传输与接入专业(一)传输技术

1、传输与接入专业 第一章 传输技术9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心教 学 内 容自测训练题9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心第一章 传输技术 第一节 蓝牙无线通信技术 第二节 第三代移动通信技术 第三节 自动光交换网络技术9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心第一节 蓝牙无线通信技术 一、蓝牙技术概述 二、蓝牙系统组成 三、蓝牙系统的配置环境 四、蓝牙系统的设计方案9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心蓝牙其内涵是将计算机、通信和家电等行业各自为战的局面统一起来。蓝牙是一种全新的无线数据交换技术，它使各种电子设备与家用电器融为一体，省却了各种数字设备之间

2、需要经过复杂的软件安装与调试的有线连接过程，并且在技术上做到了紧紧咬合，无缝连接。蓝牙是一种开放的技术规范，它可在世界上的任何地方实现短距离的无线语音和数据通信。 第一节、 蓝牙无线通信技术 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心蓝牙技术的关键点主要体现在以下七面：开放性。由蓝牙特殊利益集团(SIG)制定的蓝牙无线通信的规范完全是公开的和共享的。只要是SIG的成员，都有权无偿使用蓝牙的新技术，而且蓝牙技术标准制订后，任何厂商都可以无偿地拿来生产产品，只要产品通过SIG组织的测试并符合蓝牙标准后即可投放市场。短距离。蓝牙无线技术通信距离较短，一般为10m，消耗功率极低。无线性。蓝牙通过无

3、线的方式连成一个个人网络，省去了用户接线，在各种便携设备之间实现无缝的资源共享。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心蓝牙产品的互操作性和兼容性。蓝牙产品在满足蓝牙规范的前提下，还必须通过SIG的认证程序才能走向市场，保证不同公司的蓝牙产品，可以实现互操作和数据共享，达到完全兼容的目的。语音和数据。蓝牙无线通信同时支持语音和数据传输，以其中的一种方式或两种方式同时使用。对人体安全影响不大。蓝牙产品的输出功率仅为1mw，输出只有很小一部分被入体吸收。工作于世界上的任何地方。蓝牙工作在全球通用的2.45 GHz ISM频段上，因为ISM是工业、科学、医学免付费、免申请的无线电频段，所以无论

4、身在何处，利用蓝牙无线通信的设备不需考虑频率受限制的问题。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心一、蓝牙技术概述 1、技术参数 2、通信与调制方式 3、网络拓扑结构 4、语音信道 5、蓝牙与相关设备的连接 6、蓝牙技术的特点9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心 1、技术参数(1) 工作频段蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM频段。为了保证在噪杂的无线环境中安全可靠地工作，蓝牙特别设计了“快速确认”和“跳频”方案以确保链路稳定。“跳频”技术是把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列(伪随机码)不断地从一个信道“跳”到另一个信道，只有收发双方是按这个

5、规律进行通信的，而其他的干扰不可能按同样的规律进行干扰；在理论上，这种跳频每秒为1600次，系统有78个可能的信道。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心 (2) 传输距离蓝牙技术传输距离有三种类型： 当功率为100mW时，传输距离是100m； 当功率为25 mW时，传输距离是10m； 当传输距离为1 mW时，传输距离是10cm。 (3)传输速率在理想条件下蓝牙技术的传输速率可达1Mb/s。然而由于错误校正和其他的环境因素，真正的传输速率大约为700到800kb/s，不过这对替代电缆的蓝牙技术来说已经足够了。一些其他的因素也能影响蓝牙的速度，其他2.4GHz设备的存在，如一个IEEE

6、802.11b的WAN就能降低蓝牙技术的性能。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心2、通信方式和调制方式 (1)通信方式蓝牙采用无线通信方式。蓝牙程序一般写在一个9mm9mm的微芯片中，通过它可以使在半径10m方圆里的信息设备(个入电脑、手机电话、PDA、打印机及传真机等)以无线方式进行通信和信息交换。蓝牙使用时,先由配备了蓝牙的设备搜索出位于半径10m以内的另外一台配备蓝牙的设备，经过双方认证后就可以用无线方式进行通信。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心 (2)调制方式蓝牙采用FM调制方式。以时分双工方式(TDD)进行全双工通信，其基带协议是电路交换和分组交换的组合

7、。一个调频频率发送一个同步分组，每个分组占用一个时隙，实际上可以被扩展到五个时隙。蓝牙技术支持一个异步数据信道(ACL)，或三个并发的同步语音信道(SCO)，还可以用一个信道同时传送异步数据和同步语音。每个语音信道支持64 kb/s同步语音；异步信道可以支持一端最大速率为721 kb/s，而另一端速率为57.6kb/s的不对称连接，也可以支持432.6kb/s的对称连接。采用前向纠错(FEC)编码技术，包括1/3FEC、2/3FEC和自动重发请求(ARQ)，目的是减少重发次数，减少远距离传输时的随机噪声影响。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心 3、网络拓扑结构 蓝牙系统能支持两种连

