無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理及應(yīng)用-ppt課件-第8章

1、第8章 蜂窩移動(ydng)通信8.1 概述8.2 GSM移動通信(tng xn)8.3 GPRS技術(shù)8.4 第三代移動通信小結(jié)共一百零二頁本章目標(biāo)了解蜂窩移動通信概念(ginin)。了解GSM通信技術(shù)。掌握GPRS通信技術(shù)。了解第三代移動通信。共一百零二頁學(xué)習(xí)(xux)導(dǎo)航共一百零二頁由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍比較大，并且可能是一個遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)，因此(ync)當(dāng)傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)要遠(yuǎn)程傳送時，比較好的方法是采用蜂窩移動通信技術(shù)。蜂窩移動通信系統(tǒng)是當(dāng)今社會重要的通信媒體。在全球特別是發(fā)展中國家，移動通信的滲透率不斷增長，已經(jīng)超越了固定通信。8.1 概述(i sh)共一百零二頁8.1.1

2、概念蜂窩移動通信是采用蜂窩無線組網(wǎng)方式，在終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通過無線通道連接起來，進(jìn)而實現(xiàn)用戶在活動中可以互相通信。其主要特征是終端的移動性，并具有越區(qū)切換和跨本地網(wǎng)自動漫游的功能。常見的蜂窩移動通信系統(tǒng)按照功能的不同分為(fn wi)三類：宏蜂窩、微蜂窩和智能蜂窩。共一百零二頁傳統(tǒng)的蜂窩式網(wǎng)絡(luò)由宏蜂窩小區(qū)構(gòu)成，每小區(qū)的覆蓋半徑大多為125 km，基站天線較高，間距較大。因為小區(qū)的覆蓋面積較大，覆蓋區(qū)域內(nèi)存在兩種特殊的微小區(qū)域：“盲區(qū)”和“忙區(qū)”。“盲區(qū)”是指電波在傳播(chunb)過程中遇到障礙物而引起的陰影區(qū)域。“忙區(qū)”是指由于小區(qū)內(nèi)話務(wù)分配不均勻，從而形成若干特別繁忙的地區(qū)。微蜂窩和智能

3、蜂窩用來解決“盲區(qū)”和“忙區(qū)”。共一百零二頁微蜂窩覆蓋半徑大約為1001000 m?；咎炀€置于相對低的地方，高于地面510 m，無線波束折射、反射、散射于建筑物間或建筑物內(nèi)，限制在街道內(nèi)部。與宏蜂窩相比，微蜂窩的主要特征為：覆蓋范圍?。粋鬏敼β实?；一般安裝(nzhung)在建筑物上，無線傳播環(huán)境影響較大；體積小，安裝(nzhung)方便靈活。共一百零二頁智能蜂窩是指基站采用具有高分辨陣列信號處理能力的自適應(yīng)天線，智能地檢測移動臺所處的位置，并以一定的方式將確定的信號功率傳遞(chund)給移動臺的蜂窩小區(qū)。對于上行鏈路而言，采用自適應(yīng)天線陣接收技術(shù)，可以極大地降低多址干擾，增加系統(tǒng)的容量；對

4、于下行鏈路而言，則可以將信號的有效區(qū)域控制在移動臺附近，半徑為100200 m，利用智能蜂窩小區(qū)的概念進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計，能夠顯著地提高系統(tǒng)容量、改善系統(tǒng)性能。共一百零二頁8.1.2 發(fā)展20世紀(jì)70年代中期，伴隨著民用移動通信用戶數(shù)量的增加，業(yè)務(wù)范圍的擴大，有限的頻譜供給與可用頻道數(shù)要求遞增之間的矛盾日益尖銳。為了更有效地利用有限的頻譜資源，美國貝爾實驗室提出了蜂窩組網(wǎng)的理論(lln)。第一代移動通信技術(shù)又稱1G，它是以模擬技術(shù)為基礎(chǔ)的蜂窩無線電話系統(tǒng)。1G天線系統(tǒng)在設(shè)計上只能傳輸語音流量，并受到網(wǎng)絡(luò)容量的限制。1G網(wǎng)絡(luò)的典型代表是移動電話系統(tǒng)。共一百零二頁移動電話系統(tǒng)是第一種具有隨時隨地通信能力

5、的大容量的蜂窩移動通信系統(tǒng)。它采用頻率復(fù)合技術(shù)，可以保證移動終端在整個服務(wù)區(qū)域內(nèi)自動接入公用(gngyng)電話網(wǎng)，具有更大的容量和更好的語音質(zhì)量，很好地解決了公用(gngyng)移動通信系統(tǒng)所面臨的大容量要求與頻譜資源限制的矛盾。第二代移動通信技術(shù)又稱2G，一般定義為無法直接傳送電子郵件、軟件等信息，只具有通話和傳送一些如時間日期等信息的手機通信規(guī)格。2G技術(shù)分為兩種：一是基于TDMA發(fā)展而來的以GSM為代表的規(guī)格；一是基于CDMA復(fù)用形式的一種規(guī)格。共一百零二頁GSM移動通信業(yè)務(wù)是指利用工作在900/1800 MHz頻段的GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)提供的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GSM移動通信系統(tǒng)的無線接口

6、利用TDMA技術(shù)；而CDMA移動通信業(yè)務(wù)是指利用工作在800 MHz頻段上的CDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)提供的語音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。第三代移動通信技術(shù)又稱3G，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通信技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息(xnx)，速率一般在幾百kb/s以上。目前3G存在四種標(biāo)準(zhǔn)：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX。共一百零二頁第四代移動通信技術(shù)又稱4G，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度不相上下(b xing shng xi)的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以100 Mb/s的速度下載，比撥號上網(wǎng)要快，上傳速度可以達(dá)到20 Mb/s，能夠

7、滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。蜂窩通信技術(shù)發(fā)展歷程經(jīng)歷了1G、2G、3G和4G，如圖8-1所示。共一百零二頁圖8-1 蜂窩移動技術(shù)(jsh)發(fā)展歷程共一百零二頁上述四代蜂窩移動通信的主要特點(區(qū)別)如下：1G的主要貢獻(xiàn)是引入了蜂窩的概念，通過采用頻率合成技術(shù)使容量大大提高。語音業(yè)務(wù)是其唯一業(yè)務(wù)。2G雖然仍定位于(wiy)語音業(yè)務(wù)，但開始引進(jìn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，更重要的是引入數(shù)字技術(shù)，在歐洲形成了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，國際漫游的范圍擴大了。3G定位于(wiy)多媒體IP業(yè)務(wù)，傳輸容量變大，靈活性更高。4G將定位于(wiy)寬帶多媒體業(yè)務(wù)。共一百零二頁GSM(Global System for Mobiles，全

