移動計算-第二章

1、移動計算移動計算 Mobile Computing 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter Two：Introduction 物理層技術概述 1 2 物理層的典型技術 新一代無線通信技術3 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.1 物理層技術概述 物理層相關概念 ISO對OSI模型中物理層的定義 物理層主要用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實體之間物理連接的建立、維護和 釋放，并為此連接提供機械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，物 理層在物理連接上傳輸二進制比特流 物理連接可以通

2、過中繼系統(tǒng)，允許進行全雙工或半雙工的二進制 比特流的傳輸 物理層的數(shù)據(jù)服務單元是比特，它可以通過同步或異步的方式進 行傳輸 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.1 物理層技術概述 物理層的主要功能 為數(shù)據(jù)端設備提供傳送數(shù)據(jù)的通路 數(shù)據(jù)通路可以是一個物理介質，也可以由多個物理介質連接而成 傳輸數(shù)據(jù) 一個完整的數(shù)據(jù)傳輸，包括激活物理連接、傳送數(shù)據(jù)和終止物理連接 完成物理層的一些管理工作 物理層的傳輸介質 網(wǎng)線 USB電纜 無線信道 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.

3、1 物理層技術概述 物理層的互連設備 DTE（ Data Terminal Equipment） 數(shù)據(jù)終端設備具有一定數(shù)據(jù)處理能力和發(fā)送、接收數(shù)據(jù)能力的設備 DCE（ Data Circuit terminating Equipment） 數(shù)據(jù)電路終端設備介于DTE與傳輸介質之間的設備 物理接口標準 定義了物理層與物理傳輸介質之間的邊界和接口 物理接口的四個特性 機械特性 電氣特性 功能特性 規(guī)程特性 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.1 物理層技術概述 最常用的物理層接口標準 EIA 232 USB RJ-45 EIA 23

4、2（ RS-232-C） 由美國電子工業(yè)協(xié)會/電信工業(yè)協(xié)會（ EIA/TIA）在1969年公布的通信 協(xié)議標準 最初主要用來對連接模擬通信線路中的調制解調器等DCE及電傳打印機 等DTE的接口進行標準化控制 后來被廣泛用于計算機的串行接口與終端或外設之間的近地連接標準 采用負邏輯，邏輯0用 5 15V，邏輯1用 515V 電纜的最大長度為15m，最大速率20Kbps 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.1 物理層技術概述 EIA 232 可以有多種類型的連接器，最常見的是DB-25和DB-9 DTE端的電纜頂端接公插頭， DCE

5、端接母插座 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 決定物理層傳輸技術的因素：傳輸媒體、頻段、調 制方式 傳輸媒體 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 物理層的主要功能 為數(shù)據(jù)端設備提供傳送數(shù)據(jù)的通路 數(shù)據(jù)通路可以是一個物理介質，也可以由多個物理介質連接而成 一個完整的數(shù)據(jù)傳輸，包括激活物理連接、傳送數(shù)據(jù)和終止物理連接 傳輸數(shù)據(jù) 完成物理層的一些管理工作 物理層的傳輸介質 網(wǎng)線 USB電纜 無線信道 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通

6、信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 2.2.1 WLAN物理層采用的三類傳輸技術 紅外線輻射傳輸技術 寬帶擴展頻譜技術 直接序列擴頻DSSS（ Directed Sequence Spread Spectrum） 跳頻序列擴頻FSSS （ Frequency Hopping Spread Spectrum） 正交頻分復用技術（ OFDM） 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 紅外線輻射傳輸技術 主要應用：設備互聯(lián)、信息網(wǎng)關 不能穿透物體 通信距

7、離短 空間衰減大 成本低廉、連接方便、簡單易用和結構緊湊，信號不容 易被探測 較適合近距離點到點高速傳輸 （ 4M FIR vs 16M VFIR） 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 寬帶擴展頻譜技術 直接序列擴頻DSSS 把要傳送的信息直接由高碼率的擴頻碼序列（ PN序列）編碼后， 對載波進行調制以擴展信號的頻譜 在接收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信 號 還原成原始的信息 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的

