第9章 其他移動通信技術

《移動通信技術》電子教案第9章其他移動通信技術9.1PAS系統(tǒng)

9.1.1個人通信接入系統(tǒng)的概念1．PAS的概念PAS是在日本PHS（PersonalHandyphoneSystem，個人手持電話系統(tǒng)）基礎上改進的一種無線市話技術，該技術目前已被世界上20多個國家采用。日本在推出這項業(yè)務后，短短兩年內(nèi)就發(fā)展了700多萬用戶，尤其在青年人和學生中頗受歡迎。2．PAS的一般性能（1）時分雙工/時分多址（2）與固定電話網(wǎng)的透明集成①語音質量與市話相當②V5.2接口，PAS系統(tǒng)支持最新的ITU-T接入節(jié)點標準③雙線音頻接口：PAS系統(tǒng)在與本地交換機接口時，支持使用標準的2線環(huán)路音頻接口，并且無需對交換機進行修改，其交換過程也是透明的。④支持傳真及數(shù)據(jù)：PAS系統(tǒng)使用因特網(wǎng)接入論壇規(guī)范，支持語音帶內(nèi)高達64kbit/s的傳真和數(shù)據(jù)傳輸。⑤支持主叫線路識別顯示功能。⑥綜合的接口應用：PAS系統(tǒng)可實現(xiàn)銅線、光纖和無線環(huán)路設備的最佳配合使用，并進行統(tǒng)一管理，能夠實現(xiàn)不同類型接口之間的平穩(wěn)過渡。（3）高密度話務配置。（4）超長的待機時間和通話時間。（5）其他特性3．收發(fā)信機主要性能（1）PAS的使用頻率PAS系統(tǒng)使用1.9GHz頻段作為基站和手機的通信頻率。日本的頻率范圍是1

895.15～1

917.95MHz，分為公用和專用兩個頻段，整個頻段的可用載頻數(shù)是77個，每個載頻的帶寬是300kHz，其中載頻號1～69號載頻用于話務信道，70～77則作為控制信道使用。我國信息產(chǎn)業(yè)部給PAS指定的臨時工作頻段是1

900～1

915MHz，并分配第26號信道和第28號信道為公眾通信控制信道。（2）PAS收發(fā)信機主要參數(shù)9.1.2系統(tǒng)的組成PAS無線接入系統(tǒng)一般由移動臺（PS）、固定用戶單元（FSU）、基站（RP）、基站控制器（RPC）、局端設備（RT）、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（NMS）、空中話務控制器（ATC）等組成，如圖9-1所示。圖9-1PAS的系統(tǒng)組成1．局端設備（RT）2．空中話務控制器（ATC）3．基站控制器（RPC）4．基站（RP）5．手機（PS）6．固定用戶單元（FSU）7．網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（NMS）9.1.3PAS系統(tǒng)發(fā)展PAS系統(tǒng)所占用的頻率為1

