电子行业认知单元七移动通信和无线宽带技术

1、单元七 移动通信和无线 宽带技术 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 模块二模块二 无线宽带接入技术无线宽带接入技术 内容内容 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l移动通信概述移动通信概述 n移动通信的定义 ：移动通信（Mobile Communication）是指通信双方至少有一方在 移动中（或者临时停留在某一非预定的位置 上）进行信息传输和交换。 n移动通信系统：包括无绳电话系统、陆地蜂 窝移动通信系统、集群通信系统、卫星移动 通信系统等。 ：是物质或精神状态的一种反 映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或 活动图像等。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l移动通信概述移动

2、通信概述 n移动通信的组成 ：移动通信系统由移动台 （如手机）、基站（天线、无线电信号的接 收、发射设备及基站控制器等）、交换网络 （移动交换机、跨地区间的中继传送设备等） 三大部分组成。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l移动通信概述移动通信概述 n移动通信的特点 ： n（1）设备性能要求高 n（2）电波传播有严重的衰落现象 n（3）存在远近效应 n（4）强干扰条件下工作 n（5）存在多普勒效应 n（6）技术复杂 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l移动通信概述移动通信概述 n移动通信的分类 ： n（1）按使用对象可分为民用设备和军用设备； n（2）按使用环境可分为陆地通信、

3、海上通信和空中 通信； n（3）按多址方式可分为频分多址（FDMA）、时分 多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等； n（4）按覆盖范围可分为广域网和局域网； n（5）按业务类型可分为电话网、数据网和多媒体网； n（6）按工作方式可分为同频单工、异频单工、异频 双工和半双工； n（7）按服务范围可分为专用网和公用网； n（8）按信号形式可分为模拟网和数字网。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l移动通信概述移动通信概述 n工作方式介绍工作方式介绍 ： n（1）单工通信 n（2）双工通信 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l移动通信概述移动通信概述 n工作方式介绍工作方式介绍 ：

4、n（3）半双工通信 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l移动通信概述移动通信概述 n移动通信的发展 ： 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l移动通信概述移动通信概述 n我国移动通信发展概况 ： 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 lGSMGSM系统系统 nGSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文 为全球移动通讯系统，俗称“全球通”，是一种起源于欧洲的 移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让 全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一 部手机就能行遍全球。我国于20世纪90年代初引进采用此项技

5、术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技 术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。目前，中国 移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网 络。GSM系统包括GSM900（900MHz）、GSM1800（1800MHz） 及 GSM1900（1900MHz）等几个频段。GSM（全球移动通信系 统）是一种广泛应用于欧洲及世界其他地方的数字移动电话系 统。GSM实际上是欧洲的无线电话标准，据GSM MoU联合委 员会报道，GSM在全球有12亿的用户，并且用户遍布120多个国 家。因为许多GSM网络操作员与其他国外操作员有漫游协议， 因此当用户到其他国家之后，

6、仍然可以继续使用他们的移动电 话。： 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 lGSMGSM系统系统 nGSM系统的主要特点系统的主要特点 ： n（1）移动台具有漫游功能 n（2）可提供多种业务 n（3）具有较好的保密功能 n（4）越区切换功能 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 lGSMGSM系统系统 nGSM系统的业务功能系统的业务功能 ： n（1）电话业务 n（2）数字业务 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 lGSMGSM系统系统 nGSM工作频段的分配工作频段的分配 ： GSM系统上行频段下行频段带宽双工间隔双工信道数 GSM90089091593596022545124 G

7、SM900E88091592596023545174 GSM1800171017851805188027595374 GSM1900185019101930199026080299 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 lGSMGSM系统系统 lGSM的系统构成的系统构成 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 lGPRSGPRS系统系统 nGPRS概述概述 ： nGPRS（General Packet Radio Service，通用分 组无线业务），它是GSM移动电话用户可用 的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延 续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同， 是以封包（Packe

8、t）式来传输，因此使用者所 负担的费用是以其传输资料单位计算，并非 使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的 传输速率可提升至56甚至114Kbps。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 lGPRSGPRS系统系统 nGPRS特点特点 ： n（1）传输速率高 n（2）接入速度快 n（3）可永久连接 n（4）丰富的数据业务 n（5）计费更加合理 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 lGPRSGPRS系统系统 nGPRS网络结构网络结构1 ： 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 lGPRSGPRS系统系统 nGPRS网络结构网络结构2 ： 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 lG

9、PRSGPRS系统系统 n GPRS服务功能及应用服务功能及应用 ： n1GPRS 的服务功能 n2GPRS在移动数据业务中的应用 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l3G3G系统系统 n3G发展的原动力 ：发展3G的原动力有市场驱 动和技术驱动两方面原因。 n市场驱动方面：一是满足未来移动用户容量 的需求；二是提供移动数据和多媒体通信业 务。 n技术驱动：更高频谱效率的要求；各大网络 兼容性要求；全球统一频段、统一标准，全 球无缝覆盖，全球漫游要求。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l3G3G系统系统 n第三代移动通信系统发展历程第三代移动通信系统发展历程 ： n1985 年末

