講課通信業(yè)務第二單元第五講

1、目的與要求通過本講的學習，使學生了解移動通信的特點，了解移動通信系統(tǒng)中所采用的無線技術，了解無線通信系統(tǒng)及各子系統(tǒng)的作用，熟悉移動通信的網(wǎng)絡結構。一、移動通信網(wǎng)簡介1移動通信的概念所謂移動通信，是指通信雙方至少有一方處于移動狀態(tài)的信息交換過程。移動通信給人類帶來的便利是不言而喻的。與固定通信相比，移動通信系統(tǒng)更為復雜。2移動通信的特點-可移動性在移動的過程中，移動通信終端為了與系統(tǒng)保持一定的聯(lián)系，一方面要不斷地收聽系統(tǒng)的廣播信息，測量系統(tǒng)信號，調(diào)適工作狀態(tài)，另一方面在需要的時候與系統(tǒng)進行適時的通信，向系統(tǒng)報告位置信息，以便能與系統(tǒng)隨時取得聯(lián)系?？梢苿有砸馕吨苿咏K端與系統(tǒng)必須采用無線的方式接入

2、。無線信道是很多用戶共享的珍貴資源，只有當移動用戶終端需要接入時，才進行信道分配，無線資源管理是移動通信區(qū)別固定電話通信網(wǎng)最重要的特點之一。可移動性意味著系統(tǒng)必須記錄移動用戶的位置信息，位置信息管理是移動通信區(qū)別固定電話通信網(wǎng)又一重要的特點。一、移動通信網(wǎng)簡介2、移動通信的特點-多普勒效應所謂多普勒效應，是指在聲源快速向觀察者移動時聲波頻率會變高，而聲源快速背向觀察者移動時聲波頻率會變低的現(xiàn)象。在移動通信系統(tǒng)中，快速運動的移動臺與基站之間傳送的無線電波頻率因快速接近或離開而產(chǎn)生附加頻率偏移，出現(xiàn)噪聲。一、移動通信網(wǎng)簡介2、移動通信的特點-多徑傳播。電波的傳送環(huán)境是復雜的，接收端收到的電波是通過

3、多種傳播路送達的，包含地表波、電離層反射波、直射波、折射波和散射波等。在移動傳播環(huán)境中，到達移動臺天線的信號并不是單一路徑傳播過來的，而是由許多不同路徑傳播過來信號的合成。由于電波傳送路徑的不同，傳送距離不同，因而到達的時間、相位也不相同。不同相位的多個信號在接收端進行疊加，會發(fā)生局部信號增強，局部信號減弱，移動臺接收信號的幅度由于多徑傳播引起的強弱變化，稱為多徑干擾，也叫多徑衰落。移動通信系統(tǒng)通過有效的方式來解決多徑衰落現(xiàn)象。一、移動通信網(wǎng)簡介 2、移動通信的特點- 干擾互調(diào)干擾：兩個或多個信號作用在通信設備上會產(chǎn)生與通信信號頻率相近的組合頻率，從而對通信系統(tǒng)構成干擾，這種現(xiàn)象稱為互調(diào)干擾。

4、鄰頻干擾：鄰近的頻點由于頻點偏移，可能產(chǎn)生相互的串擾，這種相鄰頻點之間的串擾稱為鄰頻干擾。 同頻干擾：相同頻點之間的串擾稱為同頻干擾。一、移動通信網(wǎng)簡介2、移動通信的特點-終端和容量對終端設備要求高。為了適應移動的需要，移動終端不僅需要具有攜帶方便、操作簡單、體積小、重量輕的特點，更需要具備性能穩(wěn)定、接收可靠、節(jié)省能耗、存儲容量大等優(yōu)點，還需要要支持時尚、新穎的輔助功能，適應不同人群個性偏愛。信道容量有限。由于規(guī)劃給移動通信的頻段是有限的，所以無線通信信道容量非常有限，頻率資源的合理安排和分配顯得十分重要。小區(qū)分裂、頻率復用、跳頻等提高無線資源利用率的技術能有效地提高系統(tǒng)的用戶容量。一、移動通

5、信網(wǎng)簡介二、移動通信的工作方式通信系統(tǒng)的的通信方式有單工、半雙工、全雙工3種。（1）單工通信所謂單工方式，是通信雙方的一方只能發(fā)送，另一方只能接收。廣播系統(tǒng)、電視臺都是單工工作的通信系統(tǒng)。單向的通信信道只能支持單工工作方式。（2）半雙工通信半雙工方式指通信雙方既能發(fā)送、又能接收，但發(fā)送時不能接收，接收時不能發(fā)送。日常生活中使用的步話機就是采用半雙工通信的例子。半雙工方式需要雙向信道的的支持。（3）雙工通信雙工方式是指通信雙方具有收信、發(fā)信功能，收發(fā)信機均能同時工作，任一方在發(fā)信的同時也能收聽對方的信息。這種通信方式需要兩個信道，一個信道用于從一方發(fā)送，被另一方接收，而另一個信道正好相反。移動終

