第七章-移动网1f.ppt

1、1,内容提要,移动通信网简介 移动通信网中的基本技术 GSM系统 CDMA系统 卫星移动通信网 第三代移动通信网,2,1.1 移动通信的特点,用户的移动性 呼叫接续处理复杂 系统和网络结构复杂 多用户共存 与其他多种网络互连 电波传播条件复杂 直射、反射、折射、绕射、多普勒效应、从而产生多径干扰、信号传播延迟和展宽等 噪声和干扰严重 工业噪声和天然电噪声、互调干扰，邻道干扰，同频干扰 有限的频率资源,3,1.2 移动通信系统的种类,公用移动通信系统 给公众提供移动通信业务的网络 集群移动通信系统 在一定范围内使用的专用无线调度通信系统 卫星移动通信系统 利用同步或中低轨道卫星转发信号 无绳电话

2、 固定电话的延伸，手持终端室内外慢速移动 无线寻呼系统 单向传递信息的移动通信系统,4,1.3 移动通信的发展,第一代移动通信系统（已淘汰） 模拟移动通信系统，采用频分双工、频分多址制式和蜂窝组网技术，如美国的AMPS(IS-54)和英国的TACS 信道利用率不高，通话质量一般，保密性差，标准不统一，难以提供非话数据业务,5,第一代模拟蜂窝移动通信系统(已淘汰),历史回顾：1978年，美国的贝尔实验室成功开发了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系统，实现了真正意义上的可以随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。1987年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建

3、成商用，之后AMPS也曾被引入中国。 主要标准：美国的AMPS、欧洲的TACS、英国的ETACS、欧洲的NMT-450和NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS 主要特点： 模拟移动通信系统，采用频分双工、频分多址制式（FDMA）和蜂窝组网技术 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, 容量之间的矛盾十分突出 标准不统一，难以提供非话数据业务,6,第二代移动通信系统(应用中),数字移动通信系统，采用频分双工、时分多址和码分多址技术和蜂窝组网技术。如GSM和窄带CDMA 系统带宽有限，限制了宽带数据业务的发展 各国标准不

4、统一，无法全球漫游,7,第二代数字蜂窝移动通信系统-GSM,历史回顾：1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统欧洲的GSM（Global System for Mobile Communication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能，在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全球最大的蜂窝通信系统。1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM系统建成开通，之后中国电信和中国联通都采用了GSM。 主要特点： 微蜂窝小区结构, FDMA/TDMA 新的调制方式-GMSK、QPSK等 频谱利用率高，系统容量大 便于实现通信安全保密,8,第二代数字蜂窝移动通信系统-CDMA,历史回顾：1995年，

5、美国的高通公司（Qualcomm）提出了一种采用码分多址（CDMA)方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95 CDMA)，目前已分别在中国香港、韩国、北美等国家和地区投入使用，用户反映良好。 CDMA系统的主要特点： 用户的接入方式采用码分多址（CDMA） 软容量、软切换，系统容量大 抗多径衰落 可运用话音激活、分集接收等先进技术,9,第三代移动通信系统(部署和推广中),3G的主要特点： 支持移动多媒体业务 宽带CDMA技术 高频谱效率 FDMA/TDMA/CDMA 从电路交换到分组交换 从媒体(media) 到 多媒体(Multi-media) 高保密性 全球范围无缝漫游系统 微蜂窝结构,

6、3G,主流技术： WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA,10,蜂窝移动通信的发展,1G,2G,3G,模拟系统,GSM,WCDMA,IS-95,CDMA2000,TD-SCDMA,GPRS,11,1.4 移动通信系统的组成,12,1.5 移动通信无线覆盖方式,大区制 一个基站覆盖整个服务区，负责服务区内所有移动台的通信与控制 特点: 单基站，天线架设高，功率大，覆盖半径大 只能用于小容量网络，如集群通信系统 小区制 整个服务区划分为若干小区，每个小区的基站负责本小区内移动台的通信与控制 同一频率在相邻小区内不得同时使用，但在相隔一定距离的小区可以重用，从而能够提高频率利用率和系统容量

7、特点：多基站系统，网络结构和控制复杂,13,1.6 移动通信无线覆盖方式,面状服务区：服务区为平面形 考虑因素 邻接小区中心间距 单位小区的有效面积 交叠区域面积 交叠距离 所需无线电频率,14,内容提要,移动通信网简介 移动通信网中的基本技术 GSM系统 CDMA系统 卫星移动通信网 第三代移动通信网,15,2.1 移动通信网中的多址技术,由于无线信道的广播特征，移动通信系统中必须区分辨认不同移动台和基站的信息 多址技术 多个用户通过公共传输媒质相互通信时，给每个用户的信号赋以不同的特征，以区分不同的用户 移动通信网中的多址技术 频分多址(FDMA，Frequency Division Mu

8、ltiple Access) 时分多址(TDMA，Time Division Multiple Access) 码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access),16,1) 频分多址(FDMA),17,2) 时分多址(TDMA),18,3) FDMA + TDMA,19,3) FDMA + TDMA,20,4) 码分多址(CDMA),21,5) CDMA + FDMA,实例：窄带CDMA 整个频带采用FDMA分割成多个1.25 MHz的频段 每个频段采用CDMA形成多个信道,22,2.2 双工方式,频分双工(FDD，Frequency Division Dupl

