第一章無線網(wǎng)絡(luò)概述

第1章無線網(wǎng)絡(luò)概述1.1信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（INI）

1.2無線網(wǎng)絡(luò)市場

1.3無線網(wǎng)絡(luò)通信的挑戰(zhàn)

1.4無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1.5無線網(wǎng)絡(luò)的分代

1.1信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（INI）1、作用:把電信設(shè)備相互連接起來，用于交換信息。

用戶運行應(yīng)用程序的終端2、基本構(gòu)成部件:

交換機：電路交換路由器：分組交換點到點連接：光纖/同軸/雙絞線/無線連接終端：3、結(jié)構(gòu)（1）有線網(wǎng)絡(luò)

PSTN：支持話音

internent：支持數(shù)據(jù)

HFC：支持視頻（2）無線網(wǎng)絡(luò)作用:使移動終端能夠接入這些信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。構(gòu)成：

移動終端天線站點/接入點交換機/路由器

用于實現(xiàn)移動終端接入網(wǎng)絡(luò)位置發(fā)生變化時的移動連接

基站控制設(shè)備點點連接

無線網(wǎng)絡(luò)固定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)4、現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

1.2無線網(wǎng)絡(luò)市場（從業(yè)務(wù)和覆蓋范圍的角度考慮）

PSTN

局域網(wǎng)：低功耗，小移動性（PCS，無繩電話）面向語音：廣域網(wǎng)：蜂窩移動電話，低功耗，大面積覆蓋（GSM/CDMA…….）無線網(wǎng)絡(luò)市場局域網(wǎng)：WLAN/WPAN/adhoc他們的主要區(qū)別是：面向數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)的傳輸范圍、廣域網(wǎng)：提供internet接入傳輸速度（廣域網(wǎng)速率低）internet可使用頻段WLAN工作在免許可證頻段無線網(wǎng)絡(luò)的市場發(fā)展分為四個不同的部分,從邏輯上可以分成兩類:面向語音的市場面向數(shù)據(jù)的市場面向語音的市場發(fā)展圍繞著連接PSTN的無線網(wǎng)絡(luò)這些業(yè)務(wù)進一步形成局域網(wǎng)市場和廣域網(wǎng)市場：面向語音的局域網(wǎng)市場是基于具有較高語音質(zhì)量的低功率、小移動性設(shè)備，包括無繩電話、個人通信業(yè)務(wù)（PCS）、無線PBX和無繩電話中繼站。面向語音的廣域網(wǎng)市場的發(fā)展圍繞著蜂窩移動電話業(yè)務(wù)，它使用低功耗、大面積覆蓋和較低語音質(zhì)量的終端設(shè)備。面向數(shù)據(jù)的無線市場的發(fā)展圍繞著Internet和計算機通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)面向數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)分為寬帶局域與adhoc市場和廣域無線數(shù)據(jù)市場：寬帶局域與adhoc網(wǎng)絡(luò)包括提供高速Internet接入的WLAN和無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（WPAN），以及正在發(fā)展中的adhoc無線用戶產(chǎn)品。2.廣域無線數(shù)據(jù)市場為移動用戶提供Internet接入。面向語音LAN與面向語音WAN的比較：

LANWAN

價格智能網(wǎng)絡(luò)

功耗覆蓋QOS移動性面向數(shù)據(jù)LAN與面向數(shù)據(jù)WAN的比較

與LAN兼容LANWAN數(shù)據(jù)速率體積大小/功率覆蓋移動性網(wǎng)絡(luò)用戶

無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案1.3無線網(wǎng)絡(luò)通信的挑戰(zhàn)信道的動態(tài)性：多徑傳輸引起的幅度衰落、多普勒頻移用戶的動態(tài)性:

要求同一個號碼在不同的地區(qū)都能通信如何實現(xiàn)；

業(yè)務(wù)動態(tài)性：某一時刻，在某一區(qū)域業(yè)務(wù)量的突然增加如何處理；1.4無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1、面向語音的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展：1）面向語音的廣域網(wǎng)發(fā)展20世紀70年代的FDMA模擬蜂窩系統(tǒng)技術(shù)20世紀80年代的TDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)技術(shù)（GSM）20世紀90年代的CDMA開始使用，最后取代GSM，開始3G標(biāo)準(zhǔn)化。3G標(biāo)準(zhǔn)的主流技術(shù)為：