6、端與基站之間采用雙向全雙工通信，上行與下行信號分別在不同的頻帶內(nèi)傳遞，通過天線的耦合功能，進行信號的來去分流。三、主要的無線通信技術（1）多址接入技術所謂多址，就是指多路復用技術。無線資源是有限的，如何利用有限的資源為更多的用戶提供接入，是移動通信系統(tǒng)要解決的很重要的問題。頻分多址（Frequency Division Multiple Access：FDMA）是把通信的總頻段劃分成若干等間隔的頻道分配給不同的用戶使用，這些頻道也稱為信道，在呼叫的整個過程中，其他用戶不能共享這一頻段。時分多址（Time Division Multiple Access：TDMA）是在一個寬帶無線載波上，把時間

7、分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時隙，每一個時隙作為一個通信信道分配給其中一個用戶。碼分多址（Code Division Multiple Access：CDMA）是指不同的移動臺共占同一個信道，系統(tǒng)為每個移動臺分配了各自特定編碼序列。這些編碼序列是一個正交集，在正交序列中，只有編碼序列相同時才能解碼，所有用戶可通過不同的編碼序列加以互相區(qū)分，在接收端進行正交解碼來恢復信號。（2）調(diào)制技術所謂調(diào)制，就是對信號源的編碼信息進行處理，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸形式的過程。移動通信系統(tǒng)分配給每個信道的帶寬有限，在無線環(huán)境中，干擾在所難免，并存在多徑衰落現(xiàn)象和多普勒效應，必須選擇抗干擾能力強、頻譜利用率

8、高，帶外輻射要小的調(diào)制方式，以提高利用能力，減小對臨頻干擾。三、主要的無線通信技術三、主要的無線通信技術（3）抗干擾抗衰落技術為了解決這些問題。提高移動通信系統(tǒng)的性能，目前經(jīng)常采用的是分集技術、均衡技術、信道編碼這些技術來解決。分集技術就是利用多條傳輸相同信息且具有近似相等的平均信號強度和相互獨立衰落特征的信號路徑，并在接收端對這些信號進行適當?shù)暮喜?，以便大大降低多徑衰落的影響，從而改善傳輸?shù)目煽啃?。均衡技術可以補償時分信道中由于多徑效應而產(chǎn)生的碼間干擾。它不用增加傳輸功率和帶寬即可改善移動通信鏈路的傳輸質(zhì)量。信道編碼是通過在發(fā)送信息時加入冗余的數(shù)據(jù)位來改善通信鏈路的性能。在發(fā)射機的基帶部分，

9、信道編碼器把一段數(shù)字序列映射成另一段包含更多數(shù)字比特的碼序列，然后把已被編碼的碼序列進行調(diào)制以便在無線信道中傳送。四、移動通信系統(tǒng)結構（1）移動通信系統(tǒng)結構數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)是一種小區(qū)制移動通信系統(tǒng)，為了提高無線資源的利用率，可將服務區(qū)分割成若干小區(qū)，每一小區(qū)由一組收發(fā)系統(tǒng)進行無線覆蓋，無線頻點在每隔一定小區(qū)進行復用，按這樣的方式組成一個類似蜂窩的無線小區(qū)覆蓋網(wǎng)。蜂窩移動通信系統(tǒng)主要是由交換網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）、無線基站子系統(tǒng)（BSS）和移動臺（MS）3大部分組成，如圖2-5-1所示。其中，NSS與BSS之間的接口為A接口，BSS與MS之間的接口為Um接口。圖2-5-1 蜂窩移動通信系統(tǒng)的組成

10、1網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)（NSS）網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)（NSS）主要完成交換接續(xù)功能、移動性管理、用戶狀態(tài)與業(yè)務數(shù)據(jù)管理、安全性管理等。圖2-5-2 移動通信系統(tǒng)的結構圖四、移動通信系統(tǒng)結構移動交換中心（MSC）：MSC是移動通信系統(tǒng)的核心，負責覆蓋區(qū)域內(nèi)的無線系統(tǒng)、移動臺信令交換，移動用戶的呼叫建立、呼叫控制和電路交換。拜訪用戶位置寄存器（VLR）：VLR是一個數(shù)據(jù)庫，是存儲MSC為了處理所管轄區(qū)域中MS（統(tǒng)稱拜訪客戶）的來話、去話呼叫所需檢索的信息。歸屬用戶位置寄存器（HLR）：HLR也是一個數(shù)據(jù)庫，用來存放注冊用戶的身份信息、狀態(tài)信息、服務信息和位置信息。每個移動客戶都應在其歸屬位置寄存器（HLR）中

