移动数据通信.ppt

第4章移动数据通信,第1节移动数据通信概述第2节蜂窝移动数据通信第3节cdpd分组数据业务第4节无绳移动数据通信第5节集群通信课后作业,第1节移动数据通信概述,4.1.1移动数据通信概念4.1.2移动数据通信系统的组成和分类4.1.3移动数据通信系统的主要技术问题4.1.4移动数据通信的网络技术比较4.1.5移动数据通信的发展前景与趋势,移动数据通信,主要指通信双方相对位置经常变化的无线数据通信方式常对应于广域、低速的公用或专用移动通信网络通过与有线数据网络的互联，将有线数据网络的应用扩展到移动和便携式终端,移动数据通信系统的组成和分类,移动数据通信系统的组成移动数据通信网络用户终端移动数据业务，按业务处理方法分为：事务处理型应用接入式应用广播式应用,移动数据通信网络,按功能分成三层：无线层互连层管理监控层,按用途和主要应用技术，分成：寻呼网络蜂窝网络集群网络无绳网络,移动数据通信网络,按功能分成三层：无线层在移动用户和基础设施之间传送数据终端登记、管理和自动用户定位互连层管理监控层,移动数据通信网络,按功能分成三层无线层互连层为来自无线层的数据在移动终端之间或移动终端与固定终端之间选择路由通过各种有线传输媒介完成与固定数据终端的连接管理监控层,移动数据通信网络,按功能分成三层无线层互连层管理监控层网络的运行、维护用户管理计费管理,寻呼网络,指利用寻呼技术实现的单向/双向移动数据传输。主要发送数字或文本消息是应用时间最早的移动数据网络,蜂窝网络,主要指运用蜂窝通信技术，在现有的蜂窝移动通信网络基础上提供数据通信业务主要用于公众数据服务，属于公用数据网络的范畴,蜂窝网络分类,按制式分为：模拟蜂窝数据网络数字蜂窝数据网络按数据交换方式分为：按承载系统分为：,蜂窝网络分类,按制式分为：按数据交换方式分为：电路交换蜂窝数据网络分组交换蜂窝数据网络按承载系统分为：,蜂窝网络分类,按制式分为：按数据交换方式分为：按承载系统分为：专用移动分组网络（如datatac、mobitex）利用现有模拟蜂窝基础设施传输分组数据的分组网络（如cdpd系统等）,集群网络,主要指利用集群技术进行移动数据传输的通信网络。集群技术把有限的信道自动地、动态地、快速地分配给系统的所有用户，以最大限度的利用系统信道和频率资源主要用于公安、交通、铁路等行业部门的业务应用，属于专用数据网络主要系统：tetra系统和iden系统,无绳网络,属于微蜂窝或微微蜂窝的范畴特点：容量大、成本低、应用灵活与蜂窝移动通信技术之间是互补关系，可用于本地微型覆盖区域的移动数据传输常用系统包括：dect、phs、pacs等,用户终端,无线调制解调器和信息处理设备例如：移动网卡+便携计算机无线调制解调器根据选定的通信协议，把信息处理设备发出的数据转换成无线信道能传送的信号形式具有数据收发和处理能力的智能终端例如：支持wap功能的手机,事务处理型应用,通信双方为了达到一个共同的目的（事务），要形成一种事务处理过程，主要表现在数据通信双方有一次或多次的相互的请求和请求确认的信息交换。包括：身份认证、车辆调度、文件交换、无线电子商务应用等,接入式应用,主要指移动工作站与提供网络接入的服务器主机间的数据传输联系典型应用：互联网接入、数据库接入和远程局域网接入等,广播式应用,主要指单向的或不对称双向的移动数据传输。特点：移动终端接收的下行数据量要远大于其上发数据量。消息常覆盖很大区域，可以重发多次，且不需要确认或不需要立即确认包括：寻呼消息、广播短消息服务、天气航班等消息、移动网络公告消息等,移动数据通信系统的主要技术问题,移动信道传输移动信道移动信道传输技术移动数据网络的拓扑结构,移动信道,移动信道传输媒体主要是空间，发射信号要经过空间的直射、反射和绕射，经多径传播到达接收设备，所以接收信号是多径合成信号信道特性主要参量：多径时延扩散有效值距离功率梯度多普勒频谱,多普勒效应,多普勒效应是为纪念christiandoppler而命名,他于1842年首先提出这一理论。多普勒效应指出，波在波源移向观察者时频率变高,而在波源远离观察者时频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑多普勒效应。,移动信道传输技术,在数据蜂窝移动系统和移动数据网中采用频带利用率较高的数字调制方式，如gmsk（高斯最小频移键控）、qpsk（四象限相移键控）在无线局域网中采用比较简单的调制技术，如bpsk（二进制相移键控）为提高数据传输速率，采取的措施有：分级接收技术、定向天线、更高的调制和编码技术、自适应均衡技术、扩频技术等,移动数据网络的拓扑结构,集中控制结构具有有效利用信号发送功率、易于与现有的有线骨干网相连等优点，现在的移动数据网多采用这种结构分布式控制结构多跳点结构,移动数据通信的网络技术比较,移动数据通信网络的三种主要形式专用分组网络电路交换的蜂窝网络分组交换的蜂窝网络,专用分组网络,主要特点：从数据的传输到交换都采用分组技术，用户端配置无线分组调制解调器，通过专用的分组基站进入专用分组网优点：最适合传递突发数据，占线时间短，节省费用缺点：建设专用数据网，投资大,电路交换的蜂窝网络,主要特点：在传统的蜂窝电话网上使用专门的调制解调器来传输数据。