第五章-移动无线数据传输.ppt

5.1、移动通信的分类5.2、模拟移动信道的数据传输(自学)5.3、A-GPS移动定位5.4、基于GPRS/GPS的车辆定位系统、第5章移动无线数据传输、5.1移动通信的分类5.1.1移动通信的分类方法1 .按功能方式：单工制、半双工制和全双工制2 .按使用地域：陆地移动通信、 海上移动通信和空中移动通信3 .基站网络构成分类：线状、块状和面状4 .使用性质分类：公共移动通信、专用移动通信和特殊移动通信也是民间移动通信和军用移动通信5 .服务区域分类：地域制、地域制、微小区(微小区)制和混合制、5.1.1移动通信的分类方法(续)； 6 .按用户容量分类：大容量、中容量和小容量、服务区结合后有地区小容量和小区大容量等7 .根据业务的种类和性质，只能分为移动无线电话系统、调度系统、专用电话通信和电话、数据两种通信，还可以包括图像传输8 .控制方式另外，根据移动通信的特征和实现方式，应用于5.1.2车辆定位系统的移动通信可以将应用于车辆定位系统的移动通信集成为通常通信、集群通信、蜂窝通信、无线数据广播、原始数据通信、卫星通信等。 1 .典型通信网络中数据传输最简单的车辆定位系统建立了一个管理中心，m个用户共享一个或多个信道。 一旦配置了系统，各个用户只能通过其自己的信道传输数据。 在该方式中，移动车辆和管理中心的空中接口方法有2种：1) tdma (timentiversiveconvisionmultipleaccess )方式2 )管理中心依次查询各车辆的信息，本质上tdma之前的方式比后者实时性强， 2 .集群通信网络数据传输集群通信系统是专用调度通信系统，其特征在于“频率共享”，系统中的用户共同使用一组频率，并且在每次用户建立呼叫时首先向调度站申请所检索的空闲信道集群通信向用户提供的基本业务是语音通信、秘密语音通信、数据和状态信息的传输，从移动台到移动台、从移动台到调度台的双向、有线连接等呼叫类型有单呼叫、群呼叫、全呼叫、无线互联呼叫。 目前广泛应用的是集中控制模拟集群系统，信令有MPT-1327标准，也有非公开标准。 基于MPT1327标准信令的系统不是公共信令标准集群系统，其中车辆定位数据可在信令信道或语音信道上传输。 因此，必须调制车辆的数字信息以在语音信道上传输。 (1)蜂窝式数字分组数据(CDPD )通信CDPD基于800MHz的模拟蜂窝式AMPS移动网络与AMPS共享带宽，带宽是30KHz。 蜂窝系统中的空闲语音信道业务被用于指定专用信道来传输数据业务。 其特点是采用开放式TCP/IP协议，制造商多，应用软件开发方便，用户易于使用。 CDPD适用于短突发性信息以及19200bps以下的低速中速业务。 现在，美国ITS联合会将CDPD系统确定为提供道路交通信息和驾驶员路径指南的通信网络。 (2)GSM短消息服务、短消息是GSM网提供的电信服务之一。 短消息是唯一不需要在GSM中建立端到端路径的业务，因此即使移动站已经在通话(或数据传送)中也能够传送短消息。 由此，能够在不使用其他通信方式或占用其他信道的情况下同时进行车辆消息的转发和通话。 这个用其他的通信方式不能做。 点对点短消息一次发送的信息量限制在160个字符以内，广播短消息限制在93个字符以内。短消息传输用是信令信道，由于不是如语音或数据那样建立电路连接，而是采用了存储传输的方式，所以短消息服务成本低，传输延迟是数据长度不固定的，一般是5秒左右。 (3)通用分组无线业务(GPRS )和通用分组无线业务(GPRS )是由GSM网络开发的用于突发数据分组传输的新业务如表5.1所示，GPRS采用四种信道编码方案来支持不同的数据传输率。 一些GPRS用户可以共享单个无线电信道，而移动数据用户可以同时使用多个信道。因此，GPRS用户的实际通信速度非常灵活，并且GPRS用户的实际通信速度可以低于100bps或者高于100kbps。 今后，如果采用GSM的扩展数据率EDGE、宽带码分多址接入WCDMA技术来改变作为现有无线调制方式的8PSK/QAM，则能够实现300kbps到2Mbps的数据通信率。4 .专用无线数据通信网，国际上流行的无线数据通信有采用Mobitex和Datatac技术的专用分组无线网络。 