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1、移动通信技术基础V2ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望课程目标课程目标n掌握移动通信基础知识掌握移动通信基础知识n了解了解2G/2G+移动通信系统结构移动通信系统结构n掌握掌握3G移动通信系统结构和演进移动通信系统结构和演进n掌握掌握CN结构和移动通信基本呼叫流程结构和移动通信基本呼叫流程1 移动通信基础知识移动通信基础知识 2 2G/2G+移动通信系统移动通信系统 3 3G移动通信系统移动通信系统 4 CN与移动通信呼叫流程与移动通信呼叫
2、流程移动通信技术基础移动通信技术基础1.1 移动通信发展历程移动通信发展历程 1.2 移动通信的主要特点移动通信的主要特点 1.3 移动通信网络结构与体制移动通信网络结构与体制 1.4 移动通信呼叫相关概念移动通信呼叫相关概念 1.5 移动通信的主要技术移动通信的主要技术1 移动通信基础知识移动通信基础知识 物理发现物理发现 l1831年法拉第电磁感应，年法拉第电磁感应，1873年马克斯年马克斯韦尔的电磁场理论。韦尔的电磁场理论。l1906年发明电子管年发明电子管l1928年奈奎斯特准则和取样定理，年奈奎斯特准则和取样定理，1948年山农定理。年山农定理。l20世纪世纪50年代发明半导体，年代
3、发明半导体，60年代年代 发明集成电路。发明集成电路。l20世纪世纪50年代发明航天技术年代发明航天技术l20世纪世纪60年代发明激光，年代发明激光，70年代发明光年代发明光导纤维导纤维通信技术发展通信技术发展l1837年莫尔斯发明电报，年莫尔斯发明电报，1876年贝尔年贝尔发明电话，发明电话，1895年马可尼发明无线电，年马可尼发明无线电，开辟了电信的新纪元。开辟了电信的新纪元。l模拟通信得到发展，开辟了模拟通信的模拟通信得到发展，开辟了模拟通信的新纪元。新纪元。l在理论上为数字通信准备了条件。在理论上为数字通信准备了条件。l数字通信得到发展，开辟了数字通信的数字通信得到发展，开辟了数字通信
4、的新纪元。新纪元。l卫星通信得到发展，开辟了空间通信的卫星通信得到发展，开辟了空间通信的新纪元。新纪元。l光纤通信得到发展，开辟了光纤通信的光纤通信得到发展，开辟了光纤通信的新纪元。新纪元。1 移动通信基础知识移动通信基础知识1.1移动通信发展历程移动通信发展历程1 移动通信基础知识移动通信基础知识1.1移动通信发展历程移动通信发展历程第一代蜂窝系统：第一代蜂窝系统：*AMPS（美国）（美国）*TACS（英国）（英国）*NMT（北欧）（北欧）第二代蜂窝系统：第二代蜂窝系统：*GSM/DCS1800（欧洲）（欧洲）*IS-95 CDMA（美国）（美国）第三代蜂窝系统：第三代蜂窝系统：*WCDMA
5、*cdma2000*TD-SCDMA 模拟模拟系统系统数字数字系统系统数字数字系统系统由模拟向数字的发展由模拟向数字的发展：中国移动电话市场增长趋势中国移动电话市场增长趋势n中国是全球最大的无线及移动通信市场1 移动通信基础知识移动通信基础知识1.1移动通信发展历程移动通信发展历程我国移动通信制造产业的现状我国移动通信制造产业的现状70 80 90 00 10 R/D1G(FDMA)2G(TDMA)3G(CDMA)4G？StandardWidely applicationProduct Development1 移动通信基础知识移动通信基础知识1.1移动通信发展历程移动通信发展历程面向面向21
6、21世纪通信的重大变革世纪通信的重大变革 20世纪世纪 21世纪世纪业务方式业务方式以音频为主的单媒体以音频为主的单媒体以视频为主的多媒体以视频为主的多媒体干线传输干线传输微波微波光纤光纤用户传输用户传输有线有线无线无线复接方式复接方式PDHSDH交换模式交换模式STMATM/IP网络方式网络方式三网鼎立三网鼎立三网融合三网融合1 移动通信基础知识移动通信基础知识1.1移动通信发展历程移动通信发展历程面向面向2121世纪通信的三大革命世纪通信的三大革命 以干线传输光纤化为标志的光纤革命以干线传输光纤化为标志的光纤革命以以SDH、ATM和和IP为标志的数字革命为标志的数字革命以个人通信和无线接入
