移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)20140301

1、1成都分公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心 蔣波23 電信行業(yè)在現(xiàn)代社會(huì)中占有至關(guān)重要的地位，它的發(fā)展可以大大地加速信息的流動(dòng)，縮短空間距離，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行效率，從而創(chuàng)造更多的社會(huì)效益。電信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為人類(lèi)社會(huì)生活中不可分割的一部分。4 電信網(wǎng)是多個(gè)用戶電信系統(tǒng)互聯(lián)的通信體系，是由終端設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備等基本要素組成的綜合系統(tǒng)。電信網(wǎng)是為公眾提供信息服務(wù)，完成信息傳遞和交換的通信網(wǎng)絡(luò)。電信網(wǎng)的主要功能是按用戶的需要傳遞和交流信息，以實(shí)現(xiàn)人們遠(yuǎn)距離通信的需要。5 中國(guó)聯(lián)通主要經(jīng)營(yíng)：固定通信業(yè)務(wù)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)國(guó)內(nèi)、國(guó)際通信設(shè)施服務(wù)業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)各類(lèi)電信增值業(yè)務(wù)與通信信息業(yè)務(wù)相關(guān)的系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)等

2、6現(xiàn)代通信系統(tǒng)的組成信源：把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始電信號(hào)；發(fā)送設(shè)備：對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行某種變換或處理，使之適應(yīng)信道的傳輸特性要求；信道：信號(hào)的傳輸介質(zhì)；接收設(shè)備：作用正好相反于發(fā)送設(shè)備，它從收到的信號(hào)中恢復(fù)出相應(yīng)的原始基帶信號(hào)；信宿：將復(fù)原的原始基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。噪聲：干擾信號(hào)傳輸?shù)哪芰繄?chǎng)。7現(xiàn)代通信系統(tǒng)的分類(lèi)1）按信號(hào)特征分類(lèi)模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)； 模擬信號(hào)：參量的取值是連續(xù)變化的信號(hào) 數(shù)字信號(hào)：參量的取值是離散的信號(hào)8現(xiàn)代通信系統(tǒng)的分類(lèi)2）按傳輸介質(zhì)分類(lèi)有線通信系統(tǒng)用導(dǎo)線（電纜、光纜、波導(dǎo)等）作為介質(zhì)的通信系統(tǒng)；無(wú)線通信系統(tǒng)利用無(wú)線電波、紅外線、超聲波、激光進(jìn)行通信的系統(tǒng)。3）按

3、是否調(diào)制分類(lèi)基帶通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖腔鶐盘?hào)；調(diào)制通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖且颜{(diào)信號(hào)。9通信技術(shù)的幾個(gè)重要概念通信技術(shù)的幾個(gè)重要概念時(shí)域是真實(shí)世界，是惟一實(shí)際存在的域。1）時(shí)域和頻域頻域是一個(gè)數(shù)學(xué)構(gòu)造。10通信技術(shù)的幾個(gè)重要概念通信技術(shù)的幾個(gè)重要概念11通信技術(shù)的幾個(gè)重要概念通信技術(shù)的幾個(gè)重要概念2）頻譜資源聯(lián)通系統(tǒng)2G/3G工作頻段：GSM900：上行909915MHz 下行954960MHzGSM1800：上行17351755MHz 下行18301850MHzWCDMA：上行19401955MHz 下行21302145MHz12通信技術(shù)的幾個(gè)重要概念通信技術(shù)的幾個(gè)重要概念3）信道復(fù)用常見(jiàn)：頻分復(fù)用（FD

4、M） 時(shí)分復(fù)用（TDM） 碼分復(fù)用（CDM）13通信技術(shù)的幾個(gè)重要概念通信技術(shù)的幾個(gè)重要概念4）信息的量度與信息傳輸速率信息傳輸速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間傳輸?shù)男畔⒘?，單位為bit/s、kb/s、Mb/s、Gb/s1B(byte，字節(jié)）=8b（bit，位）1KB=1024B,1MB=1024KB,1GB=1024MB信息量的定義：信息量與消息發(fā)生的概率有關(guān)，設(shè)消息x出現(xiàn)的概率為p(x)，則x所含的信息量為： I(x)=log2(1/p(x) (單位：bit) 14移動(dòng)通信的特征(1)移動(dòng)性。就是要保持物體在移動(dòng)狀態(tài)中的通信，因而它必須是無(wú)線通信，或無(wú)線通信與有線通信的結(jié)合。(2)電波傳播條件復(fù)雜因移動(dòng)體可

