無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù).ppt

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1、無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),6.2.1 蜂窩概念,蜂窩通信是一種使用頻率復(fù)用的智能方法，以使有限的帶寬可以容納巨大數(shù)量的用戶。 其基本原理是把覆蓋區(qū)域分為大量相連的小區(qū)域，每個小區(qū)域都使用自己的、低功率的無線基站。由于同樣的頻譜在分散的區(qū)域內(nèi)可以被多次復(fù)用，這樣，每次建立一個新的基站（一個小區(qū)域）時，容量就會增加。 小區(qū)域被稱為小區(qū)或單元（cell），一組小區(qū)組成區(qū)群（cluster）。 一個區(qū)群中小區(qū)的數(shù)量稱為區(qū)群大小或頻率復(fù)用因子。 需要對這些小區(qū)域以智能的方式分配信道，以避免兩種干擾： 同頻道干擾（cochannel interference） 鄰道干擾（adjacent channel inte

2、rference）,6.2.2 蜂窩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),蜂窩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 使用蜂窩拓?fù)淇梢杂行?shí)現(xiàn)頻率復(fù)用。,工作頻段的分配 我國陸地公用蜂窩數(shù)字移動通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900MHz頻段 。 905915（移動臺發(fā)、基站收） 950960（基站發(fā)、移動臺收） 隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，可視需要向下擴(kuò)展，或向1.8GHz頻段的DCSI800過渡，即1800MHz頻段： 17101785（移動臺發(fā)、基站收） 18051880（基站發(fā)、移動臺收）,6.2.1 蜂窩概念,,,我國陸地蜂窩移動體系系統(tǒng)頻段分配圖,頻道配置,采用等間隔頻道配置方法，頻道序號為76124，共49個頻點(diǎn)（見圖3-2）。頻道序號和頻點(diǎn)標(biāo)稱

3、中心頻率的關(guān)系為：,Fi(n)= 890.200MHz （n-1） 0.200MHz 移動臺發(fā)，基站收 Fh(n)= Fi(n) 45MHz 基站發(fā)，移動臺收 n= 76124頻道,頻道間隔：相鄰兩頻道間隔為200kHz，每個頻道采用時分多址接入（TDMA）方式，分為8個時隙，即8個信道（全速率）。每信道占用帶寬200kHz8=25kHz 將來GSM采用半速率話音編碼后，每個頻道可容納16個半速率信道。 雙工收發(fā)間隔：45MHz,干擾保護(hù)比 ： 載波干擾保護(hù)比（CI）就是指接收到的希望信號電平與非希望信號電平的比值，此比值與MS的瞬時位置有關(guān)。這是由于地形不規(guī)則性及本地散射體的形狀、類型及數(shù)量

4、不同，以及其它一些因素如天線類型、方向性及高度，站址的標(biāo)高及位置，當(dāng)?shù)氐母蓴_源數(shù)目等所造成的。 GSM規(guī)范中規(guī)定： 同頻道干擾保護(hù)比： C/I 9dB 鄰頻道干擾保護(hù)比： C/I - 9dB 載波偏離400kHz時的干擾保護(hù)比： C/I - 41dB,頻率復(fù)用方式,頻率復(fù)用是指在不同的地理區(qū)域上用相同的載波頻率進(jìn)行覆蓋。這些區(qū)域必須隔開足夠的距離，以致所產(chǎn)生的同頻道及鄰頻道干擾的影響可忽略不計。 頻率復(fù)用方式就是指將可用頻道分成若干組，若所有可用的頻道N（如49）分成F組（如9組），則每組的頻道數(shù)為NF（49/9 5.4即有些組的頻道數(shù)為5個，有些為6個）。,900MHz 39方式頻道

5、分配圖,3基站/9小區(qū)模式中信道分配示意,13小區(qū)頻率復(fù)用方式,采用全向天線，每個小區(qū)兩個頻道，同一個小區(qū)內(nèi)相鄰兩個頻道的間隔為390KHz。,7基站/21小區(qū)頻率復(fù)用模式,天線采用120或60的定向天線，形成三葉草小區(qū)，即把基站分成3個扇形小區(qū)，每個小區(qū)一個頻道。,時分多址技術(shù)（TDMA）,多址技術(shù)就是要使眾多的客戶公用公共通信信道所采用的一種技術(shù)。實(shí)現(xiàn)多址的方法基本上有三種，即采用頻率、時間或碼元分割的多址方式，人們通常稱它們?yōu)轭l分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）。在傳統(tǒng)的無線電廣播中，均采用頻分多址（FDMA ）方式，每個廣播信道都有一個頻點(diǎn)，如果你要收聽某一

6、廣播信道，則必須把你的收音機(jī)調(diào)諧到這一頻點(diǎn)上。在GSM中，無線路徑上是采用時分多址（TDMA）方式。每一頻點(diǎn)（頻道或叫載頻TRX）上可分成8個時隙，每一時隙為一個信道，因此，一個TRX最多可有8個移動客戶同時使用，如下圖所示。,頻分多址和時分多址方式,圖中所示（a為FDMA，b為TDMA）是一個方向的情況，在相反方向上必定有一組對應(yīng)的頻率（FDMA）時隙（TDMA）。,6.2.2 蜂窩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),典型蜂窩網(wǎng)絡(luò)GSM的組成,,交換網(wǎng)路子系統(tǒng),交換網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）主要完成交換功能和客戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能。 NSS 由一系列功能實(shí)體所構(gòu)成，各功能實(shí)體介紹如下： MSC：是

