通信技术基础课件第六章移动通信网

第六章移动通信网7/24/20231第六章移动通信网6.1移动通信的发展历史6.2移动通信的特点6.3移动通信的分类6.4移动通信的组成6.5移动通信的工作方式6.6GSM数字移动通信系统6.7数字移动通信系统的运行6.8GPRS6.9GPRS的业务6.10GPRS的网络结构6.11GPRS协议模型6.12GPRS的路由管理6.13CDMA数字蜂窝移动通信系统6.14数字蜂窝网的网络结构6.15CDMA系统提高系统容量的关键技术6.16CDMA系统的发展趋势6.17实训

结束7/24/20232移动通信概念：

就是指通信的双方，至少有一方是在移动（或暂时静止）中进行信息交换的。其中，包括移动台（汽车、火车、飞机、船舰等移动体上）与固定台之间通信，移动台与移动台之间通信。7/24/20233第二阶段在此期间，移动通信业务向民用方向发展，即形成了公用汽车电话网。所使用的频率开始向更高的频段发展。主要使用甚高频（VHF）150MHz和特高频（UHF）450MHz频段，东欧的一些国家采用330MHz频段，信道间隔为50～120KHz，通信方式为单工。接续方式仍为人工操作，而且网络结构大都属于二级结构，网络体制采用大区制，可用的信道数很少，因而网的容量也较小。7/24/20236第三阶段

推出了自动交换式的三级结构网，工作频率为150MHz和450MHz，信道间隔已缩小到20～30KHz，采用大区制、中小容量的结构方式，信道数目大大增加，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。其代表是美国推出的改进型移动电话系统（IMTS），同时在这一时期德国也推出了具有相同技术水平的B网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段。

7/24/20237第四阶段各工业化国家相继开发出模拟蜂窝式公用移动通信网，形成了几种典型的模拟蜂窝移动电话系统。有北美的AMPS，日本的大容量移动电话系统HCMTS，北欧的移动电话系统NMT450和NMT900，英国的全接入通信系统TACS，前西德的C450系统以及法国的RadioComm2000系统。分别采用400MHz，450MHz，800MHz和900MHz频段，信道间隔为12.5—30KHz。

7/24/20238第五阶段到80年代中期，欧、美、日等国都着手开发数字蜂窝系统，其中以GSM系统为代表。它不但能克服模拟网的一些弱点，还能提供话音、数字多种业务服务，并与综合业务数字网（ISDN）相兼容。与GSM系统几乎同时诞生的一项移动通信新成果，即美国的CDMA码分多址方式，与GSM相比具有许多优点，如每个信道所容纳的用户数比GSM多，大大提高了频谱的利用率，抗干扰能力也增强了，对设备指标的要求相对要低，降低了设备的难度和成本，采用软切换的方式大大提高了话音传输质量等，优势较大。7/24/20239第六阶段

从21世纪开始，移动通信向宽带多媒体方向发展。其主要特点是：1．业务集成。2．业务交互，能够同时捆绑多个业务3．可开发多方会议以及基于定位的业÷务等。

7/24/202310

纵观移动通信的发展规律就像数据通信一样，都是从专业网开始，只有技术和规模都达到相当程度后，才发展公众网。近20年来，移动通信技术的发展非常迅速，短短的20年间，已从第一代模拟移动通信系统过渡到第二代数字移动通信系统，第三代全球综合移动通信系统即将面世。预计到2010年，在所有通信设备销售额中移动通信设备将居于首位。7/24/202311

6.2移动通信的特点

7/24/2023121．衰落现象

2．强干扰情况下工作

3．多卜勒效应4．跟踪交换技术

6.2移动通信的特点7/24/2023136.3移动通信的分类按使用环境来分：陆地、水上和航空移动通信按服务对象来分：军事、专业和公众移动通信按工作方式可分为：单工、半双工和全双工工作方式按交通工具来分：汽车、坦克、火车、船舶、飞机和航天飞行器等的移动通信，还有个人便携移动通信等等。

7/24/2023146.4移动通信系统的组成7/24/2023156.4移动通信系统组成

移动通信系统一般由移动台（MS）、基地站（BS）、移动业务交换中心（MSC）及与市话网（PSTN）相连的中继线等组成

7/24/2023166.5移动通信的工作方式

★按通信状态和频率使用方法划分，移动通信系统有单工制、半双工制和双工制三种工作方式。

7/24/2023176.5移动通信的工作方式1.4.1

单工制:是指通信的双方同时只能有一方发送信号，而另一方接收信号。单工制又分为同频单工和双频单工两种。7/24/2023181.☆同频单工:指基地站和移动台均使用相同的工作频率

☆双频单工:指通信双方使用两个频率7/24/2023192.半双工制：指通信的双方有一方在通信的过程中既

能发射信号也能接收信号，而另一方只能是单工工作

7/24/2023203.双工制：双工通信的任一方在发话的同时也能收

听到对方讲话，而且不需采用“按-讲”的方式

7/24/2023216.6

GSM数字移动通信系统

GSM系统主要由移动台(MS)、移动网子系统(NSS)和基站子系

统(BSS)和操作支持子系统（OSS）四部分组成,看下图:GSM系统结构

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6.6

GSM数字移动通信系统

1)移动台(MS):移动台是公用GSM移动通信网中移动用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备,它可以为车载型、便携型和手持型。2)移动网子系统（NSS）:移动网子系统又称交换子系统，主要完成GSM系统的交换功能和用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用