8、典型技術 寬帶擴展頻譜技術 直接序列擴頻DSSS的特點 有較強的抗干擾、抗噪聲能力 保密性強 擴頻信號的譜密度很低，可使信號淹沒在噪聲中，具有很 強的抗截獲性和防偵察、防竊聽能力 由PN碼序列進行調制，非相關PN碼不能解調 抗多徑衰落 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 寬帶擴展頻譜技術 跳頻序列擴頻FSSS 采用偽隨機的序列來控制頻率的跳轉 信號在傳輸過程中可以從一個頻率移動到另外一個頻率 信號在一個預定頻率上只停留很短的一段時間 跳頻圖案載波頻率改變的規(guī)律 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎

9、 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 寬帶擴展頻譜技術 跳頻序列擴頻FSSS的特點 容易與目前的窄帶通信系統(tǒng)兼容 具有較強的抗干擾能力 限制其它信號源的輻射功率在一個特定的跳頻上干擾通信的可能性 具有碼分多址和頻帶共享的組網(wǎng)通信能力 利用跳頻圖案的不同，可以在一個寬的頻帶內容納多個跳頻通信系 統(tǒng)同時工作，達到頻譜資源共享的目的，提高頻譜的利用率 采用載波頻率快速跳變和糾錯編碼技術，降低了系統(tǒng)的誤碼率，具 有抗多徑和抗衰落的能力 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 FS

10、SS的規(guī)范（無線局域網(wǎng)） 在2400 2483.5MHz頻段上至少要使用75個調頻信道 最大發(fā)射功率為1W 每個信道的占用時間不允許超過400ms 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 正交頻分復用技術（ OFDM） 一種多載波數(shù)字調制技術 其研究歷史可以追溯到20世紀60年代中期 一種實現(xiàn)高速雙向無線數(shù)據(jù)通信的良好方法 多載波的基本思想 將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分解成多個比特流，用這些數(shù)據(jù)流去并行調 制多個載波 每個子數(shù)據(jù)流具有低得多的傳輸比特速率 在多載波調制的子信道中，雖然數(shù)據(jù)傳輸速率降低了，但是符號 持續(xù)時

11、間加長了，因而對時延擴展有較強的抵抗力，減小了符號間 干擾的影響 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 正交頻分復用技術（ OFDM） 所采用的數(shù)字信息調制方法 時間差分移相鍵控（ TDPSK） 頻率差分移相鍵控（ FDPSK） 快速傅里葉變換（ FFT） 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 正交頻分復用技術（ OFDM） OFDM與FDM的區(qū)別 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：In

12、troduction 2.2 物理層的典型技術 正交頻分復用技術（ OFDM） 無線電頻率使用效率高 抗噪聲能力強 適合高速數(shù)據(jù)傳輸 被公認為4G的核心技術之一 已經(jīng)被廣泛應用于廣播式的音頻、視頻領域、無線局域網(wǎng)和民用通 信系統(tǒng)中，主要的應用包括 非對稱的數(shù)字用戶環(huán)路（ ADSL） ETSI標準的數(shù)字音頻廣播（ DAB） 數(shù)字視頻廣播（ DVB） 高清晰度電視（ HDTV） 無線城域網(wǎng)（ WiMax） 無線局域網(wǎng)（ WLAN） 3G的CDMA也引入OFDM技術思想以提升其性能 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型

13、技術 2.2.2 物理層技術的研究重點 超寬帶技術 為移動節(jié)點提供低功耗、超寬帶以及相對簡捷的通信 軟件無線電 采用數(shù)字信號處理技術，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用 軟件來定義實現(xiàn)無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理 以及信號的基帶處理等等 整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件 編程來完成 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 物理層技術的研究重點 超寬帶技術（ UWB） 又被稱為脈沖無線電（ Impulse Radio） 超寬帶被定義為相對帶寬（信號帶寬與中心頻率的比）大于2

