《蜂窩移動通信概論》課件

《蜂窩移動通信概論》ppt課件目錄蜂窩移動通信概述蜂窩移動通信技術(shù)基礎(chǔ)蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)蜂窩移動通信關(guān)鍵技術(shù)蜂窩移動通信業(yè)務(wù)與應(yīng)用蜂窩移動通信發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)01蜂窩移動通信概述0102蜂窩移動通信定義它由多個無線電覆蓋的區(qū)域組成，每個區(qū)域稱為一個蜂窩，蜂窩之間通過無線鏈路連接，形成一個覆蓋廣泛的網(wǎng)絡(luò)。蜂窩移動通信是一種無線通信技術(shù)，通過無線電波在移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)絡(luò)之間建立通信連接。蜂窩移動通信發(fā)展歷程1980年代初，第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)（1G）出現(xiàn)，實現(xiàn)了模擬信號傳輸，但存在容量小、保密性差等缺點。1990年代初，第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)（2G）出現(xiàn)，采用數(shù)字信號傳輸，提高了保密性和通話質(zhì)量。2000年代初，第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)（3G）出現(xiàn)，支持高速數(shù)據(jù)傳輸和多媒體業(yè)務(wù)。2010年代初，第四代蜂窩移動通信系統(tǒng)（4G）出現(xiàn)，具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的延遲。ABDC無線接入網(wǎng)（RAN）負(fù)責(zé)無線信號的發(fā)送和接收，包括基站和天線等設(shè)備。核心網(wǎng)（CN）負(fù)責(zé)處理和管理移動用戶的數(shù)據(jù)交換，包括移動交換中心和數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。用戶設(shè)備（UE）包括手機、平板電腦等終端設(shè)備，用于實現(xiàn)用戶與網(wǎng)絡(luò)的通信連接。運營支撐系統(tǒng)（OSS）包括計費、管理、維護等系統(tǒng)，用于保障網(wǎng)絡(luò)的正常運行和服務(wù)質(zhì)量。蜂窩移動通信系統(tǒng)組成02蜂窩移動通信技術(shù)基礎(chǔ)無線電波傳播特性無線電波在傳播過程中會受到多種因素的影響，如大氣、地形、建筑物等，這些因素會影響無線電波的傳播路徑和衰減程度。無線電波頻段蜂窩移動通信系統(tǒng)通常工作在低頻和高頻頻段，不同的頻段具有不同的傳播特性和穿透能力。無線電波傳播模型為了更好地理解和預(yù)測無線電波的傳播特性，需要建立無線電波傳播模型，這些模型可以用來估算信號的覆蓋范圍和強度。無線電波傳播無線信道特性01無線信道不同于有線信道，其傳播特性更加復(fù)雜和不可預(yù)測。無線信道中的信號會受到多徑效應(yīng)的影響，即信號通過不同路徑到達接收端的時間和相位會有所不同。多徑衰落02由于多徑效應(yīng)的存在，無線信號在傳輸過程中會發(fā)生幅度和相位的波動，這種現(xiàn)象被稱為多徑衰落。多徑衰落會影響信號的接收質(zhì)量，導(dǎo)致信號失真和誤碼率的增加。信道編碼與調(diào)制03為了減小多徑衰落的影響，需要采用信道編碼和調(diào)制技術(shù)來提高信號的抗干擾能力和傳輸質(zhì)量。無線信道與多徑衰落調(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù)是將數(shù)字信號或模擬信號轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)男盘栃问降倪^程。在蜂窩移動通信中，常用的調(diào)制方式包括QPSK、QAM、FSK和GMSK等。解調(diào)技術(shù)解調(diào)技術(shù)是調(diào)制的逆過程，即將已調(diào)信號還原為原始數(shù)字信號或模擬信號。解調(diào)過程需要在接收端進行，以恢復(fù)原始信號內(nèi)容。調(diào)制解調(diào)性能調(diào)制解調(diào)的性能對蜂窩移動通信系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計需要考慮多種因素，如誤碼率、頻譜效率、抗干擾能力等。調(diào)制解調(diào)技術(shù)擴頻通信基本原理擴頻通信是一種利用擴頻技術(shù)將信息擴展到更寬的頻帶上進行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。擴頻通信可以提高信號的抗干擾能力和保密性，同時可以實現(xiàn)多路復(fù)用和任意選址通信。擴頻信號的產(chǎn)生與解擴擴頻信號通常是通過偽隨機碼序列對信息信號進行調(diào)制得到的。在接收端，使用相同的偽隨機碼序列對接收到的擴頻信號進行解擴，以恢復(fù)原始信息信號。擴頻通信的主要特點擴頻通信的主要特點包括抗干擾能力強、抗多徑干擾能力強、抗竊聽能力強、可實現(xiàn)碼分多址通信等。