移动通信网基础知识

移动通信网络基础知识

－无线篇

11/7/20241提纲移动通信基础知识介绍移动通信网络架构无线基础知识介绍无线网络规划设计规划设计思路介绍设计主要内容网络运行主要指标介绍3G相关内容介绍宽带无线接入技术介绍11/7/20242移动通信网络架构无线接入网（无线处）核心网（交换处）传输网络PSTN互联网11/7/20243无线接入网络11/7/20244GSM/GPRS系统的基本结构

11/7/20245GSM/GPRS无线网络－网元BSC－基站控制器，可管理多个基站，其处理能力一般受限于可管理的TRX数，E1端口变码器（TRAU）PCU－分组控制单元，为支持GPRS需增加的，有内置于BSC内部的，也有独立设置的BTS－基站，可配置多个TRXMS－手机终端，种类非常繁多SIM－卡11/7/20246GSM/GPRS无线网络－接口A接口－BSC与MSC接口，传电路型语音业务Abis接口－BTS与BSC接口，一般跟基站载频数目有关，一般1个E1可支持14个TRXGb接口－PCU与SGSN的接口，传分组数据业务Um接口－MS与BTS的接口无线信道类型BCCH信道（广播信息、小区参数信息）SDCCH信道（各种信令信息、短信，/8）PDCH信道（分组数据业务，分专用和可切换两种）TCH信道（语音业务）11/7/20247MOTOROLA设备特点GSM网络发展演进路线GPRSEDGE11/7/20248GPRS技术1998年完成GPRS标准制定工作GPRS共用GSM频率，共享GSM的一些设备和网络设施以少量的GSM设备的改动提供分组数据业务。GPRS/EDGE是GSM网络向3G演进的必由之路！11/7/20249GPRS升级

HLRGnGGSNGbBSCASGSNOSS无硬件改动GSM/GPRS终端BTS增加PCU设备A-bisISDN/PSTNNetworkPCU软硬件升级BSC侧增加PCU单元基站无需硬件增加配置PDCH信道即可增加GPRS分组核心网（SGSN/GGSN/CG/BG/DNS)OSS升级，管理新增网元MSCGr升级HLR11/7/202410EDGE技术EDGE是增强型数据速率GSM演进技术，或者说是增强型GPRS(即EGPRS)欧洲厂商推动，2G到3G的过渡技术商用情况11/7/202411EDGE升级核心网与GPRS一致部分老型号基站不支持，需要更换部分基站TRX需软件大版本升级（部分厂家）速率受限无线环境（需较好的无线环境）需终端支持（目前终端普及率低，只有少数几款）向下兼容GPRS，但采用与GPRS不同的编码方式11/7/202412CDMA1X系统的基本结构

11/7/202413CDMA无线网络－网元BSC－基站控制器，可管理多个基站PCF－分组控制功能，为支持1X数据业务增加的，有内置于BSC内部的，也有独立设置的BTS－基站MS－手机终端，种类非常繁多UIM－卡11/7/202414CDMA无线网络－接口Abis接口BTS与BSC之间的连接A1/A2接口MSC与BSC之间的信令和语音信息A3/A7接口BSC之间的用户话务和信令传送A8/A9接口BSC和PCF之间的业务和信令A10/A11接口PCF和PDSN之间的业务和信令消息无线信道类型导频信道、同步信道、寻呼信道FCH信道SCH信道11/7/202415MOTOROLA设备特点CDMA网络发展演进路线IS95AIS95BCDMA2000R0/AEV-DOEV-DV2G2.5G3G11/7/202416提纲移动通信基础知识介绍移动通信网络架构无线基础知识介绍无线网络规划设计规划设计思路介绍设计主要内容网络运行主要指标介绍3G相关内容介绍宽带无线接入技术介绍11/7/202417主要介绍内容2调制技术3分集技术1多址技术4功率控制5切换技术6频率规划7爱尔兰-B表介绍8电磁传播的基础理论9天馈线基础知识11/7/202418多址技术FDMA频分多址PowerTimeFrequencyOneUserCarrier1Carrier2TDMA时分多址CDMA码分多址当前移动通信多为几种多址方式的组合11/7/202419调制技术GMSK高斯最小移频键控GSM/GPRS

8PSK8相移相键控EDGE（MC5~9)16QAM16相正交幅度调制HSDPA

当前移动通信多为几种多址方式的组合QPSK四相移相键控

WCDMA11/7/202420分集技术时间分集采用符号交织，检错纠错编码等方法。扩频CDMA的RAKE接收机中，以处理多径信号。频率分集通过将信号能量在宽频带中扩展实现的。WCDMA将信号扩展到整个3.84MHz上。GSM系统中的跳频。空间分集在基站采用双接收天线。在手机和基站采用RAKE接收，合并不同传输延时的信号。软切换的时候，移动台和多个基站同时联系，从中选出最好的帧。极化分集目前广泛应用于城市地区，＋－45度双极化天线