8、球數(shù)字移動通信系統(tǒng))是由歐洲主要電信運營商和設(shè)備制造廠家組成的標(biāo)準(zhǔn)化委員會設(shè)計(shj)出來的，它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。8.2 GSM移動(ydng)通信共一百零二頁8.2.1 概述GSM是第二代蜂窩系統(tǒng)(xtng)的標(biāo)準(zhǔn)，它是為解決歐洲第一代蜂窩系統(tǒng)(xtng)四分五裂的狀態(tài)而發(fā)展起來的。GSM是世界上第一個對數(shù)字調(diào)制、網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)進(jìn)行規(guī)定的蜂窩系統(tǒng)(xtng)。GSM業(yè)務(wù)按ISDN(Integrate Service Digital Networ，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))的原則可分為電信業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。電信業(yè)務(wù)：包括標(biāo)準(zhǔn)移動電話業(yè)務(wù)、移動臺發(fā)起或基站發(fā)起的業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：包括計算機間

9、通信和分組交換業(yè)務(wù)。共一百零二頁從用戶的觀點來講，GSM有兩個顯著特點：第一是用戶識別卡(SIM)，它是一種存儲裝置，可存儲用戶識別信息(xnx)，使用SIM卡可以用任何GSM手機來通話；第二是空中保密性，系統(tǒng)提供商提供密碼，可以對GSM發(fā)射器發(fā)送的數(shù)據(jù)比特流進(jìn)行加密，從而實現(xiàn)保密。GSM按用戶業(yè)務(wù)可以分為以下三大類：電信業(yè)務(wù)：包括緊急呼叫和傳真。GSM也可提供可視圖文和圖文電視業(yè)務(wù)。共一百零二頁承載業(yè)務(wù)或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：所支持(zhch)的業(yè)務(wù)包括分組交換協(xié)議，數(shù)據(jù)速率從300 b/s到9.6 kb/s。數(shù)據(jù)可以用透明方式傳送，也可以用非透明方式傳送。在透明方式下，GSM為用戶數(shù)據(jù)提供標(biāo)準(zhǔn)信道編碼

10、；在非透明方式下，GSM提供基于特定數(shù)據(jù)接口的特殊編碼功能。補充ISDN業(yè)務(wù)：本質(zhì)上是數(shù)字業(yè)務(wù)，它包括呼叫轉(zhuǎn)換、封閉用戶群和呼叫者識別，這些業(yè)務(wù)在模擬移動網(wǎng)絡(luò)中是無法實現(xiàn)的。補充業(yè)務(wù)還包括短消息業(yè)務(wù)。該業(yè)務(wù)允許GSM基站傳送正常語音業(yè)務(wù)時，可同時傳送一定長度的字母數(shù)字消息。短消息業(yè)務(wù)提供小區(qū)廣播，它允許GSM基站以連續(xù)方式重復(fù)傳送字母和數(shù)字消息。共一百零二頁短消息業(yè)務(wù)也可用于安全和咨詢業(yè)務(wù)，例如：在接受范圍內(nèi)，向所有(suyu)GSM用戶廣播交通或氣象信息。共一百零二頁8.2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括三個相關(guān)的子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)通過一定的網(wǎng)絡(luò)接口互相連接，并與用戶相連。它們是基站

11、子系統(tǒng)(BSS)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)和操作支持子系統(tǒng)(OSS)。移動臺(MS)也是一個(y )子系統(tǒng)，通常被認(rèn)為是基站子系統(tǒng)的一部分。基站子系統(tǒng)也稱無線子系統(tǒng)，提供并管理移動臺和移動業(yè)務(wù)交換中心之間的無線傳輸通道。同時基站子系統(tǒng)也管理移動臺與所有其他GSM子系統(tǒng)的天線接口。共一百零二頁每個基站子系統(tǒng)包括多個基站控制器(BSC)，基站控制器經(jīng)由移動業(yè)務(wù)交換中心(zhngxn)將移動臺連接到網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)管理系統(tǒng)的交換功能，允許系統(tǒng)工程師對GSM系統(tǒng)的所有方面進(jìn)行監(jiān)視、診斷和檢修。該子系統(tǒng)與其他GSM子系統(tǒng)內(nèi)部相連，僅提供給負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)設(shè)備的GSM運營公司。圖8-2所示為GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)

12、構(gòu)框圖。共一百零二頁圖8-2 GSM系統(tǒng)(xtng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖共一百零二頁移動臺通過無線空中接口與基站子系統(tǒng)相連?；咀酉到y(tǒng)包括(boku)基站控制器，基站控制器連接到移動業(yè)務(wù)交換中心，每個移動業(yè)務(wù)交換中心控制幾百個基站收發(fā)信臺。一些基站收發(fā)信臺可存在于基站控制器處，而其他一些是遠(yuǎn)程分布的，通過微波鏈路或?qū)ｉT租用線路直接與基站控制器相連。在相同的基站控制器控制下的兩個基站收發(fā)信臺間進(jìn)行移動臺切換，可由基站控制器處理而不需要移動業(yè)務(wù)中心，這樣就減少了移動業(yè)務(wù)交換中心的交換負(fù)擔(dān)。共一百零二頁網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)用來處理外部網(wǎng)絡(luò)以及位于無線子系統(tǒng)中基站控制器之間的GSM呼叫交換，同時也負(fù)責(zé)管理并提供幾個

13、用戶數(shù)據(jù)庫的接入。在網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)中，移動(ydng)業(yè)務(wù)交換中心是中心單元，控制著所有基站控制器之間的業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)中有三個不同的數(shù)據(jù)庫：歸屬位置寄存器、訪問位置寄存器和鑒權(quán)中心。歸屬位置寄存器包含著每一個相同移動(ydng)業(yè)務(wù)交換中心用戶信息和位置信息。在特定GSM系統(tǒng)中，每個用戶被分配一個獨有的國際移動(ydng)用戶識別號碼，該號碼用來區(qū)分每一個歸屬用戶。共一百零二頁訪問位置寄存器中暫時保存著正在訪問某一特定移動(ydng)業(yè)務(wù)交換中心覆蓋區(qū)的漫游用戶的用戶識別號碼和用戶信息。訪問位置寄存器連接到某一特定區(qū)域的幾個相近移動(ydng)業(yè)務(wù)交換中心上，并包含該區(qū)域每一個訪問用戶的

