第6章其他移動通信系統(tǒng)課件

1、1第6章 其他移動通信系統(tǒng)2l內(nèi)容 寬帶無線接入技術(shù)無繩電話系統(tǒng)、無線尋呼系統(tǒng)、衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)、集群移動通信系統(tǒng)、限定空間移動通信系統(tǒng) l重點各類移動通信系統(tǒng)的基本概念 l難點各類移動通信系統(tǒng)的基本工作原理 l目的和要求掌握各類移動通信系統(tǒng)的基本概念了解各類移動通信系統(tǒng)的基本工作原理 3l接入網(wǎng)包括傳輸系統(tǒng)、復(fù)用設(shè)備、用戶/網(wǎng)絡(luò)接口、數(shù)字交叉連接設(shè)備等l根據(jù)傳輸介質(zhì)不同分為有線接入和無線接入無線接入指從交換節(jié)點到用戶駐地網(wǎng)或用戶終端間部分或全部采用無線手段接入的技術(shù)，當(dāng)數(shù)據(jù)速率2Mbit/s時即為寬帶無線接入l根據(jù)系統(tǒng)是否支持移動過程中的用戶終端，無線接入又分為移動接入與固定接入。4l移動無

2、線寬帶接入支持系統(tǒng)中用戶終端在移動中實現(xiàn)寬帶無線接入，主要技術(shù)包括基于IEEE 802.15的無線個人域網(wǎng)WPAN基于IEEE 802.11的無線局域網(wǎng)WLAN基于IEEE 802.16e的無線城域網(wǎng)WMAN基于IEEE 802.20或3G的無線廣域網(wǎng)WWAN5lWLAN的標(biāo)準(zhǔn)lWLAN的結(jié)構(gòu)lWi-Fi6lWLAN標(biāo)準(zhǔn)主要針對物理層和媒體訪問層（MAC），涉及所使用的無線頻率范圍、空中接口通信協(xié)議等技術(shù)規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 l在IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)中，WLAN對應(yīng)的是IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng) 7lIEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)由站點、無線介質(zhì)、接入點AP和分布式系統(tǒng)組成 8lWL

3、AN可實現(xiàn)不同的組網(wǎng)模式 9lWi-Fi是一種能支持較高數(shù)據(jù)傳輸速率（154Mbit/s），采用微蜂窩和微微蜂窩結(jié)構(gòu)的自主管理的計算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò) lWi-Fi的傳輸技術(shù)涉及采用的傳輸介質(zhì)、選擇的頻段及調(diào)制方式，常用的是微波技術(shù)2.4GHz頻段上符合IEEE 802.11b和IEEE 802.11g的產(chǎn)品。10lWi-Fi的物理層數(shù)據(jù)傳輸過程11lWiMAX概述l網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)l關(guān)鍵技術(shù)12l微波接入全球互通WiMAX以IEEE 802.16系列寬頻無線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ) lWiMAX技術(shù)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了Wi-Fi傳輸距離短的缺陷，也需要創(chuàng)建一個“熱區(qū)”，傳輸距離高達(dá)50km，傳輸速度最高可達(dá)75Mbit/s。l

4、WiMAX物理層的關(guān)鍵技術(shù)：雙工復(fù)用方式、載波帶寬、OFDM、OFDMA、多天線技術(shù)及自適應(yīng)調(diào)制等 13lWiMAX的技術(shù)特點：大覆蓋、高帶寬；支持有QoS保證的業(yè)務(wù)（QoS機(jī)制植入MAC層）；支持非視距（NLOS）傳輸（OFDM調(diào)制增強(qiáng)了系統(tǒng)在NLOS下的傳輸能力）；高度的數(shù)據(jù)安全性（在MAC中定義加密子層，使用數(shù)字證書的認(rèn)證方式）；靈活的自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)（響應(yīng)不同的質(zhì)量信號自動調(diào)整調(diào)制方式）；支持快速移動；標(biāo)準(zhǔn)兼容（全球使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)） 14lWiMAX應(yīng)用WiMAX主要用于在城域網(wǎng)范圍為個人、家庭、企業(yè)以及移動通信網(wǎng)絡(luò)提供最后一公里的高速寬帶接入 五種典型應(yīng)用場景 15lWiMAX網(wǎng)絡(luò)體系