14、5%， 或者是帶寬超過1.5GHz的信號 Bf=B/fc=(fh-fl)/(fh+fl)/225% 基本工作原理利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù) 通信距離一般小于10米， 通信速率可達上百M 1Gbps 被看作藍牙技術（ 500k 1Mbps）的替代者 信號帶寬/中心頻率 窄帶1% 寬帶1%25% 超寬帶（UWB）25%或帶寬500Mbps 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 物理層技術的研究重點 超寬帶技術的優(yōu)點（ UWB） 無需載波，因此發(fā)送和接收設備簡單 功耗低 傳輸速率高 隱蔽性好，安全性

15、高 多徑分辨能力強 系統(tǒng)容量大 高精度的距離分辨力 穿透能力強 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 物理層技術的研究重點 超寬帶（ UWB）技術 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 物理層技術的研究重點 軟件無線電的概念 Software Defined Radio，簡稱SDR：采用數(shù)字信號處理技術

16、，在可 編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現(xiàn)無線電臺的各部分 功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等等。 整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程 來 完成。 核心思想在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的“數(shù)字/模擬”轉換器， 盡早完成信號的數(shù)字化。 軟件無線電是一種基于數(shù)字信號處理芯片（ DSP） ，以軟件為核心的 嶄新的無線通信體系結構。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 物理層技術的研究重點 軟件無線電的概念 為技術和產(chǎn)品的研究開發(fā)提供一個新概念和通用無線通信平臺，

17、大 大降低了開發(fā)成本和周期 為設備制造商降低投資風險，提高經(jīng)濟效益 為運營商降低投資風險 為最終用戶提供了一個通用的終端設備平臺 軟件無線電技術的應用 蜂窩移動通信系統(tǒng) 智能天線 多頻多模手機 衛(wèi)星通信 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.2 物理層的典型技術 軟件定義無線電是一個系統(tǒng)和體系，它必須有可重新編 程 和可重構的能力，使設備可以使用于多種標準、多個頻帶 和實 現(xiàn)多種功能，它將不僅僅使用可編程器件來實現(xiàn)基帶 ，還將對射頻及的模擬電路進行編程和重構。 人們對軟件定義無線電的功能的要求包括： 重新編程及重新設定的能力、提供

18、并改變業(yè)務的能力、 支持多標準的能力以及智能化頻譜利用的能力等等。 SDR并不是一種孤立的技術，而是可為所有技術使用的公共平臺。 數(shù) 字信號處理中頻 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 2.5G 從2G邁向3G的銜接性技術 WAP、 HSCSD、 GPRS、 EDGE、藍牙 WAP Wireless Application Protocol無線應用通訊協(xié)議 移動通信與互聯(lián)網(wǎng)結合的第一階段性產(chǎn)物 使用者可以用手機之類的無線裝置上網(wǎng)，通過小型屏幕遨游在各 個網(wǎng)站之間 手機瀏覽的網(wǎng)站必須以WML（無線標記語言）

19、編寫，相當于國 際互聯(lián)網(wǎng)上的HTML（超文件標記語言） 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 2.5G HSCSD High Speed Circuit Switched Data 高速電路交換數(shù)據(jù)服務 GSM網(wǎng)絡的升級版本 能夠通過多重時分同時進行傳輸，而不是只有單一時分而已，因 此能夠將傳輸速度大幅提升到平常的2至3倍 新加坡M1與新加坡電訊的移動電話都采用HSCSD系統(tǒng)，其傳輸 速度能夠達到57.6kbps 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introductio