10、，国际电信联盟（ITU International Telecommunication Union）在讨论移动通信的CCIR SG- 8会议上提出了未来公共陆地移动通信系统 （FPLMTS）的概念，从而拉开了第三代移动通信技 术发展的序幕。 n1997年以来、国内外有关第三代移动通信的研究逐渐 成为移动通信领域的研究热点。 n按照ITU的既定时间表，1999年3月完成第三代移动 通信标准IMT2000 RTT关键参数的选定。 n1999年底完成包括上层协议在内的完整的无线接口标 准制定工作。 n2000年底完成核心网全部标准的制定工作。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l3G3G系统系

11、统 n我国第三代移动通信系统发展历程我国第三代移动通信系统发展历程 ： n1997年6月国家八六三通信技术主题在安徽黄山发起了首次规模 较大的有关宽带移动通信系统技术研讨会,来自国内外的著名厂 商均派代表参加了本次会议。 n1997年7月中国第三代移动通信评估协调组（ChEG）成立。 n1998年国家八六三通信技术主题又与邮电部第三代移动通信评 估协调组（ ChEG ）联合在香山召开了规模更为庞大的第三代 移动通信研讨会。 n1998年6月邮电部电信技术研究院向ITU 提交了自己的第三代移 动通信建议标准TDSCDMA。 n1998年9月ChEG完成了对其它国家有关提案的评估（重点针对 欧洲W

12、CDMA和北美cdma2000）报告，并提交ITU。 n1998年11月，国家第三代移动通信系统研究开发重大项目启动, 该项目的主要目标是在2000年12月之前，通过自主科研开发拥 有一批核心专利技术，建立具有第三代移动通信基本特征的实 验系统，为制定我国的第三代移动通信体制标准提出建议。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l3G3G系统系统 n3G的标准的标准 ： 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l3G3G系统系统 n3G系统的构成系统的构成 ： 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l3G3G系统系统 n3G特征与特点特征与特点 ： n（1）具有丰富的多媒体业务应用； n（

13、2）提供高速率的数据承载，其中高速移动环境下 支持144kbit/s速率，步行和慢速移动环境下支持 384kbit/s速率，室内环境支持2Mbit/s速率的数据传输； n（3）业务提供方式灵活，同时提供电路域和分组域、 话音和数据业务，支持承载类业务，支持可变的比特 率，支持不对称业务，并且在一个连接上可同时进行 多种业务； n（4）提供端到端QOS保障，使得3G网络业务可以具 备更好的业务质量。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l3G3G系统系统 n3G业务的分类及应用业务的分类及应用 ： n1基于QoS的3G业务分类及应用 n 根据不同业务QoS要求，3GPP定义了四种基本业 务类

14、型，即会话类业务、流媒体业务、交互类业务和 背景类业务。受四类业务自身业务特性及其他因素的 影响，如移动通信相对于有线通信的特征、3G网络 业务承载能力限制、运营商利润需求、消费者的消费 能力与消费欲望等，四种业务类型的主流业务各具不 同特色。 n2基于用户需求的3G业务分类及应用 n 按照面向用户需求的业务划分，可以分为通信类业 务、娱乐类业务、资讯类业务及互联网业务。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l4G4G系统系统 n4G系统的发展简史系统的发展简史 ： n4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与 WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传 输质量与高清晰度电视不相

15、上下的技术产品。4G系 统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍， 上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有 用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格 方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而 且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的 需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线 电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到 整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。 。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l4G4G系统系统 n4G系统的发展简史系统的发展简史 ： 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l4G4G系统系统 n4G移动通

16、信系统的特点移动通信系统的特点 ： n1兼容性强，智能化高 n2全IP核心网络 n3无缝连接 n4容量高，速率快 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l4G4G系统系统 n4G与与3G系统的比较系统的比较 ： 特征特征3G3G 4G4G 业务特业务特 性性 优先考虑语音、优先考虑语音、 数据业务数据业务 融合数据和融合数据和VOIPVOIP 网络结网络结 构构 蜂窝小区蜂窝小区混合结构混合结构包括包括 Wi-Fi/Wi-Fi/蓝牙等蓝牙等 频率范频率范 围围 1.62.5GHz1.62.5GHz28GHz, 800MHz28GHz, 800MHz 低频低频 带宽带宽520MHz520MHz

