《移动通信技术》课件.pptx

移动通信技术 制作人：PPT制作者时间：2024年X月目录第第1 1章章 移动通信技术概述移动通信技术概述第第2 2章章 无线信道与调制技术无线信道与调制技术第第3 3章章 无线接入技术无线接入技术第第4 4章章 无线通信安全技术无线通信安全技术第第5 5章章 移动通信应用与发展移动通信应用与发展第第6 6章章 总结与展望总结与展望 0101第1章 移动通信技术概述 移动通信技术的发展历程1G第一代移动通信技术2G第二代移动通信技术3G第三代移动通信技术 移动通信技术标准化ISO国际标准化组织3rd Generation Partnership Project3GPP标准组织CCSA中国本土标准组织 移动通信技术的基本概念与术语信道带宽频率调制解调器无线接入网无线接入网GSMGSMCDMACDMAWCDMAWCDMATD-SCDMATD-SCDMALTELTE核心网核心网移动交换中心移动交换中心业务支持系统业务支持系统数据中心数据中心业务支持系统业务支持系统计费系统计费系统营销系统营销系统客户服务系统客户服务系统移动通信技术的网络结构移动通信技术的网络结构网络结构演变网络结构演变1G1G时代：模拟信号，低速率时代：模拟信号，低速率2G2G时代：数字信号，短信，数时代：数字信号，短信，数据业务据业务3G3G时代：宽带数据，多媒体业时代：宽带数据，多媒体业务务4G4G时代：全时代：全IPIP网络，高速率，网络，高速率，智能终端智能终端信道信道信道是指信息传递的通道，是移动通信系统的重要组成部信道是指信息传递的通道，是移动通信系统的重要组成部分。在移动通信系统中，信道通常分为语音信道、数据信分。在移动通信系统中，信道通常分为语音信道、数据信道和控制信道。道和控制信道。全球移动通信标准GSM0103广域无线接入系统WCDMA02码分多址技术CDMA调制解调器调制解调器是一种电子设备，用于数字信号与模拟信号之间的转换。在移动通信系统中，调制解调器用于将数字信号调制成模拟信号并传输，或将接收到的模拟信号解调成数字信号。网络安全问题信息泄露网络攻击认证问题 频率频率频率是指物体或波的振动次数，是移动通信系统中的重要频率是指物体或波的振动次数，是移动通信系统中的重要参数。频率越高，信道质量越好，但信号传输距离也越短。参数。频率越高，信道质量越好，但信号传输距离也越短。在移动通信系统中，频率通常分为基带频率、射频频率和在移动通信系统中，频率通常分为基带频率、射频频率和中频频率。中频频率。数据业务随着移动通信技术的不断发展，人们对数据业务的需求越来越大。移动通信系统中的数据业务主要分为短信、彩信、移动互联网、物联网等。对用户的通信服务进行计费计费系统0103提供用户服务和支持客户服务系统02对用户进行管理和营销营销系统移动商务移动商务支付支付购物购物物流物流智能交通智能交通导航导航停车场管理停车场管理交通指挥中心交通指挥中心智能家居智能家居智能音响智能音响智能门锁智能门锁智能电视智能电视移动通信技术的应用领域移动通信技术的应用领域移动通信网络移动通信网络手机通信手机通信宽带无线接入宽带无线接入无线局域网无线局域网 0202第2章 无线信道与调制技术 无线信道特点及其分类不同位置接收到的信号幅度、多普勒频移等参数不同空间特性信道的时变性，包括时延扩散、功率衰落等时间特性信道的频率选择性，包括频率选择性衰落、多径干扰等频谱特性信道中出现的噪声、干扰等影响信号质量的因素信号特性调制技术原理将模拟信号转换为符号流，如调频、调幅、调相等技术模拟调制技术将数字信号转换为模拟信号，如ASK、FSK、PSK等技术数字调制技术非正交调制技术是指发送端的多个调制信号之间没有正交关系的技术，如QPSK、QAM等技术非正交调制技术正交调制技术是指发送端的多个调制信号之间正交关系的技术，如BPSK、QPSK、16QAM等技术正交调制技术广播电视等传统模拟调制技术AM和FM调制0103一种多子载波调制技术，被广泛应用于现代通信系统OFDM调制02数字调制技