5、結(jié)構(gòu)包括核心網(wǎng)、用戶基站SS、基站BS、中繼站RS、用戶設(shè)備TE和網(wǎng)管 16lWiMAX支持兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：雙向點對多點PMP和網(wǎng)狀Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，都共享無線信道，兩者的區(qū)別在于PMP中數(shù)據(jù)交換只發(fā)生在BS和SS間，而Mesh中數(shù)據(jù)的傳輸可能會經(jīng)過其他SS且數(shù)據(jù)交換可直接在兩個SS間進(jìn)行 17lOFDM/OFDMAl多天線技術(shù)AASl鏈路自適應(yīng)l面向連接的MAC層協(xié)議及QoS服務(wù) l動態(tài)帶寬分配 l安全性保障 18l無繩電話系統(tǒng)l無線尋呼系統(tǒng)l衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)l集群移動通信系統(tǒng)l限定空間的移動通信系統(tǒng)19l無繩電話系統(tǒng)概述lPASliPAS20l概念市話網(wǎng)的延伸和補(bǔ)充雙工系統(tǒng)早期：室內(nèi)使用

6、，代替室內(nèi)用戶線l系統(tǒng)原理組成：基站和手機(jī)(均有一套收發(fā)信機(jī))原理：l手機(jī)(子機(jī))放在基站(母機(jī))的機(jī)座上時，收發(fā)信機(jī)均不工作，基站對手機(jī)充電。l當(dāng)手機(jī)從機(jī)座取下時，收發(fā)信機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài) 用戶可通過手機(jī)撥發(fā)電話，由基站接收并送入市話網(wǎng) 有電話呼入時，手機(jī)和基站一起振鈴，用戶可選擇一個接聽21l主要系統(tǒng)CT-1(第一代模擬系統(tǒng))l一個基站對一個或多個手機(jī)l小范圍使用l缺點：音質(zhì)差、頻率利用率低、串?dāng)_嚴(yán)重、保密性差、容量小、易被盜打CT-2 (數(shù)字無繩電話系統(tǒng))l主要技術(shù)：TDD、FDMA、ADPCMl組成：手機(jī)、基站、網(wǎng)管中心、計費(fèi)中心l特點： 室內(nèi)、室外 慢速移動 沒有位置登記和切換功能，只能

7、呼出，不能呼入一旦通信建立，即可獲得雙工通信 頻率利用率高，語音質(zhì)量、抗干擾、保密性遠(yuǎn)優(yōu)于CT-122l概念：利用無線環(huán)路技術(shù)通過V5接口，充分利用固定電話網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)的個人通信接入方式每個用戶一個電話號碼，利用手機(jī)或固定無線單元進(jìn)行信息交換l定位為：固定市話的無線接入市話網(wǎng)的延伸和補(bǔ)充基于日本的PHS無繩電話系統(tǒng)l與移動電話網(wǎng)相似的結(jié)構(gòu)，利用智能網(wǎng)技術(shù)解決漫游問題；透明地支持市話交換機(jī)提供的各項業(yè)務(wù) 23lPAS系統(tǒng)的組成24l空中話務(wù)控制器ATC可選的交叉連接設(shè)備通過E1與多個RT連接提供RT間漫游提供大范圍無縫覆蓋移動業(yè)務(wù)，并節(jié)省系統(tǒng)漫游軟件費(fèi)用l用戶終端PS固定用戶單元FSUlPAS

8、與固定標(biāo)準(zhǔn)電話機(jī)間接口設(shè)備提供無線接口、標(biāo)準(zhǔn)電話機(jī)接口l供電：外部交流電通過AC適配轉(zhuǎn)換成DC供電同一電源供電的固定標(biāo)準(zhǔn)連接3臺電話機(jī)25l頻率利用頻段：1.91.915GHz -1.9GHz 1895.151917.95MHz（總帶寬：22.8MHz）頻道間隔：300KHz每個基站所用載頻：f=1895.1+0.3(N-1)MHz多址技術(shù)：FDMA/TDMA雙工方式：TDD（時分雙工）26信道結(jié)構(gòu)l前4個時隙下行，后4個時隙上行，提供4個雙向信道l任選一個信道作CCH，其余3個作TCHl通信繁忙地段，可作基站捆綁27l動態(tài)信道分配PAS不為每個RP分配固定的使用頻率，在通話建立過程中，自行分

9、配最佳的頻率與信道載波偵聽電平-RSSI第1、2電平偵聽信道優(yōu)先級：已被選定的信道：優(yōu)先級+1 已被拒絕的信道：優(yōu)先級-128分配過程lPAS手機(jī)首選優(yōu)先級最高的頻率號F#和時隙號S#l對所選的F#、S#信道進(jìn)行干擾電平測試l如所監(jiān)測到的干擾電平值低于第一門限電平26dBV(-87dBm)，就選用該信道。否則進(jìn)入第4步l選擇下一個優(yōu)先的頻率號F#和時隙號S#l重復(fù)上述第2至第4步，直到找到可用信道為止l如果沒有可用信道，則按照上述第1至5步，以第二門限電平40dBV(-73dBm)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測比較，直到找到可用信道為止29lPAS切換PAS微蜂窩技術(shù)基站覆蓋范圍小，切換頻繁lPS、RP均在監(jiān)