7、为标志的无线革命以个人通信和无线接入为标志的无线革命面向面向2121世纪通信的两大平台世纪通信的两大平台光纤通信平台光纤通信平台无线通信平台无线通信平台1 移动通信基础知识移动通信基础知识1.1移动通信发展历程移动通信发展历程新一代无线通信的网络结构新一代无线通信的网络结构1 移动通信基础知识移动通信基础知识1.1移动通信发展历程移动通信发展历程新一代无线通信的标准系列新一代无线通信的标准系列 802.15.3UWB高速无线高速无线PAN兰牙兰牙802.15.1下一代下一代Wi-Fi802.16nWi-Fi802.11a/gWi-Fi802.11bWiMAX802.16802.16RevD80
8、2.16e4G3G/2.5GPANLANMANWAN1Mpbs10Mpbs100Mpbs1GpbsETSIHiperPANIEEE802.15ETSIHiperLANIEEE802.11ETSIHiperMANIEEE802.163GPP10m100m 1m高达高达50km高达高达30km1 移动通信基础知识移动通信基础知识1.1移动通信发展历程移动通信发展历程GLOBALINTERNATIONALNATIONALLOCALANALOGSPEECH3G IMT-2000 2000 WCDMA,CDMA2000,TD-SCDMA.2G+HSCSD,GPRS,EDGE 19952G DIGITAL
9、 1992 GSM,CDMA,PDC.1G ANALOG 1985 AMPS,TACS,NMTDIGITALSPEECH，SMSMMS,LOW BITRATEHIGH BITRATE SERVICES4G.1 移动通信基础知识移动通信基础知识1.1移动通信发展历程移动通信发展历程1.1 移动通信的发展历程移动通信的发展历程 1.2 移动通信的主要特点移动通信的主要特点 1.3 移动通信网络结构与体制移动通信网络结构与体制 1.4 移动通信呼叫相关概念移动通信呼叫相关概念 1.5 移动通信的主要技术移动通信的主要技术1 移动通信基础知识移动通信基础知识1 移动通信发展历程移动通信发展历程1.2移
10、动通信的主要特点移动通信的主要特点概念概念指移动通信双方或至少其中一方在运动状态中进行信息传递的通行方式。特点特点n必须利用无线电波无线电波进行信息传输n在复杂的干扰环境干扰环境中运行有效性有效性可靠性可靠性n资源紧张：日益增长的用户数和有限频谱资源的矛盾资源紧张：日益增长的用户数和有限频谱资源的矛盾n环境恶劣：用户对业务质量的需求和无线传播环境的矛盾环境恶劣：用户对业务质量的需求和无线传播环境的矛盾1 移动通信发展历程移动通信发展历程1.2移动通信的主要特点移动通信的主要特点无线通信的传播信道无线通信的传播信道l无线传播环境的复杂性：无线传播环境的复杂性：天波（电离层、对流层）、地波（直射、
11、反射、绕射）天波（电离层、对流层）、地波（直射、反射、绕射）l信道的分类信道的分类带宽受限带宽受限信道和信道和功率受限信道功率受限信道非色散信道和非色散信道和色散信道色散信道恒参信道和恒参信道和变参信道变参信道点对点信道和点对点信道和多址信道多址信道1 移动通信发展历程移动通信发展历程1.2移动通信的主要特点移动通信的主要特点加性高斯白噪声信道上的山农定理加性高斯白噪声信道上的山农定理CW log2(1+S/N)b/s令：令：S/N=Eb/N0 C/W山农定理就可以写成：山农定理就可以写成：Eb/N0=(2C/W-1)/(C/W)l带宽受限信道带宽受限信道Eb/N0 C/W W 无限无限功率可
12、以无限制地换取带宽功率可以无限制地换取带宽l功率受限信道功率受限信道W C/W Eb/N0 有限有限当当W ，Eb/N0 -1.6dB，即为山农极限即为山农极限;带宽不能无限制地换取功率带宽不能无限制地换取功率山农信道容量曲线山农信道容量曲线Eb/N0dBC/Wb/sHz-1.6dB1 移动通信发展历程移动通信发展历程1.2移动通信的主要特点移动通信的主要特点色散与非色散信道、恒参与变参信道色散与非色散信道、恒参与变参信道p输入信号为时域冲击函数，检验输入信号为时域冲击函数，检验是色散信道还是非色散信道。是色散信道还是非色散信道。p输入信号为频域冲击函数，检验输入信号为频域冲击函数，检验是恒参