术中的一种高速扩频技术扩频调制TDMATDMA技术技术将时间分成若干个时隙，不同将时间分成若干个时隙，不同用户在不同时隙发送数据用户在不同时隙发送数据可以充分利用频谱资源，但需可以充分利用频谱资源，但需要复杂的同步和调度机制要复杂的同步和调度机制CDMACDMA技术技术利用码分多址技术，将不同用利用码分多址技术，将不同用户的信号编码为不同的码元户的信号编码为不同的码元在接收端，利用对应的码元进在接收端，利用对应的码元进行解码，实现多用户同时传输行解码，实现多用户同时传输SDMASDMA技术技术利用空间分集技术，将空间分利用空间分集技术，将空间分成若干个区域，不同用户在不成若干个区域，不同用户在不同区域中进行发送同区域中进行发送可以大大提高系统容量和可靠可以大大提高系统容量和可靠性，但需要复杂的信道估计和性，但需要复杂的信道估计和调度机制调度机制多址技术原理与应用多址技术原理与应用FDMAFDMA技术技术将频段分成若干个子信道，每将频段分成若干个子信道，每个子信道只分配给一个用户进个子信道只分配给一个用户进行使用行使用在使用时，用户不会相互干扰，在使用时，用户不会相互干扰，但浪费了部分频谱资源但浪费了部分频谱资源总结本章介绍了无线信道和调制技术的相关概念和分类，包括信道的空间、时间和频谱特性，以及调制技术的模拟、数字、非正交和正交等类型。此外，还介绍了调制技术的应用和多址技术的原理和分类。掌握这些知识，可以更好地理解无线通信系统的基础原理和发展趋势。0303第3章 无线接入技术 GSM系统GSM是全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications）的简称，是一种基于数字技术的无线通信标准，被广泛应用于欧洲等地区。GSM系统采用时分多址（TDMA）技术在空中接口（radio interface）上进行通信。系统架构包括移动台、基站、交换中心、辅助设备等基本结构分为控制信道和用户信道，控制信道包括广播信道、寻呼信道、共享信道等信道结构使用全局通用的G.711编解码标准，也支持其他编解码标准语音编解码方式采用分层体系结构，分为无线接入网、核心网和服务网三层网络结构信道编码与调制采用全局通用的G.711编解码标准，也支持其他编解码标准语音编码采用高效的卷积码和循环冗余校验码进行数据编码，能够有效地保障数据传输的可靠性数据编码采用GMSK调制方式，可提供高比特率和误码率较低的数据传输服务调制方式 基站与移动台的基站与移动台的通信过程通信过程GSMGSM基站与移动台之间的通信过程主要分为下行链路和基站与移动台之间的通信过程主要分为下行链路和上行链路。下行链路是指从基站向移动台发出信号，上行上行链路。下行链路是指从基站向移动台发出信号，上行链路则是指从移动台向基站发送信号。在通信过程中，基链路则是指从移动台向基站发送信号。在通信过程中，基站会向移动台发送广播信号，移动台可以通过该信号获取站会向移动台发送广播信号，移动台可以通过该信号获取各种网络和服务信息。各种网络和服务信息。资源分配策略采用TDMA技术实现时隙分配，可以为不同的用户分配不同的时隙资源时隙分配将可用的频段划分为固定的频道，为不同的用户分配不同的频率资源频率分配通过动态调节基站和移动台之间的信号功率，来提高信号质量和网络容量功率控制 IS-95系统IS-95系统是美国电信产业协会（TIA）制定的数字蜂窝电话标准之一，采用直接序列展频技术（DS)和码分多址技术（CDMA），是第一个商用的cdmaOne系统。系统架构包括移动台、基站、交换中心、辅助设备等基本结构分为控制信道和用户信道，控制信道包括通信管理消息信道、位置寻呼信道等信道结构采用全局通用的IS-54协议的（PTM、VSELP）音频编解码标准音频编解码方式采用高效的卷积码和循环冗余校验码进行数据编码，能够有效地保障数据传输的可靠性数据编解码方式信道编码与调制通过将数字信号扩展为长码，使得传输过程中的信号与噪声的比例得以降低直接序列展频技术（DS）使用高速数字序列对数据进行扩展，将多个用户的数据混合在一起，然后再通过扩频技术将数据分离出来码分多址技术（CDMA）基站与移动台的基站与移动台的通信过程通信过程IS-95IS-95基站与移动台之间的通信过程也分为下行链路和上基站与移动台之间的通信过程也分为下行链路和上行链路，通过行链路，通过CDMACDMA技术可以实现不同用户之间的数据分技术可以实现不同用户之间的数据分离和传输。