10、測信號強(qiáng)度RSSI和誤碼率BERl任一方測得參數(shù)不滿足閾值時，RP和PS均可發(fā)起切換切換參數(shù)l切換選擇電平A（32 dBV）：低于A開始搜索其他RPl切換保持電平B（26 dBV）：低于B準(zhǔn)備切換到其他RPl切換電平C（24 dBV）：低于C切換到其他RPl目標(biāo)基站電平D（ 32dBV）切換到的目標(biāo)RP信號必須大于32dBVlPS或RP測得誤碼率10-6時，也將執(zhí)行切換30切換過程手機(jī)在基站附近時可收到很強(qiáng)的信號，當(dāng)用戶遠(yuǎn)離該基站時，信號逐漸減弱l當(dāng)手機(jī)接收到的基站信號變?nèi)?，到低于切換選擇電平32dBV時，手機(jī)開始搜索其他基站l當(dāng)信號減弱到切換保持電平26dBV時，手機(jī)開始準(zhǔn)備切換l當(dāng)信號降低

11、到切換電平24dBV時，手機(jī)開始切換，此時手機(jī)要切換到的目標(biāo)基站的信號強(qiáng)度應(yīng)在32dBV以上l當(dāng) PS或RP測得誤碼率10-6時，執(zhí)行切換手機(jī)本身有自動執(zhí)行切換功能在切換過程中有短暫的語音中斷現(xiàn)象在切換過程中，不需要網(wǎng)絡(luò)端監(jiān)控31l本地通信過程PS、FSU主呼lRPC需將PHS協(xié)議信息轉(zhuǎn)換為Q.931協(xié)議信息，提取撥號代碼并轉(zhuǎn)換成雙音多頻DTMF信號通過E1線的D信道傳送到RT。l由于FSU所接的是固定標(biāo)準(zhǔn)電話機(jī)，所需的各類信令音包括撥號音、忙音、回鈴音等均由FSU根據(jù)需要產(chǎn)生，在固定話機(jī)撥號時還需收集撥號號碼并轉(zhuǎn)換格式轉(zhuǎn)發(fā)給RP 32liPAS=IP+PASlWACOS概述lmSwitch

12、iPAS33l概念基于下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的綜合解決方案 無線接入概念創(chuàng)新地應(yīng)用于傳統(tǒng)PSTN采用：功能強(qiáng)大的運(yùn)行支持系統(tǒng)； 多協(xié)議網(wǎng)關(guān)；IP信令網(wǎng)絡(luò)34l系統(tǒng)特點采用功能強(qiáng)大的服務(wù)器群支持大量先進(jìn)的功能和業(yè)務(wù)支持SS7、Q.931及V5.x等協(xié)議功能強(qiáng)大的IP信令網(wǎng)絡(luò)支持各種無線接入技術(shù)針對運(yùn)營商不同情況提供解決方案極大的系統(tǒng)容量支持漫游和越區(qū)切換向未來網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡系統(tǒng)擴(kuò)展線性靈活、高可靠性、高密度、有線的音質(zhì)、抗多徑干擾、通信安全可靠、保密性強(qiáng)、綠色環(huán)保35l系統(tǒng)組成36WACOS iPAS 網(wǎng)關(guān)（GW）l位置：分布于本地交換中心l作用：實現(xiàn)不同協(xié)議相互轉(zhuǎn)換l協(xié)議：Q.931、SS7、V

13、5.x、TUP、SNSPl連接： 通過E1與LE、RPC相連，傳語音TDM信號 通過IP與OSS相連，實現(xiàn)控制與管理37lmSwitchiPAS系統(tǒng)則是基于mSwitch的具體應(yīng)用 mSwitch是面向NGN的軟交換網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品(全I(xiàn)P)l可升級（ mSwitch、 iPAS ）l實現(xiàn)電路交換到分組交換的演進(jìn)，并有效結(jié)合l支持多種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議多用戶業(yè)務(wù)類型接入、多業(yè)務(wù)提供l分離業(yè)務(wù)、控制、傳輸、接入層，提供開放、標(biāo)準(zhǔn)接口38mSwitch iPAS系統(tǒng)特點l基于全I(xiàn)P的mSwitch平臺l多業(yè)務(wù)統(tǒng)一平臺l多協(xié)議iPAS節(jié)點(Node)l支持SS7信令點共享l支持高速IP總線l同時支持無線與有線接入l支

