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通信基础知识培训讲议 目的 普及通信基础知识 支撑好经营工作 过程 120分钟 要点 通信常识 移动通信知识 CDMA技术优势 收获 通过学习了解通信基础知识 为经营工作奠定必要的专业基础 通信基础知识培训讲议 通信基础知识培训内容框架 一 通信和电信的基本概念二 电信网基本构成三 移动通信基础知识 什么是通信 电信 通信的定义 一般地说 通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递 如打电话 它是利用电话 系统 来传递消息 捎口信 是利用人来传递消息 飞鸽传书 是利用鸽子来传递消息 古代的 消息树 烽火台 和现代仍使用的 信号灯 等则是利用光的方式传递消息的 广义来讲通信网络就是一张传送网 什么是电信 通信的目的是传递消息 消息具有不同的形式 例如 语言 文字 数据 图像 符号等等 通信中消息的传送是通过信号来进行的 如 红绿灯信号 狼烟 电压 电流信号等 信号是消息的载荷者 在各种各样的通信方式中 利用 电信号 来承载消息的通信方法称之为电通信 即电信 这种通信具有迅速 准确 可靠等特点 受时间 地点 空间 距离的限制小 因而得到了飞速发展和广泛应用 如今 在自然科学中 通信 与 电信 几乎是同义词了 传输系统 传送 交换系统 路由目标选择 终端 用户界面 其它 电信网的基本构成 对电信网运营商而言 网管监测和计费等网络支撑系统同样是重要不可或缺 通信系统和公路系统有很大的相似性 传输相当于公路 信息相当于行人和车辆 交换则相当于交通警 而信令则是交通规则 路标 通信 电信 系统与公路系统 随着通信网的发展 传输和交换一体化成为趋势 传输已具备路由选择功能 交换功能 接入网便是传输 交换联姻的产物 通信 电信 系统与公路系统 电信网的分类方式 业务 技术方法 终端 电信网的分类方式1 按业务的分类方式 电话网 数据网 互联网 2 按网络功能实现的技术方法的分类方式 有线传输网 无线传输网 电路交换网 分组交换网 3 按终端功能的分类方式 移动网 固定网 4 问题 CDMA移动电话网是无线通信网吗 互联网是固定通信网吗 名称术语并不重要 关键是对于本质的理解 移动网络基础知识 移动网络基础知识 1 移动通信概述2 GSM系统3 CDMA系统 什么是移动通信 移动通信的主要概念 定义 通信的双方至少有一方可以处于运动的信息交换状态主要应用 无绳电话 无线寻呼 陆地移动通信系统 卫星移动通信系统联通主要经营 陆地移动通信系统 移动通信的组成 移动通信系统包括移动台MS 交换子系统NSS 无线子系统BSS和操作维护子系统 交换子系统 主要完成交换功能和客户数据与移动性管理 安全性管理所需的数据库功能 无线子系统 主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能 操作维护子系统 对整个网络进行管理和监控 也就是网管系统 无线通信基本流程是 MS通过无线接口UM到BTS基站再经过A bis接口到BSC基站控制器再通过A接口到MSC 移动通信系统组成 NSS 交换子系统HLR AUCMSC VLRBSS 基站子系统BSC 无线资源的控制与管理 RNC 无线网络控制器 BTS 发送和接收无线信息的站点 NODEB 无线终端UE 移动通信系统各部分功能 HLR AUC 位置归属寄存器 鉴权中心 HLR是一个存储本地用户资料的数据库 它的主要功能如下 1 用户的号码MSISDN 手机号 86 IMSI 国际移动用户识别码 查看归属HLR 等2 用户的业务类型国际长权 SMS 呼叫转移 来电显示 漫游 呼叫限制3 位置信息 MSC VLR信息 另外 AUC是鉴权中心 负责对用户合法身份的鉴权 KI 移动通信系统各部分功能 VLR 拜访者位置寄存器 VLR是存储用户包括漫游用户的动态数据库 它的功能主要是临时寄存用户的信息 主要是HLR的用户信息的 复制 尤其是漫游用户的信息 另外 更为详细的位置信息 LAC 也在这里记录 移动通信系统各部分功能 MSC 移动交换中心 MSC负责用户的话务处理 呼叫控制 计费信息的生成等功能外 还参与移动性的管理 1 号码翻译2 路由表3 计费信息的采集 移动通信系统各部分功能 BSC负责无线资源的管理 切换管理等 BTS负责与移动台之间进行无线发送接收MS包括移动设备 ME 和用户识别模块 SIM UIM 移动通信业务分类 基本电信业务电话业务 