宏分集CDMA系统中的软切换11/7/202421分集技术－RAKE接收机接收机单径接收电路单径接收电路单径接收电路搜索器计算信号强度与时延合并合并后的信号tts(t)s(t)RAKE接收技术有效地利用多径，提高接收性能11/7/202422切换技术软切换不同基站间切换不同RNC间切换硬切换GSM网络硬切换CDMA网络硬切换异频切换不同系统间切换更软切换同基站不同扇区间切换接力切换TD-SCDMA引入NodeBNodeBRNC先连后断先断后连11/7/202423无线频带划分公网业务的频率使用情况业务种类频率上限频率下限频宽接力机7988068集群通信系统80682115中国电信无线数据8248251中国电信CDMA网82583510特殊业务8358405无绳电话CT28408433接力机8438518集群通信系统85186615中国电信无线数据8698701中国电信CDMA网87088010特殊业务8808855E-TACS（中国移动GSM）8858905TACS（中国移动GSM）8908999中国移动GSM网89990910中国联通GSM网9099156无中心控制多信道无线电通信9159172广播立体声节目9179258E-TACS（中国移动GSM）9309355国际寻呼931.925931.9500.025TACS（中国移动GSM）9359449中国移动GSM网94495410中国联通GSM网954960611/7/202424无线频带划分公网业务的频率使用情况业务种类频率上限频率下限频宽

中国移动DCS18001710172515

保留频段1725174520

中国联通DCS18001745175510

IMT2000补充工作频段1755178530

SCDMA180018055

中国移动DCS18001805182015

保留频段1820184020

中国联通DCS18001840185010

IMT2000补充工作频段1850188030

PCS（已经收回）1865188015

FDDWLL（已经收回）1880190020

IMT2000的TDD方式1880192040

PHS（实际占用）1900191515

IMT2000主要工作频段1920198060

PCS（已经收回）1945196015

FDDWLL（已经收回）1960198020

卫星1980201030

IMT2000的TDD方式2010202515

IMT2000主要工作频段2110217060

卫星2170220030

11/7/202425无线频带划分11/7/202426频率规划FDMA系统中需进行频率规划，如GSM网络频率复用常用的频率复用方式有4×3,3×3跳频的概念，基带跳频、射频跳频，1×3,1×1其他方式，如MRP，智能同心圆等CDMA系统中一般不需频率规划，但TD-SCDMA中采用了N频点组网技术11/7/202427爱尔兰-B表介绍GSM移动通信规划设计应用最为广泛的模型是一个数学模型Erlang-B假设阻塞呼叫被清除并且呼叫者稍后重新再试。换句话说，被阻塞的呼叫者并没有立刻重新再发起一次呼叫。根据Erlang-B模型，由下式给出阻塞概率P（阻塞）或者服务等级：其中C为信道总数，ρ是能够提供的加载。

11/7/202428爱尔兰-B表介绍一般采用工具可以得出无线资源的理论处理能力。表述了信道数、呼损、爱尔兰数等三者关系明确一个最基本的概念，1Erl代表什么含义？通俗的理解1Erl就是连续一个小时的通话通信规划设计过程中除了有爱尔兰－B模型，还有爱尔兰-C模型，堪贝尔模型等等。11/7/202429直射反射绕射散射

直射波一般发生在视距传播条件下。当直射线远离阻挡物时可以认为是自由空间传播，也即传播损耗就是自由空间路径损耗。

反射波是在电波遇到比波长大得多的物体时发生的，比如地面、建筑物墙体表面的反射等。绕射波通常是发生在发射机和接收机之间视距路径受到阻挡的情况下。

散射波是发生在电波传播时遇到许多尺寸小于波长的散射体的情况下，主要由粗糙表面、小散射体或其他不规则物体引起的。移动通信无线电波传播环境11/7/202430移动环境下的信道特性当移动台在驻波场中运动时，接收场强出现快速、大幅度的周期性变化，又称为瑞利衰落。由于移动台位置的变化，建筑物的阻挡，接收信号除瞬时值出现快速衰落之外，场强中值也会出现缓慢变化，对数正态分布。11/7/202431决定移动通信传播环境的主要因素

自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）建筑物的数量、高度、分布和材料特征植被特征天气状况天线高度、阻挡情况、街道走向人为和自然的电磁噪声11/7/202432移动通信网络中常用的传播模型

