《移動通信概論》課件

移動通信概論移動通信發(fā)展歷程1第一代（1G）模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)，以語音通信為主，如AMPS和NMT。2第二代（2G）數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，如GSM和CDMA。3第三代（3G）高速數(shù)據(jù)通信，如WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000。4第四代（4G）移動互聯(lián)網(wǎng)時代，如LTE和WiMAX。5第五代（5G）萬物互聯(lián)，超高速率、低延遲和高可靠性。移動通信基本原理無線電波傳播移動通信依靠無線電波進(jìn)行信號傳輸。無線電波的傳播方式包括直射波、反射波、衍射波等，受到地形地貌、建筑物遮擋等因素影響。頻率復(fù)用為了提高頻譜利用率，移動通信系統(tǒng)采用頻率復(fù)用技術(shù)，將同一頻段分配給多個用戶，但時間或空間上加以區(qū)分。多址接入技術(shù)多址接入技術(shù)允許多個用戶共享同一無線信道，常見的技術(shù)包括FDMA、TDMA、CDMA等。移動通信頻譜資源頻段用途700MHz4G/5G移動通信1.8GHz2G/3G/4G移動通信2.6GHz4G/5G移動通信3.5GHz5G移動通信26GHz5G移動通信蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)蜂窩小區(qū)將服務(wù)區(qū)域劃分為多個六邊形小區(qū)，每個小區(qū)擁有獨(dú)立的基站。頻率復(fù)用不同小區(qū)使用不同的頻率，避免信號干擾，提高頻譜利用率。漫游功能用戶移動到另一個小區(qū)時，系統(tǒng)自動切換到新的基站，保持通信連續(xù)性。移動通信信號傳輸無線信號移動通信系統(tǒng)主要依賴無線信號進(jìn)行信息傳輸，包括語音、數(shù)據(jù)等?；拘盘柾ㄟ^基站發(fā)射和接收，覆蓋特定區(qū)域。移動終端移動終端與基站進(jìn)行無線通信，實(shí)現(xiàn)用戶之間的信息交換。信道無線信道是信號傳輸?shù)拿浇?，受各種因素影響，例如衰落、干擾。移動通信多址接入技術(shù)頻分多址(FDMA)將頻譜劃分為多個子頻帶，每個用戶使用一個獨(dú)立的子頻帶進(jìn)行通信。時分多址(TDMA)將時間劃分為多個時隙，每個用戶使用一個獨(dú)立的時隙進(jìn)行通信。碼分多址(CDMA)使用不同的碼序列區(qū)分不同的用戶，允許多個用戶共享相同的頻譜和時間。FDMA、TDMA和CDMAFDMA頻分多址（FDMA）將頻譜分成多個子頻帶，每個用戶分配一個子頻帶進(jìn)行通信。TDMA時分多址（TDMA）將時間分成多個時隙，每個用戶分配一個時隙進(jìn)行通信。CDMA碼分多址（CDMA）使用不同的碼序列來區(qū)分不同的用戶，允許多個用戶同時共享相同的頻譜。2G移動通信系統(tǒng)2G技術(shù)是移動通信技術(shù)發(fā)展史上的重要里程碑，它實(shí)現(xiàn)了語音通話的無線化，開啟了移動互聯(lián)網(wǎng)時代的序幕。主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GSMCDMATDMA關(guān)鍵特性數(shù)字語音傳輸短信服務(wù)有限數(shù)據(jù)傳輸GSM系統(tǒng)概述全球移動通信系統(tǒng)GSM是全球應(yīng)用最廣泛的2G移動通信系統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提供覆蓋范圍廣語音和數(shù)據(jù)服務(wù)提供語音通話、短信、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确?wù)3G移動通信系統(tǒng)第三代移動通信系統(tǒng)3G是第三代移動通信技術(shù)，支持高速數(shù)據(jù)傳輸，提供更豐富多彩的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如視頻通話、移動上網(wǎng)等。主要標(biāo)準(zhǔn)3G主要標(biāo)準(zhǔn)包括WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000。3G移動通信系統(tǒng)1WCDMA寬帶碼分多址(WCDMA)是第三代移動通信技術(shù)的一種。2TD-SCDMA時分同步碼分多址(TD-SCDMA)是中國自主研發(fā)的3G標(biāo)準(zhǔn)。3CDMA2000CDMA2000是美國高通公司研發(fā)的3G標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于北美和韓國。4G移動通信系統(tǒng)4G移動通信系統(tǒng)，又稱第四代移動通信系統(tǒng)，以高速率、大容量、低延遲為特點(diǎn)，帶來了移動互聯(lián)網(wǎng)和各種新興應(yīng)用的蓬勃發(fā)展。1高速數(shù)據(jù)傳輸峰值速率可達(dá)數(shù)百M(fèi)bps，用戶體驗大幅提升。2低延遲響應(yīng)時間更短，為實(shí)時應(yīng)用提供可靠保障。3高容量支持更多用戶同時接入，滿足日益增長的移動數(shù)據(jù)需求。LTE系統(tǒng)架構(gòu)LTE系統(tǒng)采用扁平化架構(gòu)，由核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)和用戶設(shè)備三部分組成。核心網(wǎng)負(fù)責(zé)用戶管理、數(shù)據(jù)路由和業(yè)務(wù)處理，無線接入網(wǎng)負(fù)責(zé)與用戶設(shè)備進(jìn)行無線通信，用戶設(shè)備負(fù)責(zé)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。5G移動通信系統(tǒng)5G是第五代移動通信技術(shù)，它帶來更高的數(shù)據(jù)速率、更低的延遲、更廣的連接，并支持更多設(shè)備同時連接。5G新空口技術(shù)MassiveMIMO通過使用大量的天線來提高信號的質(zhì)量和覆蓋范圍。波束賦形將信號集中到特定方向，以提高信號的強(qiáng)度和效率。超高速率采用更高的頻率和更先進(jìn)的編碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高達(dá)20Gbps的傳輸速率。網(wǎng)絡(luò)切片將網(wǎng)絡(luò)資源劃分成不同的切片，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。5G網(wǎng)絡(luò)切片資源隔離邏輯上將網(wǎng)絡(luò)資源劃分為多個獨(dú)立的切片，每個切片擁有獨(dú)立的資源和配置，互不影響。靈活定制根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求定制不同的切片，滿足不同應(yīng)用場景的性能和服務(wù)質(zhì)量要求。