无线通信基础培训.ppt

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1、无线通信基础培训无线通信基础培训无线通信的基本原理（1G）2G业务的基本原理3G业务的基本原理4G业务的基本原理麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论一、变化的磁场产生电场一、变化的磁场产生电场 二、变化的电场产生磁场二、变化的电场产生磁场 麦克斯韦电磁场理论的另一种理解稳定稳定的电场不产生磁场的电场不产生磁场均匀变化均匀变化的电场在周围空间的电场在周围空间产生恒定产生恒定的磁场的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场非均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场非均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场非均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场非均匀变化的磁场在

2、周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场振荡磁场产生同频率的振荡电场（一）有效的向外界发射电磁波的条件（一）有效的向外界发射电磁波的条件1、要有、要有足够高的振荡频率足够高的振荡频率，因为频率越高，发射电磁，因为频率越高，发射电磁波的本领越大。波的本领越大。一、无线电波发射 振荡电流的频率越高，向外辐射电磁波能量的本领也越振荡电流的频率越高，向外辐射电磁波能量的本领也越强单位时间内辐射出去的能量，与电磁波频率的四次方强单位时间内辐射出去的能量，与电磁波频率的四次方成正比成正比2、振荡电路为开放电路，电场和磁场必须分散到尽可能、振

3、荡电路为开放电路，电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才可能有效的将电磁场的能量传播出去。大的空间，才可能有效的将电磁场的能量传播出去。发射无线电波的装置：发射无线电波的装置：2G业务基本原理GSM发展历程发展历程1、1982年，设立“移动通信特别小组”，以开发第二代移动通信为目标。2、1986年，在巴黎对八个建议进行现场实验。3、1987年，GSM成员国就采用窄带时分多址和规则脉冲激励长期线形预测（RPELTP）话音编码以及高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制方式达成一致。4、1988年，十八个国家达成GSM谅解备忘录（MOU）。5、1989年，GSM标准生成，产生一套12章规范系列。6、1

4、991年，GSM在欧洲正式开通，演变成全球移动通信系统”的简称。BTS拓扑结构BTS在BSS系统中的位置各部分名称说明各部分名称说明BSC Base Station Controller 基站控制器基站控制器BTS Base Transceiver Station 基站收发信机基站收发信机MSC Mobile services Switching Center 移动交换中心移动交换中心OMC Operation and Maintenance Center 操作维护中心操作维护中心AUC Authentication Centre 鉴权中心鉴权中心EIR Equipment Identific

5、ation Register 设备识别登记器设备识别登记器HLR Home Location Register 归属位置登记器归属位置登记器VLR Vistor Location Register 拜访位置登记器拜访位置登记器MS Mobile Station 移动台移动台ISDN Intergrated Service Digital Network 综合业务数字网综合业务数字网PSTN Public Switching Telephone Network 公用电话交换网公用电话交换网PSPDN Public Switched Data Network 公用数据交换网公用数据交换网PLMN

6、PublicL and Mobile Network 公用陆地移动网公用陆地移动网GPRS General Packet Radio Service 通用分组无线服务通用分组无线服务GGSN Gateway GPRS Supporting Node GPRS网关支持节点网关支持节点SGSN Serving GSN GPRS服务支持节点服务支持节点GSM主要参数主要参数发射频率：发射频率：基站：基站：935-960MHZ移动台；移动台；890-915MHZ频道间隔：频道间隔：200KHZ双工间隔：双工间隔：45MHZ小区半径：小区半径：MIN：0.5公里公里MAX：35公里公里接续方式：接续方式