14、信息。一旦漫游用戶注冊到訪問位置寄存器，移動(ydng)業(yè)務(wù)交換中心就將必要的信息發(fā)送到訪問用戶的歸屬位置寄存器，根據(jù)漫游用戶的歸屬位置寄存器，漫游用戶呼叫可以適時地發(fā)送到公共電話交換網(wǎng)。共一百零二頁鑒權(quán)中心是一個嚴(yán)格保護(hù)的數(shù)據(jù)庫，它處理歸屬位置寄存器和訪問位置寄存器中每個用戶的鑒權(quán)和加密。鑒權(quán)中心包含有一個設(shè)備識別寄存器，負(fù)責(zé)識別與保存在歸屬位置寄存器和訪問位置寄存器中的信息不相符合的識別數(shù)據(jù)。操作支持子系統(tǒng)支持一個或者多個操作維護(hù)中心，該中心用于監(jiān)視(jinsh)和維護(hù)GSM系統(tǒng)中每個移動臺、基站、基站控制器和移動業(yè)務(wù)交換中心的性能。操作支持子系統(tǒng)主要有三個功能：共一百零二頁維護(hù)特定區(qū)域內(nèi)

15、所有通信硬件和網(wǎng)絡(luò)(wnglu)操作。管理所有收費過程。管理系統(tǒng)中的所有移動設(shè)備。在每個GSM系統(tǒng)中，每一個任務(wù)都有一個特定的操作維護(hù)中心。操作維護(hù)中心負(fù)責(zé)調(diào)整所有基站參數(shù)和計費過程，同時為系統(tǒng)操作者提供一定的功能來確定系統(tǒng)中每一個移動設(shè)備的性能和完整性。共一百零二頁8.2.3 無線接口GSM系統(tǒng)(xtng)的無線接口框圖如圖8-3所示。圖中Abis接口定義為基站子系統(tǒng)(xtng)的兩個功能實體基站控制器和基站收發(fā)信臺之間的通信接口，用于基站收發(fā)信臺與基站控制器的遠(yuǎn)端互連方式。該接口支持所有向用戶提供的服務(wù)，并轉(zhuǎn)發(fā)對基站收發(fā)信臺無線設(shè)備的控制和無線頻率的分配。對所有制造商，Abis接口被定義為

16、標(biāo)準(zhǔn)化接口。實際上，每個GSM基站制造商的Abis接口略有不同。共一百零二頁圖8-3 GSM系統(tǒng)(xtng)無線接口框圖共一百零二頁基站控制器經(jīng)由專用/租用線路或微波(wib)鏈路直接連接到移動業(yè)務(wù)交換中心?；究刂破骱鸵苿訕I(yè)務(wù)交換中心之間的接口叫做A接口，A接口在GSM中也是標(biāo)準(zhǔn)化接口。A接口定義為網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)與基站子系統(tǒng)間的通信接口。A接口采用SS7協(xié)議，該協(xié)議被稱為信令修正控制部分，支持移動業(yè)務(wù)交換中心和基站子系統(tǒng)之間的通信，也支持個人用戶與移動業(yè)務(wù)交換中心之間的網(wǎng)絡(luò)信息。A接口允許業(yè)務(wù)提供者可以使用不同制造商提供的基站和交換設(shè)備。SS7(Signaling System 7，信令系統(tǒng)#7

17、)是定義的一組電信協(xié)議，主要用于為電話公司提供局間信令，SS7采用公共信道信令技術(shù)，為信令服務(wù)提供商提供獨立的分組交換網(wǎng)絡(luò)。共一百零二頁GPRS(General Packet Radio Service，通用分組業(yè)務(wù))是在現(xiàn)有的GSM移動通信基礎(chǔ)上發(fā)展(fzhn)起來的一種移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是第二代移動通信到第三代移動通信的過渡。8.3 GPRS技術(shù)(jsh)共一百零二頁8.3.1 概述1. GPRS的產(chǎn)生與發(fā)展GPRS是一種以全球手機(shu j)系統(tǒng)(GSM)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是GSM的延續(xù)。GPRS通過在GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)中引入分組交換的功能實體，以完成用分組方式進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸。

18、它突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應(yīng)的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來實現(xiàn)分組交換。GPRS具有以下特點：高速數(shù)據(jù)傳輸：速度為GSM的10倍，還可以穩(wěn)定地傳送大容量的高質(zhì)量音頻與視頻文件。共一百零二頁永遠(yuǎn)在線：由于建立新的連接幾乎無需任何時間(即無需為每次數(shù)據(jù)的訪問建立呼叫系統(tǒng))，隨時都可以與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。僅按數(shù)據(jù)流量計費：根據(jù)用戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量來計費，而不是按上網(wǎng)時間計費。只要不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，一直在線也無需付費。GPRS通過在原GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加一系列的功能實體來完成分組數(shù)據(jù)功能，新增功能實體組成GSM-GPRS網(wǎng)絡(luò)，作為獨立(dl)的網(wǎng)絡(luò)實體對GSM數(shù)據(jù)進(jìn)行旁

19、聽，完成GPRS業(yè)務(wù)，原GSM網(wǎng)絡(luò)則完成語音功能，盡量減少對GSM網(wǎng)絡(luò)的改動。GPRS網(wǎng)絡(luò)與GSM原網(wǎng)絡(luò)通過一系列的接口協(xié)議共同完成對移動臺的移動管理功能。共一百零二頁目前全世界已有近百個運營商開通GPRS商用系統(tǒng)、試商用系統(tǒng)或?qū)嶒炏到y(tǒng)，國際上有名(yu mng)的大型電信設(shè)備制造廠商也都在積極開發(fā)GPRS相關(guān)產(chǎn)品，提出一系列解決方案，世界各地移動網(wǎng)絡(luò)運營商配合電信設(shè)備制造廠商提供大量的GPRS服務(wù)。共一百零二頁2. GPRS功能與業(yè)務(wù)介紹GPRS網(wǎng)絡(luò)的高層功能包括以下幾個方面(fngmin)：網(wǎng)絡(luò)接入控制功能、分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能、移動性管理功能、邏輯鏈路管理功能、無線資源管理功能等。網(wǎng)絡(luò)接入