短信业务和传真业务补充业务呼叫等待 呼叫保持 呼叫转移 主叫号码显示 三方通话等 增值业务语音智能业务 预付费 VPN等 无线数据业务 基于短信 电路 IP等 移动通信的主要特点 无线电波传播复杂具有极度的随机性无线电波的衰落移动台和基站之间的相对位置和相对速度影响通信效果多普勒频移现象 移动通信的组网 蜂窝组网 将无线覆盖区划分成许多以正六边形为几何形状的覆盖区域 小区 一个较低功率的发射机覆盖一个小区 采用频率复用技术解决容量问题 为了避免同频干扰 需要相同的频率之间要相隔足够远的距离 但WCDMA系统全网采用同一个频率 越区切换 当通话中的移动用户由一个小区进入相邻小区时 为了保证通话的连续性 需要将目前正在通话的信道切换到相邻小区的信道 从而保证不中断业务 无线市话业务 小灵通 小灵通 不是技术名称 一种无线市话业务 即利用市内电话网的交换 传输 号码资源和无线接入技术 在市内电话 或本地电话 网的范围内打移动的市内电话 其性质是市内电话的延伸 小灵通 的网络是由基站 带有天线 小灵通 手机和公众交换电话网 PSTN 组成 小灵通 的基站覆盖范围从几十米 通常为50米 到几百米 比移动电话基站覆盖范围要小 小灵通 的工作原理是发话用户的手机发出的信号通过无线传输方式送到基站 基站又将信号经市内电话线路送到市内电话局 再经公众电话网的交换 连接到受话用户的手机上或桌机上 移动通信的发展 移动通信的发展 第一代 模拟通信系统如美国的AMPS 欧洲的TACS 日本的NAMTS 以FDMA技术为主 特点是频谱利用率低 通话质量差 制式太多 不利于漫游 多址技术 第一代 模拟通信系统 移动通信的发展 第二代 数字通信系统以数字传输TDMA GSM CDMA为主体技术 制定了完善的呼叫处理和网络管理功能 频谱效率提高 系统容量增大 保密性好 标准化程度提高 目前主要由欧洲的GSM 北美的DAMPS和IS 95 CDMA 日本的PDC 第二代 数字通信系统 3G 第三代移动通信系统 北美中国欧洲 为了满足高速数据通信任务提出3G 截至2004年8月超过45个国家和地区的110个3G商用网络投入使用WCDMA网络为35个CDMA20001x商用网络67个CDMA20001xEVDO网络8个截至2004年6月全球共发放IMT2000核心频段的3G牌照114个WCDMA为112个CDMA2000为2个3G市场全面启动亚洲 日本和韩国是世界推出3G业务最早的国家欧洲 和记电讯是3G发展最好的运营商美国 SpringPCS VerizonWireless和AT T公司使用3G 3G应用 目前已经可以享受的业务简单话音和消息类业务多媒体消息类业务定位业务移动接入互联网业务高级话音业务 移动视频和多媒体电话 3G热点业务多媒体短信息业务移动定位服务可视电话移动电子商务移动Internet接入业务移动游戏 3G业务 3G业务 3G性能要求 四种工作环境下提供数据业务的要求移动卫星高速移动 500km h 64 144kbps室内外步行 384kbps室内固定用户 2Mbps全球无缝覆盖主要业务要求提供高质量话音电路交换和包交换数据的高质量传输 BER 1 10 6 提供增值业务和智能网业务和第二代移动通信系统兼容 3G目标 GSM的概念 GSM GlobalSystemForMobileCommunication 即全球移动通信系统 是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的 它是在蜂窝系统的基础上发展而成 比如联通的130 131移动的139等号段电信没有GSM网 GSM的信道 物理信道上 下信道频率间隔为45MHZ 工作在900MHZ附近 每个载波之间的间隔为200KHZ 随着业务的发展 在900MHZ频段满之后 又开辟了1800MHZ新频段 每个载波上面分配8个时隙 即提供8个物理信道 GSM的信道 逻辑信道专用信道 传送用户语音或数据的业务信道 还有一些用于控制的专用信道 公共信道 用于传送基站向移动台传送的广播消息等 GSM系统的演进 GPRS 引入分组域设备 GGSN和SGSN 组建单独的GPRS网络 现在叫分组网 目前网络规模发展最快的网络 为用户提供数据业务 GPRS网与GSM使用同样的基站 但需要对基站的软件和硬件进行升级 还要增加新的移动性管理程序 GPRS系统的演进 WCDMA 无线接口引入CDMA技术核心网向全IP过渡 目前黑龙江联通基本完成IP化改造引入软交换技术 使用宽带无线接入技术 提供高速数据业务引入IP多媒体子系统实现各种新业务 什么叫CDMA 