8、接，即点对点连接和点对多点连接，形成两种网络拓扑结构：微微网(Piconet)和散射网Scatternet)。 (a)只有一个从设备的微微网 (b)多个从设备的微徽网 (c)散射网结构网络拓扑结构图MasterSlave(a)(b)(c)9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心在一个微微网中，只有一个主单元(Master)，最多支持七个从单元(Slave)与Master建立通信，Master靠不同的跳频序列来识别每一个Slave，并与之通信。若干个Piconet形成了一个散射网络，如果一个蓝牙设备单元在一个Piconet中是一个Master，在另一个Piconet中可能就是一个Slave

9、。几个Piconet可以被连接在一起，靠跳频顺序识别每个Piconet。同一Piconet的所有用户都与这个跳频顺序同步。其拓扑结构可以被描述为“多Piconet”结构。在一个“多Piconet”结构中，在带有10个全负载的独立的Piconet的情况下，全双工数据速率超过6Mb/s。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心 4、语音信道 语音信道采用连续可变斜率增量调制(CVSD)语音编码方案，不重发语音数据包。CVSD编码擅长处理被丢失和被损坏的语音采样，既使比特错误率达到4，CVSD编码的语音还是可听的。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心 5、蓝牙与相关设备的连接 (

10、1)蓝牙与PC的连接 蓝牙规范接口可以直接集成到笔记本电脑，或者通过PC卡或USB接口连接。笔记本电脑的使用模型包括：通过蓝牙蜂窝电话连接远端网络；利用蓝牙蜂窝电话做扬声器；蓝牙笔记本电脑、手持机和移动电话间的商用卡交易；蓝牙笔记本电脑、手持机和移动电话间的时间同步。蓝牙是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑，适用于几种不同商用操作系统的蓝牙规范正在完善中。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心(2)蓝牙与电话的连接 蓝牙规范接口可以直接集成到蜂窝电话中或通过附加设备连接。电话的使用模型包括： 通过蓝牙无线耳机实现电话的免提功能；与笔记本电脑和手持机的无电缆连接；与其他蓝牙电话、笔

11、记本电脑和手持机的商用卡交易；与信任的蓝牙笔记本电脑或手持机自动同步地址簿 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心(3)蓝牙与其他设备的连接其他蓝牙设备的使用模型包括：耳机；手持机和其他便携设备；入机接口设备；数据及语音接入点。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心6、蓝牙技术特点 (1)蓝牙最突出的魅力在于简单易用，操作顺序：由一台配备了蓝牙技术的通信设备，搜索出位于半径10m以内的另外一台配备蓝牙技术的设备，经过双方认证后就可以进行通信。 (2)在通信速度及通信距离方面，与用于无线LAN的IEEE802.11b的传输速度11Mb/s和距离50m相比，蓝牙的传输速度为1Mbb

12、/s，但通信距离只有10m。 (3)价格相对较高。由于该项技术的综合成本很高，因而导致一些嵌入蓝牙技术模块设备的成本增高。 (4)通讯距离极其有限。蓝牙无线通信有效距离较短，一般为10m左右，这也是目前蓝牙技术迫切需要研究和解决的一个问题。 (5)蓝牙的传输速度并不是最快，而且入们普遍认为蓝牙技术存在兼容性和安全性差的缺点。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心二、蓝牙系统的组成 1、无线射频单元 2、链路控制基带单元 3、链路管理单元 4、软件结构单元9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心蓝牙系统由无线射频、链路控制(基带)、链路管理和软件结构四个功能单元组成。1、无线射频单

13、元 蓝牙系统天线指标是按0dBm设计的，根据FCC(美国联邦通信委员会)有关电平为0dBm的ISM频段的标准。由于采用扩频技术，发射功率可达到100 mW。系统最大的跳频速率为1600 跳/秒，在2.402 GHz和2.480GHz之间，采用79个间隔为1 MHz的频点来实现。系统的设计通信范围为10cm到10m，但是通过增大发送功率可以将范围扩大至100m。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心2、链路控制(基带)单元链路控制(基带)单元的主要功能包括：(1)建立网络连接链路控制(基带)单元(2)差错控制(3)鉴权和保密 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心(1)建立网络连

14、接链路控制(基带)单元 在Piconet内的连接被建立之前，所有的设备都处于待机(Standby)状态。在待机状态下，未连接单元每隔1.28 s周期性地监听信息。每当一个设备被激活，它就监听规划给该单元32个跳频频点。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心作为Master的设备首先初始化连接程序，如果地址已知，则通过呼叫(Page)消息建立连接，如果地址未知，则通过一个后接Page消息的Inquiry(查询)消息建立连接。在最初的呼叫状态，Master单元将在分配给被呼叫单元的16个跳频频点上发送一串16个相同的Page消息。如果没有应答，Master则按照激活次序在剩余16个频点上继

15、续呼叫。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心对于Piconet中已经处于连接的设备，如果在较长一段时间内没有数据传输，蓝牙还支持节能工作模式。 Master可以把Slave置为Hold(保持)模式，除Hold模式外，蓝牙还支持另外两种节能工作模式：Sniff(呼吸)模式和Park(休眠)模式。各种节能模式按照电源能耗由低到高的排列依次是：休眠模式保持模式呼吸模式。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心蓝牙基带技术支持两种连接类型：同步面向连接(SCO)类型(主要用于传送语音)；异步无连接(ACL)类型(主要用于传送数据包)。同一个Piconet中不同的主从对可以使用不同的连