优点：应用范围广，很适合传输大数据量数据，实施相对简单，初期占主导地位缺点：信噪比较低，跨区时，连接质量难以保证，邻道干扰等，要求调制解调器具有较强的自适应能力和纠错功能，用户费用高,分组交换的蜂窝网络,主要特点：通过在蜂窝网增加分组数据处理装置，使蜂窝网能同时处理话音和分组数据业务，充分利用信道的话务之间的空闲时间传送无线数据优点：采用高可靠性的纠错技术来提高传输质量，收费通常基于传递的信息量，安全性较高，不需建专网缺点：分组数据网络各自有专用的无线接口和网络协议，使得网络不兼容,移动数据通信的发展前景与趋势,技术不断完善，功能不断增强标准逐步统一，接口逐渐实现标准化业务综合多样化终端智能化，降低成本，提高功能,第2节蜂窝移动数据通信,4.2.1电路交换蜂窝移动数据通信4.2.2分组交换蜂窝移动数据通信4.2.3短消息服务,电路交换蜂窝移动数据通信,模拟蜂窝移动数据通信数字蜂窝移动数据通信主要缺陷,模拟蜂窝移动数据通信,主要系统包括：nmt、tacs、amps数据业务一般有两类：三类传真计算机配上modem的连接传送数据。移动用户设备带有通信软件的pc机、标准调制解调器和带有移动无线收发设备的移动终端三类传真机或有传真功能的pc机与移动终端,模拟蜂窝移动传输示意图,个人计算机,调制解调器,无线基站,公用交换电话网pstn,移动交换中心,三类传真机,调制解调器,主计算机,移动终端,三类传真机,移动终端,移动用户设备,移动用户网络,无线接口,模拟蜂窝移动数据通信存在问题,移动无线信道是对误码率影响最大的因素，主要包括：信号的衰减和屏蔽（大楼后、隧道内等）相邻信道干扰、同频干扰越区切换缺点：不能区分数据、话音业务的不同安全保密性差,数字蜂窝移动数据通信,gsm系统cdma系统,gsm系统的数据通信,gsm使用了isdn的一般机制，本身有传输数据的能力，且是数字传输信道，不需要调制解调器。gsm单个业务信道数据传输速率最高不超过12kbps，与其它网络数据通信速率最高9.6kbps，即只能提供低速数据业务,15:40:35,37,hscsd,highspeedcircuitswitcheddata高速电路交换数据业务最高同时建立6个时隙的连接-“时隙捆绑”,可以达到57.6kbps,15:40:35,38,hscsd,它的业务类型与原有的承载业务相同，仍采用电路交换技术，实际上是一种增强型承载数据业务。更适合于实时性高的应用，如高速传真缺点：线路利用率低下，用户费用高对于运营商：无须改变目前的gsm硬件设施，只需在软件方面加以升级即可,15:40:35,39,gprs,generalpacketradioservice通用分组无线业务在gsm系统增加分组交换单元采用新的信道编码技术,一个时隙的传输速率由9.6kbps提高到14.4kbps使用1到8个时隙传输一路数据,数据速率最高可达115.2kbps,15:40:35,40,gprs,采用分组交换技术，提高信道的利用率，有效利用无线资源，降低通信成本接入速度快，没有电路交换方式建立连接所带来的时延具有多种服务质量，可以灵活支持多种数据应用gsm系统中的绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级。,15:40:35,41,edge,enhanceddataratesforgsmevolution增强数据速率改进，又称作egprs使用高效调制方式：8-psk调制和gmsk，使每时隙的传输速率最高达48kbps，频谱效率可达0.5bit/s/hz/基站允许集中使用最多8个时隙传输一路数据，传输速率最高可达384kbps可使gsm提供多媒体业务，承载会议电视业务,cdma系统的数据通信,is-95cdma：一个码信道速率9.6kbps或14.4kbps使用笔记本电脑的串口直接连接移动电话或pcs手机，比gsm系统的pcmcia卡连接经济,cdma系统对数据传输的增强技术,is-95b，可同时分配8个信道给一个用户，可支持最高数据速率76.8kbps或115.2kbpscdma2000，2mbps,电路交换蜂窝移动数据通信主要缺陷,电路利用率不高，通信费用贵电路交换不适合交互式短报文的场合传输速率不高连接建立时间较长提供的服务类型较少,分组交换蜂窝移动数据通信,主要两大类系统专用分组交换蜂窝数据系统利用现有模拟蜂窝基础设施传输分组数据的分组网络（如cdpd系统等，详见下一节）,专用分组交换蜂窝数据系统,从数据的传输到交换都采用分组技术，用户端配置无线分组调制解调器，通过专用的分组基站进入专用分组网，可以访问分组网上的主机、数据库，也可以呼叫另一个移动数据终端代表：datatac系统、mobitex系统缺点：只能为移动数据用户提供到分组交换数据网用户的连接，覆盖面不够大，吞吐量也不大。,datatac系统,是由motorola公司开发的。