第4章移动数据通信.ppt

第4章 移动数据通信,第1节 移动数据通信概述 第2节 蜂窝移动数据通信 第3节 CDPD分组数据业务 第4节 无绳移动数据通信 第5节 集群通信 课后作业,第1节 移动数据通信概述,4.1.1 移动数据通信概念 4.1.2 移动数据通信系统的组成和分类 4.1.3 移动数据通信系统的主要技术问题 4.1.4 移动数据通信的网络技术比较 4.1.5 移动数据通信的发展前景与趋势,移动数据通信,主要指通信双方相对位置经常变化的无线数据通信方式 常对应于广域、低速的公用或专用移动通信网络 通过与有线数据网络的互联，将有线数据网络的应用扩展到移动和便携式终端,移动数据通信系统的组成和分类,移动数据通信系统的组成 移动数据通信网络 用户终端 移动数据业务，按业务处理方法分为： 事务处理型应用 接入式应用 广播式应用,移动数据通信网络,按功能分成三层： 无线层 互连层 管理监控层,按用途和主要应用技术，分成： 寻呼网络 蜂窝网络 集群网络 无绳网络,移动数据通信网络,按功能分成三层： 无线层 在移动用户和基础设施之间传送数据 终端登记、管理和自动用户定位 互连层 管理监控层,移动数据通信网络,按功能分成三层 无线层 互连层 为来自无线层的数据在移动终端之间或移动终端与固定终端之间选择路由 通过各种有线传输媒介完成与固定数据终端的连接 管理监控层,移动数据通信网络,按功能分成三层 无线层 互连层 管理监控层 网络的运行、维护 用户管理 计费管理,寻呼网络,指利用寻呼技术实现的单向/双向移动数据传输。 主要发送数字或文本消息 是应用时间最早的移动数据网络,蜂窝网络,主要指运用蜂窝通信技术，在现有的蜂窝移动通信网络基础上提供数据通信业务 主要用于公众数据服务，属于公用数据网络的范畴,蜂窝网络分类,按制式分为： 模拟蜂窝数据网络 数字蜂窝数据网络 按数据交换方式分为： 按承载系统分为：,蜂窝网络分类,按制式分为： 按数据交换方式分为： 电路交换蜂窝数据网络 分组交换蜂窝数据网络 按承载系统分为：,蜂窝网络分类,按制式分为： 按数据交换方式分为： 按承载系统分为： 专用移动分组网络（如Data TAC、Mobitex） 利用现有模拟蜂窝基础设施传输分组数据的分组网络（如CDPD系统等）,集群网络,主要指利用集群技术进行移动数据传输的通信网络。 集群技术把有限的信道自动地、动态地、快速地分配给系统的所有用户，以最大限度的利用系统信道和频率资源 主要用于公安、交通、铁路等行业部门的业务应用，属于专用数据网络 主要系统：TETRA系统和iDEN系统,无绳网络,属于微蜂窝或微微蜂窝的范畴 特点：容量大、成本低、应用灵活 与蜂窝移动通信技术之间是互补关系，可用于本地微型覆盖区域的移动数据传输 常用系统包括：DECT、PHS、PACS等,用户终端,无线调制解调器和信息处理设备 例如：移动网卡+便携计算机 无线调制解调器根据选定的通信协议，把信息处理设备发出的数据转换成无线信道能传送的信号形式 具有数据收发和处理能力的智能终端 例如：支持WAP功能的手机,事务处理型应用,通信双方为了达到一个共同的目的（事务），要形成一种事务处理过程，主要表现在数据通信双方有一次或多次的相互的请求和请求确认的信息交换。 包括： 身份认证、车辆调度、文件交换、无线电子商务应用等,接入式应用,主要指移动工作站与提供网络接入的服务器主机间的数据传输联系 典型应用： 互联网接入、数据库接入和远程局域网接入等,广播式应用,主要指单向的或不对称双向的移动数据传输。 特点：移动终端接收的下行数据量要远大于其上发数据量。消息常覆盖很大区域，可以重发多次，且不需要确认或不需要立即确认 包括：寻呼消息、广播短消息服务、天气航班等消息、移动网络公告消息等,移动数据通信系统 的主要技术问题,移动信道传输 移动信道 移动信道传输技术 移动数据网络的拓扑结构,移动信道,移动信道传输媒体主要是空间，发射信号要经过空间的直射、反射和绕射，经多径传播到达接收设备，所以接收信号是多径合成信号 信道特性主要参量： 多径时延扩散有效值 距离功率梯度 多普勒频谱,多普勒效应,多普勒效应是为纪念Christian Doppler而命名,他于1842年首先提出这一理论。 多普勒效应指出，波在波源移向观察者时频率变高,而在波源远离观察者时频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。 