移动通信技术简介

一、GSM  全球移动通信系统(蜂窝网络)

GSM是欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准,它的空中接口采用时分多址技术。GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的,因此GSM被看作是第二代(2G)移动电话系统。

GSM 是一个 蜂窝网络,也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近的蜂窝 单元区域。GSM网络运行在多个不同的无线电频率上。
GSM网络一共有4种不同的蜂窝单元尺寸:巨蜂窝, 微蜂窝,微微蜂窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。

系统结构

GSM系统主要由移动台(MS)、移动网子系统(NSS)、基站子系统(BSS)和操作支持子系统(OSS)四部分组成。
移动台(MS)
移动台是公用GSM移动通信网中用户使用的设备,也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备。移 动台的类型不仅包括手持台,还包括车载台和便携式台。随着GSM标准的数字式手持台进一步小型、轻巧和增加功能的发展趋势,手持台的用户将占整个用户的极大部分。
基站子系统(BSS)
基站子系统(BSS)是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。它通过无线接口直接与移动台相接,负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面,基站子系统与网络子系统(NSS)中的移动业务交换中心(MSC)相连,实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接,传送系统信号和用户信息等。当然,要对BSS部分进行操作维护管理,还要建立BSS与操作支持子系统(OSS)之间的通信连接。
移动网子系统( NSS)
移动网子系统(NSS)主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能,它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用。NSS由一系列功能实体构成,整个GSM系统内部,即NSS的各功能实体之间和NSS与BSS之间都通过符合CCITT信令系统No.7 协议和GSM规范的7号信令网路互相通信。
操作支持子系统( OSS)
操作支持子系统(OSS)需完成许多任务,包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护。
 
二、 GPRS 通用分组无线服务技术(封包)
GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同,是以 封包 (Packet)式来传输,因此使用者所负担的 费用 是以其传输资料单位计算,并非使用其整个频道,理论上较为便宜。
GPRS经常被描述成“2.5G”,也就是说这项技术位于第二代( 2G )和第三代( 3G )移动通讯技术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA 信道 ,提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式,只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换,这种改造的投入相对来说并不大,但得到的用户数据速率却相当可观。而且,因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器,所以连接及传输都会更方便容易。如此,使用者既可联机上网,参加视讯会议等互动传播,而且在同一个视讯网络上(VRN)的使用者,甚至可以无需通过 拨号上网 ,而持续与网络连接。GPRS分组交换的通信方式在分组交换的通信方式中,数据被分成一定 长度 的包(分组),每个包的前面有一个分组头(其中的地址标志指明该分组发往何处)。 数据传送 之前并不需要预先分配 信道 ,建立连接。而是在每一个 数据包 到达时,根据数据报头中的信息(如目的地址),临时寻找一个可用的 信道 资源将该数据报发送出去。在这种传送方式中,数据的发送和接收方同 信道 之间没有固定的占用关系,信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。 由于 数据业务 在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点,对 信道带宽 的需求变化较大,因此采用分组方式进行 数据传送 将能够更好地利用信道资源。例如一个进行WWW浏览的用户,大部分时间处于浏览 状态 ,而真正用于 数据传送 的时间只占很小比例。这种情况下若采用固定占用 信道 的方式,将会造成较大的 资源浪费
网络结构
GPRS网络主要实体包括GPRS骨干网、GGSN、SGSN、本地位置寄存器HLR、移动交换中心(MSC,拜访位置寄存器(VLR)、移动台、分组数据网络(PDN)、短消息业务网关移动交换中心(SMS.GMSC)和短消息业务互通移动交换中心(SMS.IWMSC)等。
GPRS网络引入了分组交换和分组传输的概念,这样使得GSM网络对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。GPRS其实是叠加在现有的GSM网络的另一网络,GPRS网络在原有的GSM网络的基础上增加了 SGSN(服务 GPRS支持节点)、 GGSN( 网关GPRS支持节点)等功能实体。GPRS共用现有的 GSM网络的BSS系统,但要对软硬件进行相应的更新;同时GPRS和GSM网络各实体的 接口必须作相应的界定;另外,移动台则要求提供对GPRS业务的支持。GPRS支持通过GGSN实现的和PSPDN的互联, 接口协议可以是 X.75或者是X.25,同时GPRS还支持和 IP网络的直接互联。

SGSN:服务GPRS支持节点

SGSN为MS提供服务,和MSC/VLR/EIR配合完成移动性 管理功能,包括漫游、登记、切换、鉴权等,对逻辑 链路进行管理,包括逻辑链路的建立、维护和释放,对无线资源进行管理。
SGSN为MS主叫或被叫提供 管理功能,完成 分组数据的转发,地址翻译,加密及压缩功能。
SGSN能完成Gb 接口SNDCP、LLC和Gn接口IP协议间的转换。