20、n 2.3 新一代無線通信技術 2.5G GPRS General Packet Radio Service 通用分組無線服務 GPRS系統(tǒng)無需對GSM網(wǎng)做較大改造 GPRS系統(tǒng)是通過在現(xiàn)有GSM網(wǎng)基礎上增加新的功能實體來實現(xiàn)的 通過新增加的實體，在GSM原有網(wǎng)絡上疊加了一層網(wǎng)絡，形成 GSM/GPRS網(wǎng)絡，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 GPRS GPRS基于報文交換，而非GSM的電路交換 GPRS使用未被分配的蜂窩網(wǎng)絡帶寬傳輸報文數(shù)據(jù) 最大數(shù)據(jù)速率取決于同時分配到的TDMA幀的時

21、隙，理論上最大速度是大 約170Kb/s 目前GPRS的速度有多達29種標準，簡單的解釋就是不同的上傳速度和下 載速度的組合，國內常見的有CLASS 8（ 4 1）和CLASS10（ 4 2） 電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務（Circuit Switch Data） 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 2.5G EDGE Enhanced Data Rate for GSM Evolution ，增強型數(shù)據(jù)速率GSM 演進技術 它已取代GPRS成為與第三代移動通信系統(tǒng)3G最接近的一項技術 創(chuàng)新在GSM系統(tǒng)中采用了一種新

22、的調制方法“多時隙操作和8PSK 調制技術” 最高速率可達 384 kbit/s 能夠充分利用現(xiàn)有的GSM資源 除了采用現(xiàn)有的GSM頻率外，同時還利用了大部分現(xiàn)有的GSM設備 只需對軟件和硬件做較小改動，就能提供多種多媒體服務 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 藍牙（ Bluetooth） 一種網(wǎng)絡技術，組建一個無基礎設施網(wǎng)絡（自組網(wǎng)） 起源于1994年Ericsson公司提出的藍牙技術開發(fā)計劃 1998年愛立信、諾基亞、東芝、 IBM和英特爾公司等五家著名廠商 成立了藍牙技術特別興趣小組（ SIG）

23、短距離通信（ 10m 100m） 工作在2.4GHz ISM頻段 通信速率小于1M 實現(xiàn)多種設備之間無線連接 這些設備的范圍可以涉及的很廣泛，從PDA、手機、筆記本電 腦到家用微波爐、電冰箱和空調設備、耳機等 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 藍牙的工作方式 采用時分雙工/跳頻方式（ TDD/FH） 時分雙工 每個時隙交替發(fā)送和接收，實現(xiàn)TDD 跳頻方式 將信道分成多個連續(xù)的時隙，每時隙625 s，一般每時隙一跳 不同的偽隨機序列確定了ISM頻段中RF頻道的不同排列順序 藍牙的兩種網(wǎng)絡結構 皮網(wǎng)、散射網(wǎng)

24、 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 藍牙的基本網(wǎng)絡結構皮網(wǎng)（ Piconet） 組成藍牙網(wǎng)絡的最小單元 每個皮網(wǎng)由一個主節(jié)點，最多7個激活的從節(jié)點組成 主節(jié)點和從節(jié)點結構相同，只是組網(wǎng)時身份的不同 主節(jié)點可以直接和從節(jié)點通信 從節(jié)點之間通信必須經(jīng)過主節(jié)點轉發(fā) 主、從節(jié)點通信采用輪詢方式，每個時隙交替進行發(fā)射和接收實 現(xiàn)了時分雙工 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 藍牙的網(wǎng)絡結構散射網(wǎng)（ Scatternet） 散

25、射網(wǎng)由兩個以上皮網(wǎng)組成 在散射網(wǎng)內，采用皮網(wǎng)之間通信的實現(xiàn)方式 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 藍牙與IEEE802.11的比較 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 3G 3rdGeneration 第三代移動通信技術 將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結合的新一代移動通信系統(tǒng) 能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、 電話會議、電子商務等多種信息服務 為了提供這種服務，無線網(wǎng)絡必須能夠支持不