在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑多普勒效应。,移动信道传输技术,在数据蜂窝移动系统和移动数据网中采用频带利用率较高的数字调制方式，如GMSK（高斯最小频移键控）、QPSK（四象限相移键控 ） 在无线局域网中采用比较简单的调制技术，如BPSK（二进制相移键控 ） 为提高数据传输速率，采取的措施有： 分级接收技术、定向天线、更高的调制和编码技术、自适应均衡技术、扩频技术等,移动数据网络的拓扑结构,集中控制结构 具有有效利用信号发送功率、易于与现有的有线骨干网相连等优点，现在的移动数据网多采用这种结构 分布式控制结构 多跳点结构,移动数据通信的网络技术比较,移动数据通信网络的三种主要形式 专用分组网络 电路交换的蜂窝网络 分组交换的蜂窝网络,专用分组网络,主要特点：从数据的传输到交换都采用分组技术，用户端配置无线分组调制解调器，通过专用的分组基站进入专用分组网 优点：最适合传递突发数据，占线时间短，节省费用 缺点：建设专用数据网，投资大,电路交换的蜂窝网络,主要特点：在传统的蜂窝电话网上使用专门的调制解调器来传输数据。 优点：应用范围广，很适合传输大数据量数据，实施相对简单，初期占主导地位 缺点：信噪比较低，跨区时，连接质量难以保证，邻道干扰等，要求调制解调器具有较强的自适应能力和纠错功能，用户费用高,分组交换的蜂窝网络,主要特点：通过在蜂窝网增加分组数据处理装置，使蜂窝网能同时处理话音和分组数据业务，充分利用信道的话务之间的空闲时间传送无线数据 优点：采用高可靠性的纠错技术来提高传输质量，收费通常基于传递的信息量，安全性较高，不需建专网 缺点：分组数据网络各自有专用的无线接口和网络协议，使得网络不兼容,移动数据通信的发展前景与趋势,技术不断完善，功能不断增强 标准逐步统一，接口逐渐实现标准化 业务综合多样化 终端智能化，降低成本，提高功能,第2节 蜂窝移动数据通信,4.2.1 电路交换蜂窝移动数据通信 4.2.2 分组交换蜂窝移动数据通信 4.2.3 短消息服务,电路交换蜂窝移动数据通信,模拟蜂窝移动数据通信 数字蜂窝移动数据通信 主要缺陷,模拟蜂窝移动数据通信,主要系统包括：NMT、TACS 、AMPS 数据业务一般有两类： 三类传真 计算机配上MODEM的连接传送数据。 移动用户设备 带有通信软件的PC机、标准调制解调器和带有移动无线收发设备的移动终端 三类传真机或有传真功能的PC机与移动终端,模拟蜂窝移动传输示意图,个人计算机,调制解调器,无线基站,公用交换电话网 PSTN,移动交换中心,三类传真机,调制解调器,主计算机,移动终端,三类传真机,移动终端,移动用户设备,移动用户网络,无线接口,模拟蜂窝移动数据通信存在问题,移动无线信道是对误码率影响最大的因素，主要包括： 信号的衰减和屏蔽（大楼后、隧道内等） 相邻信道干扰、同频干扰 越区切换 缺点： 不能区分数据、话音业务的不同 安全保密性差,数字蜂窝移动数据通信,GSM系统 CDMA系统,GSM系统的数据通信,GSM使用了ISDN的一般机制，本身有传输数据的能力，且是数字传输信道，不需要调制解调器。 GSM单个业务信道数据传输速率最高不超过12kbps，与其它网络数据通信速率最高9.6kbps，即只能提供低速数据业务,00:35:52,37,HSCSD,High Speed Circuit Switched Data高速电路交换数据业务 最高同时建立6个时隙的连接-“时隙捆绑”,可以达到57.6Kbps,00:35:52,38,HSCSD,它的业务类型与原有的承载业务相同，仍采用电路交换技术，实际上是一种增强型承载数据业务。 更适合于实时性高的应用，如高速传真 缺点：线路利用率低下，用户费用高 对于运营商：无须改变目前的GSM硬件设施，只需在软件方面加以升级即可,00:35:52,39,GPRS,General Packet Radio Service通用分组无线业务 在GSM系统增加分组交换单元 采用新的信道编码技术, 一个时隙的传输速率由9.6Kbps提高到14.4Kbps 使用1到8个时隙传输一路数据,数据速率最高可达115.2kbps,00:35:52,40,GPRS,采用分组交换技术，提高信道的利用率，有效利用无线资源，降低通信成本 接入速度快，没有电路交换方式建立连接所带来的时延 具有多种服务质量，可以灵活支持多种数据应用 GSM系统中的绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级。