9、ex) 利用两个不同的频率来区分收发信道 时分双工(TDD，Time Division Duplex) 利用同一频率但两个不同的时间段来区分收发信道,23,内容提要,移动通信网简介 移动通信网中的基本技术 GSM系统 CDMA系统 卫星移动通信网 第三代移动通信网,24,3.1 GSM简介,GSM (Global System for Mobile Communication)全球移动通信系统 发展过程 1982年，北欧四国提出建议 1988年颁布GSM标准 1991年投入商用 1992年我国建立和开通第一个GSM演示系统 1993年我国投入商用 GSM标准 系统结构、信令和接口 能够与其他数

10、字通信网(如PSTN和ISDN)互连 GSM900和DCS1800,25,3.1 GSM简介,GSM系统的优点： (1) 频谱效率高。 (2) 容量大。 (3) 话音质量高。 (4) 安全性 (5) 有一定的业务优势,26,3.2 GSM网络系统结构,27,1) 移动台 (MS，Mobile Station),移动设备(ME，Mobile Equipment) 移动用户识别模块(SIM，Subscriber Identity Module),28,2) 基站系统(BSS，Base Station System),基站收发台(BTS，Base Transceiver Station) BSS的无

11、线部分，受控于基站控制器BSC，包括无线传输所需要的各种硬件和软件 实现无线传输的空中接口及相关的控制功能 基站控制器(BSC，Base Station Controller) BSS的控制部分，可控制几个BTS 管理无线信道、呼叫和通信链路的建立和拆除，控制本控制区内移动台越区切换等,29,3) 网络子系统,网络子系统(NSS，Network SubSystem) 实现GSM系统的交换功能、用户数据与移动性管理、安全性管理 各功能实体之间、NSS与BSS之间通过No.7信令互相通信 移动交换中心(MSC) 为本MSC区域内的移动台提供所有的交换和信令功能 网关MSC(GMSC) 在MSC之间

12、完成路由功能，并实现移动网与其他网的互连,30,3) 网络子系统,归属位置寄存器(HLR) 存储本地用户位置信息的数据库 内容主要包括：用户信息、位置信息、业务信息 访问位置寄存器(VLR) 用于存储进入其覆盖区的用户位置信息的数据库 移动用户由当前位置所在MSC控制区的VLR控制 鉴权认证中心(AUC) 与HLR相关联，鉴别用户身份的合法性 设备识别寄存器(EIR) 存储移动台设备参数的数据库 操作和维护中心(OMC) 实现对GSM网内各实体的功能监视、状态报告、故障诊断、话务量的统计和计费数据的记录与传递等功能,31,4) GSM系统接口,A接口 网络子系统(NSS)与基站子系统(BSS)

13、之间的通信接口 包括移动台管理、基站管理、移动性管理和接续管理等 采用2.048 Mb/s的PCM数字传输链路 Abis接口 基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口 采用2.048 Mb/s或64 kb/s的PCM数字传输链路 Um接口(空中接口) 移动台MS与基站收发台BTS之间的无线通信接口 包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等 网络子系统内部接口：B、C、D、E、G、H接口,32,3.3 GSM网络系统中的号码,移动台号簿号码(MSISDN)：手机号码 国际移动用户标识号(IMSI) MCC (3位) + NMSI (MNC(12位)+MSIN(1011位) 编号

14、计划国际统一，与各国MSISDN编号计划相独立 用于GSM网络系统中的用户标识 国际移动台设备标识号(IMEI) 移动台设备的唯一标识，生产过程中永久性置入移动台 移动台漫游号码(MSRN) 被访地区的VLR分配的临时号码，供MSC路由选择使用 临时移动用户识别码(TMSI) 由VLR给用户临时分配，在空中传送用户识别码时用TMSI来代替IMSI，以隐藏IMSI,33,3.4 GSM信道,物理信道 FDD：上行890915MHz，下行935960 MHz，双工间隔45MHz FDMA：每个25 MHz的频段分为125个载频，间隔200 kHz TDMA：每个载频分为8个时隙 逻辑信道 业务信道

15、(TCH，Traffic Channel)：传输编码的话音或用户数据 控制信道(CCH，Control Channel) 广播信道(BCCH)：BS用于广播网络、位置和同步信息 公共控制信道(CCCH)：传送呼叫接续阶段的信令信息 专用控制信道(DCCH)：在呼叫接续阶段和通信过程中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息,34,信道间隔： 200kHz,1710,1785,1805,1880,双工距离 : 95 MHz,双工距离 : 45 MHz,890,915,935,960,GSM 900 :,GSM 1800 :,GSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDDTDMA,GSM系统频率

16、资源,35,GSM系统时隙结构,36,3.5 GSM呼叫接续,(1) 移动台与基站之间建立专用控制信道 (2) 完成鉴权和有关密码的计算 (3) 呼叫建立过程 (4) 建立业务信道 (5) 话终挂机,37,(1),(2),(3),(4),(5),38,(1) 移动台与基站之间建立专用控制信道,39,(2) 完成鉴权和有关密码的计算,40,(3) 呼叫建立过程,41,(4) 建立业务信道,42,(5) 话终挂机,43,3.6 GSM移动性管理,位置登记 移动通信网对移动台位置信息的更新，涉及HLR和VLR 据此实现对移动用户的自动接续 越区切换 通话中的移动台在小区之间移动时，网络将移动台从原小区所用的信道切换到新小区的某一信道，以保证用户的通话不中断 移动通信网的基本功能,44,(1) 位置管理,Why：移动用户的