吳功宜物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論第6章：移動(dòng)通信

1、Nankai University1物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論Nankai University第第6章章 移動(dòng)通信技術(shù)移動(dòng)通信技術(shù)2Nankai University第第 6章章知知識(shí)識(shí)點(diǎn)點(diǎn)的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)3Nankai University6.1 通信技術(shù)的發(fā)展通信技術(shù)的發(fā)展6.1.1 通信的基本概念通信的基本概念 電磁波譜與通信類(lèi)型的關(guān)系電磁波譜與通信類(lèi)型的關(guān)系4Nankai University無(wú)線(xiàn)電頻率與帶寬的對(duì)應(yīng)關(guān)系無(wú)線(xiàn)電頻率與帶寬的對(duì)應(yīng)關(guān)系頻段頻段劃分劃分頻率頻率范圍范圍低頻低頻（LF）30300KHz中頻中頻（MF）300KHz3MHz高頻高頻（HF）330MHz甚甚高頻（高頻（

2、VHF）30300MHz特特高頻（高頻（VHF）300MHz3GHz超高頻超高頻（SHF）330GHz極極高頻（高頻（EHF）30GHz5無(wú)線(xiàn)電頻率與帶寬的對(duì)應(yīng)關(guān)系Nankai University6.1.2 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展 高頻無(wú)線(xiàn)電波的傳播路徑高頻無(wú)線(xiàn)電波的傳播路徑6Nankai University 衛(wèi)星通信的工作原理示意圖衛(wèi)星通信的工作原理示意圖7Nankai University 各種通信衛(wèi)星與衛(wèi)星地面站各種通信衛(wèi)星與衛(wèi)星地面站8Nankai University6.1.3 移動(dòng)通信的分類(lèi)移動(dòng)通信的分類(lèi)按設(shè)備的使用環(huán)境分類(lèi)按設(shè)備的使用環(huán)境分類(lèi)： 陸地移動(dòng)通信陸地

3、移動(dòng)通信 海上移動(dòng)通信海上移動(dòng)通信 航空移動(dòng)通信航空移動(dòng)通信作為特殊使用環(huán)境作為特殊使用環(huán)境： 地下隧道與礦井移動(dòng)地下隧道與礦井移動(dòng)通信通信 水下潛艇移動(dòng)通信水下潛艇移動(dòng)通信 太空航天移動(dòng)通信太空航天移動(dòng)通信按照服務(wù)對(duì)象分類(lèi)按照服務(wù)對(duì)象分類(lèi)： 公用移動(dòng)通信公用移動(dòng)通信 專(zhuān)用移動(dòng)通信專(zhuān)用移動(dòng)通信專(zhuān)用移動(dòng)通信專(zhuān)用移動(dòng)通信： 公安、消防、急救、公安、消防、急救、公路管理、機(jī)場(chǎng)管理、公路管理、機(jī)場(chǎng)管理、海上管理與內(nèi)河航運(yùn)海上管理與內(nèi)河航運(yùn)管理等專(zhuān)業(yè)部門(mén)提供管理等專(zhuān)業(yè)部門(mén)提供服務(wù)的服務(wù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)9Nankai University按移動(dòng)通信系統(tǒng)分類(lèi)按移動(dòng)通信系統(tǒng)分類(lèi)： 公用蜂窩移動(dòng)通信公

4、用蜂窩移動(dòng)通信 專(zhuān)用調(diào)度電話(huà)專(zhuān)用調(diào)度電話(huà) 集群調(diào)度電話(huà)集群調(diào)度電話(huà) 個(gè)人無(wú)線(xiàn)電話(huà)個(gè)人無(wú)線(xiàn)電話(huà) 公用無(wú)線(xiàn)電話(huà)公用無(wú)線(xiàn)電話(huà) 移動(dòng)衛(wèi)星通信移動(dòng)衛(wèi)星通信10Nankai University 海事衛(wèi)星電話(huà)及使用海事衛(wèi)星電話(huà)及使用11Nankai University6.1.4 移動(dòng)通信的發(fā)展過(guò)程移動(dòng)通信的發(fā)展過(guò)程 第一階段：早期專(zhuān)用移動(dòng)通信階段第一階段：早期專(zhuān)用移動(dòng)通信階段 第二階段：從專(zhuān)用移動(dòng)通信網(wǎng)向公用移第二階段：從專(zhuān)用移動(dòng)通信網(wǎng)向公用移 動(dòng)通信網(wǎng)過(guò)渡階段動(dòng)通信網(wǎng)過(guò)渡階段 第三階段：移動(dòng)通信系統(tǒng)改進(jìn)與完善的第三階段：移動(dòng)通信系統(tǒng)改進(jìn)與完善的 階段階段 第四階段：移動(dòng)通信蓬勃發(fā)展階段第四階段：移動(dòng)通