无线链路协议为motorola专利技术（rd-lap），整个网络可通过x.25或tcp/ip协议与计算机主机、公众分组数据网以及lan相连工作频段：806825mhz或410470mhz工作速率：19.2kbps或9.6kbps实际速率：28kbps,datatac系统组成*,交换系统acc包括：无线网关、无线网络控制器、通信控制器和网络管理中心基站系统dss包括：无线收发信机和基站控制器用户设备包括：移动终端（pc、pos机、pda等）和与其配套的无线调制解调器,datatac系统原理*,用户终端通过基站接入datatac网络，终端通过无线modem与基站交换数据，所用协议为rd-lap。基站与交换机通过通信线路相连。datatac与公用分组网互联的协议是x.25，与lan或主机互联的协议为x.25或tcp/ip漫游时，要通过专线将acc的通信控制器连接,mobitex系统,是由ericsson和瑞典电信联合开发的，通信规程采用专利技术，但以iso模型为基础，可支持许多标准网络接口，包括tcp/ip和x.25，采用的协议对所有的应用开发者和制造商是公开的。协议的更改和标准化由mobitex经营协会负责工作频段：450mhz或900mhz工作速率：1.2kbps或8kbps,mobitex系统层次结构*,基站bs区交换局mox主交换局mhx网络控制中心noc,短消息服务,短消息服务（shortmessagingservice，sms）是一种使用移动设备发送和接收文本信息的技术。消息可能传递于移动通信系统和移动通信用户之间pstn系统与移动通信用户之间移动通信用户之间,短消息服务技术,短消息通过数字控制信道传递，而其它数据业务是通过无线接口上的电路交换数字业务信道传递gsm系统中，引入短消息服务中心smsc作为短消息的存储转发单元，消息只与用户和smsc有关，而与其他gsm基础设施无关。sms需要硬件产品的支持，现在大多数移动设备、手机产品都具有sms功能。,短消息长度,许多移动站共用数字控制信道，为避免争用造成的延迟过长和较重负荷，规定短信息长度在点对点通信中，最多140个字节在广播通信中，最多83个字节,短消息中心号码,在no.7信令消息中使用的、代表短消息中心的号码结构：13sh00x1x2x3500x1x2x3与当地的长途区号相同，两位长途区号的地区x3设为0例如，沈阳移动短消息中心的号码户发送短消息前，必须先设置短消息中心号码,短消息服务优点,发送一条短消息与大约1秒钟的语音呼叫所占用的空间相当，故其通讯费用十分低廉。是gsm中唯一不要求建立端到端业务路径的业务，即使移动台关机仍可进行短消息传输。,第3节cdpd分组数据业务,4.3.1cdpd发展历史4.3.2cdpd的网络结构与系统组成4.3.3cdpd原理4.3.4cdpd的协议模型*4.3.4cdpd的主要特点4.3.5cdpd的主要业务应用,cdpd,cellulardigitalpacketdata（蜂窝数字分组数据交换）是以数字分组数据技术为基础，以蜂窝移动通信为组网方式的移动无线数据通信技术是一种使用amps模拟蜂窝电话系统800mhz和900mhz信道上未被使用的带宽来进行数据传送的系统。,cdpd发展历史,1992年美国几大蜂窝运营商根据市场的需要，出资成立发展基金对无线数据通信技术进行研究1993年cdpd规范1.0版草案问世，美国多家大公司宣布支持cdpd规范1994年2月美国建立了第一个试验网1995年中，美国出现了第一个正式投入商用的cdpd网络2001年，美国已基本实现全国覆盖，用户数量约为20万,cdpd发展历史,1995年后cdpd从美国走向世界，很多国家和地区开始提供cdpd服务或进行试验,cdpd发展历史,cdpd是最受欢迎的提供给遥测装置的第一代无线数据解决方案。2004年，主要运营商在美国宣布计划关闭cdpd服务。2005年7月，at&t和cingular的cdpd网络被关闭。,几种蜂窝移动数据通信发展比较,cdpd的系统组成与网络结构,cdpd系统主要由三个部分组成：mdbs（移动数据基站）mdis（移动数据中介系统）mes（移动终端系统）,cdpd系统结构图,cdpd的网络结构图,mdbs（移动数据基站）,为用户提供无线接口和无线接续、频谱管理和自动信道跳频。通过一根64kbps帧中继与交换机相联组成收发信机modem计算机控制模块电源模块,收发信机和modem,每个收发信机和modem模块支持一个cdpd信道无线收发信机产生可用信道所需的频率modem负责cdpd数字信号处理,计算机控制模块,负责mdbs内控制信号与数据信号的路由选择通过专用接口连接到cdpd网管系统，对mdbs进行控制和监视,mdis（移动数据中介系统）,组成分组服务器：负责mes到其它mes或固定终端的分组路由选择管理服务器：通过提供鉴别、登记、信息转换、系统计费数据收集等方面的功能来支持分组服务器通过中介系统is，采用tcp/ip，连接到公用分组数据网或专用分组网,cdpd的移动终端设备,即cdpd的用户端设备，由移动终端和cdpd无线modem组成cdpd无线modem负责管理无线链路和协议移动终端与无线modem之间的通信采用标准的串口协议，如：串行网际协议(slip)或点对点协议(ppp),cdpd的移动终端设备分类,按modem物理接口来区分，有三种：pcmcia：主要用于具有pcmcia插槽的便携式电脑和掌上型电脑rs-232：连接各种计算机的串行口，包括pc、单片机及其它具有串行口的专用设备内置pci插槽型：集计算机与无线modem于一体的设备，如无线pos机、无线炒股机等,cdpd原理,将要传输的数据按一定的长度分组给每一个数据段加上收发终端地址及其它控制信息寻找一个空闲的话音信道把来自不同数据源的数据分组在空闲信道上进行交织传输当语音用户要求占用该信道时，cdpd系统将重新寻找新的空闲信道，并利用信道跳频技术，自动跳到新的空闲信道，直到传输完成,分组数据通信原理示意图,cdpd的数据发送处理过程,数据被分段、加密后，加入终端标志形成数据帧每帧分成282bit的块，通过rs编码，形成378bit的帧上述帧经gmsk调制后送往蜂窝网上的信道多址访问协议使用数字监听多址访问冲突检测(dsmacd)：先监听是否有空闲信道，如果有，立即发送数据帧；否则等待，直到系统有空闲信道,cdpd的协议模型图,cdpd的协议模型*,自下而上依次为：物理层mac(媒体接入控制)层llc(逻辑链路控制)层llr层sndcp(子网依赖结合协议)层网络层,物理层*,为射频接口部分，物理链路负责提供空中接口的射频信道mes与mdbs间靠一对30khz的rf信道进行通信，从mdbs至mes的信道称正向信道，从mes至mdbs的信道称反向信道，一对正、反向信道形成了一条cdpd信道流信道流使用的调制方式为gmsk(相对带宽bt0.5)，调制速率为19.2kb/s,mac(媒体接入控制)层*,定义和分配空中接口的cdpd逻辑信道，使得这些信道能被不同的移动台共享。cdpd的逻辑信道分为广播信道控制：用于广播控制信息管理：用于广播无线资源管理信息点对点业务信道,mac(媒体接入控制)层*,每个逻辑信道都分配了一个叫临时设备识别号(tei)的信道号，在点对点数据链路连接建立之前，分配给与这次连接相对应的mes，该mes就用分配的tei值发送并接收包含指定tei值的帧。,llc(逻辑链路控制)层*,基于无线链路协议：mdlp（移动数据链路协议)在mes内实现的mdlp与位于它的服务mdis中的对等mdlp通信llc层负责在高层（sndcp）的sndc数据单元上形成llc地址、帧字段，从而生成完整的llc帧llc可以实现点对多点的寻址和数据的重发控制,sndcp(子网依赖结合协议)层*,完成传送数据的分组、打包、数据压缩，确定tcpip地址和加密方式提供sndcp顶层多个网络层实体的复接数据被分割为一个或多个npdu(网络协议数据单元)数据包单元，放置到llc帧内,网络层*,协议为tcpip和x.25协议,llr（逻辑链路转送）层*,mdbs中的llr层负责转送mes和mdis之间的llc帧llr层对于mdlp数据单元来说是完全透明的，即不负责处理mdip数据,cdpd的主要特点,技术特点业务特点,cdpd的技术特点,无线广域网工作频率：800兆，这个频段具有一定的穿透和绕射能力，干扰较少；空中信道通信速率：19.2kbps，去掉分组数据打包以及信道复用的一些开销，对用户来说数据传输速率一般为5-10kbps，最高可以达到15kbps左右；全双工的通信方式无差错的数据传送：通过fec前向纠错和自动反馈重发技术，保证进行无差错的传输数据,cdpd的技术特点,基于tcp/ip的开放系统：方便接入internet，传输延迟小，所有基于tcp/ip协议的应用软件都可以直接使用，应用软件开发简便，移动终端通信编号直接使用ip地址终端移动速率范围较高：车速120km/h时，cdpd终端数据收发正常、不中断安全可靠、防数据泄漏、防烧机支持广播与群呼,cdpd的业务特点,适合交通运输方面远程的调控；如车辆的调遣和监控等。提高对故障或异常现象的反应时间，提高服务水平常用于无人值守工作的遥测监控，如远端设备数据的采集与分析、数据库管理以及网络服务等保护人们的生命安全。如用于危险区域设备的监控，从而避免或减少操作人员与危险接触的机会适于户外移动办公人员的实时办公，提高工作的及时性和效率性降低成本，方便实用,cdpd的主要业务应用,广播业务（特定区域）多址广播业务（特定用户组，不论位置）域名服务用户定位业务信息处理业务（电子邮件、自动暂存）查询业务（需信息数据库支持）个人增值主机业务,cdpd的主要应用领域,传送比赛结果至新闻媒介和教练派遣服务车辆发送医疗数据提供信用卡验证服务现场服务人员通过计算机发送和接受顾客维修信息以及其他要求的实时信息,遥控石油井和煤气管道移动办公流动银行全球卫星定位上因特网电力系统的调度自动化和配电自动化系统的通讯等,cdpd应用,1997年，中国原邮电部决定建设“中国公用无线数据通信网”。