26、同的數(shù)據(jù)傳輸速度， 即在室內、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mbps、 384kbps 以及144kbps的傳輸速度 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 3G的技術標準 2000年5月，國際電信聯(lián)盟（ ITU）將WCDMA、CDMA2000 和TD SCDMA三大主流無線接口標準，寫入3G技術指導性文件 2000年國際移動通訊計劃（ IMT 2000） 2007年10月19日， 國際電信聯(lián)盟在日內瓦舉行的無線通信全體 會議上正式確定WiMAX(Worldwide Interoperability f

27、or Microwave Access)成為3G標準，為全球統(tǒng)一頻譜掃清障礙，以 OFDMA WMAN TDD的名義成為3G新成員 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 3G WCDMA WidebandCDMA，也稱為CDMADirectSpread，意為寬頻碼分多 重存取 利用 復用（或者通用 復用技術，不是指標 準）方法的寬帶擴頻3G移動通信空中接口 支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，日本公司也參與其中， 廠商包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日 本的NTT、富士通、夏普等 能

28、夠架設在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡上 WCDMA具有先天的市場優(yōu)勢 碼分多址CDMACDMA 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 3G CDMA2000 CDMA Multi - Carrier 由美國高通北美公司為主導提出 摩托羅拉、朗訊和后來加入的韓國三星都有參與 韓國現(xiàn)在成為該標準的主導者 從窄頻CDMAOne數(shù)字標準衍生出來的，可以從原有CDMAOne結構 直接升級到3G，建設成本低廉 目前使用CDMA的地區(qū)只有日、韓和北美，所以CDMA2000的支持 者不如WCDMA多 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線

29、網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 3G TD SCDMA 由中國大陸獨自制定的3G標準 1999年6月29日，中國原郵電部電信科學技術研究院（大唐電信）向ITU提出 將智能天線、 同步CDMA和軟件無線電等當今國際領先技術融于其中，在頻譜 利用率、對業(yè)務支持的靈活性、頻率靈活性及成本等方面占有獨特優(yōu)勢 兩個局限：終端移動速率不能超過240KM/h，小區(qū)范圍在15KM時效率最 2006年8月底，電信、網(wǎng)通、移動初步完成在保定、青島、廈門三個城市的TD 實驗網(wǎng)的網(wǎng)絡規(guī)模測試 2008年4月1日，奧運城市開始放號； 9月26日開始二期28城市

30、建網(wǎng)招標。 2008年年末，在中國使用TD-SCDMA網(wǎng)絡的3G手機用戶已達到41.9萬人。但是 TD-SCDMA手機放號首日即出現(xiàn)諸多問題，如網(wǎng)絡建設尚未完善、功能尚未全 部開發(fā)等。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 3G TD SCDMA 2009年1月7日，中國政府正式向中國移動頒發(fā)了TD-SCDMA業(yè)務的經(jīng)營許可 2010年12月末，中國共有3G用戶4705.2萬戶，其中中國聯(lián)通1406萬，占 29.88%；中國電信1229萬，占26.12%；中國移動2070.2萬，占44.00%。至 此，TD

31、-SCDMA不論在形式上還是在實質上，都已在國際上被廣大運營商、 設備制造商所認可和接受，形成了真正的國際標準。 2013年，中國移動上馬4G時明確將4G的語音服務回落到2G（第二代移動通 信）網(wǎng)而不是3G網(wǎng)時，TD-SCDMA就已被放棄了。 隨著4G時代的到來，中國移動將不再追加TD-SCDMA的新建投資。TD- SCDMA網(wǎng)絡未來的目標是維護以保持網(wǎng)絡穩(wěn)定，逐步將過去發(fā)展的TD- SCDMA用戶過渡到4G（第四代移動通信）網(wǎng)絡上。這意味著從現(xiàn)在開始， TD-SCDMA網(wǎng)絡將走向自然衰亡。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.