16、接类型，而且在一个阶段内还可以任意改变连接类型。每个连接类型最多可以支持16种不同类型的数据包，其中包括四个控制分组，这一点对SCO和ACL来说都是相同的。两种连接类型都使用TDD(时分双工传输方案)实现全双工传输。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心同步面向连接(SCO)的功能和作用 SCO连接为对称连接，利用保留时隙传送数据包。连接建立后，Master和Slave可以未被选中就发送SCO数据包。SCO数据包既可以传送语音，也可以传送数据，但在传送数据时，只用于重发被损坏的那部分数据。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心异步无连接(ACL)的功能和作用ACL链路定向发送

17、数据包，它既支持对称连接，也支持不对称连接。Master负责控制链路带宽，并决定Piconet中的每个Slave可以占用多少带宽和连接的对称性。Slave只有被选中时才能传送数据。ACL链路也支持接收Master发给Piconet中所有Slave的广播消息。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心(2)差错控制基带控制器有三种纠错方案： 13比例前向纠错(FEC)码； 23比例前向纠错码； 数据的自动请求重发方案。FEC方案的目的是减少数据重发的次数，降低数据传输负载。要实现数据的无差错传输，FEC就必然要生成一些不必要的开销比特，从而降低数据的传送效率。在无编号的ARQ方案中，在一个

18、时隙中传送的数据必须在下一个时隙获得收到消息的确认。只有数据在收端通过了报头错误检测和循环冗余检测后认为无错后，才向发端发回确认消息，否则返回一个错误消息。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心(3)鉴权和保密蓝牙基带部分在物理层为用户提供保护和信息保密机制。鉴权基于“请求响应”运算法则。鉴权是蓝牙系统中的关键部分，它允许用户为个人的蓝牙设备建立一个信任域，比如只允许主人自己的笔记本电脑通过主人自己的移动电话通信。加密被用来保护连接中的个人信息。密钥由程序的高层来管理。网络传送协议和应用程序，可以为用户提供一个较强的安全机制。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心3、链路管理单

19、元链路管理(LM)软件模块提供如下服务功能：(1)发送和接收数据；(2)设备号请求,能够有效地查询和报告长度最大可达16位的设备ID；(3)链路地址查询；(4)建立连接；(5)鉴权；9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心(6)链路模式协商和建立，比如数据模式或者语音数据模式；(7)决定帧的类型；(8)将设备设为Sniff模式，工作在在Sniff模式的设备只接收M时隙的数据，M时隙的位置是由LM协商决定的，Master只能有规律地在特定的时隙发送数据；(9)将设备设为Hold模式，工作在Hold模式的设备为了节能在一个较长的周期内停止接收数据，平均每4秒激活一次链路，它由LM定义、LC(

20、链路控制器)具体操作；(10)当设备不需要传送或接收数据但仍需保持同步时，将设备设为暂停模式。处于暂停模式的设备周期性地激活并跟踪同步，并检查Page消息。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心4、软件结构单元软件结构需有如下功能：(1)设置及故障诊断工具；(2)能自动识别其他设备；(3)取代电缆连接；(4)与外设通信；(5)音频通信与呼叫控制；(6)商用卡的交易与号簿网络协议9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心蓝牙系统的配置主要有建筑环境的配置和会议室环境的配置(或只是桌面到桌面环境的配置)。建筑环境的配置可使用户在各处都能得到蓝牙的好处，不过如果准备进行建筑环境的配置，

21、并拥有或计划配置一个无线LAN的时候，需要考虑这两项技术间可能的互相于扰。会议室环境配置带来了特别的文件共享以及其他的优点。然而，会议室配置也能应答无线环境，不过是在一个很小的范围之内。三、 蓝牙系统的配置环境 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心四、蓝牙系统的设计方案 1、蓝牙软件设计方案 2、蓝牙硬件解决方案 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心1、蓝牙软件设计方案根据蓝牙协议的体系结构，蓝牙系统软件配置如图所示。 HCI链路管理器基带RFHCIHCI驱动器 L2CAPSDPRFCOMM其他层 OS适配器应用用户OS9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心1、蓝牙

22、软件设计方案支持蓝牙低层协议的程序以目标码格式存放在基带模块的处理器中，主机的处理器支持上层协议的原程序。实现蓝牙系统时，需要取得上层协议的原程序，并将其集成到主机的应用程序中去。主机通过HCI和低层协议进行通信。在进行蓝牙系统设计时，外购的RF和基带技术，也得到了LM，HCI和低层协议，但是需要在主机的应用软件中安装HCI驱动器和其他上对蓝牙的支持。此外一些嵌入式的蓝牙系统低层协议和上层协议都集成在单蓝牙层协议软件(如L2CAP，SDP，RFCOMM等)，才能实现主机芯片内。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心 2、蓝牙硬件解决方案 现在各个公司推出一般的硬件解决方案都包含四个模块