,00:35:52,41,EDGE,Enhanced Data rates for GSM Evolution增强数据速率改进，又称作EGPRS 使用高效调制方式：8-PSK调制和GMSK，使每时隙的传输速率最高达48kbps ，频谱效率可达0.5bit/s/Hz/基站 允许集中使用最多8个时隙传输一路数据，传输速率最高可达384kbps 可使GSM提供多媒体业务，承载会议电视业务,CDMA系统的数据通信,IS-95 CDMA：一个码信道速率9.6kbps或14.4kbps 使用笔记本电脑的串口直接连接移动电话或PCS手机，比GSM系统的PCMCIA卡连接经济,CDMA系统 对数据传输的增强技术,IS-95B，可同时分配8个信道给一个用户，可支持最高数据速率76.8kbps或115.2kbps Cdma2000，2Mbps,电路交换蜂窝移动数据通信 主要缺陷,电路利用率不高，通信费用贵 电路交换不适合交互式短报文的场合 传输速率不高 连接建立时间较长 提供的服务类型较少,分组交换 蜂窝移动数据通信,主要两大类系统 专用分组交换蜂窝数据系统 利用现有模拟蜂窝基础设施传输分组数据的分组网络（如CDPD系统等，详见下一节）,专用分组交换蜂窝数据系统,从数据的传输到交换都采用分组技术，用户端配置无线分组调制解调器，通过专用的分组基站进入专用分组网，可以访问分组网上的主机、数据库，也可以呼叫另一个移动数据终端 代表：Data TAC系统、Mobitex系统 缺点：只能为移动数据用户提供到分组交换数据网用户的连接，覆盖面不够大，吞吐量也不大。,Data TAC系统,是由Motorola公司开发的。无线链路协议为Motorola专利技术（RD-LAP），整个网络可通过X.25或TCP/IP协议与计算机主机、公众分组数据网以及LAN相连 工作频段：806825MHz或410470MHz 工作速率：19.2kbps或9.6kbps 实际速率：28kbps,Data TAC系统组成*,交换系统ACC 包括：无线网关、无线网络控制器、通信控制器和网络管理中心 基站系统DSS 包括：无线收发信机和基站控制器 用户设备 包括：移动终端（PC、POS机、PDA等）和与其配套的无线调制解调器,Data TAC系统原理*,用户终端通过基站接入Data TAC网络，终端通过无线Modem与基站交换数据，所用协议为RD-LAP。 基站与交换机通过通信线路相连。 Data TAC与公用分组网互联的协议是X.25，与LAN或主机互联的协议为X.25或TCP/IP 漫游时，要通过专线将ACC的通信控制器连接,Mobitex系统,是由Ericsson和瑞典电信联合开发的，通信规程采用专利技术，但以ISO模型为基础，可支持许多标准网络接口，包括TCP/IP和X.25，采用的协议对所有的应用开发者和制造商是公开的。协议的更改和标准化由Mobitex经营协会负责 工作频段：450MHz或900MHz 工作速率：1.2kbps或8kbps,Mobitex系统层次结构*,基站BS 区交换局MOX 主交换局MHX 网络控制中心NOC,短消息服务,短消息服务（Short Messaging Service，SMS ） 是一种使用移动设备发送和接收文本信息的技术。 消息可能传递于 移动通信系统和移动通信用户之间 PSTN系统与移动通信用户之间 移动通信用户之间,短消息服务技术,短消息通过数字控制信道传递，而其它数据业务是通过无线接口上的电路交换数字业务信道传递 GSM系统中，引入短消息服务中心SMSC作为短消息的存储转发单元，消息只与用户和SMSC有关，而与其他GSM基础设施无关。 SMS需要硬件产品的支持，现在大多数移动设备、手机产品都具有SMS功能。,短消息长度,许多移动站共用数字控制信道，为避免争用造成的延迟过长和较重负荷，规定短信息长度 在点对点通信中，最多140个字节 在广播通信中，最多83个字节,短消息中心号码,在No.7信令消息中使用的、代表短消息中心的号码 结构：13SH00X1X2X3500 X1X2X3与当地的长途区号相同，两位长途区号的地区X3设为0 例如，沈阳移动短消息中心的号码为13800240500 用户发送短消息前，必须先设置短消息中心号码,短消息服务优点,发送一条短消息与大约1秒钟的语音呼叫所占用的空间相当，故其通讯费用十分低廉。 