900～1

915MHz，占用了3GTDD的部分頻段。如圖9-2所示，與其相鄰的頻段有兩段，一段是3GFDD頻段，范圍為1

920～1

980MHz，主要用作3GFDD的上行。另一段是部分3GTDD頻段，范圍為1

880～1

900MHz。圖9-2中國部分頻率資源分配圖PAS作為市話的補充和延伸，主要提供語音和短消息業(yè)務，主要面向廣大的低端消費群體；3G的最大特色就在提供高速多媒體應用，主要面向高端用戶。3G與PAS是兩個不同層面上的技術。由于3G具有更高的頻譜效率、更大的容量、更優(yōu)良的語音質量和更豐富多彩的業(yè)務，因此肯定會對PAS的發(fā)展起抑制和部分替代作用。PAS最終要么與3G共存并爭取融合，要么被3G取代，不能直接過渡到3G。1．PAS的新技術（1）機卡分離技術（2）雙模手機2．影響PAS發(fā)展的關鍵因素（1）運營商的發(fā)展戰(zhàn)略（2）PAS價值鏈中各要素的開拓創(chuàng)新能力（3）政府行為和國家政策9.2無線局域網(wǎng)技術9.2.1無線局域網(wǎng)技術的概念1．概念所謂無線局域網(wǎng)，是指用戶以電腦通過區(qū)域空間的無線網(wǎng)卡（WirelessCard/PCMCIA卡）結合存取接入點（AccessPoint，AP）進行區(qū)域無線網(wǎng)絡連結，再加上一組無線上網(wǎng)撥接賬號即可上網(wǎng)進行網(wǎng)絡資源的利用。簡單地說，無線局域網(wǎng)與一般傳統(tǒng)的以太網(wǎng)（Ethernet）的概念并沒有多大的差異，只是無線局域網(wǎng)將用戶端進入網(wǎng)絡的線路傳輸部分轉變成無線傳輸?shù)男问?。與有線網(wǎng)絡相比，無線局域網(wǎng)具備更高的靈活性與移動性。但是無線局域網(wǎng)的傳輸距離是有限的，根據(jù)所采用的技術不同，傳輸距離也不一樣。2．WLAN技術優(yōu)勢（1）安裝便捷（2）覆蓋范圍廣（3）經(jīng)濟節(jié)約（4）易于擴展（5）傳輸速率高9.2.2無線局域網(wǎng)的結構WLAN有兩種主要的拓撲結構，即自組織網(wǎng)絡（也就是對等網(wǎng)絡，即人們常稱的Ad-Hoc網(wǎng)絡）和基礎結構網(wǎng)絡。1．自組織型WLAN自組織型WLAN是一種對等模型的網(wǎng)絡，它的建立是為了滿足暫時需求的服務。自組織網(wǎng)絡是由一組有無線接口卡的無線終端，特別是筆記本組成。這些無線終端以相同的工作組名、擴展服務集標識號（ESSID）和密碼等以對等的方式相互直連，在WLAN的覆蓋范圍之內(nèi)，進行點對點，或點對多點之間的通信，如圖9-3所示。2．基礎結構型WLAN基礎結構型WLAN利用了高速的有線或無線骨干傳輸網(wǎng)絡。在這種拓撲結構中，移動節(jié)點在基站（BS）的協(xié)調(diào)下接入到無線信道，如圖9-4所示。圖9-3自組織網(wǎng)絡結構圖9-4基礎結構網(wǎng)絡結構基站的另一個作用是將移動節(jié)點與現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡連接起來。當基站執(zhí)行這項任務時，它被稱為AP。基礎結構網(wǎng)絡雖然也會使用非集中式MAC協(xié)議，如基于競爭的802.11協(xié)議可以用于基礎結構的拓撲結構中，但大多數(shù)基礎結構網(wǎng)絡都使用集中式MAC協(xié)議，如輪詢機制。由于大多數(shù)的協(xié)議過程都由接入點執(zhí)行，移動節(jié)點只需要執(zhí)行一小部分的功能，所以其復雜性大大降低。9.2.3無線局域網(wǎng)的主要協(xié)議標準目前比較流行的無線接入標準有以下3種。1．802.11系列標準

802.11無線局域網(wǎng)標準是由電子電氣工程師協(xié)會（IEEE）所制定的。在1997年6月，IEEE頒布了傳輸速度為2Mbit/s的IEEE802.11標準，成為無線網(wǎng)絡技術發(fā)展的一個里程碑。802.11標準介紹了無線局域網(wǎng)的優(yōu)點以及各種不同性能，還能夠使各種不同廠商的無線產(chǎn)品得以互聯(lián)，并且，802.11標準使核心設備執(zhí)行單芯片解決方案，降低了無線局域網(wǎng)的造價。802.11標準是無線局域網(wǎng)目前最常用的傳輸協(xié)議，各個公司都有基于該標準的無線網(wǎng)卡產(chǎn)品。但是由于802.11速率最高只能達到2Mbit/s，不能滿足人們的高傳輸速率的需求。因此，IEEE小組又在1999年9月提出了傳輸速度為54Mbit/s的IEEE802.11a和傳輸速度為11Mbit/s的IEEE802.11b兩個新標準。802.11b標準采用一種新的調(diào)制技術，使得傳輸速率能根據(jù)環(huán)境變化，最大能達到11Mbit/s，滿足了日常的傳輸要求。而802.11a標準的傳輸更驚人，傳輸速度可達54Mbit/s，完全能滿足語音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務的需要。2．藍牙對于802.11來說，藍牙（IEEE802.15）是一項新標準，它的出現(xiàn)不是為了與802.11系列標準競爭，而是與之相互補充。藍牙是一種先進的大容量近距離無線數(shù)字通信的技術標準，其目標是實現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸速度1Mbit/s（有效傳輸速率為721kbit/s），其最大傳輸距離為10cm～10m，通過增加發(fā)射功率可達到100m。藍牙比802.11更具移動性，如802.11限制在辦公室和校園內(nèi)，而藍牙卻能把移動設備連接到局域網(wǎng)（LAN）和廣域網(wǎng)（WAN），甚至支持全球漫游。此外，藍牙成本低、體積小，可用于更多的設備。3．家庭網(wǎng)絡的HomeRFHomeRF主要為家庭網(wǎng)絡設計，是IEEE802.11與數(shù)字無繩電話標準的結合，旨在降低語音數(shù)據(jù)成本。HomeRF也采用了擴頻技術，工作在2.4GHz頻帶，能同步支持4條高質量語音信道。但目前HomeRF的傳輸速率只有1M～2Mbit/s，F(xiàn)CC建議增加到10Mbit/s。9.2.4無線局域網(wǎng)技術的發(fā)展前景1．面臨的問題主要面臨的問題有兩個：一是由于WLAN技術自身的限制，如其漫游性、安全性和計費問題等還沒有得到妥善的解決；二是由于WlAN的贏利模式尚不明確，如果將WLAN作為單一網(wǎng)絡來經(jīng)營，商業(yè)用戶的不足會使網(wǎng)絡建設的投資回報率較低，因此也會大大影響運營商的積極性。2．發(fā)展前景目前，WLAN技術的商用有一些困難，但將其與3G技術相結合，發(fā)揮其在特定的區(qū)域和范圍內(nèi)對3G的重要補充作用，將具有廣闊的發(fā)展前景。（1）WLAN是高速有線接入技術的補充（2）WLAN是蜂窩移動通信技術的補充9.3衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)