20、控制功能：網(wǎng)絡(luò)接入控制功能控制移動臺對網(wǎng)絡(luò)的接入，使移動臺使用網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)資源完成數(shù)據(jù)功能。用戶可以從移動終端和固定網(wǎng)絡(luò)(如Internet)發(fā)起。網(wǎng)絡(luò)接入控制功能包含位置登記功能、鑒權(quán)和授權(quán)功能、許可控制功能和消息屏蔽功能。共一百零二頁分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能：分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能完成對分組數(shù)據(jù)的尋址和發(fā)送工作，保證分組數(shù)據(jù)按最優(yōu)路徑送往目的地。分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能由轉(zhuǎn)發(fā)功能、路由功能、地址轉(zhuǎn)換和映射功能、封裝功能、隧道功能、壓縮功能和加密功能等部分組成。移動性管理功能：移動性管理功能用于公共陸地(ld)移動網(wǎng)絡(luò)中，保持對移動臺當(dāng)前位置跟蹤功能。GPRS網(wǎng)的移動性管理處理功能與現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)類似。一個

21、或多個蜂窩構(gòu)成一個路由區(qū)。一個GPRS服務(wù)支持節(jié)點對每個路由區(qū)提供服務(wù)。共一百零二頁邏輯鏈路管理功能：邏輯鏈路指移動臺到GPRS網(wǎng)絡(luò)(wnglu)間所建立的分組數(shù)據(jù)傳送的邏輯鏈路，當(dāng)邏輯鏈路建立后，移動臺與邏輯鏈路具有一一對應(yīng)關(guān)系。邏輯鏈路管理功能包括以下功能：邏輯鏈路建立功能、邏輯鏈路維護(hù)功能和邏輯鏈路釋放功能。無線資源管理功能：無線資源管理功能處理無線通信通道的分配和管理。GPRS無線資源管理功能要實現(xiàn)GPRS和GSM共用無線信道。共一百零二頁在移動網(wǎng)絡(luò)(wnglu)中，GPRS使得用戶能夠在端到端分組傳輸模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，GPRS網(wǎng)提供的承載業(yè)務(wù)包括：點對點無線連接網(wǎng)絡(luò)(wnglu)

22、業(yè)務(wù)、點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、點對多點數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)。點對點無線連接網(wǎng)絡(luò)(wnglu)業(yè)務(wù)：屬于數(shù)據(jù)報類型業(yè)務(wù)，各個數(shù)據(jù)分組彼此互相獨立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認(rèn)保護(hù)，主要支持突發(fā)非交互式應(yīng)用業(yè)務(wù)，是由IP協(xié)議支持的業(yè)務(wù)。共一百零二頁點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：屬于虛電路型業(yè)務(wù)，它為兩個用戶或多個用戶之間傳送多路數(shù)據(jù)分組建立邏輯虛電路。點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求有建立連接，數(shù)據(jù)傳送和連接釋放工作程序，支持突發(fā)事件處理和交互式應(yīng)用業(yè)務(wù)，是面向應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。點對多點數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：GPRS提供點對多點數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可根據(jù)(gnj)某個業(yè)務(wù)

23、請求者要求，把信息送給多個用戶，又可細(xì)分為點對多點信道廣播業(yè)務(wù)、點對多點群呼叫業(yè)務(wù)和IP業(yè)務(wù)。其他業(yè)務(wù)：包括GPRS補充業(yè)務(wù)，GSM短消息業(yè)務(wù)、匿名的接入業(yè)務(wù)和各種GPRS電信業(yè)務(wù)。共一百零二頁8.3.2 邏輯網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)1. GPRS網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)GPRS網(wǎng)絡(luò)是在GSM網(wǎng)絡(luò)中引入三個主要組件來實現(xiàn)的，使用戶能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。GPRS網(wǎng)絡(luò)總架構(gòu)如圖8-4所示。移動臺通過無線方式連接到GPRS蜂窩電話上，GPRS蜂窩電話與GSM基站通信，但與電路(dinl)交換式數(shù)據(jù)呼叫不同，GPRS分組是從基站發(fā)送到GPRS服務(wù)支持節(jié)點，而不是通過移動交換中心連接到語音網(wǎng)絡(luò)上。GPRS服務(wù)支持節(jié)

24、點與GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點進(jìn)行通信。共一百零二頁GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點對分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理(chl)，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)上，如因特網(wǎng)。來自因特網(wǎng)標(biāo)識有移動臺地址的IP包，由GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點接收再轉(zhuǎn)發(fā)到GPRS服務(wù)支持節(jié)點，傳送到移動臺上。共一百零二頁圖8-4 GPRS網(wǎng)絡(luò)(wnglu)總架構(gòu)共一百零二頁2. GPRS邏輯體系結(jié)構(gòu)及主要接口GPRS通過在GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中增添“GPRS服務(wù)支持節(jié)點”和“GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點”兩個新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點來實現(xiàn)。由于增加(zngji)了這兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，需要命名新的接口。GPRS邏輯體系結(jié)構(gòu)如圖8-5所示(圖中給出了GPRS體系結(jié)構(gòu)中的接口及參考點)。共一百零二

25、頁圖8-5 GPRS邏輯(lu j)體系結(jié)構(gòu)共一百零二頁GPRS體系結(jié)構(gòu)中的接口及參考點解釋如下：R：非綜合業(yè)務(wù)(yw)數(shù)字網(wǎng)與移動終端之間的參考點。Gb：GPRS服務(wù)支持節(jié)點與基站子系統(tǒng)之間的接口。Gc：GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點與歸屬位置寄存器之間的接口。Gd：短消息與移動交換中心網(wǎng)關(guān)之間的接口，短消息互聯(lián)移動網(wǎng)關(guān)與GPRS服務(wù)支持節(jié)點之間的接口。Gi：GPRS與外部分組交換之間的參考點。Gn：同一GSM網(wǎng)絡(luò)中兩個GPRS服務(wù)支持節(jié)點之間的接口。共一百零二頁Gp：不同GSM網(wǎng)絡(luò)中兩個GPRS服務(wù)支持節(jié)點之間的接口。Gr：GPRS服務(wù)支持節(jié)點與歸屬寄存器之間的接口。Gs：GPRS服務(wù)支持節(jié)點與移動