Mobitex技术是Ericcson与瑞典电信共同开发的，是美国RAM网络和挪威、芬兰、比利时、荷兰、澳大利亚、加拿大、法国、韩国等移动数据网络，900MHz或450MHz Datatac技术由摩托罗拉开发，在美国的Ardis网和德国、英国、加拿大等移动数据网中，其理论传输率达到9.6kbps和19.2kbps，实际吞吐量为2-8kbps .5 .广播数据通信(RDS )， RDS首先由欧洲广播联盟和各欧洲广播公司定义，特别是瑞典的TelecomRadio(STR )和BBC，通过FM立体声广播(VHF/FM )利用附加信道传送数据信息，FM广播的巨大发展。 RDS是57KHz的子载波，带宽是4.8KHz，数据率是1.1875Kbit/s。 目前，RDS在欧洲广泛应用于交通信息的广播传播，国内清华大学GPS研究室成功开发出了基于RDS的DGPS系统。 6、卫星通信方式、卫星通信利用通信卫星提供传输功能，实现远距离、霸盖面广的通信。 目前，INMARSAT-A.B.C.M.D等地面站已经成立，可以构建广泛的车辆监控系统来选择卫星通信方式。 其中，基于INMARSAT-C的Ctrack系统被广泛采用。 另外，美国高吞吐量公司OmniTRACS系统的应用领域也非常广泛。 利用卫星通信作为车辆定位的数据传输方式，适用于全国乃至全世界的车辆监视。 但是，由于该系统的车载终端价格高，通信费用也高，不适用于狭窄范围的车辆监视。 此外，也不能保证实时性。 一般用活动查询方式监视各移动目的地。 5.2模拟移动信道上的数据传输(自学)，即网络辅助全球定位系统。 该方法在2G和3G网络中可用，因为网络和移动终端都需要能够接收GPS信息，并且通过将网络基站信息与GPS信息结合以定位移动终端。 优点：定位精度高。 在室外等广阔地区，正常作业环境下的精度可达到510m，可以说是现在的定位精度最高的定位技术。 锁定和响应时间短。 可以利用来自因特网的辅助信息来增强TTFF(TimeToFirstFix )，并且可以大大减少第一次捕获GPS信号的时间，因此，在一般情况下，需要2到23min的初始捕获时间，如GPS。 A-GPS定位响应时间在310s之间。 5.3A-GPS移动定位系统，5.3.2A-GPS的基本原理和前提： A-GPS需要在移动终端中添加A-GPS接收机模块(或外置的A-GPS接收机)，以便通过移动终端和GPS辅助定位信息(由移动网络提供)获取移动终端的位置信息测位流程参照下一页，测位流程如下： (1)移动终端首先通过网络向位置服务器转发自己的基站地址。 (2)位置服务器根据该终端的大致位置，传送与该位置有关的GPS辅助信息(GPS捕捉辅助信息、GPS定位辅助信息、GPS灵敏度辅助信息、GPS卫星工作状况信息等)、和移动终端的位置计算用辅助信息(GPS日历和修正数据、GPS历书、GPS导航电文等)。 通过使用这些信息，在终端处的A-GPS模块可以立即捕获卫星，提高GPS信号的第一锁定时间TTFF的能力，以及接收GPS原始信号。 (3)终端在接收到GPS原始信号后解调该信号，并计算从该终端到卫星的伪距(即，受各种GPS误差影响的距离)。 (4)如果采用网络侧计算，则终端经由网络向位置服务器发送测定出的GPS伪距信息，位置服务器根据发送来的GPS伪距信息和来自其他定位设备(例如差分GPS基站等)的辅助信息，完成GPS信息的计算， 如果采用终端侧计算，则终端根据测定出的GPS伪距信息和从网络发送来的其他定位设备的辅助信息，完成GPS信息的计算，并将估计出的终端位置信息发送给定位服务器。 (5)位置服务器经由网络将该终端的位置传送给应用平台。 另外，5.3.3A-GPS的网络结构当前可以采用控制平面(ControlPlane )和用户平面(UserPlane )这两种基本网络拓扑。 (1)在控制平面控制方法中，将移动测量中心(SMLC，ServingMobileLocationCentre )与无线基站的无线网络控制器(RNC，RadioNetworkControllet )相集成，并且通过信令相互作用GPS辅助信息移动位置网关(GMLC )位于无线网络的IP数据网上，且负责存取外部位置请求。 