13、信道还是变参信道。是恒参信道还是变参信道。C(;t)u(t)v(t)tt(t)v(t)ff(f)S(f)1 移动通信发展历程移动通信发展历程1.2移动通信的主要特点移动通信的主要特点点对点信道和多址信道点对点信道和多址信道p点对点信道点对点信道和有线信道类似，体现不出无线和有线信道类似，体现不出无线的特点。的特点。点对点信道点对点信道ABAirDAirA多址信道多址信道Tk(t)Rk(t)p多址信道多址信道无线传输的突出优点之一是能实现多址接入。1 移动通信发展历程移动通信发展历程1.2移动通信的主要特点移动通信的主要特点1.1 移动通信的发展历程移动通信的发展历程 1.2 移动通信的主要特点
14、移动通信的主要特点 1.3 移动通信网络结构与体制移动通信网络结构与体制 1.4 移动通信呼叫相关概念移动通信呼叫相关概念 1.5 移动通信的主要技术移动通信的主要技术1 移动通信基础知识移动通信基础知识 1.3 网络结构与体制网络结构与体制1.3.1网络结构网络结构1.无线接入网：包括BTS、BSC等，实现无线传输功能2.核心网络：包括MSC、HLR、VLR等，提供信息交换和传输3.电话交换网络：PSTN4.IP网络5.移动终端：多模式、多频段的终端设备1.3 网络结构与体制网络结构与体制1.3.2 大区制大区制基站基站f1f2f4f5f6MS1MS3MS2f3上行信号上行信号下行信号下行信
15、号一个信道包含收、发一对频率一个信道包含收、发一对频率1.3 网络结构与体制网络结构与体制1.3.3 蜂窝小区蜂窝小区F1F1F1F3F3F8F8F1n蜂窝技术蜂窝技术w不单纯分割频率不单纯分割频率w而是分割地理区域而是分割地理区域w更加有效的使用无线频率更加有效的使用无线频率1.3 网络结构与体制网络结构与体制1.3.4 蜂窝的形成蜂窝的形成oo中心发射小区中心发射小区边角发射小区边角发射小区1.3 网络结构与体制网络结构与体制1.3.5 移动通信的体制移动通信的体制由大区向蜂窝的发展由大区向蜂窝的发展p容量大幅度提高容量大幅度提高p连续覆盖面广连续覆盖面广p功率大大降低功率大大降低p系统的
16、总面积为系统的总面积为As，小区的面积为，小区的面积为Ac，单位带宽所能支持的小区用，单位带宽所能支持的小区用户数（小区容量）为户数（小区容量）为m，整个工作频段的带宽为，整个工作频段的带宽为W，系统的簇尺寸，系统的簇尺寸为为K。p系统的总用户数为：系统的总用户数为：p整个系统在单位带宽、单位面积内的用户数（系统容量）为：整个系统在单位带宽、单位面积内的用户数（系统容量）为：系统容量系统容量n和小区容量和小区容量m成正比，和簇尺寸成正比，和簇尺寸K成反比，和小区面积成反比，和小区面积Ac成反比。成反比。1.3 网络结构与体制网络结构与体制1.3.6 蜂窝系统干扰分析蜂窝系统干扰分析 D干扰干扰
17、B0BiM0f0f0Cell 0Cell i D干扰干扰B0BiM0f0f0Cell 0Cell i M11.3 网络结构与体制网络结构与体制1.3.7 前向和反向链路同频干扰前向和反向链路同频干扰根据前面的讨论，系统的容量及干扰对簇尺寸的要求是互相矛盾的。提高簇尺寸K，可以增加接收的C/I值，但同时也降低了系统的容量。正确选择簇尺寸的方法是：根据载干比的最低要求选定簇尺寸K。在此条件下再采取其它提高容量的措施。例如：AMPS系统要求C/I18dB，求出K7。GSM系统要求C/I12dB，求出K4。扇区1扇区2扇区3p扇区化能够减少干扰，从而降低对扇区化能够减少干扰，从而降低对簇尺寸的要求，因
18、而可以提高系统簇尺寸的要求，因而可以提高系统容量。容量。1.3 网络结构与体制网络结构与体制1.3.7 前向和反向链路同频干扰前向和反向链路同频干扰1.1 移动通信的发展历程移动通信的发展历程 1.2 移动通信的主要特点移动通信的主要特点 1.3 移动通信网络结构与体制移动通信网络结构与体制 1.4 移动通信呼叫相关概念移动通信呼叫相关概念 1.5 移动通信的主要技术移动通信的主要技术1 移动通信基础知识移动通信基础知识1.4 呼叫相关概念呼叫相关概念1.4.1 移动通信系统的基本呼叫移动通信系统的基本呼叫MOC(Mobile Originated Call)MTC(Mobile Termin
19、ated Call)MMC(Mobile to Mobile Call)1.4 呼叫相关概念呼叫相关概念 1.4.2 移动主叫有关的体系结构移动主叫有关的体系结构BSS:Base Station SubsystemMSC:Mobile Switching CenterVLR:Visiting Location RegisterHLR:Home Location RegisterCore NetworkBSSMSCVLRHLRPSTNMSC-BVLRHLR1.4 呼叫相关概念呼叫相关概念1.4.3 移动被叫有关的体系结构移动被叫有关的体系结构BSSMSC-AVLRHLRPSTN1、Home Lo