26、業(yè)務(wù)交換(jiohun)中心/訪問寄存器之間的接口。Gf：GPRS服務(wù)支持節(jié)點與移動臺識別寄存器之間的接口。Um：移動臺與GPRS固定網(wǎng)部分之間的無線接口。共一百零二頁3. GPRS協(xié)議移動臺與GPRS服務(wù)支持節(jié)點之間的GPRS分層協(xié)議如圖8-6所示。Um接口是GSM的空中接口。Um接口通信協(xié)議有5層，自下至上依次為物理層、MAC層、邏輯鏈路層、子網(wǎng)匯聚層和網(wǎng)絡(luò)層。物理層：屬于射頻接口部分，邏輯鏈路層負(fù)責(zé)提供空中接口的各種邏輯信道。MAC層：定義和分配(fnpi)空中接口的GPRS邏輯信道，使得這些信道能被不同的移動臺共享。共一百零二頁圖8-6 GPRS協(xié)議(xiy)模型共一百零二頁邏輯鏈路層

27、：提供(tgng)無線鏈路協(xié)議，負(fù)責(zé)高層鏈路接入層的鏈路接入數(shù)據(jù)單元上形成的數(shù)據(jù)鏈路地址、幀字段，生成完整的數(shù)據(jù)鏈路幀。子網(wǎng)匯聚層：完成傳送數(shù)據(jù)的分組、打包，確定TCP/IP地址和加密方式。網(wǎng)絡(luò)層：提供(tgng)TCP/IP協(xié)議，這些協(xié)議中傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是透明的。共一百零二頁8.3.3 傳輸平面和信令平面移動臺和GPRS服務(wù)支持節(jié)點之間使用邏輯接口，其中，傳輸平面用于分組數(shù)據(jù)傳送，信令平面用于信令傳送。1. GPRS數(shù)據(jù)傳輸平面數(shù)據(jù)傳輸平面接口結(jié)構(gòu)包括移動臺、基站子系統(tǒng)、GPRS服務(wù)支撐(zh chng)節(jié)點和GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點，如圖8-7所示。邏輯鏈路層(LLC)在移動臺和GPRS

28、服務(wù)支持節(jié)點之間提供邏輯鏈路和幀結(jié)構(gòu)。移動臺和GPRS服務(wù)支持節(jié)點之間的任何數(shù)據(jù)在邏輯鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元(LL-PDU)上發(fā)送，共一百零二頁并支持檢測、從丟失或受損的邏輯鏈路數(shù)據(jù)單元中恢復(fù)、加密和流量控制(kngzh)。信息不只通過基本的GSM無線接口加密，而且通過Abis接口和Gb也加密。共一百零二頁圖8-7 數(shù)據(jù)傳輸平面(pngmin)共一百零二頁數(shù)據(jù)傳輸平面中一些名詞(mng c)的解釋如下：GPRS隧道協(xié)議(GTP)：提供流量控制功能。傳輸層協(xié)議(UDP/TCP)建立端到端連接的可靠鏈路，TCP面向連接的協(xié)議具有保護(hù)和流量控制功能，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。UDP不提供錯誤恢復(fù)能力，只充當(dāng)數(shù)

29、據(jù)報的發(fā)送者和接收者。L2：數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，可采用以太網(wǎng)協(xié)議。L1為物理層。BSSGP：該層包含了網(wǎng)絡(luò)層一部分傳輸層功能，主要解釋路由信息和服務(wù)質(zhì)量信息。共一百零二頁邏輯鏈路層(LLC)：提供端到端的可靠的邏輯鏈路連接。SNDCP：執(zhí)行用戶數(shù)據(jù)(shj)的分段、壓縮功能等。無線鏈路控制支持子層(RLC)：屬于鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，具有鏈路層一部分功能和網(wǎng)絡(luò)層一部分功能。共一百零二頁2. GPRS信令平面從移動(ydng)臺到GPRS服務(wù)支持子層的信令平面接口結(jié)構(gòu)如圖8-8所示。在底層，傳輸平面和信令平面是相同的。在邏輯鏈路層以上，在信令平面中，用GPRS移動(ydng)性管理與會話管理(GSM/

30、SM)協(xié)議來代替SNDCP，并將GSM/SM用于鑒權(quán)功能、會話建立和校正。共一百零二頁圖8-8 GPRS信令平面(pngmin)共一百零二頁8.3.4 TCP/IP協(xié)議1. TCP/IP協(xié)議TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議)，是Internet最基本的協(xié)議，由網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成。在GPRS中，需要TCP/IP協(xié)議來完成數(shù)據(jù)的裝包和拆包過程(guchng)，以及保證數(shù)據(jù)的正確性。共一百零二頁2. TCP的連接及確認(rèn)傳送機制TCP為保證數(shù)據(jù)的正確，每發(fā)出一個包，都要求接收

31、方收到后返回一個確認(rèn)包。同時，發(fā)送端也要對所有接收到的包進(jìn)行確認(rèn)。由于數(shù)據(jù)包的包頭本身就可以包含確認(rèn)信息，所以在發(fā)送數(shù)據(jù)包的同時確認(rèn)已經(jīng)收到對方的包。通常TCP不是立即對多接收到的信息進(jìn)行確認(rèn)，它通過一定的延時來實現(xiàn)(shxin)這個目的，如果在延時時間內(nèi)有信息發(fā)送到對方，則將確認(rèn)信息攜帶過去，否則在延遲到期時再回送確認(rèn)信息。采用這種機制時，每次確認(rèn)將可能包含多個數(shù)據(jù)包的確認(rèn)信息。共一百零二頁3. TCP的可靠傳輸控制方法TCP協(xié)議采用確認(rèn)機制和流量控制等機制保證數(shù)據(jù)傳送的正確性。采用TCP進(jìn)行傳送時，發(fā)送端通過發(fā)送計時器控制數(shù)據(jù)包的確認(rèn)。如果特定時間內(nèi)沒有接收到數(shù)據(jù)發(fā)送確認(rèn)信息，則發(fā)送端就認(rèn)

32、為數(shù)據(jù)包已經(jīng)丟失，隨之進(jìn)行數(shù)據(jù)包的重發(fā)。另外，TCP包頭中還攜帶(xidi)數(shù)據(jù)校驗位信息，以發(fā)現(xiàn)在傳輸過程中數(shù)據(jù)的變化，如果數(shù)據(jù)包在到達(dá)時計算得到的校驗位發(fā)生了變化。TCP將丟棄這個數(shù)據(jù)包，并由發(fā)送端進(jìn)行重傳。共一百零二頁在接收端，錯誤的IP數(shù)據(jù)包將被重新排序，重復(fù)的數(shù)據(jù)包將被丟棄，從而保證正確的IP數(shù)據(jù)包序列傳送到應(yīng)用層。最后(zuhu)，TCP還進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送過程中的流量控制，以防止數(shù)據(jù)傳送過程中接收緩存區(qū)的溢出。共一百零二頁4. TCP的慢啟動與擁塞控制機制如果發(fā)送端所傳送的數(shù)據(jù)量過大，超出了網(wǎng)絡(luò)的傳送能力或者接收(jishu)端的接收(jishu)能力和處理能力，將可能造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，即