在北京、上海、广州、深圳、厦门和长沙等六城市启动了cdpd网络建设工程北京交管局曾经使用cdpd技术，由于数据传输量支持到十几k，只能进行一些简单流量监控,第4节无绳移动数据通信,4.4.1无绳数据通信概述4.4.2数字无绳通信系统4.4.3无绳数据通信的主要应用,无绳数据通信概述,无绳通信系统是一个在微型覆盖区内利用无线终端、基站和各种公共通信网（如pstn、isdn等）进行全双工通信的系统是一种微蜂窝或微微蜂窝的无线技术与蜂窝移动通信是互补关系特点：容量大、成本低、应用灵活等,无绳通信系统的发展,两个阶段：模拟无绳技术：应用仅限于家庭，主要用于语音通信，使用fm调制和fdd双工数字无绳技术：可应用于家庭、公用场合、商用pbx环境，突破语音通信的局限，开始具有较强的移动数据传输能力,数字无绳通信系统,工作频率：多在1.9ghz左右大多采用时分多址tdma、时分双工tdd、多载波mc技术主要系统及应用地区dect（数字增强无线通信）：欧洲phs（个人手持系统）：日本pacs（个人接入通信系统）：美国蜂窝移动通信系统和无绳系统对比,dect,digitalenhancedcordlesstelecommunications（数字增强无线通信）由etsi制定，又称数字泛欧无绳电话是一个提供话音及数据应用的短距离无线通信技术,dect,etsi下的epdect工作组主要负责制定dect标准和起草报告，子工作组负责制定更详细的技术规范。子工作组主要有：dectci：主要负责dect通用接口（ci），通用接入协议（gap），无线终端移动性（ctm），dectisdn，dectgsm和固定无线接入标准。dectdata：负责所有dect的数据协议，如dectinternet接入协议，多媒体接入协议（mmap）和dect分组数据协议（dprs）decttest：负责所有通用dect标准的测试。,dect,100多个国家认可，产品超过200种dect在整个欧洲无绳电话市场中所占比例已经达到53，成为最重要的无绳电话技术。亚洲市场，香港引入dect最早，是亚洲dect无绳电话最发达的区域，在香港新机场中采用的就是dect无线pbx网络。,phs,personalhand-setsystem（个人手持系统）日本开发的网络系统，又称个人无绳市话系统，于1995年7月开通运营phs服务主要分为三大类：传统的语音服务（移动速度60km/h）数据通信服务（64k128kbps）地理定位服务（精度低于gps，强于手机）,phs的发展状况,1995年7月起在日本开始正式提供服务，最初3家电信运营商：nttpersonal、ddipocket和astel。随着通信费率与手机价格的不断下降，用户不断增多，随着3g手机的出现，用户减少有20几个国家和地区采用phs除日本本土和中国大陆外，中国台湾、越南、泰国也有网络，总用户接近1亿。2007年，willcom成为日本唯一的运营商。,phs的发展状况,2008年10月26日消息，在“3g时代小灵通的发展前景”研讨会，据phs国际化推进组织(phsmou)副议长近义起（近义起的另一身份是willcomcto）介绍日本phs目前已经可以达到3.2mbps的速率，基站最大覆盖半径7公里；2009年4月，日本将引入phs的下一代技术xgp，理论下载速率100mbps，届时phs将成为真正的移动宽带。,phs的特点,可以同时容纳更多的用户使用更快的传输速率，可以达到128kbps较小的发射功率（10mw）,较低的电磁辐射语音质量较高，通话内容清晰耗电量小，待机时间长必须建置较密集的基站适于低速状态下的移动,小灵通,在中国，ut斯达康根据我国城市通信实际情况开发出一种无线接入技术，定义为：本地v5.2交换机+an2000+phs空中接口即pas系统，商业名称：小灵通。,小灵通的优势和劣势,优势资费低廉绿色环保带宽独享,劣势覆盖差性能差不能漫游,小灵通的发展史,1998年01月小灵通正式进入中国。2002年12月小灵通在京沪之外地区全面解禁2006年10月中国小灵通9300万，全球用户突破1亿2007年11月小灵通用户大量减少，10个月减少250万2008年03月发短信给小灵通取消106前缀2008年10月小灵通频段划归td2009年02月小灵通用户数跌破7000万2009年02月被要求2011年底前退市,pacs,personalaccesscommunicationsystem（个人接入通信系统）是美国7个个人通信系统（pcs）标准之一它是phs和bellcone提出的广域计算机服务（wacs）系统相结合的产物。是一种新型的基于微蜂窝的无线通信业务,pacs的特点,结构简单、功耗低充分利用了现有网络资源，不需单独建网，安装方便，建设成本和运营成本都比蜂窝移动系统低得多手机价格相对便宜主要适用于专用网、公用网的高质量话音，数据通信和信息服务的无线接入适用于室内、室外，中低速移动的环境,蜂窝移动通信系统和无绳系统对比,蜂窝移动通信系统优点：覆盖范围大、功能齐全缺点：容量不能满足高密度用户区的需求，技术复杂、成本高无绳系统优点：容量大、技术简单、应用灵活、成本低、通信能力可动态调节缺点：覆盖范围小、移动性较低,无绳数据通信的主要应用,isdn连接无绳办公对局域网或pabx的无绳扩展（接入）分布控制无绳局域网络（对等）蜂窝无绳局域网络和pabx（中控）生产管理家庭信息服务,无绳数据通信的主要业务,数字传真可视图文可视电话计算机文件传输等,集群通信系统,概述集群通信的特点集群通信的应用集群通信系统组成数字集群通信的关键技术数字集群通信系统的标准国内外主要集群制式比较,集群通信系统概述,国际无线电协商委员会（ccir）将集群通信系统命名为“trunkingcommunicationsystem”也称为pmr（privatemobileradio）或smr（specializedmobilesystem）的。