20、cation与与Visting Loacation2、MSC与多个与多个BSS3、单个、单个BSS与多个与多个UE1.4 呼叫相关概念呼叫相关概念1.4.4 漫游漫游MSC-BVLRHLRBSS001MSC-AVLRHLRBSS100漫游是蜂窝移动电话的用户在离开本地区或本国时，仍可以在其他漫游是蜂窝移动电话的用户在离开本地区或本国时，仍可以在其他一些地区或国家继续使用他们的移动电话手机。一些地区或国家继续使用他们的移动电话手机。1.4 呼叫相关概念呼叫相关概念1.4.5 切换切换n硬切换n软切换n接力切换BSSMSCBSSVLRHLR1.4.5 切换技术切换技术1.4.5.1 硬切换技术硬切
21、换技术BSS001BSS100硬切换示意图交棒前交棒中交棒后1.4.5 切换技术切换技术1.4.5.2 软切换技术软切换技术BSS001BSS100接力切换示意图交棒前交棒中交棒后1.4.5 切换技术切换技术1.4.5.3 接力切换技术接力切换技术BSS001BSS1001.4 呼叫相关概念呼叫相关概念1.4.6 编号计划编号计划MSISDNn移动用户号码移动用户号码(MSISDN)w国家号码国家号码(CC):中国为中国为86wMAC：移动接入码：移动接入码 =139(8、7、6、5、0、1)w移动用户号移动用户号(SN)：H0H1H2H3ABCDwH0H1H2H3：HLR识别码，由总部统一分
22、配到本地网；识别码，由总部统一分配到本地网；wABCD：移动用户号，由：移动用户号，由HLR自行分配自行分配CCMACSN国内有效移动用户ISDN号码国际移动用户ISDN1.4 呼叫相关概念呼叫相关概念1.4.7 编号计划编号计划 IMSIn国际移动用户识别码国际移动用户识别码(IMSI)此号码是移动通信网中唯一能识别一个移动用户的号码。此号码是移动通信网中唯一能识别一个移动用户的号码。w移动国家号码移动国家号码(MCC)：中国为：中国为460.w移动网号移动网号(MNC)：移动：移动为为00，联通：，联通：01.w移动用户识别码移动用户识别码(MSIN)：H1H2H3MCCMNCMSIN国内
23、移动用户识别码国际移动用户识别码n临时移动用户识别码临时移动用户识别码(TMSI)w提高提高IMSI使用的安全性使用的安全性w本地本地MSC分配的分配的4字节编码字节编码1.1 移动通信的发展历程移动通信的发展历程 1.2 移动通信的主要特点移动通信的主要特点 1.3 移动通信网络结构与体制移动通信网络结构与体制 1.4 移动通信呼叫相关概念移动通信呼叫相关概念 1.5 移动通信的主要技术移动通信的主要技术1 移动通信基础知识移动通信基础知识1 移动通信基础知识移动通信基础知识1.5 移动通信的主要技术移动通信的主要技术信源编码信源编码信道编码信道编码调制调制解调制解调制信源解码信源解码信道解
24、码信道解码物理信道物理信道干扰干扰数字通信系统的功能方框图数字通信系统的功能方框图1.5 移动通信的主要技术移动通信的主要技术1.5.1多址技术多址技术 Multiplex概念概念 在一个通信网内各个移动台、站共用指定的射频频道，进行相互间的在一个通信网内各个移动台、站共用指定的射频频道，进行相互间的多边通信。多边通信。主要是用于网络侧区别不同的上行用户；主要是用于网络侧区别不同的上行用户；基本类型基本类型nFDMA：FrequencyDivisionMultipleAccessnTDMA：TimeDivisionMultipleAccessnCDMA：CodeDivisionMultiple
25、AccessnSDMA：SpaceDivisionMultipleAccess1.5.1 多址技术多址技术1.5.1.3 多址技术多址技术 Multiplex频率频率时间时间功率功率FDMA TDMAFDMA TDMA CDMA频率频率时间时间时间时间频率频率功率功率功率功率FDMA1.5.2 双工技术双工技术1.5.2.2 示意图示意图Duplex Spacing:190 MHzFDDTimeFrequencyPower5 MHz5 MHzULDLTimeFrequencyPowerTDD5 MHz ULULDLULDLDLULDLULDLDL下行链路上行链路1.5.2 双工技术双工技术1.
