第一章无线网络概述

第1章无线网络概述1.1信息网络基础结构（INI）

1.2无线网络市场

1.3无线网络通信的挑战

1.4无线网络的发展过程1.5无线网络的分代

1.1信息网络基础结构（INI）1、作用:把电信设备相互连接起来，用于交换信息。

用户运行应用程序的终端2、基本构成部件:

交换机：电路交换路由器：分组交换点到点连接：光纤/同轴/双绞线/无线连接终端：3、结构（1）有线网络

PSTN：支持话音

internent：支持数据

HFC：支持视频（2）无线网络作用:使移动终端能够接入这些信息网络基础结构。构成：

移动终端天线站点/接入点交换机/路由器

用于实现移动终端接入网络位置发生变化时的移动连接

基站控制设备点点连接

无线网络固定基础结构4、现有网络基础结构

1.2无线网络市场（从业务和覆盖范围的角度考虑）

PSTN

局域网：低功耗，小移动性（PCS，无绳电话）面向语音：广域网：蜂窝移动电话，低功耗，大面积覆盖（GSM/CDMA…….）无线网络市场局域网：WLAN/WPAN/adhoc他们的主要区别是：面向数据：数据的传输范围、广域网：提供internet接入传输速度（广域网速率低）internet可使用频段WLAN工作在免许可证频段无线网络的市场发展分为四个不同的部分,从逻辑上可以分成两类:面向语音的市场面向数据的市场面向语音的市场发展围绕着连接PSTN的无线网络这些业务进一步形成局域网市场和广域网市场：面向语音的局域网市场是基于具有较高语音质量的低功率、小移动性设备，包括无绳电话、个人通信业务（PCS）、无线PBX和无绳电话中继站。面向语音的广域网市场的发展围绕着蜂窝移动电话业务，它使用低功耗、大面积覆盖和较低语音质量的终端设备。面向数据的无线市场的发展围绕着Internet和计算机通信网络的基础结构面向数据的业务分为宽带局域与adhoc市场和广域无线数据市场：宽带局域与adhoc网络包括提供高速Internet接入的WLAN和无线个人区域网络（WPAN），以及正在发展中的adhoc无线用户产品。2.广域无线数据市场为移动用户提供Internet接入。面向语音LAN与面向语音WAN的比较：

LANWAN

价格智能网络

功耗覆盖QOS移动性面向数据LAN与面向数据WAN的比较

与LAN兼容LANWAN数据速率体积大小/功率覆盖移动性网络用户

无线网络应用方案1.3无线网络通信的挑战信道的动态性：多径传输引起的幅度衰落、多普勒频移用户的动态性:

要求同一个号码在不同的地区都能通信如何实现；

业务动态性：某一时刻，在某一区域业务量的突然增加如何处理；1.4无线网络的发展过程1、面向语音的无线网络发展：1）面向语音的广域网发展20世纪70年代的FDMA模拟蜂窝系统技术20世纪80年代的TDMA数字蜂窝系统技术（GSM）20世纪90年代的CDMA开始使用，最后取代GSM，开始3G标准化。3G标准的主流技术为：

欧洲标准的W-CDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess

）宽带CDMA

美国的CDMA2000中国的TD-SCDMA（TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess）时分同步的码分多址技术

2）、面向语音的局域网发展：面向语音的局域网应用是从推行无绳电话开始的。20世纪70年代末期出现无绳电话20世纪90年代出现的PCS技术PCS系统与蜂窝移动通信系统的终端与业务是十分相似的，唯一的重大区别是他们的市场策略和推向市场的方向。2、面向数据无线网络的发展1）WLAN的发展：WLAN工作在免许可证的频段，免许可证频段主要有：ISM频段：（工业、科研、医疗）902~928MHZ，2.4~2.4835GHZPCS频段：（个人通信系统）1.890~1.930GHZU-NII频段：（免许可证的国家信息基础结构）低频：5.15~5.25GHZ（用于室内）中频：5.25~5.35GHZ（用于校园网）高频：5.725~5.825GHZ（用于社区）我国用于无线局域网的频段主要是：2.400~2.4835GHZ/5.725~5.850GHZ