5、能在各種環(huán)境中運(yùn)動(dòng)，電磁波在傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射、折射、繞射等現(xiàn)象，產(chǎn)生多徑干擾、信號(hào)傳播延遲等效應(yīng)。(3)噪聲和干擾嚴(yán)重。在城市環(huán)境中的汽車(chē)火花噪聲、各種工業(yè)噪聲，移動(dòng)用戶之間的互調(diào)干擾、鄰道干擾、同頻干擾等。(4)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。它是一個(gè)多用戶通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，必須使用戶之間互不干擾，能協(xié)調(diào)一致地工作。此外，移動(dòng)通信系統(tǒng)還應(yīng)與市話網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等互連，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的。(5)要求頻帶利用率高、設(shè)備性能好。移動(dòng)通信是通信雙方有一方或兩方處于運(yùn)動(dòng)中的通信。15移動(dòng)通信發(fā)展演進(jìn)161G模擬制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)，得益于70年代的兩項(xiàng)關(guān)鍵突破：微處理器的發(fā)明和交換及控制鏈路的數(shù)字化。AMP

6、S是美國(guó)推出的世界上第一個(gè)1G移動(dòng)通信系統(tǒng)，充分利用了FDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)范圍的語(yǔ)音通信。 （2001年12月31日我國(guó)關(guān)閉了模擬移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）2G風(fēng)靡全球十幾年的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，80年代末開(kāi)發(fā)。2G是包括語(yǔ)音在內(nèi)的全數(shù)字化系統(tǒng)，新技術(shù)體現(xiàn)在通話質(zhì)量和系統(tǒng)容量的提升。GSM(Global System for Mobile Communication)是第一個(gè)商業(yè)運(yùn)營(yíng)的2G系統(tǒng)，GSM采用TDMA技術(shù)。移動(dòng)通信發(fā)展演進(jìn)173G3G是移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)，提供的業(yè)務(wù)包括語(yǔ)音，傳真，數(shù)據(jù)，多媒體娛樂(lè)和全球無(wú)縫漫游等。NTT和愛(ài)立信1996年開(kāi)始開(kāi)發(fā)3G（ETSI于1998年），1998年國(guó)際電聯(lián)推出W

7、CDMA和CDMA2000兩商用標(biāo)準(zhǔn)（中國(guó)2000年推出TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，2001年3月被3GPP接納）第一個(gè)3G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)于2001年的日本。3G技術(shù)提供2Mbps標(biāo)準(zhǔn)用戶速率（高速移動(dòng)下提供144Kbps速率）。4G4G是真正意義的高速移動(dòng)通信系統(tǒng)，用戶速率20Mbps。4G支持交互多媒體業(yè)務(wù)，高質(zhì)量影像，3D動(dòng)畫(huà)和寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入，是寬帶大容量的高速蜂窩系統(tǒng)。2005年初，NTTDoCoMo演示的4G移動(dòng)通信系統(tǒng)在20KM/小時(shí)下實(shí)現(xiàn)1Gbps的實(shí)時(shí)傳輸速率，該系統(tǒng)采用4X4天線MIMO技術(shù)和VSF-OFDM接入技術(shù)。移動(dòng)通信發(fā)展演進(jìn)18（1）GSM GSM全名為Global Syste