33、數(shù)據(jù)包雖然被送上網(wǎng)絡(luò)，但大多數(shù)數(shù)據(jù)包本身或其相應(yīng)的確認(rèn)在到達(dá)目的地之前被中間路由器丟棄，將引起發(fā)送端數(shù)據(jù)重傳，使擁塞問題惡化。TCP使用一系列擁塞控制和流量控制算法來控制發(fā)送行為。它們可以保證TCP以合適的速率發(fā)送數(shù)據(jù)以達(dá)到有效利用網(wǎng)絡(luò)可用資源的目的。共一百零二頁TCP/IP流量控制采用可變發(fā)送窗口(chungku)方式。接收端根據(jù)接收能力確認(rèn)接收窗口(chungku)大小并通知發(fā)送端，發(fā)送端根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞和接收端的接收能力確定擁塞窗口(chungku)。接收窗口(chungku)和擁塞窗口(chungku)中的最小值將作為發(fā)送窗口(chungku)變量，用于確定發(fā)送端在沒有接收到確認(rèn)的情況下，

34、最大可以發(fā)送的數(shù)據(jù)段的數(shù)量。發(fā)送端所傳送的TCP包的序列號都不能大于最大確認(rèn)包的序列號與發(fā)送窗口(chungku)變量之和。發(fā)送端將根據(jù)數(shù)據(jù)確認(rèn)情況及時調(diào)整各個窗口(chungku)的參數(shù)，以保證網(wǎng)絡(luò)的最大吞吐量等性能。共一百零二頁在TCP/IP進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)時，使用的可靠傳輸和流量控制機制包括慢啟動機制、擁塞避免機制和快速重傳與快速恢復(fù)(huf)機制。慢啟動機制：一般用于數(shù)據(jù)發(fā)送起始階段，此時由于不了解網(wǎng)絡(luò)的初始帶寬和擁塞情況，采用較大速率傳送時可能造成網(wǎng)絡(luò)擁塞和數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，所以發(fā)送端緩慢增加擁塞窗口以調(diào)整發(fā)送窗口，來控制數(shù)據(jù)初始流量的增加。共一百零二頁擁塞避免機制：一般(ybn)在接近門限

35、窗口或者產(chǎn)生數(shù)據(jù)包丟失時啟動，門限窗口是系統(tǒng)在發(fā)生擁塞情況下設(shè)定的擁塞窗口的最大值，當(dāng)擁塞窗口達(dá)到門限窗口值時，意味著再增加數(shù)據(jù)流量將可能造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。此時，系統(tǒng)降低擁塞窗口的增長速率，進(jìn)入擁塞避免階段?？焖僦貍髋c快速恢復(fù)機制：這是一種數(shù)據(jù)確認(rèn)機制。它監(jiān)測數(shù)據(jù)包的確認(rèn)情況并對丟失的數(shù)據(jù)包采用快速重傳和快速恢復(fù)機制予以重傳。共一百零二頁5. TCP/IP協(xié)議中的其他重要參量TCP/IP協(xié)議中的重要參量包括直接擁塞指示標(biāo)志(ECN)、通路最大傳輸單元(MTU)檢測機制、頭壓縮、有限傳送和時間標(biāo)志。直接擁塞指示標(biāo)志：一般情況下，大多數(shù)路由器在緩存區(qū)出現(xiàn)擁塞的情況下會丟棄數(shù)據(jù)包，使用(shyng)直接

36、擁塞指示標(biāo)志可以起到擁塞控制的目的，并且能夠防止數(shù)據(jù)包的丟失。在直接擁塞指示機制作用過程中，中間路由器在檢測到擁塞之后，首先通知接收端，由接收端通知發(fā)送端降低發(fā)送窗口變量，使得數(shù)據(jù)傳送速率降低、達(dá)到擁塞控制的目的。共一百零二頁通路最大傳輸單元(MTU)檢測機制：如果IP包的長度超過通路上的MTU大小，就不可避免地會產(chǎn)生數(shù)據(jù)包分段。分段會帶來一系列的問題，如造成增加系統(tǒng)的處理負(fù)擔(dān)(fdn)，而且部分?jǐn)?shù)據(jù)的丟失也會引起整個數(shù)據(jù)包的重傳；另外，在一些情況下，防火墻還會由于數(shù)據(jù)包中缺少包頭信息而阻塞數(shù)據(jù)包傳送。因此，如果能夠確認(rèn)鏈路上所能夠傳送的數(shù)據(jù)包的最大長度，避免分段則可以提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，減少分段

37、所帶來的問題。TCP/IP協(xié)議中的路徑MTU監(jiān)測機制有效地解決了這個問題。共一百零二頁頭壓縮：使用IP頭壓縮技術(shù)可以減小響應(yīng)時間、提高吞吐量、降低掉包率。但由于頭壓縮算法不傳送整個IP包頭信息，只傳送連續(xù)數(shù)據(jù)包之間的數(shù)據(jù)包頭變化情況，因此鏈路上單個TCP數(shù)據(jù)段的丟失將引起傳送和接收的TCP序列號失步。這樣，當(dāng)某一個壓縮的TCP數(shù)據(jù)段丟失時，解壓縮器將會產(chǎn)生錯誤的TCP包頭。TCP包頭接收器將因為校驗位錯誤而丟棄當(dāng)前窗口中所有的剩余(shngy)包。因為無線鏈路的不穩(wěn)定，造成的丟包率較大，建議在無線鏈路上應(yīng)用TCP協(xié)議時不使用頭壓縮技術(shù)。共一百零二頁有限傳送：對于擁塞窗口大小或者在窗口范圍中大量

38、數(shù)據(jù)丟失的情況，可以采用有限傳送機制來提高系統(tǒng)的性能。一般情況下，如果一個數(shù)據(jù)段的應(yīng)答在指定(zhdng)的時間內(nèi)沒有返回，就會被認(rèn)為是重發(fā)超時，這個數(shù)據(jù)段就會被重新發(fā)送；另外，如果發(fā)送端接收到兩個相同的確認(rèn)信息，就可能表示接收端數(shù)據(jù)包的重組，如果發(fā)送端收到三個相同的應(yīng)答消息就表示數(shù)據(jù)包的丟失，這兩種情況下都會觸發(fā)發(fā)送端的快速重傳機制。數(shù)據(jù)恢復(fù)階段，可以采用多種技術(shù)進(jìn)行恢復(fù)，如慢啟動恢復(fù)、快速恢復(fù)和基于選擇性應(yīng)答的恢復(fù)時間標(biāo)志：共一百零二頁提供傳送時間信息(xnx)。TCP對每個數(shù)據(jù)包標(biāo)定時間和序列號信息(xnx)，以提供網(wǎng)絡(luò)帶寬時延較大下的傳送窗口控制機制。共一百零二頁6. GPRS系統(tǒng)中的