32、3 新一代無線通信技術 3G WiMAX World Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性技術 IEEE802.16標準、廣帶無線接入（ Broadband Wireless Access）標準 全球147個國家與地區(qū)部署了超過500個WiMAX網(wǎng)絡， 80多個廠商致力于提供 移動 WiMAX（ 802.16e）客戶端設備設計，主要基礎設施廠商也已超出20個 一項無線城域網(wǎng)（ WMAN）技術 是針對微波和毫米波頻段提出的一種新的空中接口標準 采用mesh、 beam-forming、 MIMO、 OFDM等調制技術，改善非視距性能 可

33、作為線纜和DSL的無線擴展技術，從而實現(xiàn)無線寬帶接入 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 WiMAX 無線城域網(wǎng)或802.16。WiMAX是一項新興的，為企業(yè)和家庭用 戶提供“最后一英里”寬帶無線接入技術，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的 高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠可達50km。具有QoS保障、傳輸 速率高、業(yè)務豐富多樣等優(yōu)點。 技術起點較高，采用了代表未來通信技術發(fā)展方向的。 OFDM/OFDMA、MIMO等先進技術，隨著技術標準的發(fā)展， WiMAX逐步實現(xiàn)寬帶業(yè)務的移動化，而3G則實現(xiàn)移動業(yè)務的寬 帶化，兩種網(wǎng)絡的

34、融合程度會越來越高。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 WiMAX 70Mbps甚至更高 對于WiMAX的移動版本802.16e，其工作頻段為2.5G或3.5G許可 頻段和5G免許可頻段 WiMAX vs 3G 3G網(wǎng)絡的速度較WiMAX低30倍， 3G發(fā)射塔的覆蓋面積比WiMAX要小 10倍 WiMAX vs Wi-Fi Wi-Fi只能把互聯(lián)網(wǎng)的連接信號傳送到300英尺遠的地方，WiMAX則能把 信號傳送31英里之遠 08奧運時，北京建成150個WiMAX基站 802.16e PCMCIA Form

35、Factor in N。 ”L i ne of Sight p。int to Mutti-poi ,nt 802.16 Lino 。f S i ght BACKHAUL 、 、 . . 802.16. . . . . . 氣 、 Laptop Connected Through 802;16e Telco, Core Network 。 Private 陰 陽葉 Netwo憂 2 tO 3 Kilometers Awa1 y 第二章無線網(wǎng)絡通信基礎 2.3 新t無線通信技術 WAN 3G WCDMA GPRS EDGE MAN WiMAX 802.16 LAN WI-Fi 802.11 91,

36、4 Meter 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 LTE 70Mbps甚至更高LTE（ Long Term Evolution）長期演進 始于2004年3GPP的多倫多會議 LTE并非人們普遍誤解的4G技術，而是3G與4G技術之間的一個過 渡，是3.9G的全球標準，它改進并增強了3G的空中接入技術，采 用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡演進的唯一標準 在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的 峰值速率。改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng) 延遲 中國移動全

37、力推動TD-LTE的發(fā)展 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 LTE 2014年是中國的4G元年。4G的發(fā)展速度空前，大大超過了3G。 根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2014年我國4G用戶達到了9728.4萬，在手機用 戶中的普及率為7.6。 同期，3G用戶增加了8364.4萬，達到48525.5萬，普及率37.7。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 2G用戶連續(xù)兩年負增長，2014年減少了1.24億，是上年凈減數(shù)的2.4 倍，

38、在手機用戶中的比例已經(jīng)降至54.7，一年減少12.6個百分點。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 4G 世界很多組織給4G下了不同的定義，而ITU代表了傳統(tǒng)移動蜂窩 運營商對4G的看法，認為4G是基于IP協(xié)議的高速蜂窩移動網(wǎng)，現(xiàn)有 的各種無線通信技術從現(xiàn)有3G演進，并在3GLTE階段完成標準統(tǒng)一。 ITU4G要求傳輸速率比現(xiàn)有網(wǎng)絡高1000倍，達到100Mbit/s。 中國移動總裁李躍：4G和3G的唯一不同就是網(wǎng)速，是3G的50倍，最 起碼100M，成本也比3G還低，這是為何全球爭相發(fā)展4G的原因。 第