8、m for Mobile Communications，中文為全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)，是一種起源于歐洲的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，屬于第二代移動(dòng)通信技術(shù)，其開(kāi)發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球。全球超過(guò)200個(gè)國(guó)家和地區(qū)超過(guò)10億人正在使用GSM電話。我國(guó)自從1992年在嘉興建立和開(kāi)通第一個(gè)GSM演示系統(tǒng)，并于1993年9月正式開(kāi)放業(yè)務(wù)以來(lái)，全國(guó)各地的移動(dòng)通信系統(tǒng)中大多采用GSM系統(tǒng)，使得GSM系統(tǒng)成為目前我國(guó)最成熟和市場(chǎng)占有量最大的一種數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。 GSM系統(tǒng)包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM-1900：1900

9、MHz等幾個(gè)頻段。 2G技術(shù)19GSM系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)n標(biāo)準(zhǔn)化程度高，接口開(kāi)放，聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng)，能?chē)?guó)際漫游n能提供準(zhǔn)ISDN業(yè)務(wù)：電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)n使用SIM卡，實(shí)現(xiàn)機(jī)卡分離，手機(jī)通用，適合個(gè)人通信的需要n保密安全性能好，具有鑒權(quán)、加密功能n頻譜利用率比模擬系統(tǒng)好，系統(tǒng)容量大，比模擬網(wǎng)大三倍以上n價(jià)格便宜20GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)n基站子系統(tǒng)(BSS)基站控制器(BSC)基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)n移動(dòng)臺(tái)(MS)n網(wǎng)管系統(tǒng)（NMC&OMC）n網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)移動(dòng)交換中心(MSC)歸屬位置寄存器(HLR)訪問(wèn)位置寄存器(VLR)鑒權(quán)中心(AUC)設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR)21GSM系統(tǒng)結(jié)

10、構(gòu)移動(dòng)臺(tái) - 移動(dòng)臺(tái)就是移動(dòng)通信網(wǎng)中移動(dòng)用戶使用的設(shè)備，可以分為車(chē)載型、便攜型和手持型。其中手持型俗稱“手機(jī)”。它由兩部分組成，移動(dòng)終端(MT)和客戶識(shí)別卡（SIM）。移動(dòng)終端就是“機(jī)”，它可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。 基站 - 是基站子系統(tǒng)（BSS，Base Station Subsystem）的簡(jiǎn)稱。以GSM網(wǎng)絡(luò)為例，包括基站收發(fā)信機(jī)（BTS）和基站控制器（BSC）。一個(gè)基站控制器可以控制十幾以至數(shù)十個(gè)基站收發(fā)信機(jī)。而在WCDMA等系統(tǒng)中，類(lèi)似的概念稱為NodeB和RNC。22GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 移動(dòng)交換中心 - MSC是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心，它控制所有BS

11、C的業(yè)務(wù)，提供交換功能及和系統(tǒng)內(nèi)其它功能的連接，MSC可以直接提供或通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)關(guān)GMSC提供和公共電話交換網(wǎng)（PSTN）、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）、公共數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN）等固定網(wǎng)的接口功能，把移動(dòng)用戶與移動(dòng)用戶、移動(dòng)用戶和固定網(wǎng)用戶互相連接起來(lái)。 MSC從系統(tǒng)內(nèi)的三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，即歸屬位置寄存器（HLR）、拜訪位置寄存器（VLR）和鑒權(quán)中心（AUC）中獲取用戶位置登記和呼叫請(qǐng)求所需的全部數(shù)據(jù)。另外，MSC也根據(jù)最新獲取的信息請(qǐng)求更新數(shù)據(jù)庫(kù)的部分?jǐn)?shù)據(jù)。作為GSM網(wǎng)絡(luò)的核心，MSC還支持位置登記、越區(qū)切換、自動(dòng)漫游等具有移動(dòng)特征的功能及其它網(wǎng)絡(luò)功能。23GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLR (Home Locatio