GGSN:网关GPRS支持节点

网关GPRS支持节点实际上就是 网关或 路由器,它提供GPRS和公共 分组数据网以X.25或 X.75协议互联,也支持GPRS和其它GPRS的互联。GGSN和SGSN一样都具有IP地址,GGSN和SGSN一起完成了GPRS的路由功能。网关GPRS支持节点支持 X.121 编址方案和IP协议,可以IP协议接入internet,也可以接入ISDN网。

 

三、EDGE 增强型数据速率GSM演进技术

 EDGE是一种从GSM到3G的过渡技术,它主要是在GSM系统中采用了一种新的调制方法,即最先进的多时隙操作和8PSK调制技术。由于8PSK可将现有GSM网络采用的GMSK调制技术的符号携带信息空间从1扩展到3,从而使每个符号所包含的信息是原来的3倍。

        它除了采用现有的GSM频率外,同时还利用了大部分现有的GSM设备,而只需对网络软件及硬件做一些较小的改动,就能 够使运营商向移动用户提供诸如互联网浏览、视频电话会议和高速电子邮件传输等无线多媒体服务,即在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信 业务。EDGE还能够与以后的WCDMA 制式共存,这也正是其所具有的弹性优势。EDGE技术主要影响现有GSM网络的无线访问部分,即收发基站(BTS)和GSM 中的基站控制器(BSC),而对基于电路交换和分组交换的应用和接口并没有太大的影响。因此,网络运营商可最大限度地利用现有的无线网络设备,只需少量的投资就可以部署EDGE,并且通过移动交换中心(MSC)和服务GPRS支持节点(SGSN)还可以保留使用现有的网络接口。

四、3G的三种制式

1、TD-SCDMA 时分同步码分多址(移动)

TD-SCDMA采用 时分双工,上行和下行信道特性基本一致,因此,基站根据接收信号估计上行和下行信道特性比较容易。此外,TD-SCDMA使用智能天线技术有先天的优势,而智能天线技术的使用又引入了SDMA的优点,可以减少用户间干扰,从而提高频谱利用率。
TD-SCDMA还具有TDMA的优点,可以灵活设置上行和下行时隙的比例而调整上行和下行的数据速率的比例,特别适合因特网业务中上行数据少而下行数据多的场合。但是这种上行下行转换点的可变性给同频组网增加了一定的复杂性。

 

2、WCDMA 宽频分码多重存取(联通)

有较高的扩频增益,发展空间较大,全球漫游能力最强,技术成熟性最佳。

3、CDMA2000 (电信)

可以从原有的CDMA1X直接升级到3G,建设成本低廉。

五、HSDPA 高速下行分组接入

       HSDPA(是一种移动通信协议,亦称为3.5G(3½G)。该协议在WCDMA下行链路中提供分组数据业务。在具体实现中,采用了自适应调制和编码(AMC)、多输入多输出(MIMO)、混合自动重传请求(HARQ)、快速调度、快速小区选择等技术。 HSDPA是指高速下行分组接入,它是3GPPR5协议中为了满足上/下行数据业务不对称的需求而提出的一种调制解调算法,它可以在不改变已经建设的WCDMA网络结构的情况下,把下行数据业务速率提高到10Mbps。

六、HSUPA  高速上行链路分组接入

HSUPA通过采用多码传输、HARQ、基于Node B的快速调度等关键技术,使得单小区最大上行数据吞吐率达到5.76Mbit/s,大大增强了WCDMA上行链路的数据业务承载能力和频谱利用率。

HSUPA是一种网络传输方式,与通常说的2G网络,3G网络类似,是一种通过改变算法,来提高网速度的形式。与 HSDPA类似,HSUPA引入了五条新的物理信道E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH、E-HICH和两个新的MAC实体 MAC-e和MAC-es,并把分组调度功能从RNC下移到NodeB,实现了基于NodeB的快速分组调度,并通过混合自动重传HARQ、2ms无线短帧及多码传输等关键技术,使得上行链路的数据吞吐率最高可达到5.76Mbit/s,大大提高的上行链路数据业务的承载能力。 HSUPA采用了三种主要的技术:物理层混合重传,基于Node B的快速调度,和2msTTI短帧传输。
七、HSPA
HS-DPA和HSUPA合称为HSPA。它结合了二者的优点。

八、Lte 长期演进

LTE是3G与4G技术之间的一个过渡,是3.9G的全球标准,采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准,改进并增强了3G的空中接入技术,这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。

网络结构

LTE采用由NodeB构成的单层结构。
3GPP初步确定LTE的 架构,也叫演进型UTRAN()结构(E-UTRAN/Enhanced-UTRAN)。接入网主要由演进型NodeB(eNodeB)和接入网关(Access Gateway,简称AGW)两部分构成。AGW是一个边界节点,若将其视为核心网的一部分,则接入网主要由eNodeB一层构成。eNodeB不仅具有原来NodeB的功能。NodeB和NodeB之间将采用网格(Mesh)方式直接互连,这也是对原有UTRAN结构的重大改进。

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