歐洲標(biāo)準(zhǔn)的W-CDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess

）寬帶CDMA

美國的CDMA2000中國的TD-SCDMA（TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess）時分同步的碼分多址技術(shù)

2）、面向語音的局域網(wǎng)發(fā)展：面向語音的局域網(wǎng)應(yīng)用是從推行無繩電話開始的。20世紀70年代末期出現(xiàn)無繩電話20世紀90年代出現(xiàn)的PCS技術(shù)PCS系統(tǒng)與蜂窩移動通信系統(tǒng)的終端與業(yè)務(wù)是十分相似的，唯一的重大區(qū)別是他們的市場策略和推向市場的方向。2、面向數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1）WLAN的發(fā)展：WLAN工作在免許可證的頻段，免許可證頻段主要有：ISM頻段：（工業(yè)、科研、醫(yī)療）902~928MHZ，2.4~2.4835GHZPCS頻段：（個人通信系統(tǒng)）1.890~1.930GHZU-NII頻段：（免許可證的國家信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)）低頻：5.15~5.25GHZ（用于室內(nèi)）中頻：5.25~5.35GHZ（用于校園網(wǎng)）高頻：5.725~5.825GHZ（用于社區(qū)）我國用于無線局域網(wǎng)的頻段主要是：2.400~2.4835GHZ/5.725~5.850GHZ

WLAN的發(fā)展，主要體現(xiàn)在帶寬或傳輸速率的提高上第一代WLAN工作在ISM頻段（902~928MHZ，2.4~2.4835GHZ）；采用擴頻技術(shù)。第二代WLAN基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品，大都工作在ISM頻段（2.4~2.4835GHZ頻段），傳輸速率為1~2MB/S。第三代WLAN基于IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)，工作在ISM頻段（2.4GHZ），傳輸速率為11MB/S。第四代WLAN基于IEEE802.11a/IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11a，HipperLAN2，最大傳輸速率54MB/S，工作在5G頻段。IEEE802.11g最大傳輸速率54MB/S，工作在2.4G頻段。與IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)兼容。WLAN的進一步發(fā)展寬帶化，移動性支持，多媒體（QOS）保證，安全性，可靠性，小型化，大覆蓋，節(jié)能，經(jīng)濟性。2）廣域網(wǎng)的發(fā)展在Internet流行之前開發(fā)的廣域網(wǎng)，主要的設(shè)計準(zhǔn)則是：覆蓋和成本而不是速率其典型代表是：80年代推出的ARDIS公共數(shù)據(jù)通信無線網(wǎng)

（摩托羅拉/IBM），Mobitex；（瑞典電信/愛立信）93年推出的CDPD（蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)）(IBM和美國9家運營公司)目前最流行的無線Internet接入：以求獲得比較高的速率其典型代表是：90年代后期的GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)）是目前最流行的無線Internet接入。3G蜂窩移動通信系統(tǒng)計劃提供2Mb/s的移動數(shù)據(jù)。1.5無線網(wǎng)絡(luò)的分代第一代系統(tǒng)：稱為模擬蜂窩系統(tǒng)支持的業(yè)務(wù)面向語音、無繩電話及移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（只提供單向的短信數(shù)據(jù)）。技術(shù)特點采用頻分雙工（FDD）模式。（在下行鏈路（基站到移動臺）和上行鏈路（移動臺到基站）使用了兩個分開的頻段）系統(tǒng)的主要工作頻段是800MHZ和900MHZ。第二代系統(tǒng)

支持的業(yè)務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的四個部分

主要標(biāo)準(zhǔn)與支持的業(yè)務(wù)相對應(yīng)提出的標(biāo)準(zhǔn)主要有：數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，PCS，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。1）數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)GSM：歐洲數(shù)字移動通信標(biāo)準(zhǔn)，后來擴展到亞洲，也稱為泛歐數(shù)字移動標(biāo)準(zhǔn)IS-54（后來改進為IS-136）：北美地區(qū)的數(shù)字移動標(biāo)準(zhǔn)JDC：日本的數(shù)字移動通信標(biāo)準(zhǔn)IS-95：美國和亞洲的數(shù)字移動標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)特點：GSM、IS-54、JDC采用TDMA技術(shù)，IS-95采用CDMA技術(shù)。用FDD工作方式，工作頻段在800~900MHZ。2）PCS（個人通信業(yè)務(wù)）標(biāo)準(zhǔn)：