传播模型的概念:经过大量测量结果统计分析出来的无线信号传播的经验公式奥村模型：仅能提供粗略的指导作用HATA模型：100～1500MHz，距离1~20km等其他限制，在各种无线环境中有不同的修正值，但没有考虑地形的影响，修正的HATA模型适用与100~3000MHz的蜂窝系统COST-231模型：根据奥村使用结果对高频段的传播特性分析的结果，适用与1500~2000MHz的蜂窝系统LEE模型:适合市区或者郊区的传播模型射线跟踪模型:微蜂窝传播模型……11/7/202433自由空间的传播传播损耗指的是发射机和接收机之间信号功率的减弱。移动通信中的传播损耗总是大于自由空间的传播损耗。自由空间是满足下述条件的一种理想空间：1.均匀无损耗的无限大空间2.各向同性3.电导率为零在自由空间传播条件下，传输损耗Ls的表达式为：

Ls＝32.45+20lgf+20lgd自由空间基本传输损耗Ls仅与频率f和距离d有关当f或d扩大一倍时，Ls均增加6dBGSM1800传播损耗在自由空间比GSM900大6个dB自由空间传播损耗

11/7/202434电信号从有线转为无线电波形式向空中发射出去将收集的无线电波转为电信号。天线是什么11/7/202435影响移动通信系统性能的天线主要参数有：工作频段增益半功率角天线方向图极化方式倾角前后比驻波比天线主要性能参数11/7/202436提纲无线处概况移动通信基础知识介绍移动网络架构基础知识介绍无线网络规划设计规划设计思路介绍设计主要内容网络运行主要指标介绍3G相关内容介绍宽带无线接入技术介绍11/7/202437移动网络规划思路公司年度发展目标（收入目标、利润目标）具体的市场发展策略现网能否满足市场策略需求否容量能否满足覆盖能否满足网络是否满足否否11现网调整是否能解决否是网络调整网络扩容合理负荷下扩容规模扩容投资22覆盖策略城区覆盖目标乡镇覆盖目标新建投资33网络升级网络安全升级投资网络安全投资投资、经营绩效分析不满足要求对市场策略、目标支持程度再评估投资效益分析11/7/202438提纲无线处概况移动通信基础知识介绍移动网络架构基础知识介绍无线网络规划设计规划设计思路介绍设计主要内容网络运行主要指标介绍3G相关内容介绍宽带无线接入技术介绍11/7/202439建设主要内容BSC建设BSC设置，设置原则BSC（PCU/PCF)建设过程中，应注意的相关问题BTS建设室内基站建设－机房平面布置室内基站建设－天馈系统室外基站建设OMC-R建设未来3G建设内容11/7/202440BSC建设BSC原则跟TRAU(变码器）同局址，跟MSC尽可能同局址，也可以远端BSC方式BSC设置不宜太多，受限于处理能力，BSC划分相关注意事项建议的设置方案，跟随MSC，BSC和TRAU背靠背放置，走线方式A接口走DDF，Ater接口可直连PCU/PCF原则跟BSC尽可能同局址设备相关介绍11/7/202441BTS建设室内基站建设－机房平面布置机房规范的相关介绍关于3G布置的相关说明室内基站建设－天馈系统机房规范的相关介绍关于3G挂高、隔离、天馈线的相关说明室外基站建设机房规范的相关介绍边际网建设方式选取的相关说明11/7/202442BTS建设-平面布置11/7/202443BTS建设-平面布置11/7/202444BTS建设-接地11/7/202445边际网建设-H杆11/7/202446边际网建设-H杆11/7/202447边际网建设-拉线塔11/7/202448边际网建设-角钢塔11/7/202449OMC-R网管设备一般为计算机设备11/7/202450提纲无线处概况移动通信基础知识介绍移动网络架构基础知识介绍无线网络规划设计规划设计思路介绍设计主要内容网络运行主要指标介绍