14、持大量先進(jìn)的功能和業(yè)務(wù)l采用高性能的軟交換平臺l采用功能強(qiáng)大的后臺管理系統(tǒng)l先進(jìn)的IP信令網(wǎng)絡(luò)l針對運(yùn)營商不同情況提供解決方案39lmSwitch iPAS組成網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)（iPAS Node）無線接入子系統(tǒng)有線接入子系統(tǒng)事務(wù)處理子系統(tǒng)（TS）網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（NMS）運(yùn)行支持子系統(tǒng)（OSS）應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng) l安裝應(yīng)用軟件的兩大硬件平臺WACOS統(tǒng)一網(wǎng)關(guān)平臺Sun服務(wù)器硬件平臺4041l網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)組成：iPAS網(wǎng)關(guān)、iPAS節(jié)點和SG連接：l通過E1與PSTN的LE、RPC/CSC、AN接入設(shè)備相連，傳輸語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)l通過IP與其他業(yè)務(wù)控制、及OSS通訊體系結(jié)構(gòu)：主/從堆疊形成iPAS Node

15、l實現(xiàn)SS7信令點共享從iPAS2.4.5始，用SG提供多GW統(tǒng)一信令連接lSG負(fù)責(zé)信令連接，iPAS GW只負(fù)責(zé)語音連接lSG集中提供信令連接，不改變原話音中繼及呼叫處理方式42l有線接入子系統(tǒng)接入網(wǎng)設(shè)備AN2000用E1鏈路與GW相連采用V5標(biāo)準(zhǔn)接口43lmSwitch iPAS后臺服務(wù)器常配在同一LAN中，以IP互聯(lián)通信44TS核心部件ln+1冗余備份，多TS間負(fù)荷分擔(dān)且保持同步lTS由SLR(/RS)、iTS組成 多個模塊協(xié)同工作，為iPAS節(jié)點提供移動網(wǎng)中的HLR/VLR/AuC實體功能 RS（Routing Server）是一個邏輯功能概念，實現(xiàn)所有路由相關(guān)功能 45SLR（用戶位

16、置寄存器）：用于保存和維護(hù)所有用戶信息lSLR支持n+1負(fù)荷分擔(dān)，多個SLR之間互為備份lSLR維護(hù)的用戶數(shù)據(jù)iTS（接口設(shè)備）：實現(xiàn)與其他iPAS的iTS間的互連，實現(xiàn)網(wǎng)間用戶數(shù)據(jù)的傳遞，并實現(xiàn)路由解析功能liTS支持主備冗余46l網(wǎng)管子系統(tǒng)采用網(wǎng)元/服務(wù)器/客戶端三層體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)管理器實現(xiàn)對網(wǎng)元的管理47網(wǎng)管系統(tǒng)NETMAN2020 l協(xié)議：TCP/IP和SNMPl技術(shù)：Web，面向?qū)ο蟮腏ava程序設(shè)計方法l層次式結(jié)構(gòu)(兩層)：NMS(網(wǎng)絡(luò)管理層)和EMS(網(wǎng)元管理層) l功能組件：INMS(位于NMS):拓?fù)?、故障、性能、安全等OMC(位于EMS):不同網(wǎng)元用不同OMC管理 O

17、MC-S(核心網(wǎng)部分) OMC-R(無線部分) Adaptor48l運(yùn)行支持子系統(tǒng)OSS組成：用戶管理系統(tǒng)SAM、在線計費(fèi)系統(tǒng)OBS、 客戶自我服務(wù)系統(tǒng)CSS連接：系統(tǒng)與iPAS Node間通過IP互連 通過web界面提供后臺管理、業(yè)務(wù)支持硬件平臺：數(shù)據(jù)庫(DB)服務(wù)器、web服務(wù)器、 各種應(yīng)用服務(wù)器、客戶終端微機(jī)三層web結(jié)構(gòu)：客戶/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)服務(wù)器以DB為核心，服務(wù)器與子系統(tǒng)通過LAN與DB相連49liPAS網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)iPAS節(jié)點方式配置l網(wǎng)關(guān)堆疊，多網(wǎng)關(guān)共享一個SS7信令點l主/從網(wǎng)關(guān)通過LAN或?qū)拵P互連l信令由主網(wǎng)關(guān)進(jìn)入，按組網(wǎng)方式給多個從網(wǎng)關(guān)從網(wǎng)關(guān)外傳信令經(jīng)主網(wǎng)關(guān)到SS7信