26、5.2.3 FDD与与FDMAnFDD：用户的收发信息，通过上行和下行的不同频率信道进行传递，从而实现用户能够同时进行信息的收发。nFDMA：用户在收发信息时，区别于其他用户的方式，是独占一个频率的无线信道。nTDD：用户的收发信息，通过上行和下行的频率信道不同时间间隙进行传递，从而实现用户能够同时进行信息的收发。nTDMA：用户在收发信息时，区别于其他用户的方式，是独占一个频率的无线信道的某些固定时间间隙1.5 移动通信的主要技术移动通信的主要技术1.5.3扩频调制技术扩频调制技术:Shannon公式公式nShannon在在1948年发表论文，对信道极限容量进行了分析：年发表论文，对信道极限
27、容量进行了分析：uuW 为带宽,单位:Hzu S为信号功率,单位:Wu N为总的噪声功率,单位：WuC为信道容量，单位：bit/s1.5.3扩频调制技术扩频调制技术1.5.3.1 示意图示意图SymbolAfter spreadingAfter narrow band filterTransmission in the airinterferencenoiseDe spreading1.5.3扩频调制技术扩频调制技术1.5.3.3CDMA 扩频调制原理扩频调制原理Spectrum1.5.3扩频调制技术扩频调制技术1.5.3.2 参量参量nSymbol:一个单元的基带数字信号称为一个符号；一个单
28、元的基带数字信号称为一个符号；nChip:PN序列的一个脉冲或符号称为一个码片；序列的一个脉冲或符号称为一个码片；nChip Rate:码片速率；码片速率；PN的速率；的速率；p TD-SCDMA 1.28(Mcps)p WCDMA 3.84(Mcps)nSpread factor:扩频时，每数据符号等，每数据符号等时长的的码片数目称片数目称为扩频因子因子；1.5.3扩频调制技术扩频调制技术1.5.3.4多用户扩频与解扩多用户扩频与解扩1.5.3扩频调制技术扩频调制技术1.5.3.5CDMA 技术技术-码树的概念码树的概念课程回顾课程回顾1.1 移动通信的发展历程移动通信的发展历程 1.2 移
29、动通信的主要特点移动通信的主要特点 1.3 移动通信网络结构与体制移动通信网络结构与体制 1.4 移动通信呼叫相关概念移动通信呼叫相关概念 1.5 移动通信的主要技术移动通信的主要技术思考思考n移动被叫有关的体系结构如下图，请在方框内填写移动被叫有关的体系结构如下图，请在方框内填写网元设备（子系统）名称网元设备（子系统）名称 2.1 第一代移动通信系统第一代移动通信系统 2.2 GSM网络网络 2.3 IS-95网络网络 2.4 2G+网络网络2 2G/2G+移动通信系统移动通信系统2 2G/2G+移动通信系统概述移动通信系统概述2.1 第一代移动通信系统第一代移动通信系统AMPS:Advan
30、ced Mobile Phone ServiceNMT:Nordic Mobile TelephonyTACS:Total Access Communications System890915935960MHz一对信道上行下行频点间隔25kHzFDMA在单一模拟电路交换平台上，完成单一模拟话音业务 2.1 第一代移动通信系统第一代移动通信系统 2.2 GSM网络网络 2.3 IS-95网络网络 2.4 2G+网络网络2 2G/2G+移动通信系统移动通信系统2.2 GSM网络网络2.2.1 2G系统对系统对1G的增强的增强n比模拟系统具有更大的容量比模拟系统具有更大的容量n用于基本设施的耗费降低
31、用于基本设施的耗费降低n平均到每个用户身上的花费降低平均到每个用户身上的花费降低n服务种类增加服务种类增加n保密性更强保密性更强2.2 GSM网络网络2.2.2 结构结构PSTN/ISDNGMSCMSC/VLRSCPHLR/AC/EIRNSSAbisBSCBTSBSSSMS IW/GMSCMSAUmBSC2.2 GSM网络网络2.2.3 2GGSM每载波200kHz(8个时隙)timef上行下行890915935960MHzTDMA+FDMA2G在单一数字电路交换平台上，完成在单一数字电路交换平台上，完成数字式话音与同一低速率电路交换的数数字式话音与同一低速率电路交换的数据业务；据业务；2.2
