《5G技术与应用》课件-项目1.1 移动通信技术发展历程

模块15G技术概述项目1.1移动通信技术发展历程典型制式AMPS（高级移动电话系统）20世纪70年代末，美国AT&T的贝尔实验室开发出第一个模拟蜂窝电话系统，称为AMPS（高级移动电话系统）AMPS于1983年在芝加哥正式投入商用，使用800MHz频段上共40MHz的频谱（上下各20MHz）。采用宏蜂窝覆盖，减少了设备投资成本。AMPS无线信道采用的调制方式是模拟调频（FM),双工方式是频分双工（FDD）,多址方式是频分多址（FDMA）。AMPS系统一般需要建立较高的铁塔，用来安装若干个发射和接收天线，基站发射机有效的发射功率需要几百瓦。典型制式TACSTACS是欧洲在20世纪80年代中期开发的第一代模拟蜂窝系统，除了工作频段和信道带宽不同以外，与AMPS的技术标准基本一致。网络结构第一代模拟蜂窝移动通信系统主要由移动台（MS）、基站（BTS）和移动交换中心（MSC）等子系统组成。主要特点用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后，该用户在其呼叫结束以前一直占用一个频段调制方式：FM业务的种类单一，主要是话音业务系统的保密性较差频谱效率较低，有限频谱资源和无限用户典型制式GSM124351992年开始在欧洲商用，最初仅为泛欧标准，随着该系统在全球的广泛应用，其含义已成为全球移动通信系统。GSM就是最具全球性的2G系统。GSM系统具有标准化程度高、接口开放的特点强大的联网能力推动了国际漫游业务，解决了全球漫游问题用户识别卡的应用，真正实现了个人移动性和终端移动性采用数字调制的TDMA接入系统典型制式IS-95是由高通公司发起的第一个基于CDMA数字蜂窝标准大容量可向3G平滑过渡800MHz频段，信道带宽1.2MHz服务质量高，保密性强网络结构主要特点数字通信系统蜂窝制、区域/全球漫游新调制技术GMSK、QPSKTDMA/CDMA多址接入技术频谱利用率高，系统容量较大保密性好推出SIM卡，实现机卡分离不能有效支持internet业务典型制式中国联通WCDMA宽带码分多址中国移动TD-SCDMA时分同步码分多址中国电信CDMA2000码分多址2000典型制式EDGE增强型数据数率GSM演进技术GSM全球移动通信系统WCDMA欧洲厂商应用最广泛的3G标准GPRS通用分组无线服务2.5G2G2.75G3G3G中国联通—WCDMA典型制式2.5G2G2.75G3G3G中国电信—CDMA2000CDMA20001X增加数据业务CDMAIS-95使用CDMA（码分多址）的2G移动通信标准CDMA20003X应用多路载波技术应用在日、韩和北美2G2.5G3G典型制式中国移动—TD-SCDMA1适用于GSM系统向3G升级2全球大半设备商支持3中国独立制定的3G标准4融入智能天线辐射低被誉为绿色3G网络结构GSM/GPRSBSSBTSBSCNodeBRNCPCUUMTSUTRAN

SS7SCPSMSSCEPSTNISDNInternet,IntranetMSC/VLRGMSCHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRS骨干网/RANCNOtherPLMN网络结构NodeB

NodeB是WCDMA系统的基站（即无线收发信机），通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理。主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。同时完成一些如内环功率控制等的无线资源管理功能。它在逻辑上对应于GSM网络中基站（BTS）。网络结构RNC12在移动台和UTRAN之间的无线资源控制（RRC）协议在此终止。3在逻辑上对应GSM网络中的基站控制器（BSC），负责对其控制的小区的无线资源进行管理。RNC用于控制UTRAN的无线资源，它通过Iu接口与电路域MSC和分组域SGSN以及广播域BC相连。网络结构核心网络逻辑上划分为CS电路域和PS分组域核心网与接入网之间通过Iu接口连接核心网络分组域基于GPRS技术，由SGSN，GGSN，BG，CG等功能实体构成核心网CN网络结构在某一个网络中完成移动用户路由寻址功能的MSC，可以与MSC合设，也可分设GMSC智能网中的业务交换点，负责业务触发，可以和MSC/GMSC合设SSP完成电路交换型业务的交换和信令控制；移动性管理；呼叫接续及业务处理；短消息控制MSC/VLR移动分组网络与Internet间的网关设备GGSN计费网关，收集并合并话单CG完成分组型业务的交换功能和信令控制功能;位置更新流程；切换、短消息控制；数据包的转发SGSNPS域CS域3G优势可以提供高速数据传输和宽带多媒体业务把高速移动接入和基于Internet的服务相结合高保密性为用户提供了更优越的无线通信服务提高了无线频谱的利用率实现网络之间业务的无缝连接具有更宽的带宽主要特点主要特点01速度壁垒，难以达到较高的通信速率灵活性低，难以提供动态范围多速率业务难以实现不同频段的不同业务环境间的无缝漫游3G仍然是标准不统一的区域性标准0203043G劣势典型制式典型制式典型制式13524能够灵活配置频率，使用FDD系统不易使用的零散频段可以通过调整上下时隙转换点，提高下行时隙比例，能够很好的支持非对称业务具有上下行信道一致性，基站的接收和发送可以共用部分射频单元，降低了设备成本接收上下行数据时，不需要收发隔离器，只需一个开关即可，降低了设备复杂度具有上下信道互惠性，能够更好的采用传输预处理技术，能有效地降低移动终端的处理复杂性

相比的优势TDDFDD典型制式02TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站TDD方式的发射时间大约只有TDD的一半01系统内和系统间存在干扰03TDD需要预留较大的保护带，影响了整体频谱的利用率04TDD相比FDD的劣势网络结构EPCE-UTRANLTE的接入网E-UTRAN由e-NodeB组成，提供用户面和控制面。LTE的核心网EPC由MME，S-GW和P-GW组成。e-NodeB间通过X2接口相互连接，支持数据和信令的直接传输。S1接口连接e-NodeB与核心网EPC。其中，S1-MME是e-NodeB连接MME的控制面接口，S1-U是e-NodeB连接S-GW的用户面接口。网络结构01e-NodeB功能无线资源管理功能，即实现无线承载控制、无线许可控制和连接移动性控制，在上下行链路上完成UE上的动态资源分配用户数据流的IP报头压缩和加密UE附着状态时MME的选择实现S-GW用户面数据的路由选择执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告网络结构02MME功能NAS(Non-AccessStratum)非接入层信令的加密和完整性保护AS(AccessStratum)接入层安全性控制、空闲状态移动性控制EPS(E