23、：RF；Baseband；Micro control1er；Memory。许多公司根据自己的芯片制造工艺，有三种系统集成方案：一是单芯片，即四个模块集成在一个芯片内；二是四芯片，即每个模块集成在一个芯片内；三是三芯片，即RF和Memory分别集成在各自芯片，而Baseband和Micro controller集成在一个芯片内。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心蓝牙典型的应用无需电缆的计算机、超级耳机、三合一电话、交互式会议、互联网桥、即插卡和隐蔽计算等。1、无需电缆的计算机蓝牙无线通信的根本目的就是替代电缆。使用有线电缆的设备，最典型的是台式计算机。2、超级耳机蓝牙技术为了支持语音

24、通信而产生了这种使用模型。超级耳机的一大优势是可移动性。头戴耳机的入不再被固定在音频设备的旁边，而是可以自由地在行进中保持通话。超级耳机的另外一大优势是允许多个设备共享一个耳机。五、蓝牙技术的应用 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心3、三合一电话三合一电话使用模型是指一个移动电话能当标准方式的蜂窝电话使用，当连接到一个语音接入点(无绳电话基站)时能当无绳电话使用，还能当对讲机或walkietalkie在近距离与另一个设备实现直接机对机通信。三合一电话的突出优点是只要一部电话就能满足一个人的全部需求。如果利用蓝牙无线通信的多个语音接入点在家庭、办公室和公共场合都能使用，在任何地方只需

25、一部个人电话就可以了，减少了在家庭、办公室和旅行中需要不同的电话和不同的电话号码的麻烦。采用语音接入点还可以减少蜂窝空中转接费用。三合一电话的直接机对机或walkietalkie使用模型适用于100m距离范围、20dBm被放大了功率的无线电波。使对话双方彼此之间的距离在10m左右(标准蓝牙无线电波)，不需使用电话或是直接提高嗓门大声交谈，而是利用三合一电话的直接机对机的功能进行通话。五、蓝牙技术的应用 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心4、交互式会议(文件传输)采用蓝牙无线通信可以实现文件和对象传送。在一间交互式会议室里，与会人员彼此会相互交换商务名片和文件。文件不仅可以在两台计算

26、机之间传输，而且可以在任何两种使用蓝牙无线通信方式的设备之间传输。无线文件传输的基本优势在于它的便捷性。无需使用电缆，也无需在设备之间建立和构造一个网络，数据便能够在两种或是更多种设备之间相互交换.在会议室里，文件和其他对象能够立即交换，而不必将计算机或其他设备连接到网络上才能下载或传输文件。五、蓝牙技术的应用 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心5、互联网桥存在两种不同的采用蓝牙通信作为一种无线“桥梁”来建立起互联网、校园网或企业网的方法。一种方法就是将电话作为无线数据调制解调器的拨号上网方式；另一种是利用数据接入点直接接入当地局域网(LAN)的方式。(1)拨号上网方式传统的计算机

27、上互联网是通过调制解调器以电话拨号方式接通一个因特服务供应商。这种典型拨号上网的使用模型在计算机和电话之间需要一根电缆，甚至利用移动电话，也需要在计算机和移动电话之间使用一根电缆。蓝牙通信技术完全以无线方式实现这种使用模型，即只需要一台计算机和一部电话就构成了拨号上网应用模板，这种终端对终端的互联网连接方式可以是无线的。 五、蓝牙技术的应用 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心 (2)直接接入方式直接接入当地局域网的方式通常是给互联网提供一个网关，而不需要拨号连接，便能从当地局域网接入互联网。通过蓝牙无线通信进行直接网络接入可以使用数据接入点。数据接入点允许设备以无线方式与之相连，随

28、后数据接入点连接到当地局域网。采用蓝牙无线通信技术的数据接入点也仅仅是相当于提供了一个“无线插座”与互联网相接。互联网桥是蓝牙无线通信取代电缆的又一个例子，它使上网更容易和方便。采用蓝牙无线通信的直接网络接入使用模型优越性是省掉原先终端用户与每个接入点相连需要嵌入在建筑物内的有线基本设施，无线数据接入点还能提供设备共享接入点的可能性。数据接入点可以设计成插入已建成的网络有线基本设施部分的形式，这样既方便实现在网络边缘的无线接入，又利用和保护了已建成的有线网络部分。五、蓝牙技术的应用 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心6、即插卡即插卡是除了移动电话或计算机工作平台之外，仅有的几个包含

29、其他类设备的使用模型之一。此模型的基本意图是利用数码相机将照相图片无线传输到其他设备，而这些设备又能够将此图片作成一张电子“明信片”，通过电子邮件发送给接收者。即插卡不仅可以用来散发“明信片”式的照片给亲朋好友，而且还适于商用。除了替代电缆，蓝牙技术还可以改变数码相机的使用方式，多数照片可以直接由相机传输到一部移动电话上，然后作为电子邮件的附件发送，而不需要计算机这个中介。由数码相机发出的照片能以实时的方式传输到数据库或图片库。五、蓝牙技术的应用 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心7、隐蔽计算 隐蔽计算是蓝牙技术最具发展潜力的一项应用。隐蔽计算包含如下应用：一是未被公开使用的设备仍