32、 GSM网络网络2.2.4 GSM各区域间的关系各区域间的关系GSM业务区业务区PLMN业务区业务区MSC业务区业务区位置区位置区LAC小区小区Cell2.2 GSM网络网络2.2.5位置区位置区(Location Area)VLRLA1LA2LA3LA4LA5LA6cell 11cell 12cell 7cell 8cell 9cell 4cell 6cell 5cell 3cell 2cell 12.2 GSM网络网络2.2.6 BTS/CELL/SECTORBTSBTS定向站定向站全向站全向站小区小区小区小区小区小区小区小区0度，扇区度，扇区1240度，扇区度，扇区3120度，扇区度，扇
33、区2 2.1 第一代移动通信系统第一代移动通信系统 2.2 GSM网络网络 2.3 IS-95网络网络 2.4 2G+网络网络2 2G/2G+移动通信系统移动通信系统2.3 IS-95网络网络2.3.1 IS-95网络结构网络结构MSC/VLRIS-41SS7AbisBSCBTSBSSMSAUmBSCPSTNInternetIWFHLRVLRAC2.3 IS-95网络网络2.3.2 2G(CDMA FDD)每载波1.25MHz基站Tx终端TxfCDMA+FDMA 2.1 第一代移动通信系统第一代移动通信系统 2.2 GSM网络网络 2.3 IS-95网络网络 2.4 2G+网络网络2 2G/2
34、G+移动通信系统移动通信系统2.4 2G+网络网络2.4.1 什么是什么是2G+n2.5G称为下一代过渡技术称为下一代过渡技术w建立两个平行的电路（建立两个平行的电路（CS）与分组（）与分组（PS）交换平台，并在其）交换平台，并在其基础上完成数字式话音和小于基础上完成数字式话音和小于64kbps的电路交换、小于的电路交换、小于171.2bps的分组交换的各类数据业务服务；的分组交换的各类数据业务服务；n例如：例如：w通用分组无线电业务通用分组无线电业务GPRSw高速电路交换数据高速电路交换数据HSCSDn另：另：wGSM演进增强型数据率演进增强型数据率EDGE（2.75G）2.4 2G+网络网
35、络2.4.2 GPRS网络结构网络结构PSTN/ISDN/现现有有PLMNINTERNETGGSNGSS(IP Network)GMSCMSC/VLRSCPHLRHLR/AC/EIR/AC/EIRBG其他其他GPRSNSSMSAbisBSCBTSBSSSGSN SMS IW/GMSCMSAGbCGDNSUmPCU2.4 2G+网络网络2.4.3 GPRS网络结构网络结构GPRS网络新增的网元网络新增的网元nSGSN：与与BSS接口，和接口，和GSM网中的网中的MSC/VLR功能类似，功能类似，为为MS提供分组数据服务提供分组数据服务nGGSN：负责提供：负责提供GPRS网与外部分组数据网络的接
36、口。网与外部分组数据网络的接口。PDP：分组数据协议：分组数据协议2.4 2G+网络网络2.4.4 GPRS网络的接口网络的接口nGb：BSS和和SGSN之间的接口，提供移动性管理和之间的接口，提供移动性管理和安全管理功能。安全管理功能。n其它接口详见备注其它接口详见备注2.4 2G+网络网络2.4.5 EDGEn从根本上来讲，从根本上来讲，EDGE 仅仅是一种新的调制技术和新的信道仅仅是一种新的调制技术和新的信道编码，可以用于传输分组交换（编码，可以用于传输分组交换（PS）和电路交换（）和电路交换（CS）数据）数据/语音。语音。nEDGE 网络的体系结构与网络的体系结构与GPRS 网络的体系
37、结构基本相同。网络的体系结构基本相同。n3GPP 已经标准化已经标准化EDGE，成为了众所知的，成为了众所知的GERAN。课程回顾课程回顾 2.1 1G概述概述 2.2 GSM网络网络 2.3 IS-95网络网络 2.4 2G+网络网络思考思考PSTN/ISDN/其其它它PLMNSCPHLR/AC/EIRNSSBSSSMS IW/GMSCMS请在方框内补充请在方框内补充GSM系统网络结构（包括网元和接口）系统网络结构（包括网元和接口）3.1 3G发展的背景发展的背景 3.2 版本演进版本演进R99、R4、R5 3.3 三大标准比较三大标准比较 3.4 3G业务业务3 3G移动通信系统移动通信系