7、：TDMA调制方式：调制方式：GMSK编码方式：编码方式：RPE-LTPGSMGSM子系统的组成子系统的组成l移动终端移动终端lBSSBSS子系统子系统基站子系统基站子系统BSS可分为可分为BTS和和BSC两部分。两部分。基站（基站（BTS）通过无线接口与移动台相连，负责移动台的无线接入。）通过无线接口与移动台相连，负责移动台的无线接入。基站控制器（基站控制器（BSC）分别与基站（）分别与基站（BTS）和移动交换中心（）和移动交换中心（MSC)相连，负责对相连，负责对BTS的控制与管理，以及信号的承载的控制与管理，以及信号的承载lMSSMSS子系统子系统移动交换子系统移动交换子系统MSS完成完

8、成GSM的主要交换功能，的主要交换功能，同时管理用户数据和移动性所需的数据库。同时管理用户数据和移动性所需的数据库。MSS子系统子系统的主要作用是管理的主要作用是管理GSM移动用户之间的通信和移动用户之间的通信和GSM移动移动用户与其它通信网用户之间的通信。用户与其它通信网用户之间的通信。移动交换子系统移动交换子系统MSS包括六个功能单元。包括六个功能单元。移动交换中心（移动交换中心（MSC）拜访位置寄存器（拜访位置寄存器（VLR）归属位置寄存器（归属位置寄存器（HLR）鉴权中心（鉴权中心（AUC）设备识别寄存器（设备识别寄存器（EIR）短消息中心（短消息中心（SC）MSCMSC移动交换中心移

9、动交换中心MSC是是PLMN的核心。的核心。MSC对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路接对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路接续的功能，也是续的功能，也是PLMN和其他网络之间的接口。它完成通话接续，计费，和其他网络之间的接口。它完成通话接续，计费，BSS和和MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等功能。另外，为了建立之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等功能。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个至移动台的呼叫路由，每个MSC还完成还完成GMSC的功能，即查询移动台位置信息的功的功能，即查询移动台位置信息的功能。能。MSC从三种数据库，拜访位置寄存器（

10、从三种数据库，拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（）、归属位置寄存器（HLR）和鉴权中）和鉴权中心（心（AUC）中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。反之，）中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。反之，MSC根据其最新数据根据其最新数据更新数据库。更新数据库。MSSMSS子系统功能单元介绍子系统功能单元介绍拜访位置寄存器（拜访位置寄存器（VLRVLR）VLR通常与通常与MSC合设，其中存储合设，其中存储MSC所管辖区域中的移动台（称拜访客户）所管辖区域中的移动台（称拜访客户）的相关用户数据，包括：用户号码、移动台的位置区信息、用户状态和用户的相关用户数据，包括：用户号码、移动台的位置区信

11、息、用户状态和用户可获得的服务等参数。可获得的服务等参数。VLR是一个动态用户数据库。是一个动态用户数据库。VLR从移动用户的归属位置寄存器（从移动用户的归属位置寄存器（HLR）处获）处获取并存贮必要的数据，一旦移动用户离开该取并存贮必要的数据，一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一的控制区域，则重新在另一个个VLR登记，原登记，原VLR将取消该移动用户的数据记录。将取消该移动用户的数据记录。MSSMSS子系统功能单元介绍子系统功能单元介绍MSSMSS子系统功能单元介绍子系统功能单元介绍归属位置寄存器（归属位置寄存器（HLRHLR）HLR存储管理部门用于移动用户管理的数据。每个移动用

12、户都应在其归属位置寄存储管理部门用于移动用户管理的数据。每个移动用户都应在其归属位置寄存器（存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关移动用户的参数，包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补一是有关移动用户的参数，包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据；充业务等数据；一是有关移动用户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如一是有关移动用户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。地址等。鉴权中心（鉴权中心（AUCAUC）AUC属于属于HLR的一个功能单元部分，专门用于的一个功能单元部分，