歐洲標(biāo)準(zhǔn)：DECT（數(shù)字增強型無線通訊標(biāo)準(zhǔn)）：是整合數(shù)據(jù)應(yīng)用的第一種無繩電話標(biāo)準(zhǔn)之一。

日本標(biāo)準(zhǔn)：PHS（PersonalHandphoneSysterm)：是小靈通業(yè)務(wù)，中國電信和中國網(wǎng)通的小靈通業(yè)務(wù)在多數(shù)地方都使用PHS技術(shù)。

3）移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能夠為用戶接入分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供合適的數(shù)據(jù)速率和廣泛的覆蓋范圍，它是一種提供較大信息量的雙向連接。主要的標(biāo)準(zhǔn)是：ARDIS：公共數(shù)據(jù)通信無線網(wǎng)

Mobitex：[愛立信]基于包交換的陸上蜂窩無線電數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，是無線數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的一種開放式國際標(biāo)準(zhǔn)。

CDPD：蜂窩式數(shù)字分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，它是一種以數(shù)字分組數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，以蜂窩移動通信為組網(wǎng)方式的移動無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)。它將開放式接口、高速率傳輸、用戶單元確定、空中數(shù)據(jù)加密和標(biāo)準(zhǔn)IP尋址模式有力地結(jié)合在一起，成為公認的最佳無線數(shù)據(jù)通信規(guī)范。GPRS：通用數(shù)據(jù)分組技術(shù)，實現(xiàn)了在移動網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用基于IP的服務(wù)。4）WLANWLAN在局域網(wǎng)內(nèi)（小于100米）提供高速的數(shù)據(jù)速率（最小1Mb/s）用于接入有線LAN和Internet。其標(biāo)準(zhǔn)主要是IEEE802.11系列?，F(xiàn)在IEEE802.11這個標(biāo)準(zhǔn)已被統(tǒng)稱作Wi-Fi

（實質(zhì)并不是一個概念）。Wi-Fi是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在300百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。它為用戶提供了無線的寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問。同時，它也是在家里、辦公室或在旅途中上網(wǎng)的快速、便捷的途徑。能夠訪問Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的地方被稱為熱點。利用無線路由器，那么在這個無線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以采用WIFI連接方式進行聯(lián)網(wǎng)。第三代移動通信系統(tǒng)第三代移動通信的最低要求三種工作環(huán)境下提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求

-高速移動：500km/h，144kbps-室內(nèi)外步行：384kbps-室內(nèi)固定用戶：2Mbps全球無縫覆蓋主要業(yè)務(wù)要求

-提供高質(zhì)量話音

-電路交換和包交換數(shù)據(jù)的高質(zhì)量傳輸(BER<1*10-6)-提供增值業(yè)務(wù)和智能網(wǎng)業(yè)務(wù)和第二代移動通信系統(tǒng)兼容第三代移動通信的主要特點是從現(xiàn)有第二代移動通信演進和發(fā)展，而不是完全重新建設(shè)一個移動通信網(wǎng)；初期主要業(yè)務(wù)仍然是話音業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將逐漸增加數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將主要是Internet所需要的不對稱的、基于包交換(IP)的業(yè)務(wù)。最主要是達到如下目標(biāo)：-全球漫游；-高頻譜利用率(解決全世界存在的系統(tǒng)容量問題)；-低價格(設(shè)備和服務(wù))；-滿足通信個人化的要求。3G業(yè)務(wù)模式會話類：含電話、可視電話、視頻游戲。它要求時延小、抖動小，但對誤碼率要求不高；數(shù)據(jù)流類：含視頻點播等流式多媒體。它是單向連續(xù)流，抖動小，對時延和誤碼要求不高；交互類：含Web瀏覽（HTTP、WAP）、定位業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)游戲、移動VPN等。它要求低誤碼率、響應(yīng)時延小，但對其它時延和抖動要求不高；后臺（背景）類：含E-mail、短消息、下載鈴聲/圖片、多媒體消息等，它要求低誤碼率，但對時延、抖動不要求。

