网络基础知识培训

移动网络基础知识 2008 08 24 课程内容 移动通信GSM架构及工作原理GSM组网GSM信号个人通信展望 移动通信 什么是移动通信 顾名思义 移动通信是指通信双方至少有一方在移动中 或临时停留在某一非预定的位置上 进行信息传输和交换 这包括移动体 车辆 船舶 飞机或行人 和移动体之间的通信 移动体和固定点 固定无线电台或有线用户 之间通信 移动通信 移动通信是通过各种移动通信设备及复杂的无线环境构成的系统来实现双方通信的 由这些构成的移动通信系统的分类是多种多样的 按使用对象可分为民用设备和军用设备 按使用环境可分为陆地通信 海上通信和空中通信 按多址方式可分为频分多址 FDMA 时分多址 TDMA 和码分多址 CDMA 等 移动通信 按覆盖范围可分为广域网和局域网 按业务类型可分为电话网 数据网和多媒体网 按工作方式可分为同频单工 异频单工 异频双工和半双工 按服务范围可分为专用网和公用网 按信号形式可分为模拟网和数字网 图1 3移动通信网络的分类 移动通信 根据业务的不同 我们可以将移动通信系统分为最基本的两种 语音通信网络和数据通信网络 更大的接口容量才能支持更多的数据流量Abis接口信道资源如何配置 更多的处理单元提供更大的数据处理能力 基站 终端接入 移动通信 课程内容 移动通信GSM结构及各部分功能GSM组网GSM信号个人通信展望 图1 16数字蜂窝通信系统的网络结构 GSM结构及各部分功能 GSM结构及各部分功能 一个GSM系统可由三个子系统组成 即操作支持子系统 OSS 基站子系统 BSS 和网路子系统 NSS 三部分 基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分 通过无线接口直接与移动台相连 负责无线发送接收和无线资源的管理 它与NSS相连 实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接 传送系统信息和用户信息等 与操作支持子系统OSS之间实现互通 网路子系统NSS是整个系统的核心 它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换 连接与管理的功能 主要负责完成呼叫处理 通信管理 移动管理 部分无线资源管理 安全性管理 用户数据和设备管理 计费记录处理 公共信道 信令处理和本地运行维护等 操作支持子系统OSS完成移动用户管理 移动设备管理 系统的操作与维护 GSM结构及各部分功能 课程内容 移动通信GSM结构及各部分功能GSM组网GSM信号个人通信展望 GSM组网 BTS BSC MSC MSC1 MSC2 网络 GSM组网 由于小区切换会带来怎么样的情况 GSM组网 GSM组网 一个完成的呼叫过程 呼叫传递过程主要分为两步 确定为被呼MT服务的VLR及确定被呼移动台正在访问哪个小区 如图5 29所示 确定被呼VLR的过程和数据库查询过程如下 1 主叫MT通过基站向其MSC发出呼叫初始化信号 2 MSC通过地址翻译过程确定被呼MT的HLR地址 并向该HLR发送位置请求消息 3 HLR确定出为被叫MT服务的VLR 并向该VLR发送路由请求消息 该VLR将该消息中转给为被叫MT服务的MSC 4 被叫MSC给被叫的MT分配一个称为临时本地号码TLDN TemporaryLocalDirectoryNumber 的临时标识 并向HLR发送一个含有TLDN的应答消息 5 HLR将上述消息中转给为主叫MT服务的MSC 6 主叫MSC根据上述信息便可通过SS7网络向被叫MSC请求呼叫建立 GSM组网 边界是双方信号覆盖地区 边界漫游 华安基站 漳平基站 课程内容 移动通信GSM结构及各部分功能GSM组网GSM信号个人通信展望 直射波 也称作自由空间传播 地面反射波 信号必然会产生延时和损耗 地表面波 地表面波的 GSM信号 发射机天线发出的无线电波 可依不同的路径到达接收机 GSM信号 实际上电波遇到各种障碍物时会发生反射和散射现象 它对直射波会引起干涉 即产生多径衰落现象 信号在传输过程中 直射信号随着距离的增大会越来越弱 我们叫它直射损耗由于障碍物阻挡而产生绕射损耗反射损耗 GSM信号 实际通信过程中 