《無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與維護(hù)》第一章教案

1、成都工業(yè)學(xué)院教 案 課程名稱無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與維護(hù) 任課系部 通 信 工 程 系 任課教師 黃 立 平 2012-2013學(xué)年第一學(xué)期第_2 _次課 星期_3、2_ 學(xué)時(shí)_90分鐘_內(nèi)容提要：第1章 GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化概述1.1 數(shù)字移動通信的發(fā)展；一、移動通信的發(fā)展歷程；二、移動通信標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)； 三、移動通信系統(tǒng)及其性能； 四、中國的4G； 五、4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)； 六、GSM數(shù)字移動通信的發(fā)展。目的要求： 1、了解移動通信的發(fā)展歷程； 2、理解2G、3G、4G通信標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)； 3、掌握GSM的產(chǎn)生過程。重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)： 2G、3G、4G通信標(biāo)準(zhǔn)的演變，移動通信用戶數(shù)量的增

2、長和發(fā)展。難點(diǎn)： 2G、3G、4G的特點(diǎn)。教學(xué)手段： 多媒體、板書。課堂組織方式： 講授、動畫演示、模型演示、課堂提問、課后思考。作業(yè)：教學(xué)過程設(shè)計(jì)一、課程引入1、無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與維護(hù)課程為什么主要講GSM系統(tǒng)？2、當(dāng)前移動通信系統(tǒng)發(fā)展到什么程度了？2G、3G、4G是什么意思？未來移動通信對人類的生活和工作將有什么樣的影響？二、內(nèi)容講解一、移動通信的發(fā)展歷程1、 第一代移動通信技術(shù)（1G）2、 第二代移動通信技術(shù)（2G）3、 第三代移動通信技術(shù)（3G）隨著計(jì)算機(jī)、程控交換和數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，移動通信匯集了有線通信和無線通信的最新技術(shù)成果，已成為現(xiàn)代通信的重要組成部分和未來個(gè)人通信的重要基礎(chǔ)。目

3、前，無線通信已成為電信領(lǐng)域中最靈活方便、最受人們歡迎、發(fā)展速度最快的先進(jìn)通信技術(shù)。移動通信的發(fā)展，可以追溯到20世紀(jì)20年代，主要完成通信實(shí)驗(yàn)和電波傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)工作，在短波波段上實(shí)現(xiàn)了小容量專用移動通信系統(tǒng)；20世紀(jì)40年代70年代，建立了各種移動通信系統(tǒng)，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了移動電話系統(tǒng)和公眾電話網(wǎng)的連接；1、 第一代移動通信技術(shù)（1G）主要特點(diǎn)：采用的是頻分多址（FDMA）技術(shù)，語音信號為模擬調(diào)制。每隔30KHz/25KHz 一個(gè)模擬用戶信道。 由于受到傳輸帶寬的限制，不能進(jìn)行移動通信的長途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動通信系統(tǒng)。缺點(diǎn)：(1)通話質(zhì)量不高，頻譜利用率比較低，容量有限；讓某某同學(xué)查閱(

4、2)制式太多、互不兼容；(3)不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)種類受限；(4)保密性差，易被竊聽和盜號；(5)各個(gè)系統(tǒng)之間沒有公共接口，難于實(shí)現(xiàn)漫游；漫游，定某同學(xué)查閱(6)無法與固定網(wǎng)向數(shù)字化推進(jìn)相適應(yīng)；(7)移動設(shè)備成本高、體積大；(8)網(wǎng)絡(luò)的管理控制存在問題。2、 第二代移動通信技術(shù)（2G）目前，比較成熟的數(shù)字通信制式主要是泛歐的GSM，美國的ADC和日本的JDC（現(xiàn)改稱PDC），其中GSM的發(fā)展最引入注目。 采用數(shù)字的時(shí)分多址（TDMA）技術(shù)和碼分多址（CDMA）技術(shù)。主要業(yè)務(wù)是提供數(shù)字化的話音業(yè)務(wù)及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。優(yōu)點(diǎn)：(1)抗干擾能力強(qiáng)，改善了話音質(zhì)量；(2)頻譜利用率高；(3)可方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)