码分多址 CDMA ode istributed ulti ddress CDMA GSM的比较 CDMA的概念 CDMA GSM的比较 CDMA GSM的比较 CDMA GSM的比较 CDMA GSM的比较 CDMA系统的优点 保密性强 话音清晰 不掉线 绿色环保 低辐射 话音清晰 不掉线 CDMA系统的优点 扩频技术 保密性强 长码序列 绿色环保 低辐射 扩频技术 扩频通信的基本原理就是用频带换取信噪比 其目的是为了提高通信系统的可靠性 由于扩频系统使用码周期很长的伪随机码 经它调制后的数字信息类似于随机噪声 具有良好的保密性和抗干扰性 扩频原理 Spread频谱 传统通信系统 发送的低速信息 TX 恢复出的低速信息 RX 窄带信号 扩频系统 快速扩频序列 发送的低速信息 TX 恢复出的低速信息 RX 快速扩频序列 宽带信号 长码序列 每个移动台使用一个唯一的用户长码序列 该序列是根据42位长码寄存器的内容 32位的ESN及掩码生成的 因此在CDMA系统中有2的42次方种长码序列用于区分用户 根本没有可能被破译窃听 长码寄存器在移动台初始化期间与CDMA系统建立同步速率1 2288Mcps 周期为41天10小时12分钟19 4秒 长码寄存器 1 2288MCPS 公共长码掩码 静态 用户长码序列 1 2288MCPS AND S U M 模2加 绿色环保 低辐射 话音清晰 不掉线 CDMA系统的优点 保密性强 软切换 软容量 小区呼吸 什么是切换 切换就是当移动台从一个基站的覆盖范围进入另外一个基站的覆盖范围时移动台保持与移动电话交换局 MTSO 通信的过程 在以下情况 切换可保持呼叫 用户穿过小区的边界用户遭遇噪声或超过特定门限的干扰呼叫期间基站的组成部件出现故障退出服务切换包括以下几个阶段 切换起始目标选择切换完成 CDMA与GSM切换区别 GSM切换先断后接 break before make 通话质量变差掉话的概率增加CDMA切换先接后断 Make before break 用户没有感觉改善了呼叫质量 基站B MAKE TDMA BREAK 基站A 基站B 基站A 基站B CDMA GSM切换方式 CDMA切换方式 软切换 软切换 移动台开始与目标基站通信但不中断与当前提供服务的基站的通信 可以同时包括三个基站并使用三个基站的信号移动台合并从每个基站发送来的信号 更软切换 软切换优势减少掉话 提高话音质量 增加覆盖软切换的缺点占用多个信道单元和功率资源 影响系统容量 这是影响系统容量的一项重要因素 软切换的优势及缺点 CDMA切换的类型 更高的话务负荷造成更高的噪声水平移动台为达到Eb No 信躁比 则必须以更大的功率发射移动台发射功率达到极限 23dBm 时 即达到了小区覆盖边缘 RF容量与小区覆盖的关系 CDMA容量为软容量 即用户数量的逐渐增多只会导致话音质量的微小下降 不会出现接不进来的情况 另外 某个小区用户数的增加会导致本小区覆盖范围的收缩 这就是CDMA系统独有的小区呼吸功能 被呼出的用户将由其他的相邻小区提供服务 这样 本小区覆盖范围小了 用户少了 话音质量影响也很小 软容量 小区呼吸 绿色环保 低辐射 话音清晰 不掉线 CDMA系统的优点 保密性强 功率控制 CDMA功率控制PowerControl CDMA是一种基于用户数量的干扰受限系统与TDMA系统不同 CDMA系统是软容量限制系统每个用户都是共享信道中的噪声源用户的噪声是累积的 因为在同一时间内 所有用户使用相同的频率 每一个用户相对于其他用户都是干扰 这就对系统能够容纳多少用户 造成了实际的限制所以 移动台精确的功率控制是至关重要的 为什么要功率控制 CDMA功率控制 功率控制的目标就是 使每个移动台保持在绝对最小功率级 并确保可接受的服务质量理想情况 在基站从每个移动台接收到的信号功率应该是相同的 干扰最小 移动台发射过多的功率会增加对其它移动台的干扰 功率控制实例 GSM手机最大发射功率为33dbm 约为2瓦 CDMA手机最大发射功率仅为23dbm 约为200毫瓦 根据功率控制原理 离基站越近或者手机接收电平越高 手机所发射的电平越低 对人体的辐射越小 以下图为例 在离基站天线较近的位置 手机发射功率仅为0 00025毫瓦 在相同区域GSM手机最大发射功率是它的80万倍 如果再离近点 那么手机发射功率可能会比接收功率还要低 低于自由空间辐射 GSM手机永远不会有这种情况发生 功率低绿色环保 功率控制的优点 优点 减低反向干扰 系统的容量将会增加 降低移动台耗电 延长电池的寿命 移动台以最小的功率发射 辐射