30、然能为设备的主入完成某些服务工作；二是典型的隐蔽计算是自动同步方式，在此模式下，放在提包中的PDA无需人的干预和操作就能实现与其他设备间的同步。五、蓝牙技术的应用 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心蓝牙无线通信技术隐蔽计算中还包含有其他类似应用的例子： (1)“隐藏”在公文包中的笔记本电脑正处于“休眠”状态，但只要被设置成周期性苏醒，就能接收新的电子邮件并发送消息，例如通过移动电话提示主人有新的电子邮件到达，随后，用户自己决定是利用移动电话浏览电子邮件还是在笔记本电脑上处理电子邮件。 (2)“隐藏”在公文包中的笔记本电脑，在做适当设置之后，可以通过移动电话以互联网桥的方式(拨号上网

31、方式)上网。一旦计算机以这种方式连接到网络上，就可以启动网络同步或电子邮件的发送和接收，所有这些都不需要用户干预操作其中任何一种设备。五、蓝牙技术的应用 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心 未来的蓝牙技术还可能包括如下的应用： 根据用户个人的喜好控制周围环境的设置(例如房间的温度和照明、音乐、汽车驾驶座椅及后视镜的调整等等)；放在衣袋或行李中的设备帮助消费者在商业网点自动付款消费；当人们预订飞机票或旅馆房间的时候自动核实和确认。 五、蓝牙技术的应用 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心第二节 第三代移动通信技术 一、第三代移动通信概念 二、UMTS总体结构 三、无线接口协

32、议结构 四、UE-UTRAN接口9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心1985年第三代移动通信系统开始最初的研究工作，提出的目标主要定位于实现全球的无缝漫游；1991年，国际电联正式成立TG81 任务组，负责FPLMTS标准的制定工作； 1992年，国际电联召开世界无线通信系统会议(WARC)，对FPLMTS的频率进行了划分。这次会议成为第三代移动通信标准制定进程中的一个重要里程碑； 1994年，ITU-T与ITU-R正式携手研究FPLMTS。 一、第三代移动通信概述9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心1996年，FPLMTS正式更名为IMT-2000，即国际移动通信系统，工

33、作于2000MHz频段，定于2000年左右投入商用； 1997年初，ITU发出通函，要求世界各国在1998年6月之前提交IMT2000无线接口技术方案。1998年6月，ITU共收到了15个有关第三代移动通信无线接口的候选技术方案。 1999年3月，ITU-RTG8/1第16次会议在巴西召开，确定了第三代移动通信技术的大格局。IMT-2000地面无线接口被分为两大组，即CDMA与TDMA。这次会议的结果虽然表明第三代标准将是多技术的，但同时也为各技术标准的融合提供了机会。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心1999年3月至6月间，三十多家世界主要无线运营商以及十多家设备厂商针对CDMA

34、 FDD技术达成了融合协议，使两种宽带CDMA技术(WCDMA与cdma2000)实现了标准的统一。1999年6月，ITU-RTG8/1第17次会议在北京召开。不仅全面确定了第三代移动通信系统无线接口最终规范的详细框架，而且在进一步推进CDMA技术融合方面取得了重大成果，使技术融合前景更加光明 1999年10月25日至11月5日在芬兰赫尔辛基召开的ITU TG8/1第18次会议最终通过了IMT-2000无线接口技术规范建议(IMTRSPC)，确立了IMT-2000所包含的无线接口技术标准，将无线接口标准明确为五个标准 。2001年3月16日，TD-SCDMA标准被正式写入3GPP Releas

35、e4，这是TD-SCDMA发展史上的一个重要里程碑。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心IMT-2000所包含的五个无线接口技术标准。1、CDMA技术：IMT-2000 CDMA DS，对应于WCDMA；2、IMT-2000 CDMA MC，对应于cdma2000； 3、IMT-2000 CDMA TDD，对应于TDSCDMA和UTRA TDD；4、TDMA技术IMT-2000 TDMA SC，对应于UWC-136； 5、IMT-2000 FDMAFDMA，对应于DECT。ITU对上述五个名称进一步简化为IMT-DS、IMT-MC、IMT-TD、IMT-SC和IMT-FT。9/27

36、/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心(1)IMT2000 CDMA DS(1MT-DS) IMT2000 CDMA DS是3GPP(第三代伙伴计划)的WCDMA技术与3GPP2(第三代伙伴计划2)的cdma2000技术直接扩频部分(DS)融合后的技术，仍称为WCDMA。此标准将同时支持GSMMAP和ANSI-41两个核心网络。(2)IMT2000CDMAMC(IMT-MC) IMT-2000 CDMA MC即cdma2000，在融合之后只含多载波方式，即1X、3X、6X和9X等。此标准也将同时支持ANSI-41和GSMMAP两大核心网。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心(3)I

37、MT2000 CDMATDD(IMT-TD) IMT-2000 CDMA TDD实际上包括低码片速率的TD-SCDMA和高码片速率的UTRA TDD(TD-CDMA)两种技术。目前这两种技术的物理层完全分开，分别采用我国CWTS和3GPP的两套技术规范，层2和层3基本相同。这两种技术已经进行了部分关键内容的融合，包括以下两个方面： 码片速率分别为3.84Mchip/s和1.28Mchip/s (3.84Mchip/s 的1/3)；层2和层3基本一致，采用3GPP的技术规范，并定义了部分兼容点，以便针对TDSCDMA进行兼容扩展。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心IMT-2000系