5、業(yè)務(wù)；(4)易于加密；(5)可進(jìn)行省內(nèi)、省際自動漫游；(6)便于網(wǎng)絡(luò)的管理和控制；(7)便于設(shè)備的集成。缺點(diǎn)：由于采用不同的制式，移動通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，用戶只能在同一制式覆蓋的范圍內(nèi)進(jìn)行漫游，故無法進(jìn)行全球漫游；由于系統(tǒng)帶寬有限，限制了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用；同時(shí)也無法實(shí)現(xiàn)高速率的業(yè)務(wù)如移動的多媒體業(yè)務(wù)等。第二代移動通信系統(tǒng)以傳輸話音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為目的，因此又稱為窄帶數(shù)字通信系統(tǒng)。為什么要發(fā)展第三代？3、 第三代移動通信技術(shù)（3G）對3G 無線傳輸技術(shù)（RTT：Radio TransmissionTechnology）提出的要求：(1)全球統(tǒng)一頻段，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，全球無縫覆蓋；(2)高頻譜效率；(3)高服

6、務(wù)質(zhì)量，高保密性能；(4) 高速傳輸以支持多媒體業(yè)務(wù)，速率最高到2Mb/s(5)易于第二代系統(tǒng)的過渡和演進(jìn)；(6)多頻多模手機(jī)，單一通信號碼。2001-2010年中國移動通信用戶數(shù)量及增長率中國移動用戶數(shù)量的發(fā)展優(yōu)點(diǎn)：防止了一定程度上的行業(yè)壟斷，刺激市場競爭，市場的競爭可以加速技術(shù)的飛速發(fā)展與市場的優(yōu)化.缺點(diǎn)：3G仍是基于地面、標(biāo)準(zhǔn)不同的區(qū)域性通信系統(tǒng)。雖然3G比現(xiàn)有傳輸率快上千倍，但是未來仍無法滿足多媒體的通信要求。移動通信系統(tǒng)的發(fā)展需要提供更大的頻寬需求的系統(tǒng)，滿足3G尚不能達(dá)到的在覆蓋、質(zhì)量、造價(jià)上支持的高速數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體服務(wù)的要求。三方面的三種標(biāo)準(zhǔn)的移動服務(wù)，使許多資源都造成了浪

7、費(fèi)。二、移動通信標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)把移動通信系統(tǒng)同其他系統(tǒng)（例如無線局域網(wǎng)等）結(jié)合起來，產(chǎn)生4G技術(shù)，2010年之前將數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100Mbps，以提供更有效的多種業(yè)務(wù)。與3G相比，4G將在技術(shù)和應(yīng)用上有質(zhì)的飛躍。4G將適合所有的移動通信用戶，最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、藍(lán)牙、廣播、電視衛(wèi)星通信的無縫銜接并相互兼容。GSM屬于第2代（2G）蜂窩移動通信技術(shù) GPRS是通用分組無線服務(wù)技術(shù)的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS可說是GSM的延續(xù)。 GPRS經(jīng)常被描述成“2.5G”，它通過利用GSM網(wǎng)絡(luò)中未使用的TDMA信道，提供中速的數(shù)據(jù)傳遞。 EDGE為GPRS到第三代移

8、動通信的過渡性技術(shù)方案，俗稱2.75G。 EDGE技術(shù)能夠充分利用現(xiàn)有的GSM資源。因?yàn)樗瞬捎矛F(xiàn)有的GSM頻率外，同時(shí)還利用了大部分現(xiàn)有的GSM設(shè)備，而只需對網(wǎng)絡(luò)軟件及硬件做一些較小的改動，就能 夠使運(yùn)營商向移動用戶提供諸如互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、視頻電話會議和高速電子郵件傳輸?shù)葻o線多媒體服務(wù)，即在第三代移動網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化之前提前為用戶提供個(gè)人多媒體通信業(yè)務(wù)。 HSPA是聯(lián)通WCDMA 3G使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，分為HSUPA上行，HSDPA下行。HSUPA: 高速上行行鏈路分組接入技術(shù)。國內(nèi)目前最快的移動網(wǎng)絡(luò)。LTE是3G與4G技術(shù)之間的一個(gè)過渡，是3.9G的全球標(biāo)準(zhǔn)。它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用O