7/24/202323

6.6

GSM数字移动通信系统

3)基站子系统(BSS)

是在一定的无线覆盖区域中由MSC控制并与MS进行通信的系统设备。它主要负责无线发送、接收和无线资源管理等功能。

基站子系统是由基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)这两部分的功能实体构成。

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4)操作支持子系统（OSS）

操作支持子系统（OSS）需要完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作与维护。主要包括网路管理中心(NMC)、安全性管理中心(SEMC)、用于用户识别卡管理的个人化中心(PCS)、用于集中计费管理的数据后处理系统(DPPS)等功能实体。

6.6GSM数字移动通信系统7/24/202325

6.7数字移动通信系统的运行1）位置登记位置登记过程举例

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6.7数字移动通信系统的运行2）呼叫过程☆移动用户被呼☆移动用户主呼

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6.7数字移动通信系统的运行3）越区切换越区切换流程图

7/24/202328

6.8GPRS

1.GPRS的功能

GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)的简称，它突破了GSM网只能提供电路交换的思维定式，在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络，充分利用了现有的移动通信网设备。仅通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造，增加一些硬件设备和软件升级，形成一个新的网络逻辑实体来实现分组交换，使现有的移动通信网与数据网结合起来。7/24/202329

6.8GPRS

2.GPRS的特征

（1)在广域网中能实现低成本的数据通信方式，而且用户总是在线，不用拨号上网；(2)从信息技术角度上，GPRS与IP类似，网络管理有效使用网络资源；(3)当GPRS业务转换成IP时，能通过新的全球网络传输，而且电话可以采用本地双向工作呼叫方式；(4)采用GPRS技术可以极其有效地利用现有的频谱进行传送；(5)在一般学校和家庭内提供无线LAN通信能力；(6)用户进行站到端的分组交换；(7)GPRS+IP和等于Internet和Intranet；(8)GPRS是一种完全成熟的信息处理技术；(9)第三代移动通信系统将与GPRS后向兼容，所以GPRS的投资效益在未来发展中可以得到保障。7/24/202330

6.9GPRS业务

GPRS是一组新的GSM承载业务，利用在PLMN和与外部网络互通的内部网提供分组模式传输。GPRS不应妨碍用户的其它GSM业务。在有GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上，GPRS网络管理可以提供（或支持）一系列的交互电信业务。其中包括：承载业务、用户终端业务、附加业务。

1.承载业务点到点（PTP）业务点到多点（PTM）业务

7/24/2023316.9GPRS业务

2.用户终端业务基于PTP的用户终端业务基于PTM的用户终端业务

3.附加业务

7/24/202332

6.10

GPRS的网络结构

GPRS网络参考模型

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GPRS网络结构中还引入了下列新的网络接口:1.Gb：BSS和SGSN之间的接口2．Gn：SGSN与GGSN间的接口3．Gs:SGSN和MSC/VLR之间的接口。4．Gr:SGSN和HLR之间的接口。5．Gi:GGSN与外部数据网之间的接口6．Gp:不同的GSM网络（不同的PLMN）之间的接口

6.10GPRS的网络结构7/24/202334

6.11GPRS协议模型

GPRS协议模型

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GPRS协议模型是移动台（MS）和SGSN之间的GPRS分层协议模型。Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信协议有5层，自上而下依次为物理层、MAC（MediumAccessControl）层、LLC（LogicalLinkControl）层、SNDC（SubnetworkDependantConvergence）层和网络层。

6.11GPRS协议模型7/24/202336

6.12

GPRS的路由管理

GPRS的路由管理是指GPRS网络如何进行寻址和建立数据传送路由。GPRS的路由管理表现在以下三个方面：移动台发送数据的路由建立；移动台接收数据的路由建立；移动台处于漫游时数据路由的建立。

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1.移动台发送数据的路由建立GPRS的路由管理

6.12GPRS的路由管理7/24/202338

2.移动台接收数据的路由建立GPRS的路由管理

6.12GPRS的路由管理7/24/202339

3.移动台处于漫游时数据路由的建立GPRS的路由管理

6.12GPRS的路由管理7/24/202340

6.13

CDMA数字蜂窝移动通信系统

1.CDMA蜂窝通信系统的基本原理

CDMA扩频通信系统原理示意图

7/24/2023412.CDMA系统的特点1）不需要均衡器2）语音激活

3)频率复用和扇区划分4)大容量和软容量

5)可变速率声码器6)良好的保密能力

7)软切换8)多种形式的分集9)发射功率低、移动台的电池使用寿命长10)从模拟向CDMA的过渡

6.13CDMA数字蜂窝移动通信系统

7/24/2023423.信道划分

逻辑信道

6.13CDMA数字蜂窝移动通信系统

7/24/202343

3.信道划分前向CDMA信道结构

前向信道7/24/2023443.信道划分反向信道7/24/202345

6.14数字蜂窝网的网络结构

CDMA蜂窝系统由移动台(MS)、基站子系