7、GSM系統(tǒng)的核心，是對位于它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進(jìn)行控制和完成話路交換的功能實(shí)體，也是移動通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。它可完成網(wǎng)路接口、公共信道信令系統(tǒng)和計費(fèi)等功能，還可完成BSS、MSC之間的切換和輔助性的無線資源管理、移動性管理等。,交換網(wǎng)路子系統(tǒng),VLR：是一個數(shù)據(jù)庫，是存儲MSC為了處理所管轄區(qū)域中MS（統(tǒng)稱拜訪客戶）的來話、去話呼叫所需檢索的信息，例如客戶的號碼，所處位置區(qū)域的識別，向客戶提供的服務(wù)等參數(shù)。 HLR：也是一個數(shù)據(jù)庫，是存儲管理部門用于移動客戶管理的數(shù)據(jù)。每個移動客戶都應(yīng)在其歸屬位置寄存器（HLR）注冊登記，它主要存儲兩類信息：一是有關(guān)客戶的參數(shù)；二是有關(guān)客戶目

8、前所處位置的信息，以便建立至移動臺的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。,交換網(wǎng)路子系統(tǒng),AUC：用于產(chǎn)生為確定移動客戶的身份和對呼叫保密所需鑒權(quán)、加密的三參數(shù)（隨機(jī)號碼RAND，符合響應(yīng)SRES，密鑰Kc）的功能實(shí)體。 EIR：也是一個數(shù)據(jù)庫，存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)。主要完成對移動設(shè)備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動臺的使用。,無線基站子系統(tǒng),BSS系統(tǒng)是在一定的無線覆蓋區(qū)中由MSC控制，與MS進(jìn)行通信的系統(tǒng)設(shè)備，它主要負(fù)責(zé)完成無線發(fā)送接收和無線資源管理等功能。功能實(shí)體可分為基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺（BTS）。 BSC：具有對一個或多個BTS進(jìn)行控制的功能，它主要負(fù)責(zé)無線網(wǎng)

9、路資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等，是個很強(qiáng)的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)。 BTS：無線接口設(shè)備，它完全由BSC控制，主要負(fù)責(zé)無線傳輸，完成無線與有線的轉(zhuǎn)換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。,移動臺,移動臺就是移動客戶設(shè)備部分，它由兩部分組成，移動終端(MS)和客戶識別卡（SIM）。 移動終端就是“機(jī)”，它可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。 SIM卡就是“身份卡”，它類似于我們現(xiàn)在所用的IC卡，因此也稱作智能卡，存有認(rèn)證客戶身份所需的所有信息，并能執(zhí)行一些與安全保密有關(guān)的重要信息，以防止非法客戶進(jìn)入網(wǎng)路。SIM卡還存儲與網(wǎng)路和客戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)，只有

10、插入SIM后移動終端才能接入進(jìn)網(wǎng)，但SIM卡本身不是代金卡。,操作維護(hù)子系統(tǒng),GSM系統(tǒng)還有個操作維護(hù)子系統(tǒng)（OMC），它主要是對整個GSM網(wǎng)路進(jìn)行管理和監(jiān)控。通過它實(shí)現(xiàn)對GSM網(wǎng)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、狀態(tài)報告、故障診斷等功能。,越區(qū)切換（handoff）過程 當(dāng)某移動終端離開一個小區(qū)時，就會詢問所有鄰近的基站收到該電話的信號的強(qiáng)弱。該基站隨后將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給獲得最強(qiáng)信號的小區(qū)。該電話隨即被告之它有新的管理者，并且如果正在進(jìn)行通話，它會被要求切換到新的信道。,6.2.2 蜂窩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),6.3.3 GPRS,GPRS架構(gòu)在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上，是GSM網(wǎng)絡(luò)提供的無線點(diǎn)對點(diǎn)分組交換服務(wù)。 GSRS使用

11、的物理無線信道與GSM完全相同，但是定義了新的邏輯GPRS無線信道。 GPRS可提供以下兩類服務(wù)：點(diǎn)-點(diǎn)（PTP）服務(wù)和點(diǎn)-多點(diǎn)（PTM）服務(wù)。 GPRS的標(biāo)準(zhǔn)化工作分3個階段。目前的標(biāo)準(zhǔn)是1999年底完成的GPRS Phase2。,6.3.3 GPRS,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,6.3.3 GPRS,GPRS支持節(jié)點(diǎn)GSN（GPRS Support ） GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)SGSN（Serving GSN），SGSN的主要作用就是記錄移動臺的當(dāng)前位置信息，并且在移動臺和SGSN之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收 GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSN（Gateway GSN），GGSN主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不

12、同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如ISDN和LAN等。另外，GGSN也又被稱作GPRS路由器。 GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的TCP/IP或X.25網(wǎng)絡(luò)。 GPRS寄存器 8個接口：Um 、Gb 、Gs 、Gr 、Gc 、Gn 、Gp 、Gi,6.3.3 GPRS,工作過程 附著 MS在獲得GPRS服務(wù)之前，需要完成網(wǎng)絡(luò)登記，并獲得一個臨時邏輯鏈路標(biāo)示，創(chuàng)建PDP環(huán)境，分配IP地址等。 -數(shù)據(jù)傳輸和位置管理,6.3.3 GPRS,越區(qū)切換,,6.3.3 GPRS,GPRS特點(diǎn) 資源利用率高 傳輸速率高 接入時間短 支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議 會發(fā)生包丟失現(xiàn)象 實(shí)際速率比理論值低 終端不支持無線終止功能 調(diào)制方式不是最優(yōu),