17、100+MHz100+MHz 速率速率 385Kbitis385Kbitis 2Mbitis2Mbitis 20-100Mbitis20-100Mbitis 交换方交换方 式式 电路交换电路交换 包交换包交换包交换包交换 移动性移动性 能能 200Kmph200Kmph200Kmph200Kmph IPIP性能性能多版本多版本全全IP(IPv6)IP(IPv6) 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l4G4G系统系统 n4G通信的关键技术通信的关键技术 ： n1正交频分复用（正交频分复用（OFDM） n2智能天线（智能天线（SA）与多入多出天线）与多入多出天线 （MIMO）技术）技术 n3

18、软件无线电技术软件无线电技术 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l4G4G系统系统 n中国中国4G发展综述发展综述 ： n第一阶段：第一阶段：2001年年2003年关键技术攻关；年关键技术攻关； n第二阶段：第二阶段：2003年年2006年系统和应用演示；年系统和应用演示； n第三阶段：第三阶段：2006年年2011年外场试验和预商年外场试验和预商 用。用。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l4G4G系统系统 n4G主要应用主要应用 ： n视频通话视频通话/在线视频：高速网络将支持人们实时面对面通话，同在线视频：高速网络将支持人们实时面对面通话，同 样高速网络将支持人们上传下载高

19、清视频。样高速网络将支持人们上传下载高清视频。 n云（计算）服务：高速便捷的在线存储的数据和应用，云服务云（计算）服务：高速便捷的在线存储的数据和应用，云服务 对于移动用户来说在可靠性，功能性和安全性方面都会有显著对于移动用户来说在可靠性，功能性和安全性方面都会有显著 的改善。的改善。 n在线游戏：无时无刻基于在线游戏：无时无刻基于4G网络的在线游戏对于游戏热衷者来网络的在线游戏对于游戏热衷者来 说是一种莫大的诱惑，对于普通手机用户而言也是打发碎片时说是一种莫大的诱惑，对于普通手机用户而言也是打发碎片时 间的好方法。间的好方法。 n区域社交服务：社交永远是热门的应用，基于区域社交服务：社交永远

20、是热门的应用，基于4G网络的区域内网络的区域内 近距离社交，可视频可音频，可发送视频或照片，给社交带来近距离社交，可视频可音频，可发送视频或照片，给社交带来 便捷的方式。便捷的方式。 n手机导航定位：更精确的定位，更清晰的街角图片，更丰富的手机导航定位：更精确的定位，更清晰的街角图片，更丰富的 美食、娱乐推荐。美食、娱乐推荐。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l5G5G系统系统 n5G简介简介 ： n5G（5th-generation）是第五代移动通信技术的简称，目前还没）是第五代移动通信技术的简称，目前还没 有一个具体标准。有一个具体标准。2012年年1月，月，ITU正式发布了第正式

21、发布了第4代移动通信代移动通信 技术标准技术标准ITU-R M.2012建议书，建议书，4G移动通信技术标准工作告一移动通信技术标准工作告一 段落。段落。2012年开始，业界开始了面向年开始，业界开始了面向5G的愿景与需求的探讨。的愿景与需求的探讨。 一系列研究报告正在开发中，一系列研究报告正在开发中，ITU-RWP5D目前正在开发目前正在开发 M.IMT.Vision建议书，我国建议书，我国CCSA TC5 WG6组组2012 年立项开年立项开 展展“后后IMT-Advanced愿景与需求研究愿景与需求研究”，我国，我国2013年年2月成立月成立 IMT-2020（5G）推进组，下设需求研究

22、组，开展面向）推进组，下设需求研究组，开展面向5G的需的需 求研究。经过一年多的讨论，目前业界尚未针对求研究。经过一年多的讨论，目前业界尚未针对5G形成统一、形成统一、 完整的认识，但是在一些方面已经有相对收敛的观点，例如：完整的认识，但是在一些方面已经有相对收敛的观点，例如： 就时间范畴看，大多数观点认为，就时间范畴看，大多数观点认为，5G为面向为面向2020 年信息社会需年信息社会需 求的无线移动通信系统；满足未来求的无线移动通信系统；满足未来1000 倍及以上的流量增长需倍及以上的流量增长需 求，为求，为5G发展的另一个重要目标；持续的空口能力提升，包括发展的另一个重要目标；持续的空口能

23、力提升，包括 10Gbit/s 甚至以上的峰值速率、甚至以上的峰值速率、100Mbit/s 甚至更高的用户速率甚至更高的用户速率 体验、空口时延的进一步降低等；另外，体验、空口时延的进一步降低等；另外，5G还需要持续降低网还需要持续降低网 络成本和能耗，拓展业务支持能力，提高网络可靠性。络成本和能耗，拓展业务支持能力，提高网络可靠性。 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l5G5G系统系统 n5G网络拓扑图网络拓扑图： 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l5G5G系统系统 n 5G移动网络移动网络 ： 模块一模块一 移动通信技术移动通信技术 l5G5G系统系统 n 5G应用应用 ：