WLAN的发展，主要体现在带宽或传输速率的提高上第一代WLAN工作在ISM频段（902~928MHZ，2.4~2.4835GHZ）；采用扩频技术。第二代WLAN基于IEEE802.11标准的无线局域网产品，大都工作在ISM频段（2.4~2.4835GHZ频段），传输速率为1~2MB/S。第三代WLAN基于IEEE802.11b标准，工作在ISM频段（2.4GHZ），传输速率为11MB/S。第四代WLAN基于IEEE802.11a/IEEE802.11g标准IEEE802.11a，HipperLAN2，最大传输速率54MB/S，工作在5G频段。IEEE802.11g最大传输速率54MB/S，工作在2.4G频段。与IEEE802.11b标准兼容。WLAN的进一步发展宽带化，移动性支持，多媒体（QOS）保证，安全性，可靠性，小型化，大覆盖，节能，经济性。2）广域网的发展在Internet流行之前开发的广域网，主要的设计准则是：覆盖和成本而不是速率其典型代表是：80年代推出的ARDIS公共数据通信无线网

（摩托罗拉/IBM），Mobitex；（瑞典电信/爱立信）93年推出的CDPD（蜂窝数字分组数据）(IBM和美国9家运营公司)目前最流行的无线Internet接入：以求获得比较高的速率其典型代表是：90年代后期的GPRS（通用分组无线业务）是目前最流行的无线Internet接入。3G蜂窝移动通信系统计划提供2Mb/s的移动数据。1.5无线网络的分代第一代系统：称为模拟蜂窝系统支持的业务面向语音、无绳电话及移动数据业务（只提供单向的短信数据）。技术特点采用频分双工（FDD）模式。（在下行链路（基站到移动台）和上行链路（移动台到基站）使用了两个分开的频段）系统的主要工作频段是800MHZ和900MHZ。第二代系统

支持的业务无线网络产业的四个部分

主要标准与支持的业务相对应提出的标准主要有：数字蜂窝移动通信系统，PCS，移动数据业务和无线局域网标准。1）数字蜂窝移动通信系统标准GSM：欧洲数字移动通信标准，后来扩展到亚洲，也称为泛欧数字移动标准IS-54（后来改进为IS-136）：北美地区的数字移动标准JDC：日本的数字移动通信标准IS-95：美国和亚洲的数字移动标准技术特点：GSM、IS-54、JDC采用TDMA技术，IS-95采用CDMA技术。用FDD工作方式，工作频段在800~900MHZ。2）PCS（个人通信业务）标准：

欧洲标准：DECT（数字增强型无线通讯标准）：是整合数据应用的第一种无绳电话标准之一。

日本标准：PHS（PersonalHandphoneSysterm)：是小灵通业务，中国电信和中国网通的小灵通业务在多数地方都使用PHS技术。

3）移动数据业务标准移动数据业务能够为用户接入分组交换数据网络提供合适的数据速率和广泛的覆盖范围，它是一种提供较大信息量的双向连接。主要的标准是：ARDIS：公共数据通信无线网

Mobitex：[爱立信]基于包交换的陆上蜂窝无线电数据通信系统，是无线数据通信领域的一种开放式国际标准。

CDPD：蜂窝式数字分组数据网，它是一种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。它将开放式接口、高速率传输、用户单元确定、空中数据加密和标准IP寻址模式有力地结合在一起，成为公认的最佳无线数据通信规范。GPRS：通用数据分组技术，实现了在移动网络中应用基于IP的服务。4）WLANWLAN在局域网内（小于100米）提供高速的数据速率（最小1Mb/s）用于接入有线LAN和Internet。其标准主要是IEEE802.11系列。现在IEEE802.11这个标准已被统称作Wi-Fi

（实质并不是一个概念）。Wi-Fi是一种短程无线传输技术，能够在300百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。它为用户提供了无线的宽带互联网访问。同时，它也是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷的途径。能够访问Wi-Fi网络的地方被称为热点。利用无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用WIFI连接方式进行联网。第三代移动通信系统第三代移动通信的最低要求三种工作环境下提供数据业务的要求

