现代通信技术(下)4.4章移动通信

现代通信技术(下)4.4章移动通信移动通信概述移动通信技术基础移动通信网络架构与协议移动通信关键技术移动通信业务与应用移动通信发展趋势与挑战移动通信概述01移动通信是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式，包括蜂窝移动通信、卫星移动通信等。定义从第一代模拟移动通信系统到第二代数字移动通信系统，再到当前的第三代、第四代以及未来的第五代移动通信系统，移动通信技术不断演进，实现了从语音通信到多媒体通信的跨越。发展历程移动通信的定义与发展移动通信系统主要由移动台（MS）、基台（BS）、移动交换中心（MSC）及与公用电话网（PSTN）相连的中继线等组成。组成根据信号覆盖范围和移动性管理方式，移动通信系统可分为宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝和移动卫星通信等类型。分类移动通信系统的组成与分类移动通信具有移动性、电波传播条件复杂、噪声和干扰严重、系统和网络结构复杂等特点。移动通信面临着频谱资源紧张、多径效应和阴影效应导致的信号衰落、高速移动带来的多普勒频移、以及网络安全和隐私保护等挑战。移动通信的特点与挑战挑战特点移动通信技术基础02

蜂窝移动通信技术蜂窝概念蜂窝移动通信采用蜂窝无线组网方式，通过无线信道将移动终端与网络进行连接，用户可以在蜂窝覆盖范围内进行通信。频率复用蜂窝移动通信系统通过频率复用技术，使得同一频率可以在不同小区内重复使用，从而提高了频谱利用率。越区切换当用户在不同小区间移动时，蜂窝移动通信系统可以进行越区切换，保证用户通信的连续性。123卫星移动通信利用卫星作为中继站转发微波信号，实现两个或多个地面站之间的通信。卫星通信原理包括空间分系统、地面分系统、用户分系统等组成部分。卫星移动通信系统组成具有覆盖范围广、不受地面条件限制、通信质量稳定等优点，但存在传输时延大、终端设备复杂等缺点。卫星移动通信特点卫星移动通信技术集群移动通信是一种共享资源、分担费用的无线通信方式，主要用于调度指挥、协同工作等场景。集群通信概念集群通信系统组成集群通信技术特点包括基站、交换机、调度台、移动终端等组成部分。具有快速呼叫建立、群组呼叫、优先级控制等功能，适用于公共安全、交通运输等领域。030201集群移动通信技术无线局域网（WLAN）01利用无线通信技术在一定范围内建立的网络，用户可以通过WLAN接入互联网或进行局域网内的通信。无线城域网（WMAN）02采用微波或毫米波等无线传输技术，主要面向城市范围内的宽带无线接入需求。无线个域网（WPAN）03实现个人操作空间内的无线通信，如蓝牙（Bluetooth）、紫蜂（ZigBee）等技术。其他移动通信技术移动通信网络架构与协议03包括基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS），负责无线信号的收发和基带信号处理。基站子系统（BSS）移动交换子系统（MSS）操作维护子系统（OSS）移动台（MS）包括移动交换中心（MSC）和拜访位置寄存器（VLR），负责呼叫控制、移动性管理和数据交换。提供网络操作、维护和管理功能，确保网络的正常运行。即移动终端，包括手机、平板电脑等设备，通过无线接口与基站进行通信。移动通信网络架构数据链路层包括媒体访问控制（MAC）子层和无线链路控制（RLC）子层，负责数据的成帧、流量控制和错误控制等。物理层负责无线信号的调制、解调、编码和解码等物理层处理。网络层包括移动性管理（MM）、呼叫控制（CC）和会话管理（SM）等功能，负责建立、维护和释放通信连接。应用层提供各种应用服务，如语音通话、短信、数据业务等。传输层提供可靠的端到端数据传输服务，如TCP和UDP等协议。移动通信协议栈移动通信网络接口与信令Um接口连接MS和BTS之间的无线接口，采用空中接口协议进行通信。Abis接口连接BSC和BTS之间的接口，通常采用私有协议进行通信。A接口连接BSS和MSS之间的接口，采用标准的七号信令系统（SS7）进行通信。