9.3.1衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的概念及主要特點1．衛(wèi)星移動通信的定義同步通信衛(wèi)星有巨大的覆蓋面積，一顆同步通信衛(wèi)星可以覆蓋地球面積的三分之一，現(xiàn)在已經(jīng)成為洲際以及遠距離的重要通信工具，并且也在部分地區(qū)的陸、海、空領域的車、船、飛機移動通信中占有市場，但是它不能用來實現(xiàn)個人的手機移動通信。這是因為，同步通信衛(wèi)星轉發(fā)的信號，必須要使用較大的天線和較高的功率，而體積越來越小巧的手機做不到這一點。怎么解決呢？一個途徑就是利用中低軌道的通信衛(wèi)星。中低軌道衛(wèi)星距離地面只有幾百公里或幾千公里，它在地球的上空快速地繞地球轉動，因此叫做非同步地球衛(wèi)星，或稱移動通信衛(wèi)星，這種衛(wèi)星系統(tǒng)就是以個人手機通信為目標而設計的。每顆衛(wèi)星可以覆蓋直徑為幾百公里的面積，比地面蜂窩小區(qū)基站的覆蓋面積大得多。2．衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的主要特點與其他移動通信系統(tǒng)相比，衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：（1）通信距離遠，且費用和通信距離無關；（2）工作頻段寬，通信容量大，適用于多種業(yè)務傳輸；（3）通信線路穩(wěn)定可靠，通信質量高；（4）以廣播方式工作，具有大面積覆蓋能力，可以實現(xiàn)多址通信和信道的按需分配，通信靈活機動；（5）可以自發(fā)自收進行監(jiān)測。衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)具有如下缺點：（1）兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，高緯度地區(qū)通信效果不佳；（2）衛(wèi)星發(fā)射和控制技術比較復雜；（3）存在日凌中斷現(xiàn)象；（4）有較大的信號延遲和回撥干擾；（5）衛(wèi)星通信需要有高可靠、長壽命的通信衛(wèi)星；（6）衛(wèi)星通信要求地球站有大功率發(fā)射機、高靈敏度接收機和高增益天線。9.3.2衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)組成一個衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由以下四大部分組成。1．空間分系統(tǒng)空間分系統(tǒng)即通信衛(wèi)星。通信衛(wèi)星內(nèi)的主體是通信裝置，另外還有星體的遙測指令控制系統(tǒng)和能源裝置等。2．地球站分系統(tǒng)地球站分系統(tǒng)一般包含中央站（或中心站）和若干個普通地球站。3．跟蹤遙測及指令分系統(tǒng)跟蹤遙測及指令分系統(tǒng)也稱為測控站，其任務是跟蹤測量衛(wèi)星，控制其準確進入靜止軌道上的指定位置，待衛(wèi)星正常運行后