38、统3.1 3G背景背景3.1.1 IMT-2000IMT-2000nIMT2000(International Mobile Telecommunications-2000)w1985年年ITU(国际电联国际电联)提出提出FPLMTSw1996年正式更名为年正式更名为IMT2000nIMT-2000系统无线接口的基本要求系统无线接口的基本要求w全球范围高度的兼容性全球范围高度的兼容性w支持多媒体业务的能力，特别是支持支持多媒体业务的能力，特别是支持internet业务。业务。w高频谱效率高频谱效率w高服务质量高服务质量w低成本低成本w高保密性高保密性3.1 3G背景背景3.1.2 为什么发展为
39、什么发展 IMT-2000n现有第二代数字移动通信系统的不足现有第二代数字移动通信系统的不足u频谱利用率不够高频谱利用率不够高 容量问题容量问题u传输速率较低传输速率较低 业务单一业务单一u存在多个标准存在多个标准 无法实现全球漫游无法实现全球漫游n个人通信的目标个人通信的目标“任何人，在任何地点、任何时间与其任何人，在任何地点、任何时间与其他任何人进行任何方式的通信。他任何人进行任何方式的通信。”3.1 3G背景背景 3.1.3 3G的目标的目标EnvironmentRTServicePeakRate(Delayfixed20300ms)NRTServicePeakRate(Delayvar
40、ies20300ms)RuralOutdoor(Speed250km/h)144384kb/s144384kb/sUrban/Suburban(Speed150km/h)384512kb/s384512kb/sIndoor/LowRangeOutdoor(Speed10km/h)-2Mb/s(Specialconditions)-2Mb/s(Specialconditions)RT:RealTimePedestrian&Office(10 km/h):Outdoor(150 km/h)Outdoor(250 km/h):3G Radio Accessn3G的主要目标：的主要目标：实现移动通信网
41、络全球化、业实现移动通信网络全球化、业务综合化和通信个人化。务综合化和通信个人化。3.1 3G背景背景3.1.4 国际国际3G标准化格局标准化格局n3GPP制定基于制定基于GSM/GPRS核心网、全核心网、全IP核心网，核心网，无线技术为无线技术为WCDMA、TD-SCDMA和和EDGE的技术规范；的技术规范；中国无线通信标准组（中国无线通信标准组（CWTS）于）于1999年加年加入入3GPP。n3GPP2制定基于制定基于ANSI-41核心网、全核心网、全IP核心网，无线核心网，无线技术为技术为cdma2000的技术规范的技术规范3.1 3G背景背景3.1.5 3G频率规划频率规划188019
42、201980 2010 202521102170 220023002400TDD FDD 卫星卫星 TDD 空空 FDD 卫星卫星 空空 TDD40MHz60MHz30 1585MHz60MHz30100MHz100MHz 3.1 3G发展的背景发展的背景 3.2 版本演进版本演进R99、R4、R5 3.3 三大标准比较三大标准比较 3.4 3G业务业务3 3G移动通信系统移动通信系统3.2 R99、R4、R5网络网络3.2.1 3G通信标准演进通信标准演进3.2 R99、R4、R5网络网络3.2.2 3GPP:R99 网络网络ATM NetworkUTRANMSCGGSNMSCSGSNIP
43、NetworkPSTNGnIu CSIu PSGiAMR Voice over AAL-2IP(GTP)over AAL-5TDM3.2 3GPP:R99 网络网络3.2.2 3GPP R99网络结构网络结构IuCSIubPSTN/ISDN/现有现有PLMNINTERNETRNCIuPS GGSNPS Backbone(IP Network)GMSCMSC/VLRSCPHLR/AC/EIRHLR/AC/EIRBG其他其他GPRSCS Backbone（TDM）Node BRNSMSAbisBSCBTSBSSSGSN SMS IW/GMSCMSAGbBS DomainIuBCCBC GeCGDN
44、SIurUuUm新增接口新增接口3.2 3GPP:R99 网络网络3.2.2 R99网络中的网元网络中的网元n接入网络包括两类功能实体：接入网络包括两类功能实体：Node B、RNC。wNode B与与BTS功能类似功能类似wRNC与与BSC功能类似功能类似w接入网内部接口基于接入网内部接口基于ATM。3.2.4 3GPP:R99 网络网络3.2.2 R99网络中的网元网络中的网元n核心网核心网CS域：包括域：包括MSC、VLR、GMSC等设备，增加等设备，增加IuCS接口的功能，向接口的功能，向3G移动用户提供传统的话音业务。移动用户提供传统的话音业务。n核心网核心网PS域：由域：由SGSN