這些特點使得擴頻通信在蜂窩移動通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。擴頻通信原理03蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)010203核心網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)提供用戶數(shù)據(jù)存儲、移動性管理和數(shù)據(jù)交換等核心業(yè)務(wù)。接入網(wǎng)絡(luò)包括基站和移動設(shè)備，負(fù)責(zé)無線信號的接入和傳輸。傳輸網(wǎng)絡(luò)提供核心網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)之間的連接，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存儲用戶簽約信息，如用戶身份標(biāo)識、訪問控制列表等。用戶簽約數(shù)據(jù)存儲負(fù)責(zé)管理用戶的移動性，包括位置更新、切換等操作。移動性管理對用戶進行身份認(rèn)證，并協(xié)商加密密鑰，確保通信安全。認(rèn)證與密鑰協(xié)商移動管理實體（MME）服務(wù)網(wǎng)關(guān)（SGW）作為移動數(shù)據(jù)服務(wù)的網(wǎng)關(guān)，提供數(shù)據(jù)路由和協(xié)議轉(zhuǎn)換功能。公共數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（PGW）作為外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，提供數(shù)據(jù)路由和計費等功能。用戶面處理處理用戶數(shù)據(jù)流，包括數(shù)據(jù)壓縮、流量整形等。策略控制實施QoS策略，確保用戶獲得所需的服務(wù)質(zhì)量。服務(wù)網(wǎng)關(guān)（SGW）與公共數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（PGW）負(fù)責(zé)無線信號的發(fā)送和接收，實現(xiàn)與移動設(shè)備的通信。管理無線資源，包括信道分配、功率控制等。驗證移動設(shè)備的接入請求，確保合法設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。管理小區(qū)配置、鄰區(qū)關(guān)系等信息，確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋和性能優(yōu)化。無線信號傳輸無線資源管理移動設(shè)備接入控制小區(qū)管理基站（eNodeB）04蜂窩移動通信關(guān)鍵技術(shù)頻分多址是一種將通信頻帶分成多個子頻帶，每個子頻帶供一個用戶使用的方法。頻分多址(FDMA)時分多址是一種將時間分割成多個時隙，每個時隙供一個用戶使用的方法。時分多址(TDMA)碼分多址是一種利用不同的擴頻碼來區(qū)分不同用戶的方法。碼分多址(CDMA)正交頻分多址是一種將頻帶分成多個子載波，并利用正交性進行多址接入的方法。正交頻分多址(OFDMA)多址接入技術(shù)123數(shù)據(jù)報交換是一種不建立持續(xù)連接的交換方式，數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸路徑是不確定的。數(shù)據(jù)報交換虛電路交換是一種在通信過程中建立虛電路的交換方式，數(shù)據(jù)報沿著建立的虛電路進行傳輸。虛電路交換流控制和擁塞控制是為了防止網(wǎng)絡(luò)過載而采取的措施，通過控制發(fā)送數(shù)據(jù)的速率來達到這一目的。流控制與擁塞控制分組交換技術(shù)03擴頻調(diào)制擴頻調(diào)制是一種將信息擴展到更寬頻帶的調(diào)制方式，常見的擴頻調(diào)制包括直接序列擴頻和跳頻擴頻。01線性編碼線性編碼是一種將輸入信息映射到輸出符號的編碼方式，常見的線性編碼包括奇偶校驗碼和循環(huán)冗余校驗碼。02調(diào)制調(diào)制是將低頻信號加載到高頻載波上的過程，常見的調(diào)制方式包括調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻。信道編碼與調(diào)制技術(shù)干擾隨機化通過添加擾碼或采用跳頻技術(shù)，使干擾在時間或頻率上隨機化，從而降低干擾的影響。干擾抵消通過接收機對已知干擾進行估計和抵消，以減小其對有用信號的影響。協(xié)同多點傳輸與接收通過多個基站協(xié)同發(fā)送或接收信號，以改善信號質(zhì)量并降低干擾。干擾協(xié)調(diào)與抑制技術(shù)05蜂窩移動通信業(yè)務(wù)與應(yīng)用語音業(yè)務(wù)概述語音業(yè)務(wù)是蜂窩移動通信最基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)，提供話音通話服務(wù)。發(fā)展歷程從模擬信號時代到數(shù)字信號時代，語音業(yè)務(wù)經(jīng)歷了巨大的變革，包括從2G的窄帶語音到4G的寬帶語音再到5G的高清語音（VoLTE）。