39、TCP/IP應(yīng)用特性無線系統(tǒng)與有線系統(tǒng)相比，比較獨特，對TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用有較大的影響，主要表現(xiàn)在：不對稱性、延遲較大、存在(cnzi)延遲突變、帶寬振蕩、存在(cnzi)分組丟失、用戶移動性和數(shù)據(jù)包較小。不對稱性：GPRS系統(tǒng)在帶寬、延遲、媒體接入方式和誤碼率各個方面存在(cnzi)不對稱性，主要表現(xiàn)為上下行方向的帶寬不同、媒體接入不對稱性、誤包率的不對稱性。共一百零二頁延遲較大：由于無線系統(tǒng)(xtng)的復(fù)雜性，GSM和GPRS系統(tǒng)(xtng)無線處理單元采用各種信道適配技術(shù)。如物理層通過信道交織、卷積等手段保證通信質(zhì)量，對移動終端和基站設(shè)備的處理能力帶來了很大挑戰(zhàn)，引起擁塞控制，從而

40、影響TCP的吞吐量。存在延遲突變：GPRS系統(tǒng)(xtng)中數(shù)據(jù)傳送時延變化受到信號強度、業(yè)務(wù)權(quán)限、帶寬限制和用戶行為等方面的影響，使通信鏈路上延遲可能發(fā)生突然的增加。例如，在進(jìn)入信號覆蓋盲區(qū)時，丟失無線覆蓋導(dǎo)致無線鏈路中斷，引起鏈路層恢復(fù)時造成時延增加；共一百零二頁切換(qi hun)過程中，新舊小區(qū)之間信令和數(shù)據(jù)交換造成的延遲增加；語音業(yè)務(wù)對信道占用具有優(yōu)先權(quán)，一旦有語音業(yè)務(wù)，它將會搶占數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，造成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬突變；不同服務(wù)等級的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有不同的優(yōu)先權(quán)級別，從而對業(yè)務(wù)信道占有不同的優(yōu)先權(quán)，造成低權(quán)限的數(shù)據(jù)傳送被抑制，信道被搶占的現(xiàn)象。帶寬振蕩：鑒于無線頻譜的有限性，GPRS系統(tǒng)通過

41、用戶間的信道共享來提高數(shù)據(jù)速率，多種控制機制可用于信道分配，以增加資源利用的有效性。共一百零二頁如果多個用戶想要同時傳送大量數(shù)據(jù)，控制程序?qū)⒉坏貌粚Ω鱾€用戶重復(fù)進(jìn)行資源的分配和釋放過程。這種高速信道的周期性分配和釋放造成的帶寬變化稱為帶寬振蕩。同時，小區(qū)中用戶的切入、切出可用帶寬都將受到影響。存在分組丟失：由于無線信道的衰落特性，GPRS系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送過程中無線幀誤碼率較多，由于采用鏈路層重傳機制，分組丟包率能夠保持較低的水平。但是(dnsh)鏈路層重傳機制仍然會增加時延，造成數(shù)據(jù)包重傳，引起TCP的擁塞控制。共一百零二頁用戶移動性：用戶移動過程中的路由更新和小區(qū)切換將可能造成數(shù)據(jù)傳送錯誤和延時

42、，并且切換后網(wǎng)絡(luò)性能與原來有差異，如產(chǎn)生帶寬與鏈路質(zhì)量等方面的變化，這都可能對系統(tǒng)性能造成影響。數(shù)據(jù)包較小：無線終端功耗大，內(nèi)存小，不適合處理(chl)較大的數(shù)據(jù)量。無線系統(tǒng)中的IP應(yīng)用多為小數(shù)據(jù)包。共一百零二頁第三代移動通信(簡稱3G)是由國際電信聯(lián)盟提出的采用CDMA數(shù)字技術(shù)的新一代通信系統(tǒng)，是近20年現(xiàn)代移動通信技術(shù)與實踐(shjin)的總結(jié)和發(fā)展。8.4 第三代移動(ydng)通信共一百零二頁8.4.1 概述3G是1985年國際電信聯(lián)盟提出，當(dāng)時稱為未來公共陸地移動系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)預(yù)計在2002年左右投入(tur)商用，并且一期主頻位于2GHz頻段附近，所以將其正式命名為IMT-200

43、0(International Mobile Telecommunications in the year 2000)。歐洲的電信業(yè)稱其為UMTS(通用移動通信系統(tǒng))。國際典型聯(lián)盟定義了IMT2000網(wǎng)絡(luò)的框架、功能模型、需求以及服務(wù)等，作為3G標(biāo)準(zhǔn)家族的總框架，要求3G系統(tǒng)具備多媒體的傳輸能力，支持的數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：共一百零二頁快速移動環(huán)境最高速率達(dá)到144 kb/s。室內(nèi)環(huán)境最高速率達(dá)到2 Mb/s。室內(nèi)或室外或步行環(huán)境，最高速率達(dá)384 kb/s。IMT-2000網(wǎng)絡(luò)框架將3G系統(tǒng)(xtng)劃分為四個功能子系統(tǒng)(xtng)(如圖8-9所示)：核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)、移動臺和用戶識

44、別模塊。共一百零二頁圖8-9 IMT-2000網(wǎng)絡(luò)(wnglu)框架共一百零二頁該框架還定義了4個標(biāo)準(zhǔn)接口：網(wǎng)絡(luò)(wnglu)與網(wǎng)絡(luò)(wnglu)接口；無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的接口；無線接口，即用戶網(wǎng)絡(luò)(wnglu)接口；用戶識別模塊和移動臺之間的接口。第三代移動通信主要提出三個標(biāo)準(zhǔn)：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。WCDMA：由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI)提出的寬帶CDMA技術(shù)，它在一個帶寬達(dá)5 MHz的范圍內(nèi)直接對信號進(jìn)行擴頻，兼容GSM。CDMA2000：由美國提出的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，由多個1.25 MHz窄帶直接擴頻系統(tǒng)組成的一個帶寬系統(tǒng)。共一百零二頁TD-SCDMA：由中國