终端接收到的是多径传播到达的信号 GSM信号 实际判断信号强弱的准则是视距通信 绕射不可达信号盲区 信号视距不可达 信号盲区或弱区 课程内容 移动通信GSM结构及各部分功能GSM组网GSM信号个人通信展望 移动通信从产生到现在的历史并不长 然而其发展速度却远远超出了人们的预料 尤其是最近十几年来 随着微电子技术 计算机和软件工程的发展 移动通信设备在质量 使用方便和可靠性等方面的发展日新月异 个人通信展望 纵观移动通信的发展历程 当代移动通信可分为四个阶段 1 第一代移动通信以模拟调频 频分多址为主体技术 包括以蜂窝网系统为代表的公用移动通信系统 以集群系统为代表的专用移动通信系统以及无绳电话 主要向用户提供模拟话音业务 2 第二代移动通信以数字传输 时分多址或码分多址为主体技术 简称数字移动通信 包括数字蜂窝系统 数字无绳电话系统和数字集群系统等 主要向用户提供数字话音业务和低速数据业务 个人通信展望 3 第三代 3G 移动通信以CDMA为主要技术 向用户提供2Mb s到10Mb s的多媒体业务 4 超 后 三代 B3G 或第四代 4G 移动通信的研究和开发 采用OFDM和多天线等新技术 将向用户提供100Mb s甚至1Gb s的数据速率 个人通信展望 长期以来 人们就有一种美好的愿望 未来总有一天会做到无论任何人 Whoever 在任何时候 Whenever 和任何地点 Wherever 都能和另一个人 Whomever 进行任何方式 Whatever 的通信 以往 人们曾把这种愿望称之为幻想 然而随着科学技术的发展 这种愿望已经不是幻想 而是可以实现的了 人们把这种向往中的通信称为 个人通信 而把实现个人通信的网络称之为个人通信网 PCN 个人通信展望 个人通信的愿望虽然早已存在 但个人通信网的设想却是在1988年才正式提出来的 其后 PCN在世界范围内立即引起了巨大的反响和共鸣 一些通信发达的国家纷纷开展了PCN的体系结构和实现技术的研究 提出了形形色色的设想和方案 有关PCN的国际标准的制定也受到许多国际组织的重视 个人通信展望 个人通信的设想激发了人们的浓厚兴趣 从1988年以来 人们对如何实现个人通信曾提出过各种各样的方案 也发生过一些争论 甚至相互非议 一般来说 实现个人通信的途径有以下几种 1 规划 设计和开发一种覆盖世界范围的全新个人通信网 这种方法可以按照个人通信的理想目标 自由地精选先进技术和优化网络结构 而不受现有通信设施和现用技术体制的影响和约束 个人通信展望 2 选择现有的某一种移动通信网络进行扩充和改造 实现一个遍及全球 功能齐全和适应各种运行环境的个人通信网 这种办法对现有各种通信设备的开发者 制造商和运营公司特别有吸引力 个人通信展望 利用和改造某一种通信网络向个人通信网发展的方案都带有一定的局限性 主要表现在以下几个方面 把蜂窝通信系统的小区分为宏小区 微小区和微微小区 混合配置 以适应城市和乡村 户内和户外的不同需要和扩大个人通信的服务范围 把无绳电话系统由室内应用扩展到室外应用 通过Telepoint覆盖整个服务地区 并赋予双向呼叫 越区切换和漫游功能 以提供个人通信业务 利用中 低轨道移动通信卫星实现个人通信网络 因为移动卫星通信在海上 空中和地形复杂而人口稀疏的环境中应用具有独特的优点 不仅覆盖范围大 而且不受地形的限制 对于解决边远地区的通信和形成陆海空联合的立体通信系统而言是最有效的办法 个人通信展望 3 综合利用现有各种通信网络 发挥各自的优点 取长补短 在统一要求和统一标准的条件下 突破关键技术 解决各种网络之间的互连互通 加强通信网络的智能化管理功能 以实现全球性的个人通信网 个人通信展望 第三代移动通信系统标准制定的过程第三代移动通信系统的理论研究 技术开发和标准制定工作早在20世纪80年代中期就已经开始了 第三代移动通信的主要发展目标是 能提供高质量业务 包括话音 低速和高速数据 从几kb s到2Mb s 并具有多媒体接口 能支持面向电路和面向分组业务 个人通信展望 能工作在各种通信环境 包括城市和乡村 丘陵和山地 空中和海上以及室内场所 具有更高的频谱效率 能提供更大的通信容量 能与固定网络兼容 和现有移动通信网互连互通并实现全球漫游 网络结构可配置成不同形式 以适应各种服务需要 如公用 