高效利用提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，滿足各種應(yīng)用需求，并降低運(yùn)營成本。移動通信網(wǎng)絡(luò)接入1無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)提供用戶與核心網(wǎng)絡(luò)之間的無線連接2核心網(wǎng)絡(luò)(CN)處理用戶數(shù)據(jù)、管理用戶會話等3接入控制管理用戶接入、分配資源無線接入技術(shù)GSM全球移動通信系統(tǒng)（GSM）是一種廣泛使用的第二代（2G）移動通信標(biāo)準(zhǔn)。它使用時分多址（TDMA）技術(shù)來劃分無線頻譜，為多個用戶提供服務(wù)。CDMA碼分多址（CDMA）是一種允許多個用戶同時共享同一頻率帶寬的無線接入技術(shù)。它使用獨(dú)特的代碼來區(qū)分不同的用戶信號，使它們能夠同時傳輸而不互相干擾。WCDMA寬帶碼分多址（WCDMA）是第三代（3G）移動通信標(biāo)準(zhǔn)的一部分，它擴(kuò)展了CDMA技術(shù)，提供了更高的數(shù)據(jù)速率和更好的語音質(zhì)量。LTE長期演進(jìn)（LTE）是一種第四代（4G）移動通信標(biāo)準(zhǔn)，它使用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)和多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。移動通信網(wǎng)絡(luò)核心核心網(wǎng)絡(luò)功能移動通信網(wǎng)絡(luò)核心提供各種功能，例如用戶身份驗證、呼叫控制、短信處理和數(shù)據(jù)路由。核心網(wǎng)絡(luò)元素核心網(wǎng)絡(luò)包括各種元素，例如移動交換中心（MSC）、歸屬位置寄存器（HLR）、訪問位置寄存器（VLR）和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)隨著技術(shù)的進(jìn)步，移動通信核心網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展，以支持新的功能，例如數(shù)據(jù)服務(wù)和VoLTE。移動通信交換技術(shù)電路交換傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)使用電路交換，為每個通話建立一條專用的物理連接。分組交換移動通信網(wǎng)絡(luò)使用分組交換，將數(shù)據(jù)分割成數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，再組裝成完整的數(shù)據(jù)。移動交換中心（MSC）MSC是移動通信網(wǎng)絡(luò)的核心交換設(shè)備，負(fù)責(zé)呼叫控制、用戶管理和移動性管理。分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（PDN）PDN是移動通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換中心，負(fù)責(zé)移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸和管理。移動通信業(yè)務(wù)支撐業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)提供計費(fèi)、認(rèn)證、安全、業(yè)務(wù)管理等功能，確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行和用戶體驗。業(yè)務(wù)運(yùn)營支撐包括網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、流量管理、故障處理等，提升網(wǎng)絡(luò)效率和運(yùn)營效益。業(yè)務(wù)創(chuàng)新支撐支持新業(yè)務(wù)開發(fā)和部署，不斷滿足用戶需求，提升市場競爭力。移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用移動支付移動支付是指用戶使用移動設(shè)備進(jìn)行的支付活動，如支付寶、微信支付等。社交媒體移動社交應(yīng)用如微信、QQ、微博等，改變了人們的社交方式。導(dǎo)航和出行移動導(dǎo)航應(yīng)用如高德地圖、百度地圖等，方便了人們的出行。短視頻和直播移動短視頻和直播應(yīng)用如抖音、快手等，豐富了人們的娛樂生活。物聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界連接，為各種設(shè)備提供感知、計算和通信能力。車聯(lián)網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)將汽車與其他車輛、基礎(chǔ)設(shè)施和互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)智能駕駛、交通管理等應(yīng)用。融合趨勢物聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)的融合趨勢，將推動智慧城市、智能交通等新興領(lǐng)域發(fā)展。移動通信發(fā)展趨勢用戶數(shù)(億)數(shù)據(jù)流量(PB)3GPP標(biāo)準(zhǔn)化演進(jìn)5G增強(qiáng)移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器類型通信（mMTC）和超可靠低延遲通信（URLLC）。4GLTE和LTEAdvanced，提供高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。3GWCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000，支持高速數(shù)據(jù)服務(wù)。2GGSM、GPRS和EDGE，提供語音和低速數(shù)據(jù)服務(wù)。技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動力5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高帶寬、低延遲、高可靠性人工智能智慧終端、智能服務(wù)、個性化定制云計算資源共享、彈性擴(kuò)展、服務(wù)敏捷性產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)建設(shè)協(xié)同創(chuàng)新推動產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)間的合作，共同進(jìn)行技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定和產(chǎn)品開發(fā)。資源共享建立共享平臺，促進(jìn)資源整合和優(yōu)化配置，提升整體效率和效益