移动通信网络基础篇课件.pptx

1、移动通信网络基础知识篇第一部分：通信概述第二部分：移动通信系统简介第三部分：第三代移动通信第一部分：通信概述什么是通信？通信的目的？ 通信是由一地向另一地传递消息的过程。 无论是古代的烽火台，还是现今的书信电话等，通信的目的只有一个：传递消息。模拟信号和数字信号电信号通常分为两大类：模拟信号和数字信电信号通常分为两大类：模拟信号和数字信号。号。 模拟信号模拟信号：某一电参量（幅度、频率）在一：某一电参量（幅度、频率）在一定取值范围内连续变化的信号。定取值范围内连续变化的信号。 数字信号数字信号：某一电参量（幅度、频率）在一：某一电参量（幅度、频率）在一定取值范围内跳跃变化，仅有有限个取值的定取

2、值范围内跳跃变化，仅有有限个取值的信号。信号。通信系统通信系统 1、基本模型基本模型信源发送设备信道接收设备信宿噪声如电话通信： 信源是通信者发出的声音信宿是通信者接收的声音发送设备是电话机发音话筒接收设备是电话机接收话筒信道即电话线噪声即线路中出现的干扰2、通信系统的分类按传递信号的信道媒质来分，可分为有线通按传递信号的信道媒质来分，可分为有线通信和无线通信。信和无线通信。 有线通信双绞线电缆光纤光缆无线通信微波卫星移动按信源来分，可分为语音通信系统，计算机（数据）通信系统和图像（多媒体）通信系统。按复用方式来分，可分为频分复用、时分复用和码分复用。通信中的基本概念一对用户间进行通信，一对用

3、户间进行通信，意味着其中任意两个用意味着其中任意两个用户之间需要一对连线。户之间需要一对连线。为此，在用户分布的中为此，在用户分布的中心位置设置一个完成交心位置设置一个完成交换功能的设备。换功能的设备。用户B用户A1、交换的概念交换机交换机的功能3.判别被叫用户的当前状态4.若被叫空闲，选择空闲链路，建立连接1.识别用户的呼叫请求2.记录被叫用户的号码5.通话结束，拆线，释放链路7.允许多对用户同时通话6.使任意两个交换机中的用户自由通话2、编码与解码 由于模拟信号结构复杂，抗干扰能力由于模拟信号结构复杂，抗干扰能力差，而数字信号信号结构简单，抗干扰能力强，所差，而数字信号信号结构简单，抗干扰

4、能力强，所以模拟通信必然被数字通信所取代。以模拟通信必然被数字通信所取代。模拟信号经过抽样、量化和编码三个过程，转变成模拟信号经过抽样、量化和编码三个过程，转变成数字信号。数字信号。编码是把量化的抽样信号变换成二进制码流的过程。编码是把量化的抽样信号变换成二进制码流的过程。解码则是编码的逆过程。解码则是编码的逆过程。3、调制与解调信号变换越快，所占用的不同频率的信号越多，频信号变换越快，所占用的不同频率的信号越多，频带越宽，这些不同频率组合就成为一段频谱，如话带越宽，这些不同频率组合就成为一段频谱，如话音模拟信号。音模拟信号。（0.3-3.4KHZ）话音信号所占用的频率范围：话音信号所占用的频

5、率范围：signal0.33.4f(khz) 对话音模拟信号进行8khz抽样，8为编码，得到数字信号，传输速率为64kb/s，则频带为0-32khz。 不同的传输媒质，有不同的特性，适合不同的频谱信号传输。（即能否传，传得是否远） 调制，就是调制信号的变化规律去改变载波某些参数的过程，也就是将调制信号的频谱搬到载波频谱上。 解调是调制的逆过程。 调制器调制器调制器相加器信道滤波解调滤波解调滤波解调M1(t)M2(t)Mn(t) .w1w2Wn调制解调示意图：M1(t)M2(t)Mn(t)4、复用的概念频分复用：以不同频率来调制信号。频分复用：以不同频率来调制信号。M1(t)频谱：M2(t)频谱

6、：Mn(t)频谱：f调制后：fff时分复用：以不同的时间来传输信号时分复用：以不同的时间来传输信号码分复用：以不同的码序列来调制信号。码分复用：以不同的码序列来调制信号。采用扩频技术，将信息加入到一个比信号带宽采用扩频技术，将信息加入到一个比信号带宽大很多的宽带上传输。当基站接收到信号以后，大很多的宽带上传输。当基站接收到信号以后，再还原成原来的信号。再还原成原来的信号。固定电话通信网固定电话网络图示： 交换局传输设备信道传输设备交换局.ABA A关传递的是模拟信号关传递的是模拟信号B B关传递的是经交换局模数转换并复用的数字关传递的是经交换局模数转换并复用的数字信号。信号。传输设备将多路数字