我国曾将“trunkingcommunicationsystem”译为中继通信，1987年改译为集群移动通信系统，通常称为集群通信系统或集群系统。集群通信系统是多个用户（部门、群体）共用一组无线电信道，并动态地使用这些信道的专用移动通信系统。,集群通信系统发展阶段,集群通信系统发展的三个阶段：20世纪五六十年代，无线电对讲机方式，通信的双方或多方在约定的频点使用对讲机完成通话七八十年代，由单/多频道、单/多基地台构成的模拟通信系统九十年代以后，基于tdma方式的数字集群通信系统，能够在实现对讲调度等功能之外，实现与固话及手机通话、短信、手机上网等数据业务，在欧美发达国家已开始广泛应用。,集群通信系统发展趋势,模拟的集群系统相互干扰强，功能有限集团单独建设一个集群调度专网系统，成本高，维护费用高，频率利用率低。因此集群系统的发展有两个明显趋势：由模拟向数字发展由专网向共网发展。,集群通信的特点,集群通信最大的特点是：话音通信采用ptt（pushtotalk）按键，以一按即通的方式接续，被叫无须摘机即可接听，且接续速度较快，并能支持群组呼叫等功能。,集群通信的特点,与公众的蜂窝移动系统相比，集群通信系统具有如下特点：呼叫接续快；群组内用户共享前向信道；半双工通信方式、ptt方式；支持私密呼叫和群组呼叫；呼叫和讲话时，需按住p1键，被叫不需摘机。,数字集群通信系统的基本业务,端到端的业务：主要包括语音业务。承载业务：承载业务主要为各类应用提供数据通道。补充业务：主要用于提供多种辅助功能，以提高语音业务的性能表现、可靠性和可用性。新业务：基于位置类业务和分组数据承载业务等。,主要应用对象,由于集群通信系统具备特有的调度功能、组呼功能和快速呼叫的特性，因此在专业通信领域发挥着巨大的作用，其主要应用对象包括：对指挥调度功能要求较高的特殊部门和企业，主要包括政府部门（如军队、公安部门、国家安全部门和紧急事件服务部门）、铁道、水利、电力、民航等单位；普通行业用户，如出租、物流、物业管理和工厂制造业等。,集群应用新闻,在欧美等发达国家，数字集群市场与普通移动通信市场相比，一般是1：10的关系。在美国，数字集群运营商nextel已建立了覆盖全美国的数字集群商用共网，目前用户已超过1000万，并且连年盈利。在欧洲，英国dolphin电信公司的数字集群通信系统，已覆盖全英国97%人口的地区。挪威、德国、荷兰、瑞典、丹麦等，也纷纷计划建设专用国家安全网络。,集群应用新闻,中国信产部已经组织了铁通、卫通两家运营商，在沈阳、天津、济南、南京、重庆5地建设试验网，其中除重庆外的4地均采取中兴的我国自主标准gota，试验网总规模已经超过3万户。,集群应用新闻,2006年，基于tetra标准的亚洲地区规模最大的数字集群无线通信网络在北京建成，3.4万名公安、交管、城管、水利等部门的北京市政府人员使用北京数字集群无线政务网提供的通信服务。北京市通信公司下辖的北京正通公司拿下了奥运会数字集群网络的运营权，正通公司确定以tetra作为数字集群标准，该标准的代表厂商是诺基亚、爱立信和马可尼,集群应用新闻,2006年10月于青岛举行的2008年奥运会帆船测试赛2006年青岛国际帆船赛，使用了中兴通讯gota数字集群系统担纲此次大赛的集群指挥调度工作。这也是国产数字集群系统首次运用于国际体育赛事。,集群通信系统组成,基站：负责无线信号的转发移动台：用于在运行中或停留在某个不确定的地点进行通信调度台：负责对移动台进行指挥、调度和管理控制中心：主要负责控制和管理整个集群通信系统的运行、交换和接续,数字集群通信的关键技术,数字话音编码技术数字调制技术多址接入技术抗衰落技术,数字集群通信的关键技术数字话音编码技术,混合编码，将波形编码和参量编码组合应用，尽量保持波形编码的高质量和参量编码的低速率，在416kbit/s速率上能够得到高质量的合成语音，比较适合于在数字集群通信中使用主要混合编码技术：多脉冲激励线性预测编码（mplpc）规划脉冲激励线性预测编码（kpelpc）码本激励线性预测编码（celp）及其改进型代数码激励线性预测编码(acelp)矢量和激励线性预测编码(vselp),数字集群通信的关键技术数字调制技术,采用抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高的调制技术：正交移相键控（quadraturephaseshiftkeying，qpsk）正交幅度调制（quadratureamplitudemodulation，qam）最小移频键控（minimumshiftkeying，msk）高斯滤波最小移频键控（gaussianfilteredminimumshiftkeying，gmsk）等方式以及它们的一些改进方式。,数字集群通信的关键技术多址接入技术,fdmatdmacdma,数字集群通信的关键技术多址接入技术,fdma：频率资源占用大，用户容量小，频谱效率低，且通话时易受到干扰。tdmacdma,数字集群通信的关键技术多址接入技术,fdmatdma：在满足定时和同步的条件下，抗干扰能力增强，频率利用率也有所提高（据估计，约是fdma系统的3倍），系统容量增大，话音质量也有改进。