是GSM中唯一不要求建立端到端业务路径的业务，即使移动台关机仍可进行短消息传输。,第3节 CDPD分组数据业务,4.3.1 CDPD发展历史 4.3.2 CDPD的网络结构与系统组成 4.3.3 CDPD原理 4.3.4 CDPD的协议模型* 4.3.4 CDPD的主要特点 4.3.5 CDPD的主要业务应用,CDPD,Cellular Digital Packet Data（蜂窝数字分组数据交换） 是以数字分组数据技术为基础，以蜂窝移动通信为组网方式的移动无线数据通信技术 是一种使用AMPS模拟蜂窝电话系统800MHz和900MHz信道上未被使用的带宽来进行数据传送的系统。,CDPD发展历史,1992年美国几大蜂窝运营商根据市场的需要，出资成立发展基金对无线数据通信技术进行研究 1993年CDPD规范1.0版草案问世，美国多家大公司宣布支持CDPD规范 1994年2月美国建立了第一个试验网 1995年中，美国出现了第一个正式投入商用的CDPD网络 2001年，美国已基本实现全国覆盖，用户数量约为20万,CDPD发展历史,1995年后CDPD从美国走向世界，很 多国家和地区开始提供CDPD服务或进行试验,CDPD发展历史,CDPD是最受欢迎的提供给遥测装置的第一代无线数据解决方案。 2004年，主要运营商在美国宣布计划关闭CDPD服务。 2005年7月， AT&T和Cingular的CDPD网络被关闭。,几种蜂窝移动数据通信发展比较,CDPD的系统组成与网络结构,CDPD系统主要由三个部分组成： MDBS（移动数据基站） MDIS（移动数据中介系统） MES（移动终端系统）,CDPD系统结构图,CDPD的网络结构图,MDBS（移动数据基站）,为用户提供无线接口和无线接续、频谱管理和自动信道跳频。 通过一根64kbps帧中继与交换机相联 组成 收发信机 MODEM 计算机控制模块 电源模块,收发信机和MODEM,每个收发信机和MODEM模块支持一个CDPD信道 无线收发信机产生可用信道所需的频率 MODEM负责CDPD数字信号处理,计算机控制模块,负责MDBS内控制信号与数据信号的路由选择 通过专用接口连接到CDPD网管系统，对MDBS进行控制和监视,MDIS（移动数据中介系统）,组成 分组服务器：负责MES到其它MES或固定终端的分组路由选择 管理服务器：通过提供鉴别、登记、信息转换、系统计费数据收集等方面的功能来支持分组服务器 通过中介系统IS，采用TCP/IP，连接到公用分组数据网或专用分组网,CDPD的移动终端设备,即CDPD的用户端设备，由移动终端和CDPD无线Modem组成 CDPD无线Modem负责管理无线链路和协议 移动终端与无线Modem之间的通信采用标准的串口协议，如：串行网际协议(SLIP)或点对点协议(PPP),CDPD的移动终端设备分类,按MODEM物理接口来区分，有三种： PCMCIA：主要用于具有PCMCIA插槽的便携式电脑和掌上型电脑 RS-232：连接各种计算机的串行口，包括PC、单片机及其它具有串行口的专用设备 内置PCI插槽型：集计算机与无线Modem于一体的设备，如无线POS机、无线炒股机等,CDPD原理,将要传输的数据按一定的长度分组 给每一个数据段加上收发终端地址及其它控制信息 寻找一个空闲的话音信道 把来自不 同数据源的数据分组在空闲信道上进行交织传输 当语音用户要求占用该信道时，CDPD系统将重新寻找新的空闲信道，并利用信道跳频技术，自动跳到新的空闲信道，直到传输完成,分组数据通信原理示意图,CDPD的数据发送处理过程,数据被分段、加密后，加入终端标志形成数据帧 每帧分成282bit的块，通过RS编码，形成378bit的帧 上述帧经GMSK调制后送往蜂窝网上的信道 多址访问协议使用数字监听多址访问冲突检测(DSMACD) ：先监听是否有空闲信道，如果有，立即发送数据帧；否则等待，直到系统有空闲信道,CDPD的协议模型图,CDPD的协议模型*,自下而上依次为： 物理层 MAC(媒体接入控制)层 LLC(逻辑链路控制)层 LLR层 SNDCP(子网依赖结合协议)层 网络层,物理层*,为射频接口部分，物理链路负责提供空中接口的射频信道 MES与MDBS间靠一对30kHz的RF信道进行通信，从MDBS至MES的信道称正向信道，从MES至MDBS的信道称反向信道，一对正、反向信道形成了一条CDPD信道流 信道流使用的调制方式为GMSK(相对带宽BT0.5)，调制速率为19.2kb/s,MAC(媒体接入控制)层*,定义和分配空中接口的CDPD逻辑信道，使得这些信道能被不同的移动台共享。