11、注冊登記。它主要存儲兩類信息：一是有關客戶的參數(shù)，如用戶號碼、工作狀態(tài)以及開通哪些服務等；二是有關客戶目前所處位置的信息，例如當前登錄MSC、VLR地址等。鑒權中心（AUC）：用于完成移動用戶的身份鑒定和安全性控制。移動用戶在登錄、位置更新等過程中需要對用戶通過加密的3參數(shù)（隨機號碼RAND，符合響應SRES，密鑰Kc）進行身份鑒權。移動設備識別寄存器（EIR）：一個設備序列數(shù)據(jù)庫，可以存儲合法移動臺設備的參數(shù)，便于對登錄系統(tǒng)的移動終端設備進行識別、監(jiān)視、閉鎖等操作，以防止非法移動臺的使用。四、移動通信系統(tǒng)結構BSS由一定無線覆蓋區(qū)域的無線資源管理，負責所轄基站的無線網(wǎng)絡資源的管理、小區(qū)配置數(shù)

12、據(jù)管理、功率控制、定位和切換、無線信道管理、信令轉(zhuǎn)發(fā)、呼叫控制、傳輸協(xié)議的變換?；究刂破鰾SC：提供了MSC和BTS的連接橋梁，一方面承擔了部分交換、信令管理的功能，另一方面實現(xiàn)了交換機側(cè)電路協(xié)議（A接口）到基站側(cè)傳輸協(xié)議（Abis接口）的變換?；臼瞻l(fā)信臺（BTS）：無線接口設備，主要負責無線信號的收發(fā)，完成無線與有線的轉(zhuǎn)換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。2基站子系統(tǒng)（BSS）四、移動通信系統(tǒng)結構移動臺就是移動客戶設備部分。它由兩部分組成，即移動終端（MS）和用戶識別卡（SIM）。移動終端就是“機”，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。SIM卡就是

13、“身份卡”。它是一種IC智能卡，存有認證客戶身份所需的所有信息一和一些與安全保密有關的重要信息，以防止非法客戶進入網(wǎng)絡。SIM卡還存儲與網(wǎng)絡和客戶有關的管理數(shù)據(jù)，只有插入SIM后移動終端才能接入進網(wǎng)。3移動臺（MS）四、移動通信系統(tǒng)結構操作維護中心是一個相對獨立的對GSM系統(tǒng)提供管理和服務功能的單元，它主要是對整個GSM網(wǎng)路進行管理和監(jiān)控。通過它實現(xiàn)對GSM網(wǎng)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、狀態(tài)報告、故障診斷、參數(shù)調(diào)整等功能。4操作維護中心（OMC）四、移動通信系統(tǒng)結構五、我國移動通信的網(wǎng)絡結構我國數(shù)字移動通信網(wǎng)是采用獨立網(wǎng)號方式來組成公共陸地移動通信網(wǎng)（PLMN）。它是一個與PSTN、ISDN等并行的

14、電信業(yè)務網(wǎng)。網(wǎng)號，就是網(wǎng)與網(wǎng)之間互通時所需要撥打的接入號。如中國移動的GSM網(wǎng)接入號是134139，159，158、188；中國聯(lián)通的GSM網(wǎng)接入號是130132，156、186；中國電信CDMA網(wǎng)絡接入號為133、153、189。我國移動電話網(wǎng)的組網(wǎng)方式類似于固定長途網(wǎng)，大區(qū)設立一級匯接中心、省內(nèi)設立二級匯接中心、移動業(yè)務本地網(wǎng)為端局。PLMN不設國際出口局，國際間的通信借助PSTN的國際局。移動通信網(wǎng)與PSTN網(wǎng)（公用電話網(wǎng)）的連接關系。五、我國移動通信的網(wǎng)絡結構全國GSM網(wǎng)的結構及其與PSTN的連接關系省內(nèi)移動通信網(wǎng)由省內(nèi)的各移動業(yè)務本地網(wǎng)構成，省內(nèi)設若干個移動業(yè)務匯接中心（即二級匯接中心），匯接中心之間為網(wǎng)型結構，匯接中心與移動端局之間成星型網(wǎng)。根據(jù)業(yè)務量的大小，二級匯接中心可以是單獨設置的匯接中心，也可兼作移動端局。省內(nèi)移動通信網(wǎng)中一般設置23個移動匯接局較為適宜，最多不超過4