45、(服务服务GPRS支持节点支持节点)和和GGSN(关关口口GPRS支持节点支持节点)两部分组成。两部分组成。nHLR/AuC：作为公共设施，存储移动用户的业务和位置等：作为公共设施，存储移动用户的业务和位置等数据，存储与用户安全有关的鉴权数据及鉴权算法。数据，存储与用户安全有关的鉴权数据及鉴权算法。3.2.4 3GPP:R99 网络网络3.2.2 R99网络中新增接口网络中新增接口nUu接口：为为3G的空中接口。的空中接口。nIur接口：为为RNC之间的接口。之间的接口。nIub接口：为为RNC与与Node B之间的接口。之间的接口。nIu接口：分成以下三部分分成以下三部分wIuCS：RNC与
46、核心网电路域的接口。与核心网电路域的接口。wIuPS：RNC与核心网分组域的接口。与核心网分组域的接口。wIuBC：RNC与核心网广播域的接口。与核心网广播域的接口。3.2 R99、R4、R5网络网络3.2.3 3GPP:R4 网络网络IP/MPLS NetworkUTRANMSC server/MGWGGSNMSC server/MGWSGSNIP NetworkPSTNIu CSIu PSGiAMR Voice RTP/UDP/IPIP(GTP)TDMGnNb3.2.5 3GPP:R4 网络网络3.2.3 R4网络结构网络结构IuCSIubPSTN/ISDN/现有现有PLMNINTERNE
47、TRNCIuPS GGSNPS Backbone(IP Network)其他其他GPRSNode BRNSMSAbisBSCBTSBSSSGSN MSAGb新增接口新增接口BG新增设备新增设备业务层业务层控制层控制层媒体媒体/接入层接入层信令信令信令和数据信令和数据GMSC ServerMGWSCPHLR/AC/EIRCS Backbone（ATM/IP）MGWMSC ServerSGWMcMcNcNbAS3.2.5 3GPP:R4 网络网络3.2.3 R4核心网新增网络实体核心网新增网络实体nR4核心网中新增设备（主要发生在电路域）包括：核心网中新增设备（主要发生在电路域）包括：wMSC 服
48、务器（服务器（MSC Server）：它独立于底层承载协议，主要实）：它独立于底层承载协议，主要实现呼叫控制、移动性管理、媒体网关接入控制等主要功能。现呼叫控制、移动性管理、媒体网关接入控制等主要功能。wGMSC服务器（服务器（GMSC Server）：与）：与MSC 服务器的功能基本相服务器的功能基本相似。似。w媒体网关（媒体网关（MGW）：主要功能是将一种网络中的媒体转换成另）：主要功能是将一种网络中的媒体转换成另一种网络所要求的媒体格式（媒体转换和帧协议转换）。一种网络所要求的媒体格式（媒体转换和帧协议转换）。3.2.5 3GPP:R4 网络网络3.2.3 R4核心网新增接口核心网新增接
49、口nR4核心网新增接口（主要发生在电路域）包括：核心网新增接口（主要发生在电路域）包括：wMc：是：是MSC Server与与MGW之间的接口之间的接口wNc：是：是MSC Server与与GMSC Server之间的接口之间的接口wNb：是：是MGW之间的接口，实现承载的控制与传输。之间的接口，实现承载的控制与传输。wGMSC Server与与PSTN/ISDN/现有现有PLMN的接口：该接口的接口：该接口应用层协议为应用层协议为TUP、ISUP、MAP，基于，基于MTP。3.2 R99、R4、R5网络网络3.2.4 3GPP:R5网络网络IP/MPLS NetworkUTRANMSC se
50、rver/MGWGGSNMSC server/MGWSGSNIP NetworkPSTNGnNbIu CSIu PSGiAMR Voice RTP/UDP/IPIP(GTP)IMSTDM3.2.6 3GPP:R5网络网络3.2.4 R5概述概述nR5的工作集中在业务侧的工作集中在业务侧-基于基于IP的多媒体业务域的多媒体业务域(IMS)，完成路由，完成路由选取以及多媒体会话等功能。选取以及多媒体会话等功能。n在传统的电路交换域（在传统的电路交换域（CS domain）和分组交换域（）和分组交换域（PS domain）,其架构保持不变。其架构保持不变。n为解决为解决IP管理问题管理问题IMS引入