18、令網(wǎng)50SG方式配置l所有信令連接的LSTP、LE全部連至SGSG轉(zhuǎn)換、選路、轉(zhuǎn)發(fā)至各GWliPAS網(wǎng)關(guān)與PSTN不進(jìn)行信令連接，語音中繼連接、呼叫處理方式不變。51l概念是一種單向的傳輸系統(tǒng)是市話網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展，僅作為市話網(wǎng)呼叫振鈴系統(tǒng)的一種延伸而不能通話 按用戶類別可分為專用和公用兩種常用工作頻段：150MHz組成52l關(guān)鍵技術(shù)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)（指尋呼中心間的聯(lián)網(wǎng)）常用的尋呼方式有：同播方式、分區(qū)選播方式、定向播方式FSK調(diào)制 53l特點通信范圍大 通信容量大 地面站小型化 傳輸時延大 l使用頻段 衛(wèi)星通信的頻率范圍為100MHz10GHz 已經(jīng)使用的地球站l發(fā)射頻率：5.925GHz6.425G

19、Hzl接收頻率：3.7 GHz4.2 GHz 54l原理由衛(wèi)星和地球站組成l地球站可以是固定用戶，也可以是移動臺l移動衛(wèi)星通信結(jié)合了微波中繼和空間技術(shù)傳輸線路由地球站到衛(wèi)星的上行鏈路和衛(wèi)星到地球站的下行鏈路組成 衛(wèi)星l設(shè)置若干個轉(zhuǎn)發(fā)器，保證通信質(zhì)量，提高系統(tǒng)的靈活性 地球站l用低噪放將來自衛(wèi)星的微弱信號放大成合格信號l發(fā)出足夠大的功率，保證衛(wèi)星可靠接收上行信號 55l原理通信衛(wèi)星和地球站的工作原理 56l衛(wèi)星移動通信采用的技術(shù) 系統(tǒng)技術(shù)l頻率復(fù)用l多址技術(shù)l多波束l星上交換信號處理技術(shù)l調(diào)制技術(shù)：功率有效調(diào)制和頻譜有效調(diào)制 用得最多的4PSK調(diào)制兼顧了功率效率和頻譜效率 57l衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)

20、 根據(jù)用戶可分為專用系統(tǒng)和公用系統(tǒng) 海事移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)l專用系統(tǒng)，為海上船舶提供通信服務(wù)l由同步衛(wèi)星、岸站、船站和地面網(wǎng)絡(luò)組成 l船站天線必須采用穩(wěn)定裝置且具備自動跟蹤衛(wèi)星的能力防止由于船體搖動或航向變化，失去與衛(wèi)星間的通信連接 陸地移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)l大容量的公用系統(tǒng)l為地形地物復(fù)雜的非城市地區(qū)居民、機(jī)關(guān)和一些企事業(yè)單位提供移動通信服務(wù)58l概念一種專用的調(diào)度系統(tǒng)由控制中心、基站、調(diào)度臺、移動臺組成常用來進(jìn)行警車、出租車等的調(diào)度 “集群”是指多個無線信道被多個用戶使用l技術(shù)頻率共用，因此頻率利用率高信道的提供采用自動選擇方式l多個單位同時使用，通過統(tǒng)一控制和集中管理，使系統(tǒng)和頻率資源得以共享

21、，充分體現(xiàn)其公用性和獨(dú)立性 59l系統(tǒng)原理60l數(shù)字集群通信的優(yōu)點頻譜利用率高（采用低速語音編碼、高效數(shù)字調(diào)制解調(diào)、TDMA/CDMA等技術(shù)）；信號抗信道衰落的能力提高（采用分集、擴(kuò)頻、跳頻、交織編碼及各種數(shù)字信號處理技術(shù)）；保密性好；支持多種業(yè)務(wù)；網(wǎng)絡(luò)管理和控制更加有效和靈活。 61l限定空間隧道、地鐵、礦山、建筑物內(nèi)等特殊地區(qū)，電波傳播空間受限l覆蓋方式泄漏同軸電纜LCX直放站室內(nèi)天線分布系統(tǒng)62l在同軸電纜外導(dǎo)體上按一定距離開槽槽口在發(fā)時：泄漏電磁波 在收時：耦合電磁波，送至基站 l兩種敷設(shè)方式全敷設(shè)LCX：全線場強(qiáng)平穩(wěn)分布，通信質(zhì)量高，成本高LCX與空間波道混合：在隧道外設(shè)外用中繼器，將空間波能量增強(qiáng)后轉(zhuǎn)送到LCX在距離較長時，需增設(shè)內(nèi)用中繼器 63l信號延伸的一種手段l實際上是一個雙工放大器l作用：使用在