CDPD的逻辑信道分为 广播信道 控制：用于广播控制信息 管理：用于广播无线资源管理信息 点对点业务信道,MAC(媒体接入控制)层*,每个逻辑信道都分配了一个叫临时设备识别号(TEI)的信道号，在点对点数据链路连接建立之前，分配给与这次连接相对应的MES，该MES就用分配的TEI值发送并接收包含指定TEI值的帧。,LLC(逻辑链路控制)层*,基于无线链路协议： MDLP（移动数据链路协议) 在MES内实现的MDLP与位于它的服务MDIS中的对等MDLP通信 LLC层负责在高层（SNDCP）的SNDC数据单元上形成LLC地址、帧字段，从而生成完整的LLC帧 LLC可以实现点对多点的寻址和数据的重发控制,SNDCP(子网依赖结合协议)层*,完成传送数据的分组、打包、数据压缩，确定TCPIP地址和加密方式 提供SNDCP顶层多个网络层实体的复接数据被分割为一个或多个NPDU(网络协议数据单元)数据包单元，放置到LLC帧内,网络层*,协议为TCPIP和X.25协议,LLR（逻辑链路转送）层*,MDBS中的LLR层负责转送MES和MDIS之间的LLC帧 LLR层对于MDLP数据单元来说是完全透明的，即不负责处理MDIP数据,CDPD的主要特点,技术特点 业务特点,CDPD的技术特点,无线广域网 工作频率： 800兆，这个频段具有一定的穿透和绕射能力，干扰较少； 空中信道通信速率：19.2Kbps，去掉分组数据打包以及信道复用的一些开销，对用户来说数据传输速率一般为5-10Kbps，最高可以达到15Kbps左右； 全双工的通信方式 无差错的数据传送：通过FEC前向纠错和自动反馈重发技术，保证进行无差错的传输数据,CDPD的技术特点,基于TCP/IP的开放系统：方便接入Internet，传输延迟小，所有基于TCP/IP协议的应用软件都可以直接使用，应用软件开发简便，移动终端通信编号直接使用IP地址 终端移动速率范围较高：车速 120km/h时，CDPD终端数据收发正常、不中断 安全可靠、防数据泄漏、防烧机 支持广播与群呼,CDPD的业务特点,适合交通运输方面远程的调控；如车辆的调遣和监控等。提高对故障或异常现象的反应时间，提高服务水平 常用于无人值守工作的遥测监控，如远端设备数据的采集与分析、数据库管理以及网络服务等 保护人们的生命安全。如用于危险区域设备的监控，从而避免或减少操作人员与危险接触的机会 适于户外移动办公人员的实时办公，提高工作的及时性和效率性 降低成本，方便实用,CDPD的主要业务应用,广播业务（特定区域） 多址广播业务（特定用户组，不论位置） 域名服务 用户定位业务 信息处理业务（电子邮件、自动暂存） 查询业务（需信息数据库支持） 个人增值主机业务,CDPD 的主要应用领域,传送比赛结果至新闻媒介和教练 派遣服务车辆 发送医疗 数据 提供信用卡验证服务 现场服务人员通过计算机发送和接受顾客维修信息 以及其他要求的实时信息,遥控石油井和煤气管道 移动办公 流动银行 全球卫星定位 上因特网 电力系统的调度自动化和配电自动化系统的通讯等,CDPD应用,1997年，中国原邮电部决定建设“中国公用无线数据通信网”。在北京、上海、广州、深圳、厦门和长沙等六城市启动了CDPD网络建设工程 北京交管局曾经使用CDPD技术，由于数据传输量支持到十几K，只能进行一些简单流量监控,第4节 无绳移动数据通信,4.4.1 无绳数据通信概述 4.4.2 数字无绳通信系统 4.4.3 无绳数据通信的主要应用,无绳数据通信概述,无绳通信系统是一个在微型覆盖区内利用无线终端、基站和各种公共通信网（如PSTN、ISDN等）进行全双工通信的系统 是一种微蜂窝或微微蜂窝的无线技术 与蜂窝移动通信是互补关系 特点：容量大、成本低、应用灵活等,无绳通信系统的发展,两个阶段： 模拟无绳技术：应用仅限于家庭，主要用于语音通信，使用FM调制和FDD双工 数字无绳技术：可应用于家庭、公用场合、商用PBX环境，突破语音通信的局限，开始具有较强的移动数据传输能力,数字无绳通信系统,工作频率：多在1.9GHz左右 大多采用时分多址TDMA、时分双工TDD、多载波MC技术 主要系统及应用地区 DECT（数字增强无线通信）：欧洲 PHS（个人手持系统）：日本 PACS（个人接入通信系统）：美国 蜂窝移动通信系统和无绳系统对比,DECT,Digital Enhanced Cordless Telecommunications （数字增强无线通信） 由ETSI制定，又称数字泛欧无绳电话 是一个提供话音及数据应用的短距离无线通信技术,DECT,ETSI下的EP DECT工作组主要负责制定DECT标准和起草报告，子工作组负责制定更详细的技术规范。 