5、信蓬勃發(fā)展階段 第五階段：移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)入成熟和快第五階段：移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)入成熟和快 速發(fā)展階段速發(fā)展階段12Nankai University6.2 移動(dòng)通信技術(shù)的研究與發(fā)展移動(dòng)通信技術(shù)的研究與發(fā)展*6.2.1 無(wú)線(xiàn)信道與空中接口無(wú)線(xiàn)信道與空中接口 移動(dòng)通信與有線(xiàn)通信在接口與信道上區(qū)別移動(dòng)通信與有線(xiàn)通信在接口與信道上區(qū)別13Nankai University 空中接口空中接口無(wú)線(xiàn)通信中手機(jī)與基站通信的接口無(wú)線(xiàn)通信中手機(jī)與基站通信的接口 移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)通過(guò)空中接口與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)備通過(guò)空中接口與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)備 移動(dòng)臺(tái)可以分為車(chē)載移動(dòng)臺(tái)或手持移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)可以分為車(chē)載移動(dòng)臺(tái)或手持移動(dòng)臺(tái) 手機(jī)就

6、是目前最常用的便攜式的移動(dòng)臺(tái)手機(jī)就是目前最常用的便攜式的移動(dòng)臺(tái) 基站包括天線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機(jī)，以及基站控制基站包括天線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機(jī)，以及基站控制器（器（BSC） 基站一端通過(guò)空中接口與手機(jī)通信，另一端接基站一端通過(guò)空中接口與手機(jī)通信，另一端接入到移動(dòng)通信系統(tǒng)之中入到移動(dòng)通信系統(tǒng)之中 移動(dòng)通信中移動(dòng)通信中1G、2G、3G與與4G技術(shù)的區(qū)別主要技術(shù)的區(qū)別主要表現(xiàn)在無(wú)線(xiàn)信道采用不同的空中接口標(biāo)準(zhǔn)上表現(xiàn)在無(wú)線(xiàn)信道采用不同的空中接口標(biāo)準(zhǔn)上14Nankai University在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)工作中需要解決在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)工作中需要解決的的幾個(gè)幾個(gè)基本基本的問(wèn)題的問(wèn)題： 手機(jī)如何找到基站？手機(jī)如何找到基站？

7、基站如何區(qū)分不同的手機(jī)？基站如何區(qū)分不同的手機(jī)？ 基站如何確定手機(jī)用戶(hù)的合法性？基站如何確定手機(jī)用戶(hù)的合法性？ 系統(tǒng)如何保證手機(jī)在移動(dòng)過(guò)程中通信的系統(tǒng)如何保證手機(jī)在移動(dòng)過(guò)程中通信的連續(xù)性？連續(xù)性？ 系統(tǒng)如何保證手機(jī)發(fā)送信息的安全性？系統(tǒng)如何保證手機(jī)發(fā)送信息的安全性？15Nankai University6.2.2 大區(qū)制與小區(qū)制大區(qū)制與小區(qū)制 大區(qū)制通信結(jié)構(gòu)示意圖大區(qū)制通信結(jié)構(gòu)示意圖16Nankai University小區(qū)制的基本概念小區(qū)制的基本概念 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)17Nankai University 小區(qū)制的無(wú)線(xiàn)通信頻率的使用小區(qū)制的無(wú)線(xiàn)通信頻率的使用18Nan