38、统主要组成：终端(UIM+MT)、无线接入网(RAN)和核心网(CN)三部分。2、IMT-2000系统结构UIM用户智能卡MT移动台RAN无线网CN核心网其他家族成员核心网UIM-MT接口（UIM）无线接口（UNI）RAN-CN接口NNI接口图1-4 IMT2000功能子系统的接口 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心ITU在1997年提出的“家族”概念，无线接入网和核心网两部分的标准化工作主要在“家族成员”内部进行。目前的家族主要有两个：一个是基于GSM MAP核心网的家族；一个是基于ANSI41核心网的家族；两个“家族”网络之间的互联互通将通过网络一网络接口(NNl)来进行。9/

39、27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心GSM MAP和ANSI-41两类核心网与IMT-2000的三种主流CDMA无线接入技术之间的对应关系如1-5图所示。 WCDMA和CDMATDD对应于GSMMAP核心网,cdma2000对应于ANSI-41核心网，但目前的标准允许任何无线接口能够同时兼容两个核心网，可以通过在无线接口上定义相应的兼容协议来接入不同的核心网。 ANS-41核心网GSM MAP核心网cdma2000CDMA TDDWCDMANNI3GPP3GPP2图15 IMT-2000无线接入技术与核心网之间的关系 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心3、第三代移动通信系统标

40、准化现状 (1) 3GPP的标准化进展 (2) 3GPP2的标准化进展9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心 (1) 3GPP的标准化进展 3GPP主要负责制定基于GSM MAP核心网、以WCDMA和CDMA TDD为无线接口的标准，称为UTRA；3GPP同时也负责在无线接口上定义与ANSI-41核心网兼容的协议。3GPP标准目前分为Release 99、Release 4及Release 5三个版本。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心Release 99标准已基本冻结；核心网将在第二代MSC+GPRS的网络基础上演进；无线接入网(RAN)则是全新的 ；核心网以GSM的移动

41、交换中心(MSC)和分组交换网络(PSN)为基础；无线接入网由RNC和NodeB两个物理实体构成，分别对应于第二代网络的BSC和BTS。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心从图1-6中可以看出，核心网以GSM的移动交换中心(MSC)和分组交换网络(PSN)为基础，这样有利于实现2G向3G网络的平滑演进；无线接入网协议中新定义的Iu接口与接入网相连。Iu接口包括支持电路交换业务的Iu-CS和支持分组交换业务的Iu-PS两部分，分别用于实现电路交换和分组交换业务。 GSM BSSVMSCGMSCIPA接口PSTN/ISDNGPSNSPSNHLRMAPIMT-2000RANGbIu-PS

42、Iu-CS 图1-6 基于演进的GSM MAP核心网的第三代移动通信系统 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心无线接入网由RNC和NodeB两个物理实体构成，分别对应于第二代网络的BSC和BTS；除Iu接口外，无线接入网内部还定义了Iub和Iur两个接口，如图1-7所示。 Iu、Iub和Iur接口协议的传输网络层规定了ATM和IP两种方式，供运营商和设备提供商选择。 RNSRNCRNSRNCNode BNode BNode BNode BIuIuIurIubIubIubIub核心网图1-7 UTRAN无线接入网络的构成 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心（2） 3GPP2

43、的标准化进展3GPP2主要负责制定基于ANSI-41核心网、以cdma2000为无线接口的标准；也负责在无线接口上定义与GSM MAP核心网兼容的协议。 3GPP2的标准化工作是分阶段进行的，2G与3G之间在接入网和核心网部分都是平滑过渡的。1999年，3GPP2完成了cdma2000-1X(单载波)和cdma2000-3X(多载波)无线接口的标准。A接口在原先的基础上增加了支持移动IP的A10、A11协议；核心网部分引入新的分组交换节点接入IP网络，以支持IP业务，而电路型业务仍然由原先的MSC来支持 。如图18所示。 新定义的A10、A11接口采用IP协议。 9/27/2022吉林通信行业

44、职业技能鉴定中心（2） 3GPP2的标准化进展3GPP2主要负责制定基于ANSI-41核心网、以cdma2000为无线接口的标准；图1-8 基于ANSI-41网的cdma2000系统 IS-95A,BBTSBSCMSCIPPSTN/ISDNPDSNBSCANSI-41cdma 2000-1X/3XA1,A2,A5A3 A7A10 A119/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心二、UMTS总体结构系统组成：核心网(CN)、UMTS陆地无线接入网(UTRAN)和终端用户设备(UE)三大部分；由两个开放的公共接口(Uu和Iu接口)将它们连接起来，其中Uu接口连接UE和UTRAN， Iu接口连接

45、UTRAN和CN。Uu和Iu接口的标准化使得系统的不同部分可以独立开发设计给设备制造商和网络运营商带来了极大的便利。CNIUUUUTRANUE图19 第三代移动通信系统UMTS的总体结构 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心二、UMTS总体结构UMTS在垂直方向上，UMTS分为接入层(AS)和非接入层(NAS)两大部分；接入层(AS)和非接入层(NAS)之间的接口称为服务接入点(SAP)；接入层为非接入层提供了三种类型的服务接入点：公共控制业务接入点GC-SAP；专用控制业务接入点DC-SAP；寻呼及通告业务接入点Nt-SAP。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心三、 UM