45、信息產(chǎn)業(yè)部電信科學(xué)技術(shù)研究院提出的標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)，它結(jié)合了時分雙工TDD和CDMA的技術(shù)優(yōu)勢。共一百零二頁8.4.2 WCDMA系統(tǒng)UMTS(Universal Mobile Telecommunication System，通用移動通信系統(tǒng))是采用WCDMA空中(kngzhng)接口技術(shù)的第三代移動通信系統(tǒng)，通常UMTS系統(tǒng)也被稱為WCDMA通信系統(tǒng)。UMTS系統(tǒng)由三部分組成：核心網(wǎng)(CN)、UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)(UTRAN)和用戶裝置(UE)，核心網(wǎng)與無線接入網(wǎng)之間的接口定義為Iu接口，UTRAN與UE的接口定義為Uu接口，如圖8-10所示。共一百零二頁圖8-10 UMTS無線接入

46、網(wǎng)共一百零二頁核心網(wǎng)從邏輯上可分為電路(dinl)交換域(CS)和分組交換域(PS)，電路(dinl)交換域是UMTS的電路(dinl)交換核心網(wǎng)，用于支持電路(dinl)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；分組交換域是UMTS的分組業(yè)務(wù)核心網(wǎng)，用于支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(GPRS)和一些多媒體業(yè)務(wù)。根據(jù)UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)連接到核心網(wǎng)邏輯域的不同，Iu可分為Iu-CS和Iu-PS，其中Iu-CS是UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)與電路(dinl)交換域的接口，Iu-PS是UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)與分組交換域的接口，如圖8-11所示。共一百零二頁UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)包括多個無線接入網(wǎng)(RNS)子系統(tǒng)。無線接入網(wǎng)子系統(tǒng)包括無線網(wǎng)絡(luò)控制

47、器(RNC)和一個或多個基站，基站與無線網(wǎng)絡(luò)控制器通過(tnggu)Iub(Iub是無線網(wǎng)絡(luò)控制器與移動基站之間的接口)接口互聯(lián)。在UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)內(nèi)，不同的無線網(wǎng)絡(luò)控制器通過(tnggu)Iur(Iur是無線網(wǎng)絡(luò)控制器與無線網(wǎng)絡(luò)控制器之間的接口)互聯(lián)，Iur通過(tnggu)無線網(wǎng)絡(luò)控制器之間的直接物理連接或者通過(tnggu)傳輸網(wǎng)連接。共一百零二頁圖8-11 UMTS陸地(ld)無線接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)共一百零二頁UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)功能如下：系統(tǒng)接入控制。系統(tǒng)接入是一種方式，使UMTS用戶連接到UMTS，以便使用UMTS業(yè)務(wù)的方法。用戶系統(tǒng)接入的發(fā)起者既可以是移動端，也可以是網(wǎng)絡(luò)端。接入

48、控制。接入控制的目的是接入或否決新的用戶、新的無線接入承載或新的無線連接。接入控制應(yīng)該避免過載情況。擁塞(yngs)控制。擁塞(yngs)控制的任務(wù)是監(jiān)視、檢測和處理系統(tǒng)已連接的用戶接近或達(dá)到過載情況，即網(wǎng)絡(luò)的某部分已經(jīng)或即將用完資源。擁塞(yngs)控制應(yīng)該使系統(tǒng)盡可能平滑地回到穩(wěn)定狀態(tài)。共一百零二頁8.4.3 CDMA2000系統(tǒng)(xtng)CDMA2000采用CDMA技術(shù)的帶寬擴頻接口，用以滿足3G無線通信系統(tǒng)(xtng)的需求。CDMA2000無線傳輸技術(shù)上的關(guān)鍵設(shè)計有如下特點：寬帶CDMA無線接口在提高系統(tǒng)性能和容量優(yōu)勢比較明顯。支持多種范圍的射頻信道帶寬：1.25 MHz、3.75

49、 MHz、7.5 MHz、11.25 MHz和15 MHz。增強的MAC功能用以支持高效率的高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。共一百零二頁為支持MAC對物理層進(jìn)行了優(yōu)化。可支持多種空中接口(ji ku)信令的靈活的信令結(jié)構(gòu)。CDMA2000的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖8-12所示，包含移動臺、基站子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)和操作維護(hù)子系統(tǒng)。共一百零二頁圖8-12 CDMA2000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖(kungt)共一百零二頁其中網(wǎng)絡(luò)(wnglu)交換子系統(tǒng)是CDMA2000的核心網(wǎng)，包括電路數(shù)據(jù)域、分組數(shù)據(jù)域、智能網(wǎng)和短消息中心。電路數(shù)據(jù)域完成語音部分的交換，分組數(shù)據(jù)域完成數(shù)據(jù)部分的交換，智能網(wǎng)為移動用戶提供智能業(yè)務(wù)，短消息中心為移動

50、用戶提供短信服務(wù)。共一百零二頁8.4.4 TD-SCDMA系統(tǒng)TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Muliple Access，時分同步碼分多址的簡稱)，是第三代無線通信的一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是中國指定的3G標(biāo)準(zhǔn)。TD-SCDMA具有以下特點：TD-SCDMA在頻譜利用率、頻率靈活性、對業(yè)務(wù)支持具有多樣性及成本(chngbn)等方面有獨特優(yōu)勢。TD-SCDMA由于采用時分雙工，上行和下行信道技術(shù)特性基本一致。共一百零二頁具有TDMA的優(yōu)點，可以靈活設(shè)置上行和下行時隙的比例而調(diào)整上行和下行的數(shù)據(jù)速率比例，適合因特網(wǎng)業(yè)務(wù)中上行數(shù)據(jù)少而下行數(shù)據(jù)多的應(yīng)用場合。在核心網(wǎng)方面，TD-SCDMA與WCDMA采用完全相同(xin tn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括核心網(wǎng)與無線接入網(wǎng)之間采用相同(xin tn)的Iu接口，在空中接口高層協(xié)議上兩者也完全相同(xin tn)。這些共同之處保證了兩個系統(tǒng)之間的無縫漫游、切換、業(yè)務(wù)支持的一致性等。TD-SCDMA的所有技術(shù)特點和優(yōu)勢在空中接口的物理層體現(xiàn)，TD-SCDMA采用雙工方式。所以物理層技術(shù)的差別是TD-SCDMA與WCDMA最