子工作组主要有： DECTCI：主要负责DECT通用接口（CI），通用接入协议（GAP），无线终端移动性（CTM），DECTISDN， DECTGSM和固定无线接入标准。 DECTData：负责所有DECT的数据协议，如DECT Internet接入协议，多媒体接入协议（MMAP）和DECT分组数据协议（DPRS） DECTTest：负责所有通用DECT标准的测试。,DECT,100多个国家认可，产品超过200种 DECT在整个欧洲无绳电话市场中所占比例已经达到53，成为最重要的无绳电话技术。 亚洲市场，香港引入DECT最早，是亚洲DECT无绳电话最发达的区域，在香港新机场中采用的就是DECT无线PBX网络。,PHS,Personal Hand-set System （个人手持系统） 日本开发的网络系统，又称个人无绳市 话系统，于1995年 7月开通运营 PHS服务主要分为三大类： 传统的语音服务（移动速度60km/h） 数据通信服务（64k128kbps） 地理定位服务（精度低于GPS，强于手机）,PHS的发展状况,1995年7月起在日本开始正式提供服务， 最初3家电信运营商：NTT Personal、DDI Pocket和ASTEL。 随着通信费率与手机价格的不断下降，用户不断增多，随着3G手机的出现，用户减少 有20几个国家和地区采用PHS 除日本本土和中国大陆外，中国台湾、越南、泰国也有网络，总用户接近1亿。 2007年，WILLCOM成为日本唯一的运营商。,PHS的发展状况,2008年10月26日消息，在“3G时代小灵通的发展前景”研讨会，据PHS国际化推进组织(PHS MoU)副议长近义起（近义起的另一身份是Willcom CTO ）介绍 日本PHS目前已经可以达到3.2Mbps的速率，基站最大覆盖半径7公里； 2009年4月，日本将引入PHS的下一代技术XGP，理论下载速率100Mbps，届时PHS将成为真正的移动宽带。,PHS的特点,可以同时容纳更多的用户使用 更快的传输速率，可以达到128kbps 较小的发射功率（10mW）,较低的电磁辐射 语音质量较高，通话内容清晰 耗电量小，待机时间长 必须建置较密集的基站 适于低速状态下的移动,小灵通,在中国， UT斯达康根据我国城市通信实际情况开发出一种无线接入技术，定义为： 本地V5.2交换机+AN2000+PHS 空中接口 即PAS系统，商业名称：小灵通。,小灵通的优势和劣势,优势 资费低廉 绿色环保 带宽独享,劣势 覆盖差 性能差 不能漫游,小灵通的发展史,1998年01月 小灵通正式进入中国。 2002年12月 小灵通在京沪之外地区全面解禁 2006年10月 中国小灵通9300万，全球用户突破1亿 2007年11月 小灵通用户大量减少，10个月减少250万 2008年03月 发短信给小灵通取消106前缀 2008年10月 小灵通频段划归TD 2009年02月 小灵通用户数跌破7000万 2009年02月 被要求2011年底前退市,PACS,Personal Access Communication System （个人接入通信系统） 是美国7个个人通信系统（PCS）标准之一 它是PHS和Bellcone提出的广域计算机服务（WACS）系统相结合的产物。 是一种新型的基于微蜂窝的无线通信业务,PACS的特点,结构简单、功耗低 充分利用了现有网络资源，不需单独建网，安装方便，建设成本和运营成本都比蜂窝移动系统低得多 手机价格相对便宜 主要适用于 专用网、公用网的高质量话音，数据通信和信息服务的无线接入 适用于室内、室外，中低速移动的环境,蜂窝移动通信系统 和无绳系统对比,蜂窝移动通信系统 优点：覆盖范围大、功能齐全 缺点：容量不能满足高密度用户区的需求，技术复杂、成本高 无绳系统 优点：容量大、技术简单、应用灵活、成本低、通信能力可动态调节 缺点：覆盖范围小、移动性较低,无绳数据通信的主要应用,ISDN连接 无绳办公 对局域网或PABX的无绳扩展（接入） 分布控制无绳局域网络（对等） 蜂窝无绳局域网络和PABX（中控） 生产管理 家庭信息服务,无绳数据通信的主要业务,数字传真 可视图文 可视电话 计算机文件传输等,集群通信系统,概述 集群通信的特点 集群通信的应用 集群通信系统组成 数字集群通信的关键技术 数字集群通信系统的标准 国内外主要集群制式比较,集群通信系统概述,国际无线电协商委员会（CCIR）将集群通信系统命名为“Trunking Communication System” 也称为PMR（Private Mobile Radio）或SMR（Specialized Mobile System）的。 