3G相关内容介绍宽带无线接入技术介绍11/7/202451无线网络主要的运行指标掉话率无线接通率系统忙时话务量小区忙时话务量利用率指标11/7/202452掉话率掉话率＝忙时话音信道掉话总次数/忙时系统应答总次数一般包含信令掉话和业务掉话两部分该指标综合考虑了以上两种掉话情况一般全网掉话率应控制在0.6%之内对于基站而言，应根据信令掉话、业务掉话率高低顺序排序，结合其他指标情况，通过网络优化或者扩容方式解决掉话率较高基站掉话问题。11/7/202453无线接通率无线接通率（含切换）信令拥塞业务信道拥塞等于（1－信令拥塞）*（1－业务信道拥塞）综合考量信令拥塞和业务拥塞情况的指标全网无线接通率指标一般应控制在99.0%以内对于基站小区而言，应分别根据信令拥塞、业务信道拥塞高低顺序排序，结合其他指标情况，通过网络优化或者扩容方式解决拥塞率较高基站无线接通率较低的问题。11/7/202454话务量指标系统忙时话务量GSM基站系统忙时话务量＝Abis接口系统忙时话务量＝A接口系统忙时话务量小区忙时话务量小区忙时话务量/Abis接口系统忙时话务量可以得出不均衡系数－反映用户移动性的一个参数话务量指标直接关系网络负荷情况，应密切关注11/7/202455利用率指标利用率指标无线网络利用率－针对全网系统忙时话务量/无线网络理论话务量根据无线网络利用率情况判决是否需要网络扩容无线信道利用率－针对具体基站小区小区实际话务量/小区理论设计话务量根据小区无线信道利用率判决该小区是否需要调整或者扩容11/7/202456提纲无线处概况移动通信基础知识介绍移动网络架构基础知识介绍无线网络规划设计规划设计思路介绍设计主要内容网络运行主要指标介绍3G相关内容介绍宽带无线接入技术介绍11/7/202457移动通信技术演进发展~2Mbps384kbps144kbpsTDMA1xRTTrel0/A1xEV-DVWCDMAGSMGSM-GPRS-EDGECDMAIS-951xEV-DOHSDPA~10MbpsMC-DV11/7/2024583G-三大主流技术3G体制

WCDMA核心网络：基于MAP和GPRS无线传输技术：WCDMA

TD-SCDMA核心网络：基于MAP无线传输技术：TD-SCDMA

cdma2000核心网络：基于ANSI41和MIP无线传输技术：cdma2000CDMA技术是3G的核心FDDTDD11/7/202459WCDMA主要技术特点码片速率为3.84Mcps功率控制速率达到1500MHz基站采用异步工作方式非常灵活地处理话音和数据混合业务W-CDMA的下行链路导频结构基于专用和公用导频符号

前向支持多种发射模式11/7/202460WCDMA演进体系WCDMA系统的整体演进方向为：网络结构向全IP化发展，业务向多样化、多媒体化和个性化方向发展，无线接口向高速传送分组数据发展，小区结构向多层次、多制式覆盖11/7/202461UMTS结构核心网CN接入网UTRAN用户设备UEIu接口Uu接口11/7/202462UTRAN体系结构RNSRNCRNSRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIub11/7/202463HSDPA相关介绍HSDPA技术简介技术发展阶段技术原理关键技术自适应调制编码(AMC)混合重传(HARQ)集中调度技术快速小区选择(FCS)多入多出天线处理(MIMO)HSDPA信道结构11/7/202464CDMA2000技术特点基站同步方式：需GPS/GLONASS信道带宽：N*1.25Mhz码片速率：N*1.2288McpsN=1,3,6,9,12语音编码：8K/13KQCELP8KEVRC发射分集方式：OTD，STS调制方式：下行QPSK上行BPSK功率控制：上、下行闭环功率控制，外环功率控制信道编码：卷积码和TURBO码解调方式：导频辅助的相干解调CDMACDMA2000200011/7/202465CDMA2000演进路线11/7/202466CDMA20001XEV-DO数据速率控制方式基站始终以最大功率发射移动台不断评估信道质量，并确定合适的数据速率，报送给基站。基站根据MS报告，给不同用户分配时隙和速率。11/7/202467TD-SCDMA技术特点11/7/202468●智能天线是由多根天线阵元组成的天线阵列；●基于天线阵列原理，利用天线阵的波束成形，产生多个独立的波束，并自适应的调整波束方向来跟踪每一个用户，达到提高信号干扰噪声比(SINR)、增加系统容量的目的；

智能天线概念11/7/202469智能天线实物一共有多少根馈线11/7/202470智能天线的优势11/7/202471提纲无线处概况移动通信基础知识介绍移动网络架构基础知识介绍无线网络规划设计规划设计思路介绍设计主要内容网络运行主要指标介绍3G相关内容介绍宽带无线接入技术介绍11/7/202472宽带无线接入技术在移动通信迅猛发展的同时，基于计算机的无线互联网接入技术也逐步发展起来，该领域技术以IEEE为代表，形成了系列技术标准与ITU的3GPP/3GPP2类似目前比较流行的有WIMAX、Wi-FiMobile-Fi11/7/202473与3G的关系分别代表两个利益集