9、FDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。三、移動通信系統(tǒng)及其性能4G是第四代移動通信及其技術(shù)的簡稱，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。 4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。 而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。 此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。 很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性

10、。 國際電信聯(lián)盟（ITU）正式審議通過將LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced(802.16m)技術(shù)規(guī)范確立為IMT-Advanced(俗稱“4G”)國際標(biāo)準(zhǔn)，我國主導(dǎo)制定的TD-LTE-Advanced同時(shí)成為IMT-Advanced國際標(biāo)準(zhǔn)。這標(biāo)志著我國在移動通信標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)域再次走在了世界前列，為TD-LTE產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及國際化提供了重要基礎(chǔ)。 四、中國的4G：大唐電信集團(tuán)董事長兼總裁真才基則表示，未來10年，由“中國創(chuàng)造”的4G國際標(biāo)準(zhǔn)TD-LTE-Advanced(下稱“TD-LTE-A”)將占據(jù)全球3成的市場份額，將有外國企業(yè)向中國繳納近千億美元的專利費(fèi)用。

11、 五、4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)：1、4G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層：提供接入和路由選擇功能，它們由無線和核心網(wǎng)的結(jié)合格式完成。中間環(huán)境層：有QoS映射、地址變換和完全性管理等功能。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層之間的接口是開放的，它使發(fā)展和提供新的應(yīng)用及服務(wù)變得更為容易，提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù)，并運(yùn)行于多個(gè)頻帶。這一服務(wù)能自適應(yīng)多個(gè)無線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端能力，跨越多個(gè)運(yùn)用者和服務(wù)，提供大范圍服務(wù)。2、4G移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：信道傳輸技術(shù)；抗干擾性強(qiáng)的高速接入技術(shù)、調(diào)制和信息傳輸技術(shù)；高性能、小型化和低成本的自適應(yīng)陣列智能天線；大容量、低成本的無線接口和

12、光接口；系統(tǒng)管理資源，軟件無線電、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議等；核心技術(shù)正交頻分復(fù)用(OFDM)；OFDM技術(shù)特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高度可擴(kuò)展，具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可提供比目前無線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量更高(速率高、時(shí)延小)的服務(wù)和更好的性能價(jià)格比，能為4G網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)提供更好的方案。移動通信系統(tǒng)將向數(shù)據(jù)化、高速化、寬帶化、頻段更高化方向發(fā)展，移動數(shù)據(jù)、移動IP將成為未來移動網(wǎng)的主流業(yè)務(wù)。六、GSM數(shù)字移動通信的發(fā)展全球移動通信系統(tǒng) global system for mobile communications;GSM 定義：由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會提出，后來成為全球性標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩無線電通信系統(tǒng)。主要有GSM、DCS

13、1800、PCS1900三種系統(tǒng)。 GSM 是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動電話標(biāo)準(zhǔn)。全球超過200個(gè)國家和地區(qū)超過10億人正在使用GSM電話。 1982 年，歐洲郵電行政大會CEPT 設(shè)立了“移動通信特別小組”即GSM，以開發(fā)第二代移動通信系統(tǒng)為目標(biāo)。 1986 年，在巴黎，對歐洲各國經(jīng)大量研究和實(shí)驗(yàn)后所提出的八個(gè)建議系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。 1987 年，GSM 成員國經(jīng)現(xiàn)場測試和論證比較，就數(shù)字系統(tǒng)采用頻分雙工窄帶時(shí)分多址（FDDTDMA）、規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測話音編碼（RPE-LTP）和高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）調(diào)制方式達(dá)成一致意見。 1988 年，十八個(gè)歐洲國家達(dá)成GSM 諒解備忘錄(MOU)。 1989 年，GSM 標(biāo)準(zhǔn)生效。 1991 年，GSM 系統(tǒng)正式在歐洲問世，網(wǎng)路開通運(yùn)行。移動通信跨