我国曾将“Trunking Communication System”译为中继通信，1987年改译为集群移动通信系统，通常称为集群通信系统或集群系统。 集群通信系统是多个用户（部门、群体）共用一组无线电信道，并动态地使用这些信道的专用移动通信系统。,集群通信系统发展阶段,集群通信系统发展的三个阶段： 20世纪五六十年代，无线电对讲机方式，通信的双方或多方在约定的频点使用对讲机完成通话 七八十年代，由单/多频道、单/多基地台构成的模拟通信系统 九十年代以后，基于TDMA方式的数字集群通信系统，能够在实现对讲调度等功能之外，实现与固话及手机通话、短信、手机上网等数据业务，在欧美发达国家已开始广泛应用。,集群通信系统发展趋势,模拟的集群系统相互干扰强，功能有限 集团单独建设一个集群调度专网系统，成本高，维护费用高，频率利用率低。 因此集群系统的发展有两个明显趋势： 由模拟向数字发展 由专网向共网发展。,集群通信的特点,集群通信最大的特点是：话音通信采用PTT（PushToTalk）按键，以一按即通的方式接续，被叫无须摘机即可接听，且接续速度较快，并能支持群组呼叫等功能。,集群通信的特点,与公众的蜂窝移动系统相比，集群通信系统具有如下特点： 呼叫接续快； 群组内用户共享前向信道； 半双工通信方式、PTT方式； 支持私密呼叫和群组呼叫； 呼叫和讲话时，需按住P1键，被叫不需摘机。,数字集群通信系统的基本业务,端到端的业务：主要包括语音业务。 承载业务：承载业务主要为各类应用提供数据通道。 补充业务：主要用于提供多种辅助功能，以提高语音业务的性能表现、可靠性和可用性。 新业务：基于位置类业务和分组数据承载业务等。,主要应用对象,由于集群通信系统具备特有的调度功能、组呼功能和快速呼叫的特性，因此在专业通信领域发挥着巨大的作用，其主要应用对象包括： 对指挥调度功能要求较高的特殊部门和企业，主要包括政府部门（如军队、公安部门、国家安全部门和紧急事件服务部门）、铁道、水利、电力、民航等单位； 普通行业用户，如出租、物流、物业管理和工厂制造业等。,集群应用新闻,在欧美等发达国家，数字集群市场与普通移动通信市场相比，一般是1：10的关系。 在美国，数字集群运营商Nextel已建立了覆盖全美国的数字集群商用共网，目前用户已超过1000万，并且连年盈利。 在欧洲，英国Dolphin电信公司的数字集群通信系统，已覆盖全英国97%人口的地区。 挪威、德国、荷兰、瑞典、丹麦等，也纷纷计划建设专用国家安全网络。,集群应用新闻,中国信产部已经组织了铁通、卫通两家运营商，在沈阳、天津、济南、南京、重庆5地建设试验网，其中除重庆外的4地均采取中兴的我国自主标准GoTa，试验网总规模已经超过3万户。,集群应用新闻,2006年，基于TETRA标准的亚洲地区规模最大的数字集群无线通信网络在北京建成，3.4万名公安、交管、城管、水利等部门的北京市政府人员使用北京数字集群无线政务网提供的通信服务。 北京市通信公司下辖的北京正通公司拿下了奥运会数字集群网络的运营权，正通公司确定以TETRA作为数字集群标准，该标准的代表厂商是诺基亚、爱立信和马可尼,集群应用新闻,2006年10月于青岛举行的2008年奥运会帆船测试赛2006年青岛国际帆船赛，使用了中兴通讯GoTa数字集群系统担纲此次大赛的集群指挥调度工作。这也是国产数字集群系统首次运用于国际体育赛事。