专用 商用和家用 具有高级的移动性管理 能保证大量用户数据的存储 更新 交换和实时处理等 个人通信展望 关于第三代移动通信系统的标准 开始主要是由国际电信联盟 ITU 主导的 最初提出时使用的系统名称为 未来公共陆上移动通信系统 FPLMTS 后改名为 国际移动通信2000 IMT 2000 1998年12月 世界各国已向ITU提交的无线传输技术 RTT 建议有 个人通信展望 以TDMA为基础的两种 DECT 来自ETSI计划 EP DECT UWC 136 UniversalWirelessCommunications 来自美国TIATR45 3 个人通信展望 2 以CDMA为基础的八种 WINSW CDMA WirelessMultimediaandMessagingServiceWidebandCDMA 来自美国TR46 1 TD SCDMA Time DivisionSynchronousCDMA 来自中国电信技术研究院 CATT W CDMA WidebandCDMA 来自日本ARIB CDMA AsynchronousDS CDMA 来自韩国TTA 个人通信展望 UTRA UMTSTerrestrialRadioAccess 来自ESTISMG2 NA W CDMA NorthAmericanWidebandCDMA 来自美国TIPI ATIS cdma2000 WidebandCDMA IS 95 来自美国TIATR45 5 CDMA MultibandSynchronousDS CDMA 来自韩国TTA 个人通信展望 3 用于卫星系统的五种 SAT CDMA 轨道高度2000km 轨道平面7个 总共49颗低轨道卫星 来自韩国TTA SW CDMA SatelliteWidebandCDMA 来自ESA SW CTDMA SatelliteWidebandHybridCDMA TDMA 来自ESA 个人通信展望 ICO RTT 轨道高度10390km 轨道平面2个 总共10颗中轨道卫星 来自ICOGlobalCommunication Horizons HorizonsSatelliteSystem 来自Inmarsat 个人通信展望 1999年11月赫尔辛基TG8 1会议通过了 IMT 2000无线接口技术规范 建议 该建议中最终确定下来的第三代移动通信系统无线传输技术分为CDMA和TDMA两类 具体包括 CDMADS UTRAFDD WCDMA CDMAMC cdma2000MC CDMATDD UTRATDD及TD SCDMA TDMASC UWC 136 TDMAMC DECT 个人通信展望 超 后 三代 B3G 或第四代 4G 移动通信的研究和开发第三代移动通信已经开始商用 2003年底全球已发放120个IMT 2000的运行牌照 仅以日本为例 第三代移动通信2001年10月开始商用 WCDMA技术 2004年3月已有300万用户 网络已覆盖99 以上的地区 个人通信展望 在第三代 3G 移动通信开始商用后 大家就开始考虑今后该如何发展 即开始了超 后 三代 B3G 或第四代 4G 移动通信的研究和开发 今后的发展分为两个思路 一是对现有3G标准的增强 以满足未来用户的需求 二是研制全新的标准 第一种思路可以称为3G的演进 如3GPP提出了高速下行分组接入 HSDPA 其数据率可以达到10 8Mb s 3GPP2提出了1xEV DV 其速率可以达到5 4Mb s 个人通信展望 ITU R对未来系统的发展的看法包括两部分 一是IMT 2000的未来发展 二是超IMT 2000的系统 IMT 2000将继续发展以支持新的应用 产品和服务 WWRF WirelessWorldResearchForum 认为未来的系统不可能仅用一个标准来满足用户的所有要求 应当用一组标准来满足完全不同的用户需求 应当利用多模终端 在一组可选的空中接口中选择一个最适合给定环境的空中接口 此外 还要满足100Mb s或1Gb s的数据速率 个人通信展望 IEEE802下的多个工作组也在进行未来无线通信的标准化工作 如IEEE802 11n希望下一代WLAN的实际传输速率达到100Mb s 完整的802 11n标准则预计在2006年年底至