-高速移动：500km/h，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第三代移动通信的主要特点是从现有第二代移动通信演进和发展，而不是完全重新建设一个移动通信网；初期主要业务仍然是话音业务，数据业务将逐渐增加数据业务将主要是Internet所需要的不对称的、基于包交换(IP)的业务。最主要是达到如下目标：-全球漫游；-高频谱利用率(解决全世界存在的系统容量问题)；-低价格(设备和服务)；-满足通信个人化的要求。3G业务模式会话类：含电话、可视电话、视频游戏。它要求时延小、抖动小，但对误码率要求不高；数据流类：含视频点播等流式多媒体。它是单向连续流，抖动小，对时延和误码要求不高；交互类：含Web浏览（HTTP、WAP）、定位业务、网络游戏、移动VPN等。它要求低误码率、响应时延小，但对其它时延和抖动要求不高；后台（背景）类：含E-mail、短消息、下载铃声/图片、多媒体消息等，它要求低误码率，但对时延、抖动不要求。

3G标准－WCDMAETSI提出，可从GSM过渡占用5M带宽，提供基本的2Mb/s的速率其频谱效率是GSM的6倍。基站设备昂贵由于支持不同的业务，MAC层和无线资源管理较复杂。3G标准－cdma2000美国TIA提出，可从IS95和IS95B平滑过渡，升级简单cdma20001x采用1.25M的带宽，只能提供144kbit/s左右的数据速率cdma20001xEVDO可支持2.4Mb/s的数据速率，

cdma20001xEVDV可支持话音和数据,最高下行速率达3.1Mb/s。cdma20003x采用3个1.25M的带宽进行传输。3G标准－TD-SCDMA电信科学院和Siemens联合提出TDD方式采用智能天线、联合检测和软件无线电技术上下行不对称，适合Internet业务第四代移动系统4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。

定义：第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。

将是多功能集成的宽带移动通信系统，不仅联系人与人，更将联系人与机器、环境，人们将能够随时随地的接入需要的多媒体信息，并可远端控制其他设备。

4G移动通信主要技术要求：传输速率更快

4G系统的目标速率为：

a)对于大范围高速移动用户（250km/h）数据速率2Mbit/s；

b)

对于中速移动用户（60km/h）数据速率为20Mbit/s；

c)

对于低速移动用户（室内或步行者），数据速率为100Mbit/s。

带宽更宽据研究，每个4G信道将占有100MHz或更多带宽，而3G网络的带宽则在5～20MHz之间。容量更大将采用新的网络技术（如空分多址技术等）来极大地提高系统的容量，以满足未来大信息量的需求。智能性更高4G系统的智能性更高"它将能自适应地进行资源分配，处理变化的业务流和适应不同的信道环境。4G网络中的智能处理器将能够处理节点故障或基站超载，4G通信终端设备的设计和操作也将智能化。

实现更高质量的多媒体通信

4G通信能提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频信道传送出去，让用户可以在任何时间、任何地点接入到系统中，因此4G也是一种实时的&宽带的以及无缝覆盖的多媒体移动通信。

兼容性能更平滑

要使4G通信尽快地被人们接收，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度看，4G通信系统应当具备真正意义上的全球漫游（包括与3G、WLAN和固定网络之间无缝隙漫游）接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G平稳过渡等特点。业务的多样性

在未来的全球通信中，人们所需的是多媒体通信，因此个人通信、信息系统、广播和娱乐等各行业将会结合成一个整体，提供给用户比以往更广泛的服务与应用。系统的使用也会更加安全、方便，更加照顾用户的个性。

灵活性较强

4G系统将能够自适应地进行资源分配，调整系统根据通信过程中变化的业务流大小进行相应处理。对信道条件不同的各种复杂环境都能进行信号的正常发送与接收，具有很强的智能性、适应性和灵活性。用户将使用各式各样的移动设备接入到4G系统中来。设备与人之间的交流不再是简单的听、说、看，还可以通过其他途径与用户进行交流。4G移动设备的功能已不能简单地划归到“电话机”的范畴，而且从外观和式样上也将会有更惊人的突破，也许眼镜、手表、旅游鞋等都有可能成为4G终端。用户共存性

4G中的移动通信技术能够根据网络的状况和变化的信道条件进行自适应处理，使低速与高速用户以及各种各样的用户设备能够并存与互通，从而满足系统多类型用户的需求。

通信费用更加便宜

4G通信能解决与3G的兼容性问题，让更多的现有通信用户轻易地升级到4G通信，而且4G通信引入了许多尖端通信技术，相对其他技术来说，4G通信部署起来就容易、迅速得多。灵活的网络结构

4G系统的网络将是一个完全自治、自适应的网络，它可以自动管理、动态改变自己的结构以满足系统变化和发展的要求。4G