12、n Register) - 歸屬位置寄存器是一個(gè)包含每個(gè)手機(jī)用戶的被授權(quán)的詳細(xì)信息的中央數(shù)據(jù)庫(kù)，負(fù)責(zé)移動(dòng)用戶管理的數(shù)據(jù)庫(kù)。存儲(chǔ)所管轄用戶的簽約數(shù)據(jù)及移動(dòng)用戶的位置信息，可為至某MS的呼叫提供路由信息。它負(fù)責(zé)保存用戶歸屬消息及當(dāng)前位置信息，從而能夠建立對(duì)手機(jī)的呼叫。HLR將歸屬位置寄存器和鑒權(quán)中心集成在一起，提供位置更新、漫游管理、鑒權(quán)、呼叫等多種功能；HLR還支持豐富的補(bǔ)充業(yè)務(wù)，如呼叫前轉(zhuǎn)、呼叫禁止、主叫號(hào)碼顯示及限制、短消息等，用戶使用得心應(yīng)手。24切換與漫游切換：指MS從一個(gè)小區(qū)或信道變更到另外一個(gè)小區(qū)或信道時(shí)能繼續(xù)進(jìn)行。切換過(guò)程由MS、BTS、BSC、MSC共同完成。漫游：指的是蜂窩移動(dòng)

13、電話的用戶在離開(kāi)本地區(qū)或本國(guó)時(shí)，仍可以在其他一些地區(qū)或國(guó)家繼續(xù)使用他們的移動(dòng)電話手機(jī)。25移動(dòng)通信事件呼叫建立程序 手機(jī)之間的通話不是兩個(gè)手機(jī)之間直接連通，而是手機(jī)經(jīng)過(guò)由基站子系統(tǒng)和移動(dòng)交換子系統(tǒng)等設(shè)備組成的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等信息傳遞。26移動(dòng)通信事件 基站是無(wú)線信號(hào)的發(fā)射和接收設(shè)備，每個(gè)基站負(fù)責(zé)覆蓋一個(gè)區(qū)域, 手機(jī)時(shí)刻與所在覆蓋范圍內(nèi)的基站保持聯(lián)系：當(dāng)手機(jī)從一個(gè)區(qū)域移向另一個(gè)區(qū)域時(shí)，通過(guò)手機(jī)信號(hào)的強(qiáng)弱就可以判斷出手機(jī)的移動(dòng)去向，從而可選擇最鄰近手機(jī)的基站對(duì)它進(jìn)行控制。 不同的手機(jī)擁有全球唯一的編碼(電話號(hào)碼)。一方在欲給另一方打電話時(shí)，首先撥叫對(duì)方號(hào)碼，系統(tǒng)通過(guò)基站接

14、受信息，并找到被叫手機(jī)所在的小區(qū)，被叫手機(jī)所在小區(qū)的基站發(fā)射信號(hào),通過(guò)控制信道通知被叫手機(jī)。27GPRS的英文全稱為General Packet Radio Service，中文含義為通用分組無(wú)線服務(wù)，它是利用“包交換”（Packet-Switched）的概念所發(fā)展出的一套無(wú)線傳輸方式，采用包交換的好處是只有在有資料需要傳送時(shí)才會(huì)占用頻寬。它是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，GPRS可說(shuō)是GSM的延續(xù)，經(jīng)常被描述為2.5G。 2.5G技術(shù)： GPRS28（2）GPRS u高速數(shù)據(jù)傳輸速度10倍于GSM，還可以穩(wěn)定地傳送大容量的高質(zhì)量音頻與視頻文件。u永遠(yuǎn)在線隨時(shí)都可與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，在

15、網(wǎng)上漫游。u僅按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)即根據(jù)您傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量(如：網(wǎng)上下載信息時(shí))來(lái)計(jì)費(fèi)，而不是按上網(wǎng)時(shí)間計(jì)費(fèi)也就是說(shuō)，只要不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，哪怕您一直“在線”，也無(wú)需付費(fèi)。2.5G技術(shù)： GPRS29EDGE是一種基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)增強(qiáng)型移動(dòng)通信技術(shù)，通常又被人們稱為2.75代技術(shù)。EDGE有效地提高GPRS信道編碼效率，它允許高達(dá)384kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。 從技術(shù)上講，EDGE主要是對(duì)無(wú)線接口的改進(jìn)，只需對(duì)網(wǎng)絡(luò)軟件及硬件做一些較小的改動(dòng)，就能夠使運(yùn)營(yíng)商向移動(dòng)用戶提供諸如互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、視頻電話會(huì)議和高速電子郵件傳輸?shù)葻o(wú)線多媒體服務(wù)。 這種技術(shù)能夠充分利用現(xiàn)有的GSM資源，還能夠與以后的W