7、信号再复接，并调制到一传输设备将多路数字信号再复接，并调制到一个合适的频段上，在信道中传送。个合适的频段上，在信道中传送。固定电话接续过程1. 主叫电话摘机，本侧交换局送拨号音；2. 本侧交换机根据接收号码，找到一条通路到被叫所属交换机；3. 被叫侧交换机收到被叫号码，判定被叫用户闲。如忙则给主叫方送忙音；4. 被叫侧交换机给被叫电话送振铃音，同时给主叫电话送回铃声；5. 被叫摘机，通话开始6. 任一方挂机，本侧交换机通知对方挂机，释放电路。固定电话编号规则 国家代码长途区号用户号国家代码长途区号用户号 86 760 1234567第二部分：移动通信系统简介移动通信系统发展历程GSM网络结构（

8、一）VLRMSCBSC手机GMSCHLRAUCGMSC：移动门道局MSC：移动业务中心HLR：归属位置寄存器VLR：拜访位置寄存器AUC：鉴权中心BSC：基站控制器BTS：基站BTSBTSGSM网络结构（二）无线网络构成：基站、微蜂窝、直放站基站微蜂窝或分布系统微蜂窝或分布系统直放站直放站基站移动通信系统和固定电话系统两个明显的区别1、首先是连接用户的方式不同。2、固定电话网通过双绞线来连接用户和系统；而移动电话网通过空中的无线电波来连接用户和系统。3、这就决定了移动电话网要比固定电话系统多出一个设备基站。基站就是专门用于完成空中无线电波的调制解调，发射和接收的设备。完成信息的编码/解码工作完

9、成信号的调制/解调工作完成空中信号的加密/解密工作信号的发射/接收工作VLRMSCBSC手机手机GMSCHLRAUCBTSBTS移动通信系统和固定电话系统两个明显的区别1.用户的移动性是两个网络之间又一主要区别。2.呼叫一个固定电话用户，只需要知道它的电话号码就够了，因为电话号码和用户的地址是一一对应的。3.然而，在移动电话网 内，用户并没有一个固定的地址，因为它处于不断移动的状态。因此，呼叫一个移动用户，必须首先知道它的位置，移动网因此增加了几个用于储存和管理用户位置信息的设备（当然，不只是位置信息），例如：HLR，VLR等。. 目前我国所使用的900MGSM系统，一共分为124对双工载频，

10、载频间隔为200KHz。其中中国移动拥有94个频点，中国联通拥有30个频点。 由于系统采用了时分复用(TDMA)方式，每载频共分为8个时隙，即为8个信道。也就是说，一个载频可以被8个用户同时使用。如果一个小区有8个频点，那么，简单的说，它就能满足64个用户同时通话。890915ff960124个频点 频率资源始终是有限的，但是，用户确实无时不在增长， 每一时刻都有成千上万的用户同时享受着我们的服务，他们的通话并不受任何限制。这是怎么做到的呢？换句话说，系统的容量是怎样扩大的呢？ 其实，这个问题是通过频率资源的不断重复使用来解决。 一个小区中使用的频率可以被距离足够远的小区所复用（这时，频率之间

11、的干扰可以忽略）。简单的说，如果一个频段内的所有频点都同时被复用了N次，那么，系统的容量就扩大了N倍。这样，对于无线网络来说，扩容就意味着不断的新建基站和不断的复用频率。D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3同频小区12-reuse (4/12 pattern)Co-channel cells移动网络中的几个基本概念开机登记开机登记位置更新位置更新漫游漫游切换切换开机登记 移动台开机以后，它要在

12、空中接口上搜索，以找到正确的频率，并根据接收到的频率校正和同步信息，选择一个最合适的小区完成登记。 登记以后，移动台就能定时接收到系统发出的信息了。 双频手机要在900M和1800M两个频段上搜索选择最合适的小区完成登记，所以，双频手机的开机登记时间往往比较长。位置更新 当移动台进入了一个新的位置区，它就要向网络汇报，把自己的IMSI号码通过空中接口传送给HLR/VLR，这个过程就叫位置更新。 通过位置更新，系统能够随时了解移动台的位置变化情况，以便能够随时寻呼到用户，完成通话。漫游 GSM网络就是一种自动漫游的系统。移动台离开归属地，移动到其他业务区的行为就叫漫游。为了使手机在漫游过程中仍能