优点：由于通过信令接口在核心网内传输辅助数据，该结构传输效率高，安全可靠，有利于位置服务的管理和控制。 缺点：无线网络控制器具有移动位置中心的功能，会影响核心网络，实现和维护复杂，成本高。 (2)用户平面利用现代的无线网络的IP功能，经由IP数据网和移动定位中心互相辅助信息，移动终端的UE(UserEquipment )直接实现定位信息经由该标准接口从终端到网关的传递。 其相应标准由开放式移动联盟(OMA )制定，称为安全用户级定位(SUPL )。 优点是能够独立于无线网络部署，无需支持无线接入网和核心网的各节点的网络信令，无需改造无线核心网，与2G网络兼容，实现简单，成本低，因此迅速普及。 SUPL定位方式使移动终端直接建立从终端到GMLC的端到端的对话，实现无线定位信息的传递，通过Le接口实现与服务供应商的相互操作。 SUPL的典型架构如图2所示。 SUPL测量平台(SLP )由SUPL测量中心(SLC )和SUPL测量中心(SPC )两部分组成其间的接口为LUP(LocationUserPlane )，接口采用OMA的ULP(UserplaneLocationProtocol )协议。 支持SUPL接口功能的SET具有隐私功能、安全功能、SET备用功能、辅助信息发送功能、位置计算功能等功能。 (1)SUPLLUP接口定义LUP的功能在逻辑上分为：定位服务管理接口和定位计算接口。 此处，位置服务管理接口是在位置中心SLP与SET之间建立会话，执行位置SLC的功能，其消息定义如表1所示。 定位计算接口在SET和SLP之间传送位置计算信息，执行SPC的功能，其信息定义如表2所示：表1、表2、(2)网络通信过程，SUPL分为代理模式和非代理模式。 在代理模式下，SPC不是直接与SET通信，而是在SLC作为代理完成SET和SPC之间的通信的非代理模式下，SPC直接与SET通信。此外，根据终端的家庭，可以分为漫游和非漫游两种。 为了便于讨论，仅分析非漫游代理模式的通信过程。 网络侧和SET能够发起网络通信，并且图3示出经由网络进行的定位通信的过程： (b )从SUPL代理向B)H-SLP (家庭LP )发送包括ms-id、客户端ms-id、qop等的MLPSLIR请求消息(C)H-SLP使用WAPPUSH或SMS向SET发送包含session-id、posmethod、SLPmode等的SUPLINIT消息，确保当前目标SET不处于SUPL漫游中，并支持SUPL功能； 在图3中的非漫游代理模式中发生网络的定位通信过程包括： (d )在SET接收到SUPLINIT之后，建立与H-SLP的安全数据连接的(E)SET，其中，所请求的辅助数据可以设置到SET的session-id、lid、 (f )向H-SLP发送包括SETcapabilities在内的SUPLPOSINIT消息，发起定位会话，其中，H-SLP根据该SUPLPOSINIT提供的定位协议来选择适当的通信协议(RRLP/RRC/TIA-801 ) (g )一旦完成位置信息的计算，H-SLP向SET发送SUPLEND消息，通知SET定位会话已结束，并且SET释放其与H-SLP之间的安全IP连接和相关会话资源(H)H-SLP发送MLPSLIA消息，以及此外，由SET发起的定位通信过程与图3中示出的大大不同，从(e )开始的过程与图3中示出的过程相同，但是在最后发送SUPLEND消息以释放相关的资源之后，整个通信过程结束。 不同之处在于，SUPL代理可以与SET集成，SET首先建立与H-SLP的安全数据连接，向H-SLP发送SUPLSTART消息，H-SLP确认当前目标SET不在SUPL漫游中，并在支持SUPL功能之后图4示出基于SET的定位通信过程：在图4的非漫游代理模式下基于SET的定位通信过程分为5.3.5A-GPS的定位计算方法或基于ms的方法和基于ms的辅助方法。 在MS-Based方式中，计算是在终端进行的MS-Assisted方式中，定位计算是根据网络来自SET的测量数据进行的。 两种定位计算方法各有优缺点： MS-Assisted的优点对终端的要求较低，但存在时滞大、不适合高速行驶的定位等缺点。 相比之下，基于ms的方法的优点在于网络负载较小并且定位延