16、CDMA制式共存，因此稱EDGE為GPRS到第三代移動(dòng)通信的過(guò)渡性技術(shù)方案。2.75G技術(shù)： EDGE303G是英文3rd Generation的縮寫(xiě)，指第三代移動(dòng)通信技術(shù)。 相對(duì)第一代模擬制式手機(jī)(1G)和第二代GSM、CDMA等數(shù)字手機(jī)(2G)，第三代手機(jī)能夠處理圖像、音樂(lè)、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。為了提供這種服務(wù)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說(shuō)在室內(nèi)、室外和行車(chē)的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mbps(兆字節(jié)每秒)、384kbps(千字節(jié)每秒)以及144kbps的傳輸速度。 國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)在2000年5月確定WCDMA

17、、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)。3G技術(shù)31HSDPA（High Speed Downlink Packet Access)高速下行分組接入，亦稱為3.5G。該協(xié)議在WCDMA下行鏈路中提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在一個(gè)5MHz載波上的傳輸速率可達(dá)8-10 Mbit/s（如采用MIMO技術(shù)，則可達(dá)20 Mbit/s）。 在具體實(shí)現(xiàn)中，采用了自適應(yīng)調(diào)整和編碼（AMC）、多輸入多輸出（MIMO）、混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（HARQ）、快速調(diào)度、快速小區(qū)選擇等技術(shù)。3.5G技術(shù)： HSDPA323.75G HSPA+ HSPA+的英文全稱為 High-Speed Packet Access+

18、，增強(qiáng)型高速分組接入技術(shù)，是HSPA的強(qiáng)化版本，最高的下行21Mbps，大部分HSPA+手機(jī)基本都是支持5.76Mbps的最高上行速度和21Mbps或者28Mbps的最高下行速度，相比較HSPA的速度更快?？偟膩?lái)說(shuō)HSPA+比HSPA的速度更快，性能更好，技術(shù)更先進(jìn)，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)也更穩(wěn)定，是目前LTE技術(shù)運(yùn)用之前的最快的網(wǎng)絡(luò)！3.75G技術(shù)： HSPA+33G指GPRS，是2.5G網(wǎng)絡(luò)(iPhone顯示O)E指EDGE網(wǎng)絡(luò)，屬2.75G；3G指普通3G網(wǎng)絡(luò)，速度在2-7M；H指3G的升級(jí)版HSDPA網(wǎng)絡(luò)，是3.5G，速度可達(dá)14.4M；H+是HSDPA的升級(jí)版HSPA+，是3.75G，速度可達(dá)21

19、M-42M。網(wǎng)絡(luò)速度從慢到快依次是GE3GHH+手機(jī)信號(hào)顯示的G、E、O、3G、H、H+是什么意思？34DC-HSDPA3536 與傳統(tǒng)HSPA技術(shù)相比，DC-HSDPA的提升有：u用戶峰值速率 用戶總的吞吐率為SC-HSDPA的兩倍。u系統(tǒng)容量 部署DC-HSDPA后，基站可以在兩個(gè)載波下選擇最優(yōu)的用戶和載波進(jìn)行調(diào)度，從而使得小區(qū)的吞吐量和頻譜效率得到顯著提升。u業(yè)務(wù)時(shí)延 對(duì)于流量較小但頻繁發(fā)起的業(yè)務(wù)，比如大網(wǎng)頁(yè)瀏覽或圖片下載等業(yè)務(wù)，由于DC-HSDPA用戶將享受兩個(gè)小區(qū)的資源，其平均下載時(shí)間將大大縮短，對(duì)網(wǎng)頁(yè)瀏覽用戶而言，網(wǎng)頁(yè)響應(yīng)速度將有明顯提升。37LTE(Long Term Evolution,長(zhǎng)期演進(jìn))項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，采用OFDM和