在通信过程中，移动台可以通过位置寻呼信道离和传输。在通信过程中，移动台可以通过位置寻呼信道获取来电等消息提醒，还可以使用通信管理消息信道进行获取来电等消息提醒，还可以使用通信管理消息信道进行信令交互。信令交互。资源分配策略采用频率复用技术，将频段分为多个频道，并为不同的用户分配不同的频道资源频率分配采用码片分配技术，为不同的用户分配不同的码片资源码片分配通过动态调节基站和移动台之间的信号功率，来提高信号质量和网络容量功率控制 UMTS系统UMTS是一种第三代移动通信标准，主要应用于欧洲和亚洲等地区，采用宽带码分多址技术（WCDMA），以及CDMA2000等多种技术，提供更高速、更可靠的数据通信服务。基本结构0103 音频编解码方式02 信道结构信道编码与调制采用扩展带宽的CDMA技术，提供更高速、更可靠的数据传输服务宽带码分多址技术（WCDMA）采用更高效的CDMA技术，提供更高的数据传输速率和更好的抗干扰能力CDMA2000 基站与移动台的基站与移动台的通信过程通信过程UMTSUMTS基站与移动台之间的通信过程与基站与移动台之间的通信过程与GSMGSM和和IS-95IS-95类似，类似，也分为下行链路和上行链路，但通过也分为下行链路和上行链路，但通过WCDMAWCDMA技术可以提技术可以提供更高速的数据传输速率和更好的抗干扰能力。在通信过供更高速的数据传输速率和更好的抗干扰能力。在通信过程中，还可以使用多个控制信道和用户信道进行语音通信程中，还可以使用多个控制信道和用户信道进行语音通信和数据传输。和数据传输。资源分配策略通过动态调节基站和移动台之间的信号功率，来提高信号质量和网络容量功率控制采用频段复用技术，将频段分为多个载波，并为不同的用户分配不同的载波资源载波分配采用码片分配技术，为不同的用户分配不同的码片资源码片分配采用TDMA技术实现时隙分配，可以为不同的用户分配不同的时隙资源时隙分配LTE系统LTE是一种第四代移动通信标准，主要应用于全球各地区，采用OFDM等多种技术，提供更高速、更可靠的数据通信服务。信道结构信道结构控制信道控制信道用户信道用户信道广播信道广播信道PDCCHPDCCH，PDSCHPDSCH音频编解码方式音频编解码方式AMRAMRAMR-WBAMR-WB数据编解码方式数据编解码方式TurboTurbo码码LDPCLDPC码码系统架构系统架构基本结构基本结构移动台移动台基站基站核心网核心网辅助设备辅助设备信道编码与调制采用多子载波技术，提供更高速的数据传输服务OFDM技术利用多个天线和分集技术，提供更高的数据传输速率和更好的抗干扰能力MIMO技术 基站与移动台的基站与移动台的通信过程通信过程LTELTE基站与移动台之间的通信过程与前几代移动通信标准基站与移动台之间的通信过程与前几代移动通信标准类似，但通过类似，但通过OFDMOFDM技术和技术和MIMOMIMO技术可以提供更高速的技术可以提供更高速的数据传输速率和更好的抗干扰能力。在通信过程中，还可数据传输速率和更好的抗干扰能力。在通信过程中，还可以使用多个控制信道和用户信道进行语音通信和数据传输。以使用多个控制信道和用户信道进行语音通信和数据传输。