46、TS无线接口协议结构 UMTS在空中接口上采用WCDMA无线传输技术分三个协议层：L1、L2和L3，分别对应于OSI参考模型的物理层、数据链路层和网络层。L2被分为媒体接入控制协议(MAC)、无线链路控制协议(RLC)、分组数据集中协议(PDCP)和广播/多播控制协议(BMC)。 L3和L2的RLC子层分为控制平面和用户平面两部分，PDCP和BMC子层仅存在于用户平面。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心三、 UMTS无线接口协议结构 L3controlcontrolcontrolcontrol逻辑信道s传输信道控制平面信令用户平面信息PHYL2/MACL1RLCDCNtGCL2/

47、RLC MACRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLC重复避免UuS 边界BMCL2/BMCRRCcontrolPDCPPDCPL2/PDCPDCNtGC9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心三、 UMTS无线接口协议结构 在控制平面上，L3也被分为几个子层，其中最低的一个子层称为无线资源控制(RRC)，它直接与L2交互并终止于UTRAN，也就是说，核心网的网络层是没有RRC子层的。L3的第2个子层提供“重复避免功能，终止于CN，但属于接入层，可以提供接入层业务给高层，移动性管理(MM)和呼叫控制(CC)等属于非接入层功能。 在RLC和PDCP等协议中还存在一个多实例问题，图中所示的

48、每一个方框各代表一个协议实体。对等层通信的业务接入点用层间的椭圆来表示。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心三、 UMTS无线接口协议结构 从图中可以看到，在RRC与RLC之间、RRC与MAC之间和RRC与物理层之间都有一个控制接口，这些控制接口使得RRC可以控制底层实体的配置。RLC子层和无线传输技术一起提供自动重发请求(ARQ)功能。在移动通信系统中，用户的位置是随时间不断变化的，这就造成了UE和网络之间连接的移动性，因而数据的传输也就不再是连续的了。如何避免丢失、保证数据能够可靠传输就是一个必须要考虑的问题。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心三、 UMTS无线接口

49、协议结构 在保证Iu连接点不变的情况下，核心网可以要求UTRAN防止任何数据的丢失(例如当无线接口上有切换发生时，就需要UTRAN具有这样的功能)，这是对RLC子层提供的接入网重传功能的一个最基本的要求；在Iu连接点改变的情况下，避免数据丢失的功能就不再是UTRAN的职责了，此时该功能要由核心网的“重复避免”来完成。通过无线接口传输的信令消息主要有两种：RRC产生的信令消息和高层产生的非接入层消息。在一条信令连接建立完成之后，还会建立一个附加的信令无线承载，使用透明模式的RLC实体传输RRC产生的信令消息。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心四、 UE-UTRAN接口 1、媒体接入控

50、制协议MAC 2、无线链路控制协议RLC 3、分组数据集中协议PDCP 4、广播与多播控制协议BMC 5、无线资源控制协议RRC9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心1、媒体接入控制协议MACMAC位于UTRAN空中接口的物理层之上，是数据链路层(L2)的一个子层。MAC子层提供逻辑信道上的数据传输服务。协议中定义了逻辑信道，每一种逻辑信道类型都是根据它所传输的信息的类型定义的：传输控制信息的信道称为控制信道，包括广播控制信道(BCCH)、寻呼控制信道(PCCH)、专用控制信道(DCCH)、公共控制信道(CCCH)和共享信道控制信道(SHCCH)；传输业务信息的信道称为业务信道，包括专

51、用业务信道(DTCH)和公共业务信道(CTCH)两种。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心MAC子层提供逻辑信道类型的具体配置 控制信道(CCH)广播控制信道(BCCH)寻呼控制信道(PCCH)专用控制信道(DCCH)公共控制信道(CCCH)共享信道控制信道(SHCCH)业务信道(TCH)专用业务信道(DTCH)公共业务信道(CTCH)9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心MAC层负责传输信道的调度和使用，具体协议功能的执行是由MAC实体来完成的。根据所处理的传输信道的不同，MAC实体可以分为MAC-b、MAC-c/sh和MAC-d三类。MAC-b负责处理广播信道(BCH)

52、；MAC-c/sh负责处理公共及共享传输信道，包括前向接入信道(FACH)、随机接入信道(RACH)、FDD模式下的公共分组信道(CPCH)、下行共享信道(DSCH)以及TDD模式下的上行共享信道(USCH)；MAC-d负责处理专用传输信道(DCH)。 RRC负责控制对MAC子层的配置。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心2、无线链路控制协议RLC无线链路控制协议位于UTRAN空中接口的第二层。利用MAC子层提供的逻辑信道为高层提供可靠的数据传输业务第三代移动通信系统在RLC子层引入了许多新的自动重发请求(ARQ)机制，以适应高服务质量的要求。根据不同级别的QoS要求，RLC可以提供