,集群通信系统组成,基站：负责无线信号的转发 移动台：用于在运行中或停留在某个不确定的地点进行通信 调度台：负责对移动台进行指挥、调度和管理 控制中心：主要负责控制和管理整个集群通信系统的运行、交换和接续,数字集群通信的关键技术,数字话音编码技术 数字调制技术 多址接入技术 抗衰落技术,数字集群通信的关键技术 数字话音编码技术,混合编码，将波形编码和参量编码组合应用，尽量保持波形编码的高质量和参量编码的低速率，在416kbit/s速率上能够得到高质量的合成语音，比较适合于在数字集群通信中使用 主要混合编码技术： 多脉冲激励线性预测编码（MPLPC） 规划脉冲激励线性预测编码（KPELPC） 码本激励线性预测编码（CELP）及其改进型代数码激励线性预测编码(ACELP) 矢量和激励线性预测编码(VSELP),数字集群通信的关键技术 数字调制技术,采用抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高的调制技术： 正交移相键控（QuadraturePhaseShiftKeying，QPSK） 正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM） 最小移频键控（Minimum Shift Keying，MSK） 高斯滤波最小移频键控（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying，GMSK） 等方式以及它们的一些改进方式。,数字集群通信的关键技术 多址接入技术,FDMA TDMA CDMA,数字集群通信的关键技术 多址接入技术,FDMA：频率资源占用大，用户容量小，频谱效率低，且通话时易受到干扰。 TDMA CDMA,数字集群通信的关键技术 多址接入技术,FDMA TDMA：在满足定时和同步的条件下，抗干扰能力增强，频率利用率也有所提高（据估计，约是FDMA系统的3倍），系统容量增大，话音质量也有改进。能进行数据和话音的综合，业务综合能力较高。 由于TDMA系统发射数据是用缓存突发法，对任何一个用户而言发射都是不连续的，所以对服务质量有一定影响，数据传输速率也不高。 CDMA,数字集群通信的关键技术 多址接入技术,FDMA TDMA CDMA：频率利用率高、用户容量大、服务质量好、综合业务能力强等诸多优点，是现代数字集群通信的理想选择。,数字集群通信的关键技术 抗衰落技术,分集接收技术 RAKE接收技术 自适应均衡技术,数字集群通信的关键技术 抗衰落技术,分集接收技术 对于接收端收到的来自不同的独立支路的信号，可以通过不同的合并方式来获得分集增益。 合并的方式主要有： 最大比值合并性能最好 等增益合并实现最简单 选择式合并,数字集群通信的关键技术 抗衰落技术,RAKE接收技术 将幅度明显大于噪声背景的多径分量取出，通过延时和相位校准，使它们在某一时刻对齐，并按一定的规则进行合并，变矢量合并为代数求和，能够有效地利用多径分量，提高多径分集的效果。 只有CDMA系统才能实现 把原来是多径干扰的信号变成有用信号组合在一起，变害为利。,数字集群通信的关键技术 抗衰落技术,自适应均衡技术 由于数字集群通信系统占用的频带较宽，当发生信号衰落时，其通带内的振幅特性随时都在改变着，这就要求所采用的均衡器必须具有时间特性变化的自适应性。 抗衰落的自适应均衡器可以分为两类 频域自适应均衡器 时域自适应均衡器 在实际电路中，为了最大限度地提高抗衰落能力，往往同时采用频域自适应均衡器和时域自适应均衡器。,数字集群通信系统的国际标准,1998年3月，ITU根据世界各国提交的集群通信系统标准共制定了APC025、Tetralpol、EDACS、TETRA、DIMRS（iDEN）、IDRA、Geotek共7种数字集群通信系统的国际标准。 在国际7种数字集群技术体制中，TETRA和iDEN系统应用最广泛。,数字集群通信系统的国际标准,2005年5月12日，在爱尔兰首都召开的3GPP GERAN技术规范组第24次会议上，全票通过了关于GT800的四项提案。 本次关于GT800技术的标准提案，由华为、西门子、萨基姆、信息产业部标准所等4家3GPP成员单位提出。 GT800技术的标准提案获3GPP通过，意味着GT800成为国际标准组织认定的第一个中国数字集群规范。,我国数字集群标准的发展,2000年12月28日，我国信息产业部正式批准发布了SJ/T11228-2000数字集群移动通信系统体制的行业推荐标准。 两种集群通信体制： 体制A：主要参照国际标准TETRA，面向专用调度和共用集群通信网 体制B：主要参照Motorola公司提出的美国国家标准iDEN，主要适用于共用集群通信网 集群通信系统的工作频段 806MHz821MHz851MHz866MHz 双工频率间隔为45MHz,