39、二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 4G 4G通信系統(tǒng)的特點決定了它將采用一些不同于3G 的技術。對于4G中將使用的核心技術，業(yè)界并沒有太大 的分歧?？偨Y起來，有以下幾種： 1正交頻分復用（OFDM）技術 2軟件無線電 3智能天線技術 4多輸入多輸出（MIMO）技術 5基于IP的核心網(wǎng) 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 4G 1正交頻分復用（OFDM）技術 OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術，其主要思想就是在 頻

40、域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個 子載波進行調制，各子載波并行傳輸。 盡管總的信道是非平坦的， 即具有頻率選擇性，但是每個子信 道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小 于信道的相應帶寬。 OFDM技術的優(yōu)點是可以消除或減小信號波形間的干擾，對多 徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率，可實現(xiàn)低成本的 單波段接收機。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 4G 2軟件無線電 軟件無線電的基本思想是把盡可能多的無線及個人通信功能通 過可編程軟件來實現(xiàn)，使其成為一種

41、多工作頻段、多工作模式、多 信號傳輸與處理的無線電系統(tǒng)。也可以說，是一種用軟件來實現(xiàn)物 理層連接的無線通信方式。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 4G 3智能天線技術 智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調節(jié)等智 能功能，是未來移動通信的關鍵技術。 智能天線應用數(shù)字信號處理技術，產(chǎn)生空間定向波束，使天線 主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向， 達到充分利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。這種技 術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎

42、無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 4G 4多輸入多輸出（MIMO）技術 MIMO技術是指利用多發(fā)射、多接收天線進行空間分集的技術，它 采用的是分立式多天線，能夠有效地將通信鏈路分解成為許多并行的子 信道，從而大大提高容量。 信息論已經(jīng)證明，當不同的接收天線和不 同的發(fā)射天線之間互不相 關時，MIMO系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能，從而獲得 巨大的容量。 在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術是實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、提 高系統(tǒng)容量、提高傳輸質量的空間分集技術。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter On

43、e：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 4G 5基于IP的核心網(wǎng) 4G移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全IP的網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)不 同網(wǎng)絡間的無縫互聯(lián)。 核心網(wǎng)獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業(yè) 務， 能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。核心網(wǎng)具有開放的結構，能 允許各 種空中接口接入核心網(wǎng)；同時核心網(wǎng)能把業(yè)務、控制和傳輸 等分開。 采用IP后，所采用的無線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)絡(CN)協(xié)議、 鏈路層是分離獨立的。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設計 核心網(wǎng)絡時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種 方式和協(xié)議。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通

44、信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 5G 第五代移動電話行動通信標準，也稱第五代移動通信 技 術。也是4G之后的延伸，正在研究中。目前還沒有任何 電信公司或標準訂定組織（像3GPP、WiMAX論壇及ITU-R） 的公開規(guī)格或官方文件有提到5G。 中國（華為）、韓國（三星電子）、日本、歐盟都在 投入相當?shù)馁Y源研發(fā)5G網(wǎng)絡。 第二章第二章 無線網(wǎng)絡通信基礎無線網(wǎng)絡通信基礎 Chapter One：Introduction 2.3 新一代無線通信技術 2013年2月，歐盟宣布，將撥款5000萬歐元，加快5G移動技術的發(fā) 展， 計劃到2020年推出成熟的標準。 2013年5月13日，韓國三星電子有限公司宣布，已成功開發(fā)第5代移 動 通信（5G）的核心技術，這一技術預計將于2020年開始推向商業(yè) 化。該技術可在28GHz超高頻段以每秒1Gbps以上的速度傳送數(shù)據(jù)， 且最長傳送距離可達2公里。相比之下，當前的第四代長期演進 （4GLTE）服務的傳輸速率僅為75Mbps。而此前這一傳輸瓶頸被業(yè) 界普遍認為是