资源分配策略通过动态调节基站和移动台之间的信号功率，来提高信号质量和网络容量功率控制将频段分为多个载波，并为不同的用户分配不同的载波资源载波分配采用码片分配技术，为不同的用户分配不同的码片资源码片分配采用TDMA技术实现时隙分配，可以为不同的用户分配不同的时隙资源时隙分配 0404第4章 无线通信安全技术 无线通信安全威胁与安全机制网络通信内容被非法获取窃听威胁攻击者冒充合法用户，以获取信息或实施攻击伪装威胁将已传输报文修改后再进行攻击报文篡改威胁身份验证、加密技术、安全协议等安全机制分类无线通信加密技术加密和解密使用同一个密钥对称加密技术加密和解密使用不同的密钥非对称加密技术使用公钥来验证数字签名的真实性数字签名技术将任意长度的消息压缩成一个较短的消息摘要消息摘要技术无线通信安全协议为通信提供安全及数据完整性保障SSL/TLS协议为IP层提供安全服务IPSec协议为Wi-Fi网络提供安全保障WPA协议为用户身份验证提供安全通信的框架EAP协议无线通信安全性分析与评估包括机密性、完整性、可用性、鉴别性、不可抵赖性等安全性评估指标包括漏洞扫描、渗透测试、安全审计等安全性评估方法对某个无线通信系统进行安全性评估安全性评估案例 攻击者通过冒充合法用户，获取网络控制权身份冒充0103攻击者对无线通信消息进行篡改，以获取利益或造成威胁消息篡改02攻击者通过窃取无线通信数据包，获取敏感信息数据窃取对称加密技术对称加密技术对称加密即加密和解密都使用同一密钥，加密密钥和解密对称加密即加密和解密都使用同一密钥，加密密钥和解密密钥可以是相同的，也可以是通过数学运算相关联的密钥，密钥可以是相同的，也可以是通过数学运算相关联的密钥，常见的对称加密算法有常见的对称加密算法有DESDES、3DES3DES、AESAES等。对称加密等。对称加密具有加密速度快、加密强度高等优点，但其密钥管理困难、具有加密速度快、加密强度高等优点，但其密钥管理困难、密钥分发问题、密钥安全性等方面存在较大的挑战。密钥分发问题、密钥安全性等方面存在较大的挑战。非对称加密非对称加密优点：密钥管理相对简单，密优点：密钥管理相对简单，密钥传输容易钥传输容易缺点：加密速度慢，加密强度缺点：加密速度慢，加密强度低，密钥长度要求高低，密钥长度要求高数字签名数字签名优点：确保信息的完整性和真优点：确保信息的完整性和真实性实性缺点：需要提前建立信任关系，缺点：需要提前建立信任关系，密钥管理困难等密钥管理困难等消息摘要消息摘要优点：可以通过摘要来校验信优点：可以通过摘要来校验信息的完整性息的完整性缺点：无法防止重放攻击，不缺点：无法防止重放攻击，不能对消息进行加密能对消息进行加密加密技术比较加密技术比较对称加密对称加密优点：加密速度快，加密强度优点：加密速度快，加密强度高高缺点：密钥管理困难，密钥分缺点：密钥管理困难，密钥分发问题，密钥安全性等方面存发问题，密钥安全性等方面存在较大的挑战在较大的挑战IPSec协议1.提供机密性、完整性、认证等安全服务；2.支持点对点和网对网两种连接方式；3.可以在网络层进行安全保护，支持多种加密认证方式；4.实现在传输层的NAT穿越，增强了网络层的互操作性。SSL/TLS协议通过握手协议来建立安全通道握手协议0103SSL/TLS协议支持多种加密算法，如DES、3DES、AES等加密算法02SSL/TLS协议通过证书认证来确保通信的真实性证书认证安全性评估方法1.漏洞扫描：通过扫描网络或系统，获取可能存在的漏洞信息；2.渗透测试：针对系统进行攻击测试，以发现可能存在的安全漏洞；3.安全审计：对系统中的数据、程序、用户权限等方面进行审计，以发现可能存在的安全问题；4.风险评估：通过对系统的安全性等方面进行评估，以评估系统的安全风险。0505第5章 移动通信应用与发展 移动通信业务分类常见的语音通信方式有拨号语音、VoIP等语音通信支持多种短信类型，如文本短信、彩信等短信服务包括移动互联网、移动应用、移动游戏等数据业务通过移动终端收集位置信息，并将其提供给用户和应用程序位置服务移动通信应用现状已经成为了人们日常生活中不可或缺的部分移动支付通过移动终端提供的医疗服务，可以更好地方便和实时地为患者提供医疗服务移动医疗通过移动终端的无限网络接入，为学生提供了更多的学习资源和学习机会移动教育移动终端的无限网络接入和便捷的支付方式，使得在线购物更加方便和快捷移动电商移动通信技术发展趋势5G技术是连接万物的基础网络，将开启万物互联的新时代5G技术物联网技术将会更加