13、专门用于GSM系统的安全性管理。鉴权中心系统的安全性管理。鉴权中心产生鉴权三参数组（随机数产生鉴权三参数组（随机数RAND、符号响应、符号响应SRES、加密键、加密键Kc），用来鉴权用户），用来鉴权用户身份的合法性以及对无线接口上的话音、数据、信令信号进行加密，防止无权身份的合法性以及对无线接口上的话音、数据、信令信号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信的安全。用户接入和保证移动用户通信的安全。MSSMSS子系统功能单元介绍子系统功能单元介绍设备识别寄存器（设备识别寄存器（EIREIR）EIR存储有关移动台设备参数。完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，存储有关移动台设备参数。完成对

14、移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。以防止非法移动台的使用。EIR中存有三种名单：中存有三种名单：1）白名单）白名单存贮已分配给可参与运营的存贮已分配给可参与运营的GSM各国的所有设备识别标识各国的所有设备识别标识IMEI。2）黑名单）黑名单存贮所有应被禁用的设备识别标识存贮所有应被禁用的设备识别标识IMEI。3）灰名单）灰名单存贮有故障的以及未经型号认证的设备识别标识存贮有故障的以及未经型号认证的设备识别标识IMEI，由网路，由网路 运营者决定。运营者决定。MSSMSS子系统功能单元介绍子系统功能单元介绍短消息中心（短消息中心（SCSC）短消息中心的主要功能是接收、存储

15、和转发用户的短消息。短消息中心的主要功能是接收、存储和转发用户的短消息。点对点短消息业务包括移动台点对点短消息业务包括移动台MS发起的短消息业务发起的短消息业务MO/PP及移动台终止的及移动台终止的短消息业务短消息业务MT/PP。点对点短消息的传递与发送由短消息中心。点对点短消息的传递与发送由短消息中心SC进行中继。进行中继。通过短消息中心能够更可靠地将信息传送到目的地。如果传送失败，短消息通过短消息中心能够更可靠地将信息传送到目的地。如果传送失败，短消息中心保存失败消息直至发送成功为止。短消息业务的另一个突出特点是，即中心保存失败消息直至发送成功为止。短消息业务的另一个突出特点是，即使移动台

16、处于通话状态，仍然可以同时接收短消息。使移动台处于通话状态，仍然可以同时接收短消息。MSSMSS子系统功能单元介绍子系统功能单元介绍业务交换点（业务交换点（SSPSSP）SSP是智能网络业务交换点，提供识别是智能网络业务交换点，提供识别CAMELOSS业务呼叫请求处理的手段，业务呼叫请求处理的手段，并与并与MSC呼叫处理以及呼叫业务逻辑交互动作，按要求修改呼叫呼叫处理以及呼叫业务逻辑交互动作，按要求修改呼叫/连接处理连接处理功能，在业务控制点功能，在业务控制点SCP控制下处理智能业务的请求。控制下处理智能业务的请求。MSSMSS子系统功能单元介绍子系统功能单元介绍用于对用于对GSM系统的交换实

17、体进行管理。实现以下功能：系统的交换实体进行管理。实现以下功能：1、维护测试、维护测试 2、障碍检测及处理、障碍检测及处理 3、系统状态监视、系统状态监视4、系统实时控制、系统实时控制 5、局数据修改、局数据修改 6、性能管理、性能管理7、用户跟踪、告警、用户跟踪、告警 8、话务统计等、话务统计等按功能分为几大模块，模块又分为前后台按功能分为几大模块，模块又分为前后台操作维护中心（操作维护中心（OMCOMC）MBI5MBI5MBI3MBO3G业务基本原理三大主流无线接口标准三大主流无线接口标准TD-SCDMA可以基于GSM-GPRS-TD-SCDMA，无线网是革命的，核心网可以依托GSM核心网

18、，也可以适应新运营商组建全新的TD-SCDMA网络。多址接入技术FDMA Frequency Division Multiple Access 频分多址频分多址 每个用户在不同的频率上，一个信道是一个频率。每个用户在不同的频率上，一个信道是一个频率。TDMA Time Division Multiple Access 时分多址时分多址 每个用户在不同的时间窗口中（时隙），一个信道是一个在特定频每个用户在不同的时间窗口中（时隙），一个信道是一个在特定频率上的特定时隙率上的特定时隙CDMA Code Division Multiple Access 码分多址码分多址 每个用户使用相同的频率，使用不

19、同的编码来区分彼此。一个每个用户使用相同的频率，使用不同的编码来区分彼此。一个信道是一个（一套）特别的编码信道是一个（一套）特别的编码code pattern（s）。）。多址接入技术双工方式双工方式双工方式双工方式WCDMA与cdma2000都是采用FDD（频分数字双工）模式，TD-SCDMA采用TDD（时分数字双工）模式。FDD是将上行（发送）和下行（接收）的传输使用分离的两个对称频带的双工模式，需要成对的频率，通过频率来区分上、下行。对于对称业务（如语音）能充分利用上下行的频谱，但对于非对称的分组交换数据业务（如互联网）时，由于上行负载低，频谱利用率则大大降低。TDD是将上行和下行的传输使

20、用同一频带的双工模式，根据时间来区分上、下行并进行切换，物理层的时隙被分为上、下行两部分，买不需要成对的频率，上下行链路业务共享同一信道，可以不平均分配，特别适用于非对称的分组交换数据业务（如互联网）。TDD的频谱利用率高，而且成本低廉。TD-SCDMA系统的典型组网示意图TDRU318FAEMB51164G业务基本原理 SGi S4 S3 S1-MME PCRFS7 S6a HSSS10 UEGERAN UTRAN SGSN LTE-Uu ”E-UTRAN MMES11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Operator s IP Services(e.

21、g.IMS,PSS etc.)Rx+LTE网络结构n MMEMME功能功能 NASNAS信令以及安全性功能信令以及安全性功能 3GPP3GPP接入网络移动性导致的接入网络移动性导致的CNCN节点间信令节点间信令 空闲模式下空闲模式下UEUE跟踪和可达性跟踪和可达性 漫游漫游 鉴权鉴权 承载管理功能（包括专用承载的建立）承载管理功能（包括专用承载的建立）n Serving GWServing GW 支持支持UEUE的移动性切换用户面数据的功能的移动性切换用户面数据的功能 E-UTRANE-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持 在新的在新的LTELTE框架

22、中，原先的框架中，原先的IuIu,将被新的接口将被新的接口S1S1替换。替换。IubIub和和IurIur将被将被X2X2 替换替换LTE相关的节点接口S1-MMEE-UTRAN和MME之间的控制面协议参考点S1-UE-UTRAN和发Serving-GW之间的接口每个承载的用户面隧道和eNodeB间路径切换（切换过程中）X2eNodeB之间的接口，类似于现有3GPP的Iur接口LTE-Uu无线接口，类似于现有3GPP的Uu接口大唐 EMB5116 BBU中兴 B8300 BBU3G4G开始时间20022012典型标准WCDMA,CDMA2000,TD-SCDMAOFDM,UWB频带范围1.82

23、.5GHz28GHz带宽25Mbps1020Mbps多址技术CDMAFDMA,TDMA,CDMA,SDMA核心网络电信网电信网,部分部分IPIP网网全全IPIP网网业务类型话音为主话音为主,部分多媒体部分多媒体话音和数据融合话音和数据融合,多媒体多媒体网络体系结构基站方式的广域网模式融合局域网和广域网的混合模式数据速率2Mbps20100Mbps接入方式W-CDMAOFDM、MCCDMA、LAS-CDMA交换方式电路电路/分组交换分组交换分组交换分组交换前向纠错码1/2,1/3卷积码级连码模块设计无线优化设计,采用多载波适配器智能天线,软件无线电协议多种空中接口链路协议并存多种空中接口链路协议并存全数字全全数字全IP IP 移动台速率200km/h200km/h3G、4G系统参数比较谢谢！Thank you Thank you！中国铁通集团有限公司徐州分公司