能进行数据和话音的综合，业务综合能力较高。由于tdma系统发射数据是用缓存突发法，对任何一个用户而言发射都是不连续的，所以对服务质量有一定影响，数据传输速率也不高。cdma,数字集群通信的关键技术多址接入技术,fdmatdmacdma：频率利用率高、用户容量大、服务质量好、综合业务能力强等诸多优点，是现代数字集群通信的理想选择。,数字集群通信的关键技术抗衰落技术,分集接收技术rake接收技术自适应均衡技术,数字集群通信的关键技术抗衰落技术,分集接收技术对于接收端收到的来自不同的独立支路的信号，可以通过不同的合并方式来获得分集增益。合并的方式主要有：最大比值合并性能最好等增益合并实现最简单选择式合并,数字集群通信的关键技术抗衰落技术,rake接收技术将幅度明显大于噪声背景的多径分量取出，通过延时和相位校准，使它们在某一时刻对齐，并按一定的规则进行合并，变矢量合并为代数求和，能够有效地利用多径分量，提高多径分集的效果。只有cdma系统才能实现把原来是多径干扰的信号变成有用信号组合在一起，变害为利。,数字集群通信的关键技术抗衰落技术,自适应均衡技术由于数字集群通信系统占用的频带较宽，当发生信号衰落时，其通带内的振幅特性随时都在改变着，这就要求所采用的均衡器必须具有时间特性变化的自适应性。抗衰落的自适应均衡器可以分为两类频域自适应均衡器时域自适应均衡器在实际电路中，为了最大限度地提高抗衰落能力，往往同时采用频域自适应均衡器和时域自适应均衡器。,数字集群通信系统的国际标准,1998年3月，itu根据世界各国提交的集群通信系统标准共制定了apc025、tetralpol、edacs、tetra、dimrs（iden）、idra、geotek共7种数字集群通信系统的国际标准。在国际7种数字集群技术体制中，tetra和iden系统应用最广泛。,数字集群通信系统的国际标准,2005年5月12日，在爱尔兰首都召开的3gppgeran技术规范组第24次会议上，全票通过了关于gt800的四项提案。本次关于gt800技术的标准提案，由华为、西门子、萨基姆、信息产业部标准所等4家3gpp成员单位提出。gt800技术的标准提案获3gpp通过，意味着gt800成为国际标准组织认定的第一个中国数字集群规范。,我国数字集群标准的发展,2000年12月28日，我国信息产业部正式批准发布了sj/t11228-2000数字集群移动通信系统体制的行业推荐标准。两种集群通信体制：体制a：主要参照国际标准tetra，面向专用调度和共用集群通信网体制b：主要参照motorola公司提出的美国国家标准iden，主要适用于共用集群通信网集群通信系统的工作频段806mhz821mhz851mhz866mhz双工频率间隔为45mhz,我国自主研发的数字集群系统,2004年，信息产业部分别针对国内基于cdma和gsm技术研发的数字集群系统发布了两项标准：ydc030-2004基于gsm技术的数字集群系统总体技术要求，代表：华为公司开发的基于gsm的数字集群通信系统（gt800系统）ydc031-2004基于cdma技术的数字集群系统总体技术要求，代表：中兴公司开发的基于cdma的数字集群通信系统（gota系统）,我国自主研发的数字集群系统,大唐、首信等公司也都在进行数字集群通信系统技术的研究与开发，并取得了较大进展。广州金鹏公司研发了一套基于cdma20001x体制上的数字集群通信系统。基于td-scdma的数字集群系统的方案目前正在制订当中,国内外主要集群制式比较,tetraidengotagt800附：国内外主要集群制式比较表,tetra,terrestrialtrunkedradio地面集群无线电tetra系统和终端设备主要由诺基亚和摩托罗拉提供，这两家提供商在tetra市场占有重要的地位，市场份额较大。欧洲是tetra技术体制应用最广泛的区域，而在欧洲市场中，西欧的tetra市场最发达亚太和中东地区的tetra市场处于快速发展阶段，对数字集群系统的市场需求很大,iden,integrateddigitalenhancednetworks数字集群调度专网iden是摩托罗拉独家开发的数字集群技术，全球仅摩托罗拉一家公司提供iden系统和终端设备。iden主要应用于集群共网运营主要应用区域为美洲和亚洲包括：亚洲的日本、韩国、中国、菲律宾、新加坡、以色列，南北美洲的美国、加拿大、阿根廷、巴西、哥伦比亚、墨西哥、秘鲁等国家，其中美国nextel公司运营的iden网络是目前最大、发展最完善的iden网络。,gota,概述技术优点可提供业务系统的网络结构系统的关键技术,gota概述,开放式集群结构（globalopentrunkingarchitecture）中兴公司开发的基于cdma的数字集群通信系统,gota技术优点,快速的接入高信道效率和频谱使用率较高的用户私密性易扩展性支持业务种类多,gota可提供业务,一对一的私密呼叫和一对多群组呼叫，可设定用户的优先级，并具有根据用户的优先级使用强插强拆的功能；提供集群系统中所需要的系统寻呼、群组寻呼、子群组寻呼、专用ptt业务等特殊业务；可对不同的话务群组进行分类，例如永久型群组和临时型群组，用户可对其群组内成员进行管理。