8、kai University 小區(qū)制的無(wú)線(xiàn)通信頻率復(fù)用方法小區(qū)制的無(wú)線(xiàn)通信頻率復(fù)用方法19Nankai University6.2.4 移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與基本工作原理移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與基本工作原理20Nankai University6.3 3G技術(shù)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展技術(shù)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展6.3.1 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展與手機(jī)功能移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展與手機(jī)功能的演變的演變 手機(jī)手機(jī)是是集電話(huà)、集電話(huà)、PDA、照相機(jī)、攝像機(jī)、錄音、照相機(jī)、攝像機(jī)、錄音機(jī)、收音機(jī)、電視、游戲機(jī)以及機(jī)、收音機(jī)、電視、游戲機(jī)以及Web瀏覽器等瀏覽器等多種功能為一體的消費(fèi)品，是移動(dòng)計(jì)算與移動(dòng)多種功能為一體的消費(fèi)

9、品，是移動(dòng)計(jì)算與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的一種重要的用戶(hù)終端設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)的一種重要的用戶(hù)終端設(shè)備 手機(jī)也必然成為集移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)軟件、嵌手機(jī)也必然成為集移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)軟件、嵌入式系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等技術(shù)為一體的電子設(shè)入式系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等技術(shù)為一體的電子設(shè)備備 “三網(wǎng)融合三網(wǎng)融合”促進(jìn)了促進(jìn)了手機(jī)功能的演變，也為物手機(jī)功能的演變，也為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的推廣創(chuàng)造了重要的手段與通信環(huán)境聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的推廣創(chuàng)造了重要的手段與通信環(huán)境21Nankai University6.3.2 3G技術(shù)的特點(diǎn)技術(shù)的特點(diǎn) 3G支持高速語(yǔ)音與數(shù)據(jù)信號(hào)的混傳，可以同時(shí)支持高速語(yǔ)音與數(shù)據(jù)信號(hào)的混傳，可以同時(shí)支持高速、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及基本的語(yǔ)音業(yè)

10、支持高速、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及基本的語(yǔ)音業(yè)務(wù)務(wù) 3G支持高速接入業(yè)務(wù)，室內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率可以支持高速接入業(yè)務(wù)，室內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到達(dá)到2Mbps，在慢步步行時(shí)可以達(dá)到，在慢步步行時(shí)可以達(dá)到384kbps，在高速移動(dòng)環(huán)境中可以達(dá)到在高速移動(dòng)環(huán)境中可以達(dá)到144kbps 3G能夠在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)漫游，提能夠在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)漫游，提供網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話(huà)會(huì)議、電子商務(wù)、音樂(lè)、視供網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話(huà)會(huì)議、電子商務(wù)、音樂(lè)、視頻等多種信息服務(wù)頻等多種信息服務(wù) 3G也要考慮與已有也要考慮與已有2G系統(tǒng)的兼容性系統(tǒng)的兼容性22Nankai University6.3.3 3G與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù) 會(huì)話(huà)類(lèi)業(yè)務(wù)會(huì)話(huà)類(lèi)業(yè)務(wù) 信息類(lèi)業(yè)務(wù)信息類(lèi)業(yè)務(wù) 消息類(lèi)業(yè)務(wù)消息類(lèi)業(yè)務(wù) 娛樂(lè)類(lèi)業(yè)務(wù)娛樂(lè)類(lèi)業(yè)務(wù) 移動(dòng)商務(wù)類(lèi)業(yè)務(wù)移動(dòng)商務(wù)類(lèi)業(yè)務(wù) 移動(dòng)企業(yè)類(lèi)業(yè)務(wù)移動(dòng)企業(yè)類(lèi)業(yè)務(wù) 定位類(lèi)服務(wù)定位類(lèi)服務(wù) IP多媒體類(lèi)服務(wù)多媒體類(lèi)服務(wù)23Nankai University6.3.3 4G技術(shù)的研究與應(yīng)用技術(shù)的研究與應(yīng)用4G的技術(shù)特點(diǎn)的技術(shù)特點(diǎn)： 4G能夠以能夠以100Mbps的速度傳輸高質(zhì)量的的速度傳輸高質(zhì)量的視頻圖像數(shù)據(jù)，通話(huà)只是視頻圖像數(shù)據(jù)，通話(huà)只是4G手機(jī)一個(gè)基手機(jī)一個(gè)基本的功能本的功能 4G終端可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)便攜式計(jì)算機(jī)、便終端可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)便攜式計(jì)算機(jī)、便攜式電視機(jī)很多重要的功能攜式電視