13、接收呼叫，系统必须随时能够了解移动台的位置变化情况，而且该位置信息将随手机位置的不断变化而改变。如果这种改变是由网络自动进行的，称之为“自动漫游”。越区切换（一）通话过程当中，移动台定期测试当前的下行信号强度和干扰情况，并把测试结果送给BSC，同时每个基站定期测试每个通话状态移动台的上行信号场强，也把测试结果送给BSC。 当BSC发现某一移动台的信号强度已降至某一给定的门限值以下时，说明移动台已逐渐远离当前基站。 BSC将会选择一个当前信号最强的小区，要求其分配一个信道，并通过原工作基站的话音信道向移动台发出转移频道指令。越区切换（二）移动台将该信息证实后，调谐到新的话音信道上，这样就完成一次

14、切换。 原有的话音信道在切换过程中一直保留直到切换完成以后才被释放，而且，即使切换不成功，绝大多数情况下，系统也能将通话在原有的话音信道上恢复。因此，GSM系统在切换过程中的掉话时很少的。三、基本呼叫流程介绍-市话打移动用户的呼叫接续过程 市话端和手机端的接入部分分属中国电信和中国移动的设备，两运营商之间互连互通时遵循的是就近入网原则，即市话拨手机在市话端发起后就近接入市话所在地的移动网，手机打市话在手机端发起后就近接入手机所在地的市话网。 下面分析北京市话拨打中山手机的接续过程。 1、主叫拨号。北京市话用户A拨打中山GSM用户B的MSISDN号码，PSTN网络的交换机分析MSISDN号码，得

15、知B用户为移动用户，它把呼叫转到GSM网络上距它最近的一个具有入口功能的移动业务交换中心GMSC。 2.GMSC分析被叫号码。GMSC分析该号码为北京位置寄存器HLR的用户后将MSISDN号码送至北京HLR，要求查询有关该被叫用户目前所在的位置信息。3HLR申请漫游号码MSRN。HLR把MSISDN号码转换成IMSI后查出用户目前处于哪个MSC并将该IMSI发至该MSC，向该MSC申请分配一个漫游号码。4选定漫游号码MSRN。MSC收到IMSI后临时给被叫用户B分配一个漫游号码并将此号码送回HLR，再由HLR发给GMSC使用。5连接呼叫至被叫所在的MSC。GMSC收到MSRN后，用此号码选择一

16、条出中继路由至MSC。MSC将负责本次呼叫的建立和计费功能。 6MSC命令被叫所在位置区内的所有基站发寻呼信息。MSC内记录用户所在的位置区，并通知位置区内的所有无线基站，由每个基站向被叫用户B发呼叫信号。7基站寻呼被叫用户B。基站收到寻呼命令后，将该寻呼消息（含有手机的IMSI号码）通过无线控制信道发射。MS接收到寻呼后向基站发回响应信号。 8呼叫连接。MS响应信号经BTS、BSC送回MSC，经鉴权识别后认为合法，则令BSC给该MS分配一条话音信道TCH，接通MSC至BSC的路由，并向主叫送回铃音，向被叫振铃。当MSC发现被叫摘机应答，系统就开始计费。市话拨手机的接续过程（总图） 9 6 0

17、 0 1 9 7第三部分：第三代移动通信 第三代移动通信（3G）的三种主要标准为WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000。 2009年1月7日工业和信息化部发放了牌照。 中国移动 TD-SCDMA 中国联通 WCDMA 中国电信 CDMA2000TD-SCDMA TD-SCDMA的英文全称是Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access。 TD-SCDMA是第一个由中国提出的，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。 目前我国分配给TD-SCDMA标准的三个工作频段为： 1880-1920 MHz 2010-2025 MHz 2300-2400 MHz 3G系统中基站的英文名称为Node B，无线网络控制器的英文缩写为RNC。 各种射频干扰是造成移动网通信质量下降的重要因素之一。 900MHz蜂窝移动电话基站设备中选用同轴电缆作为收发信馈线。 GSM射频信号采用的是GMSK调制方式。 我国PCM通信设备中采用的压缩率为A律13折线。 PDH设备中四次群以下的基带信号的传输码型为HDB3码。 AMI码 NRZ码 BCH码 现行的移动通信GSM制式采用的多址技术是FDMA和TDMA混合多址。