除集群业务外，gota还具有增值业务提供能力，如短消息、卫星定位、vpn等，这些业务和集群业务结合起来，可为集团用户提供各种综合服务。,gota系统的网络结构图,终端,终端,终端,基站子系统,cdma调度子系统,基站子系统,调度台1,调度台n,cdma分组子系统,cdma交换子系统,gota系统的网络结构,集群终端基站子系统bss调度子系统dss调度台cdma核心网,集群终端,集群终端为用户提供cdma集群系统的各种集群业务同时也为用户提供传统的普通电话业务、补充业务、短消息业务和数据业务终端通过空中接口和集群系统相连，提供集群调度功能。,基站子系统bss,主要完成集群业务、数据业务和普通电话业务的接入功能。基站子系统bss通过标准接口和调度子系统、cdma核心网（包括交换子系统以及分组子系统）相连，满足集群终端的各种业务需求，包括集群业务、电信业务和数据业务。,调度子系统dss,dss主要完成集群调度业务。由两部分组成：调度控制中心dcc是集群呼叫的总控制点，完成集群调度呼叫的处理，包括鉴别集群用户、建立各种集群呼叫如私密呼叫和群组呼叫、判断集群ptt请求等接收反向链路来的集群语音数据，根据呼叫的性质再分发到对应的前向链路调度归属寄存器dhr完成数据库管理和配置功能，为集群用户提供群组注册、群组成员注册提供集群成员的本地信息以及集群成员的业务权限记录，完成呼叫统计和计费功能。,调度台,调度台是用户组中具有特殊权限的终端，可分为移动调度台和固定调度台。固定调度台：同时与调度子系统和操作维护中心相连可以发起和参与组呼、广播等调度业务也能够实现对群组成员的管理功能。移动调度台：可以发起组呼、广播呼叫等调度业务在组呼的话语权控制上有较高的优先级具备简单的群组用户管理功能。,cdma核心网,cdma核心网包括交换子系统和分组子系统交换子系统主要完成电话互联业务、普通电话呼叫业务和部分增值业务功能提供相关业务功能用户信息的存储和管理功能。分组子系统主要功能是为用户提供数据业务通道，从而向用户提供高速的分组数据业务服务。,gota系统的关键技术,数字集群系统中有两个特有的关键技术：业务信道的共享呼叫的快速建立,gota系统的关键技术前向无线业务信道的共享,同一组内的每个用户所分配的前向业务信道具有相同的长码掩码和walshcode，使同一个群组将使用同一个信道，实现前向业务信道共享。建立码道时原设置的私有长码掩码改为调度组要求或指定的特殊公共长码掩码；不同的群组使用不同的长掩码和walshcode。walsh码资源与语音用户相同，信道结构基本不变；长码掩码通过加密算法计算得到。在信令流程上增加相应参数（长码掩码和walshcode）的传递。,gota系统的关键技术呼叫的快速建立,改造信令流程，减少不必要的流程和协商，尽量采用并行处理方式，节省用户的接入时间，满足ptt呼叫方式。使用增强型的接入信道，增加基站接入信道数量通过允许集群移动台增大初始发射功率、功率增加步长，以及提高系统的接收灵敏度、优化搜索策略等技术，将接入试探控制在极短的时间内完成。为了提高移动台的接入成功率和通话的稳定性，系统可以考虑采用accessprobehandoff、accesshandoff、channelassignamentintosoft/softerhandoff等技术。,gt800,概述系统网络结构技术创新技术优势,gt800概述,gt800是华为公司自行研发的、基于tdma方式、拥有独立知识产权的数字集群系统gt800系统除了具备欧洲集群标准tetra和摩托罗拉的iden集群系统的集群调度功能外，还提供了集群共网运营的能力，适应今后我国建设集群共网的发展需要。,gt800系统的网络结构图,ms,bts,ms,bts,bsc,msc/vlr/gcr,hlr,gtadapter,gt800系统网络结构,移动台(ms)ms是移动用户设备部分，支持vgcs、vbs、fn等集群通讯调度业务。基站控制器(bsc)bsc主要负责无线网络资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，实现强大的业务控制功能。基站收发信台(bts)bts是无线接口设备，它由bsc控制，主要负责无线接续，完成无线与有线信号的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。,gt800系统网络结构,移动交换中心(msc)msc对呼叫进行控制，是集群调度通讯的控制中心，管理ms在本网络内及与其他网络的通信业务，并提供计费信息。访问位置寄存器(vlr)vlr存储进入控制区域内已登记用户的相关信息，为移动用户提供呼叫接续所需的必要信息，可以看作一个动态数据库。组呼寄存器(gcr)gcr用来存储语音组呼的相关数据，为在控制区域内进行vgcs(语音组呼业务)、vbs(语音广播业务)等集群调度通信提供必要信息。,gt800系统网络结构,归属位置寄存器(hlr)hlr是gt800系统的中央数据库，存储着该hlr控制区内的所有移动用户的相关数据。followme功能节点(fn)fn存储着功能号码与相关用户号码间的对应关系，并以此为根据完成功能号码寻址过程中功能号码到真实用户号码的翻译。,gt800系统网