3G標(biāo)準(zhǔn)－WCDMAETSI提出，可從GSM過渡占用5M帶寬，提供基本的2Mb/s的速率其頻譜效率是GSM的6倍。基站設(shè)備昂貴由于支持不同的業(yè)務(wù)，MAC層和無線資源管理較復(fù)雜。3G標(biāo)準(zhǔn)－cdma2000美國TIA提出，可從IS95和IS95B平滑過渡，升級簡單cdma20001x采用1.25M的帶寬，只能提供144kbit/s左右的數(shù)據(jù)速率cdma20001xEVDO可支持2.4Mb/s的數(shù)據(jù)速率，

cdma20001xEVDV可支持話音和數(shù)據(jù),最高下行速率達3.1Mb/s。cdma20003x采用3個1.25M的帶寬進行傳輸。3G標(biāo)準(zhǔn)－TD-SCDMA電信科學(xué)院和Siemens聯(lián)合提出TDD方式采用智能天線、聯(lián)合檢測和軟件無線電技術(shù)上下行不對稱，適合Internet業(yè)務(wù)第四代移動系統(tǒng)4G是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像，它的圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下。

定義：第四代移動通信技術(shù)的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對稱的超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網(wǎng)、移動寬帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò)。

將是多功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)，不僅聯(lián)系人與人，更將聯(lián)系人與機器、環(huán)境，人們將能夠隨時隨地的接入需要的多媒體信息，并可遠端控制其他設(shè)備。

4G移動通信主要技術(shù)要求：傳輸速率更快

4G系統(tǒng)的目標(biāo)速率為：

a)對于大范圍高速移動用戶（250km/h）數(shù)據(jù)速率2Mbit/s；

b)

對于中速移動用戶（60km/h）數(shù)據(jù)速率為20Mbit/s；

c)

對于低速移動用戶（室內(nèi)或步行者），數(shù)據(jù)速率為100Mbit/s。

帶寬更寬據(jù)研究，每個4G信道將占有100MHz或更多帶寬，而3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬則在5～20MHz之間。容量更大將采用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如空分多址技術(shù)等）來極大地提高系統(tǒng)的容量，以滿足未來大信息量的需求。智能性更高4G系統(tǒng)的智能性更高"它將能自適應(yīng)地進行資源分配，處理變化的業(yè)務(wù)流和適應(yīng)不同的信道環(huán)境。4G網(wǎng)絡(luò)中的智能處理器將能夠處理節(jié)點故障或基站超載，4G通信終端設(shè)備的設(shè)計和操作也將智能化。

實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信

4G通信能提供的無線多媒體通信服務(wù)將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等，大量信息透過寬頻信道傳送出去，讓用戶可以在任何時間、任何地點接入到系統(tǒng)中，因此4G也是一種實時的&寬帶的以及無縫覆蓋的多媒體移動通信。

兼容性能更平滑

要使4G通信盡快地被人們接收，還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此，從這個角度看，4G通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備真正意義上的全球漫游（包括與3G、WLAN和固定網(wǎng)絡(luò)之間無縫隙漫游）接口開放、能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多樣化以及能從2G平穩(wěn)過渡等特點。業(yè)務(wù)的多樣性

在未來的全球通信中，人們所需的是多媒體通信，因此個人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等各行業(yè)將會結(jié)合成一個整體，提供給用戶比以往更廣泛的服務(wù)與應(yīng)用。系統(tǒng)的使用也會更加安全、方便，更加照顧用戶的個性。

靈活性較強

4G系統(tǒng)將能夠自適應(yīng)地進行資源分配，調(diào)整系統(tǒng)根據(jù)通信過程中變化的業(yè)務(wù)流大小進行相應(yīng)處理。對信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境都能進行信號的正常發(fā)送與接收，具有很強的智能性、適應(yīng)性和靈活性。用戶將使用各式各樣的移動設(shè)備接入到4G系統(tǒng)中來。設(shè)備與人之間的交流不再是簡單的聽、說、看，還可以通過其他途徑與用戶進行交流。4G移動設(shè)備的功能已不能簡單地劃歸到“電話機”的范疇，而且從外觀和式樣上也將會有更驚人的突破，也許眼鏡、手表、旅游鞋等都有可能成為4G終端。用戶共存性

4G中的移動通信技術(shù)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況和變化的信道條件進行自適應(yīng)處理，使低速與高速用戶以及各種各樣的用戶設(shè)備能夠并存與互通，從而滿足系統(tǒng)多類型用戶的需求。

通信費用更加便宜

4G通信能解決與3G的兼容性問題，讓更多的現(xiàn)有通信用戶輕易地升級到4G通信，而且4G通信引入了許多尖端通信技術(shù)，相對其他技術(shù)來說，4G通信部署起來就容易、迅速得多。靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)將是一個完全自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，它可以自動管理、動態(tài)改變自己的結(jié)構(gòu)以滿足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求。4G