24、n（1）5G高速度在安卓系统（Android）的应用 n（2）光场相机 n 5G作为未来通信发展的趋势，势必承担着统一通 信行业的重任，根据5G技术的设计方向，将来的5G 技术是一个可以囊括4G、3G、2G 中所有通信协议以 及Wi-Fi、NFC、BLUETOOTH等无线通信技术的全 能通信平台。高兼容性的通信平台不但为运营商及设 备商提供了更好的资源整合解决方案，大量地节约资 本开支，更能大幅减少维护成本。 模块二模块二 无线宽带接入技术无线宽带接入技术 lWiFiWiFi技术技术 n WiFi技术概述技术概述 ： nWiFi是Wireless Fidelity 的全称。WiFi是一种能够将

25、 个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线 方式互相连接的技术。WiFi是一个无线网络通信技术 的品牌，由WiFi联盟（Wi-Fi Alliance）所持有。目的 是改善基于IEEE802.11标准的无线网络产品之间的互 通性。有人把使用IEEE 802.11系列协议的局域网就 称为WiFi。本质上是一种商业认证，该认证符合 IEEE802.11系列无线网络协议。WiFi协议是一种短距 离无线传输技术，使用的空口频率是2.4GHz或5GHz 附近频段。 模块二模块二 无线宽带接入技术无线宽带接入技术 lWiFiWiFi技术技术 n WiFi技术的特点技术的特点 ： n1建设便捷。 n2

26、无线电波覆盖范围广。 n3投资经济。 n4传输速率快。 n5业务可集成。 n6较低的厂商进入门槛。 n7是现有通信系统很好的补充。 模块二模块二 无线宽带接入技术无线宽带接入技术 lWiFiWiFi技术技术 nWiFi的组网类型的组网类型 ： n1Infrastructure拓扑结构拓扑结构 模块二模块二 无线宽带接入技术无线宽带接入技术 lWiFiWiFi技术技术 nWiFi的组网类型的组网类型 ： n2.Ad-Hoc拓扑结构拓扑结构 模块二模块二 无线宽带接入技术无线宽带接入技术 lWiFiWiFi技术技术 nWiFi的关键技术的关键技术 ： n（1）直序扩频技术 模块二模块二 无线宽带接

27、入技术无线宽带接入技术 lWiFiWiFi技术技术 nWiFi的关键技术的关键技术 ： n（2）跳频技术 n跳频技术（Frequency-Hopping Spread Spectrum，FH-SS）技术，是指把整个带宽分 割成不少于75个频道，每个不同的频道都可 以单独的传送数据。当传送数据时，根据收 发双方预定的协议，在一个频道传送一定时 间后，就同步“跳”到另一个频道上继续通 信。 模块二模块二 无线宽带接入技术无线宽带接入技术 lWiFiWiFi技术技术 nWiFi的关键技术的关键技术 ： n（3）OFDM技术 n它是一种无线环境下的高速多载波传输技术。 其主要思想是：在频域内将给定信道

28、分成许 多正交子信道，在每个子信道上使用一个子 载波进行调制，各子载波并行传输，从而能 有效的抑制无线信道的时间弥散所带来的符 号间干扰（ISI）.这样就减少了借手机内均衡 的复杂度，有时甚至可以不采用均衡器，仅 通过插入循环前缀的方式消除ISI的不利影响。 模块二模块二 无线宽带接入技术无线宽带接入技术 lWiFiWiFi技术技术 nWiFi的应用与未来前景的应用与未来前景 ： n如今，WiFi行业有了可以为人们提供无缝连接的机会，并可以 用更多方式连接更多场所的更多设备，其优势超过了任何其他 的替代型途径，这就是IEEE80211n，速率比之前的版本快五 倍，有效覆盖范围则是之前版本的两倍

29、。数字家庭的许多设备 都已连接到WiFi 网络中，从家用个人电脑、游戏机或蓝光DVD 播放器，到可以存储上万首歌曲与大量图片的硬盘，再到数码 相机、打印机或高清电视，IEEE802.11n产品能够提供足够的带 宽，为这些需求或更多需求提供支持，可谓是一条让每个人能 够同时连接网络并仍可享受到数字音乐、流式视频和在线游戏 带来的愉悦。目前，带有IEEE802.11n标准的产品的数量已经超 过1500种，其中半数以上都来自亚太地区的企业。八家中国企 业，包括华为、TPLink、H3C、中兴、腾达科技、锐捷网络、 深圳共进和伟易达。更多的产品正在中国的两家授权WiFi测试 实验室进行测试，准备推向市场。 模块二模块二 无线宽带接入技术无线宽带接入技术 lWiFiWiFi技术技术 nWiFi的应用与未来前景的应用与未来前景 ： n将来，WiFiDirect将会被应用在产品上，让各种设备 得以随时随地直接互联即使在没有WiFi网络、热 点或互联网连