深入到我们的生活中，为我们提供更便捷的生活方式物联网技术车联网技术将会更加普及，更好地连接我们的车和我们的生活车联网技术边缘计算技术将会更好地满足我们在移动终端上的各种需求边缘计算技术移动通信技术对社会的影响移动通信技术为我们的经济发展带来了广阔的空间经济影响移动通信技术为我们的社会发展带来了更多的可能性社会影响移动通信技术让我们的生活更加便捷和智能生活影响移动通信技术为我们带来了新的安全隐患，我们需要更好地保护自己的信息安全安全影响不需要携带现金或银行卡，只需要一个手机就能实现支付便捷快速0103支持多种支付方式，如扫码支付、NFC支付、指纹支付等多种支付方式02移动支付使用的加密技术能够保障用户的支付安全支付安全NRNR技术技术更高的速度和更大的容量更高的速度和更大的容量更广泛的频谱更广泛的频谱WiFiWiFi技术技术高速稳定的无线网络连接高速稳定的无线网络连接更大的传输距离更大的传输距离蓝牙技术蓝牙技术低功耗低功耗更远的传输距离更远的传输距离移动通信发展中的技术移动通信发展中的技术LTELTE技术技术高速数据传输高速数据传输较低的延迟较低的延迟5G5G技术技术5G5G技术是一种下一代无线通信技术，具有高速率、低时技术是一种下一代无线通信技术，具有高速率、低时延、大连接数、广覆盖等特点，将极大地推动网络技术的延、大连接数、广覆盖等特点，将极大地推动网络技术的发展和创新。发展和创新。物联网技术通过物联网技术，我们可以更好地管理和控制我们的物品，使得我们的生活更加智能和方便。移动医疗移动医疗移动医疗是一种通过移动终端提供的医疗服务，包括了基移动医疗是一种通过移动终端提供的医疗服务，包括了基本的健康管理、普通疾病咨询、远程医疗等多种服务。移本的健康管理、普通疾病咨询、远程医疗等多种服务。移动医疗的出现，使得人们可以更好地管理自己的健康，获动医疗的出现，使得人们可以更好地管理自己的健康，获得更加方便和快捷的服务。得更加方便和快捷的服务。移动电商移动电商移动电商是在线购物的一种方式，通过移动终端的无限网移动电商是在线购物的一种方式，通过移动终端的无限网络接入和便捷的支付方式，使得在线购物更加方便和快捷。络接入和便捷的支付方式，使得在线购物更加方便和快捷。同时，也带来了更多便利的购物选择，极大地丰富了我们同时，也带来了更多便利的购物选择，极大地丰富了我们的生活。的生活。0606第6章 总结与展望 移动通信技术的移动通信技术的发展历程发展历程移动通信技术是一项重要的技术，已经历经了从移动通信技术是一项重要的技术，已经历经了从1G1G到到5G5G的发展历程。每个时代都有其自己的特点和意义，未来的的发展历程。每个时代都有其自己的特点和意义，未来的发展也有其自己的方向和趋势。发展也有其自己的方向和趋势。从1G到5G的历程模拟信号传输，通话质量不稳定1G数字信号传输，短信功能加入2G增加移动互联网功能，视频通话成为可能3G大幅提升了移动互联网的数据传输速率4G移动通信技术的应用和影响包括通讯、娱乐、金融、交通、医疗等各个方面广泛应用改变了人们的生活方式和工作方式社会影响提高了经济效益和生产效率经济影响改变了人们的社交和信息获取方式个人影响市场的机遇市场的机遇市场规模持续增长市场规模持续增长数字化、智能化、网络化的趋数字化、智能化、网络化的趋势不可逆转势不可逆转新兴业务的增长潜力巨大新兴业务的增长潜力巨大竞争的压力竞争的压力竞争对手数量庞大竞争对手数量庞大新兴技术的挑战新兴技术的挑战消费者需求多元化消费者需求多元化合作的未来合作的未来产业链各环节间的协同创新产业链各环节间的协同创新跨行业、跨领域的合作机会跨行业、跨领域的合作机会共建共享的合作模式共建共享的合作模式移动通信技术的挑战和机遇移动通信技术的挑战和机遇技术的挑战技术的挑战信号干扰问题信号干扰问题安全性问题安全性问题覆盖范围问题覆盖范围问题能耗问题能耗问题结束语移动通信技术的发展对于我们的生活和工作产生了深远的影响，使我们的世界更加紧密。未来的移动通信技术前景充满机遇，需要我们共同创造。谢谢观看！下次再会