53、三种模式的数据传输服务：透明、非确认模式和确认模式。透明模式的服务质量最低，非确认模式次之，确认模式的服务质量是最高的。自动重发机制仅仅体现在确认模式的RLC实体中。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心RLC为用户数据和控制信息提供分段和重组功能。在用户平面上，RLC子层向上层提供的业务称为无线承载(RB)；在控制平面上，RLC子层向上层提供的业务称为信令无线承载(SRB)。这两种承载在RLC子层是统一编号的，SRB可以被认为是一种特殊的RB。在目前的协议版本中，一个UE最多可以有32个RB，前几个是固定分配给SRB传输控制平面消息的。RLC子层用于保证UE和UTRAN之间数据的点到

54、点可靠传输，所以UE和UTRAN的RLC实体应该是一一对应的。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心3、分组数据集中协议PDCP （1）PDCP子层概述（2）PDCP子层结构（3）PDCP功能（4）头压缩（5）数据传输（6）无损SRNS重定位9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心（1）PDCP概述分组数据集中协议位于UTRAN协议栈空中接口的RLC子层之上，是L2的一个子层，其主要功能是在空中接口上承载网络层的分组数据，例如IP数据流。网络层协议的目的是在各种子网和数据链路层提供的服务之上运行，UMTS支持多种网络层协议，这些网络层协议能够对服务使用者提供透明传输，基于此所支持

55、的协议是IPv4和IPv6。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心在UTRAN内传输的新的网络层协议的引入不应对UTRAN协议进行任何改变。因此，来自高层的数据包(PDCP SDU)的传输所涉及的所有功能应该由UTRAN网络实体以透明方式承载，这是UTRAN PDCP协议的需求之一。 PDCP的另一个需求是提高信道效率，IP头压缩通过不同的优化算法来实现的，目前已知的方法是标准的IETF头压缩算法。每个RB连接到一个PDCP实体，而每个PDCP实体又连接到一个RLC实体，PDCP实体位于PDCP子层。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心（2）PDCP子层结构 每个PDCP-S

56、AP使用一个PDCP实体，每个PDCP实体使用零、一或几种头压缩算法。图1-16 PDCP子层结构PDCP实体协议压缩实体算法1协议压缩实体算法2协议压缩实体算法1协议压缩实体算法2协议压缩实体算法1PDU编号PDU编号PDCP实体RLC-SDUPDCP-SDURLCTr-SAPAM-SAPUM-SAPPDCP子层PDCP-SAPsC-SAP无线承载9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心（3）PDCP功能在发送端和接收端分别实现IP数据流(如TCP/IP和RTP/UDP/IP)的头压缩和解压缩，对于特定的网络层、传输层和高层协议组合，头压缩算法是特定的；传输用户数据，即从NAS接收PD

57、CP SDU，并传给RLC层，反之亦然；仅在支持无损SRNS重定位时，实现PDCP SDU和相应序列号的前向转发。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心（4）头压缩 头压缩方式对于特定的网络层协议是特定的。对于每一个PDCP协议实体来说，RRC都会对其使用的头压缩算法及相应参数进行配置，并通过控制服务接入点(PDCP-C-SAP)通知给PDCP。协议运行期间，对等PDCP实体的压缩和解压缩功能之间的初始化信令由用户平面承载。PDCP能够支持多种头压缩算法。PDCP子层可以有一个或几个PD-CP实体，每个PDCP实体可使用零、一或几种头压缩算法，而且可以为一个PDCP实体建立几种PDC

58、P算法，不同的PDCP实体可以包含相同的头压缩算法。PDCP应能区分不同的头压缩包类型，以便使用正确的头压缩算法来处理，这是利用PDU结构中的PID域来实现的。 9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心PID值的分配须遵循的基本规则 PID值0永远保留为不压缩； PID值从1开始，以递增顺序分配； PID值针对每个PDCP实体进行独立分配； PID值在头压缩算法重协商后要重新分配； 协商(或重协商)后的头压缩实体的列表应从列表中的第一个开始检查； 如果没有足够的未使用过的PID值分配给头压缩算法，那么采用该头压缩算法的协商后的头压缩实体应该被忽略，而且不产生错误警告； 已使用的和未定义的

59、PID值与PDCP PDU不冲突； 对于PDCP实体中的特定算法，PID值从n+1开始分配。9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心（5）数据传输 在RLC确认模式下进行的数据传输。如果头压缩协商成功，则PDCP实体在收到PDCP-DATA-Req原语后进行头压缩，压缩后的PDCP PDU通过RLC-AM-DATA-Req原语传给RLC。对等PDCP实体收到包含在RLC-AM-DATA-Ind原语中的PDCP PDU后，将进行PDCPPDU的解压缩以得到PDCP SDU，并通过PDCP-DATA-Ind原语将该SDU上传给PDCP SDU的用户。图1-17 PDCP通过RLC确认模式进行

60、数据传输的过程。 PDCP UserPDCP RLCPDCP UserPDCP RLC发送端 接收端 PDCP-DATA.reqRLC-AM-DATA.reqRLC-AM-DATA.cnfAcknowledgementRLC-AM-DATA.indPDCP-DATA.ind9/27/2022吉林通信行业职业技能鉴定中心（5）数据传输 在RLC非确认和透明模式下进行的数据传输。如果头压缩协商成功，则PDCP实体在收到PDCP-DATA-Req原语后进行头压缩，压缩后的PDCP PDU通过RLC-UM-DATA-Req或RLC-Tr-DATA-Req原语传给RLC。对等PDCP实体收到包含在RLC