移动应用部分（MAP）用于实现移动性管理、呼叫控制和短信等业务的信令协议。无线资源控制（RRC）负责无线资源的分配、释放和重配置等信令处理。移动通信关键技术04包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等，用于区分不同用户或终端的通信。多址技术通过调制将数字信号转换为模拟信号进行传输，解调则将接收到的模拟信号还原为数字信号。调制与解调技术用于提高传输的可靠性，通过添加冗余信息来检测和纠正传输过程中的错误。信道编码与解码技术无线传输技术03无线广域网（WWAN）包括2G、3G、4G和5G等移动通信网络，提供广泛的无线覆盖和高速移动数据传输。01无线局域网（WLAN）基于IEEE802.11标准，提供短距离高速无线数据传输。02无线城域网（WMAN）基于IEEE802.16标准，提供城域范围内的宽带无线接入。无线接入技术通过定位技术确定移动用户的位置信息，以便网络能够准确地传递信息和提供服务。位置管理当用户在不同基站或网络之间移动时，确保通信的连续性和无缝切换。切换管理允许移动用户在任何位置保持其IP地址不变，实现跨网络的移动性。移动IP技术移动性管理技术通过用户名/密码、数字证书等方式验证用户身份，并授权其访问网络资源。认证与授权采用加密算法对传输的数据进行加密，确保数据的机密性和完整性。加密与解密如SSL/TLS、IPSec等，提供安全的通信通道和数据传输保护。安全协议网络安全与加密技术移动通信业务与应用05语音信箱当用户无法接听电话时，可将来电转接到语音信箱，以便用户稍后听取留言。语音通话提供基本的语音通话功能，包括本地通话、长途通话和国际漫游通话等。多方通话支持多个用户同时参与通话，实现电话会议功能。语音业务短信服务提供文本信息的发送和接收功能，包括点对点短信、彩信和增强型短信等。移动数据通过移动通信网络提供数据传输服务，如GPRS、EDGE、3G、4G和5G等。移动互联网基于移动数据业务，为用户提供网页浏览、在线音视频、社交媒体和游戏等互联网应用。数据业务基于位置的信息服务根据用户位置信息，提供周边搜索、位置相关的广告和推荐等个性化服务。位置跟踪与监控对企业或个人资产进行实时跟踪和监控，确保资产安全。定位服务利用移动通信网络和卫星定位系统，提供用户位置信息，支持导航、位置共享和紧急救援等应用。位置服务与应用5G新应用利用5G网络的高速度、低时延和大连接数特性，支持虚拟现实、增强现实、自动驾驶和远程医疗等创新应用。边缘计算与云计算结合将部分计算任务卸载到网络边缘，降低数据传输时延，提高处理效率，同时结合云计算资源实现弹性扩展和按需服务。物联网通信通过移动通信网络实现物联网设备之间的互联互通，支持智能家居、工业自动化和智慧城市等应用。物联网与5G应用移动通信发展趋势与挑战065G/6G网络将采用更加灵活、高效和智能的网络架构，包括SDN、NFV、云计算、边缘计算等技术，实现网络切片、自组织网络、低时延高可靠等特性。5G/6G网络架构5G/6G将采用一系列关键技术，如大规模MIMO、波束赋形、超密集组网、全双工通信等，提高网络容量、频谱效率和传输可靠性。5G/6G关键技术5G/6G将应用于各种场景，如智慧城市、智能交通、工业互联网、远程医疗等，推动数字化转型和智能化升级。5G/6G应用场景5G/6G移动通信技术展望AI赋能移动通信AI技术可用于移动通信网络的规划、设计、优化和运维等各个环节，提高网络性能和运营效率。移动通信助力AI发展移动通信网络为AI提供了海量的数据和强大的计算能力，推动了AI技术的不断创新和应用拓展。AI与移动通信的深度融合未来，AI将与移动通信网络深度融合，实现智能化、自适应和自主化的网络管理和服务。移动通信与人工智能的融合绿色通信理念绿色通信是指在保证通信质量的前提下，尽可能地降低能源消耗和减少环境污染，实现可持续发展。节能减排技术为实现绿色通信，需要采用一系列节能减排技术，如高效能设备、节能算法、可再生能源等。绿色通信标准与规范为推动绿色通信的发展，需要制定和完善相关的标准与规范，引导产业链上下游企业共同推进绿色通信的落地实施。绿色通信与节能减排的挑战