技術(shù)特點采用數(shù)字信號處理技術(shù)，實現(xiàn)高效的話音壓縮和傳輸，保證通話質(zhì)量和穩(wěn)定性。未來展望隨著5G技術(shù)的普及，語音業(yè)務(wù)將進一步升級，實現(xiàn)更高質(zhì)量的語音通話和多媒體交互。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是蜂窩移動通信中最為重要的業(yè)務(wù)之一，提供互聯(lián)網(wǎng)接入和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。概述采用分組交換技術(shù)，支持高速數(shù)據(jù)傳輸和移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。技術(shù)特點從2G時代的文本傳輸?shù)?G時代的視頻流媒體，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)歷了爆炸式增長。發(fā)展歷程隨著5G技術(shù)的成熟，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將進一步升級，實現(xiàn)超高速、低時延的數(shù)據(jù)傳輸和云計算服務(wù)。未來展望數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多媒體業(yè)務(wù)是蜂窩移動通信中新興的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，提供音頻、視頻等多種媒體內(nèi)容的傳輸服務(wù)。概述技術(shù)特點發(fā)展歷程未來展望采用流媒體技術(shù)，支持實時音視頻傳輸和交互式多媒體應(yīng)用。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，多媒體業(yè)務(wù)逐漸成為蜂窩移動通信的重要組成部分。隨著5G技術(shù)的推廣，多媒體業(yè)務(wù)將進一步升級，實現(xiàn)更高質(zhì)量的音視頻傳輸和沉浸式多媒體體驗。多媒體業(yè)務(wù)物聯(lián)網(wǎng)與機器間通信業(yè)務(wù)概述物聯(lián)網(wǎng)與機器間通信業(yè)務(wù)是蜂窩移動通信中具有廣闊應(yīng)用前景的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，提供物與物、機器與機器之間的通信服務(wù)。技術(shù)特點采用低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)，支持海量設(shè)備連接和低成本、低功耗的通信需求。發(fā)展歷程隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)與機器間通信業(yè)務(wù)逐漸成為蜂窩移動通信的重要拓展方向。未來展望隨著5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)與機器間通信業(yè)務(wù)將進一步升級，實現(xiàn)更高效、更智能的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)。06蜂窩移動通信發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)全球范圍內(nèi)，5G技術(shù)已經(jīng)進入商用階段，各國運營商正在積極部署5G網(wǎng)絡(luò)，提供更快速、更可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。隨著技術(shù)的不斷進步，未來通信技術(shù)將朝著更高速度、更低時延、更廣覆蓋的方向發(fā)展，為各種新興業(yè)務(wù)和應(yīng)用提供更好的支持。5G及未來通信技術(shù)發(fā)展未來通信技術(shù)展望5G技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀大數(shù)據(jù)處理與分析蜂窩移動通信系統(tǒng)每天都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對這些數(shù)據(jù)進行處理和分析，挖掘出有價值的信息，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能和提高服務(wù)質(zhì)量。人工智能在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和管理中的應(yīng)用人工智能技術(shù)可以應(yīng)用于蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和管理，例如自組織網(wǎng)絡(luò)、智能運維等，提高網(wǎng)絡(luò)效率和可靠性。大數(shù)據(jù)與人工智能在蜂窩移動通信中的應(yīng)用隨著蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的普及，網(wǎng)絡(luò)安全威脅也日益嚴(yán)重，例如網(wǎng)絡(luò)攻擊、數(shù)據(jù)