通信技术基础知识.docx
《通信技术基础知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信技术基础知识.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
通信技术基础知识
通信技术基础知识（中）
通信技术基础知识（中）
什么是移动电话网?
移动电话网就是可以使移动用户之间进行通信的网络。
我国自1987年开始开通移动电话业务以来，移动电话迅猛发展，用户增长迅速，到现在我国已经出现了五种移动电话网共存的局面，这五种网各有不同的通话范围和不同的业务功能。
用户选择配备移动电话手机时，需要对现有的五种网有所了解。
我国的五种移动电话网又被称为A、B、C、D、G网，其中A网和B网是模拟网，C、D、G网是数字网。
1）A网和B网：
模拟移动电话网
模拟网是我国早期建设的移动电话网。
由于各地分别建设、时间先后不同，又有爱立信和摩托罗拉两大移动电话系统等原因，模拟移动电话网形成了A网和B网系统，A网地区使用A网的手机，B网地区使用B网的手机。
A网的地区是北京、天津、上海以及除河北、山东以外的全国各地。
可见在大部分地区是共存的，但原来是不能互通的。
B网的地区主要是在北京、天津、上海、河北、辽宁、江苏、浙江、四川、黑龙江、山东等地。
1996年1月起，我国各省模拟移动电话系统实现了联网，模拟移动电话已有可能在全国30个省（市、自治区）实现自动漫游。
但是，如果要从A网区到B网区，需要用户在自己的手机上进行操作，将手机转换为B网，否则不能使用；如果从B网区回到A网区，也必须先在手机上操作，将手机变回才能使用。
变换的方法可见说明书。
2）C网：
CDMA制式移动电话网
C网是指CDMA（码分多址）制式的移动电话网，CDMA制式是接通率高、噪声小、发射功率小的新型数字网，能实现移动电话的各种智能业务。
我国目前在上海、北京、广州、西安等市建设了C网，沿海的10省也在建设，已经建成的城市间已联网，使用CDMA手机可以在上述地区漫游。
3）G网：
全球通（GSM）数字移动电话网
20世纪90年代中期，我国开始建设“全球通”（GSM）数字移动电话网，这就是G网。
数字网具有许多新的业务功能，特别是具有漫游范围最为广泛的特点，因而被称为“全球通”。
G网工作于900兆赫频段，频带比较窄，随着近年来移动电话用户迅猛增长，许多地区的G网已出现因容量不足而达到饱和的状态。
为了满足广大用户的需求，近来又建设了“D”网。
4）D网：
工作在DCS1800系统的移动电话网
它的基本体制和现有的GSM900系统完全一致，但工作于1800兆赫频段，需要用全球通1800的手机。
如果使用双频手机，那么在G网中也能漫游、自动切换。
现在有许多城市是DCS1800系统和GSM900系统同时覆盖一个地区，就称为全球通双频系统，使全球通移动通信系统的容量成倍增长。
移动电话网络的组成如下：
（1）小区：
是实际场地，配有一个基站，包括发射器、接收器和在窝小区范围内通过无线电通道与用户的移动手机进行通信时所用的其他设备；
（2）基站控制器：
用于连接和控制每一蜂窝小区内的基站；
（3）移动交换中心：
用于控制基站控制器和通话的呼叫；
（4）传输线：
用于连接移动交换中心、基站控制器、基站和PSTN。
什么是GSM?
20世纪80年代中期，当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时，世界上的发达国家就在研制第二代移动通信系统。
其中最有代表性和比较成熟的制式有泛欧GSM （Global System for Mobile Communication），美国的ADC（D-AMPS）和日本的JDC（现在改名为PDC）等数字移动通信系统。
在这些数字系统中，GSM的发展最引人注目。
1991年GSM系统正式在欧洲问世，网络开通运行。
GSM系列主要有GSM900、DCS1800和PCS1900三部分，三者之间的主要区别是工作频段的差异。
蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。
其频率复用大大提高了频率利用率并增大系统容量，网络的智能化实现了越区转接和漫游功能，扩大了客户的服务范围，但上述模拟系统有四大缺点：
各系统间没有公共接口；很难开展数据承载业务；频谱利用率低无法适应大容量的需求；安全保密性差，易被窃听，易做“假机”。
尤其是在欧洲系统间没有公共接口，相互之间不能漫游，对客户造成很大的不便。
GSM数字移动通信系统源于欧洲。
早在1982年，欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营，例如北欧多国的NMT（北欧移动电话）和英国的TACS（全接入通信系统），西欧其它各国也提供移动业务。
当时这些系统是国内系统，不可能在国外使用。
为了方便全欧洲统一使用移动电话，需要一种公共的系统，1982年，北欧国家向CEPT（欧洲邮电行政大会）提交了一份建议书，要求制定900MHz频段的公共欧洲电信业务规范。
在这次大会上就成立了一个在欧洲电信标准学会（ETSI）技术委员会下的“移动特别小组（Group Special Mobile）”，简称“GSM”，来制定有关的标准和建议书。
我国自从1992年在嘉兴建立和开通第一个GSM演示系统，并于1993年9月正式开放业务以来，全国各地的移动通信系统中大多采用GSM系统，使得GSM系统成为目前我国最成熟和市场占有量最大得一种数字蜂窝系统。
截至2002年11月，中国手机用户2亿，比2001年年底新增5509.2万。
GSM系统包括哪些部分?
GSM是世界上第一个对数字调制、网络层结构和业务作了规定的蜂窝系统。
如今GSM移动通信系统已经遍及全世界，即所谓“全球通”，目前我国的移动通信网就是以GSM系统为基础的移动网络系统。
GSM数字公用陆地蜂窝移动通信系统主要由下述功能单元组成：
移动台（MS），它包括移动设备和用户识别模块;基站子系统（BSS），为一个小区服务的无线收发信设备;移动业务交换中心（MSC），对于位于它管辖区域中的移动台进行控制和交换的功能实体;拜访位置寄存器（VLR），它存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码，所处位置区的识别，向用户提供的服务等参数;归属位置寄存器（HLR），它是管理部门用于移动用户管理的数据库;设备识别寄存器（EIR），存储有关移动台设备参数的数据库;鉴权中心（AUC）和操作维护中心（OMC）它是操作维护系统中的各功能实体，依据厂家的实现方式可分为无线子系统的操作维护中心（OMC-R）和交换子系统的操作维护中心（OMC-S）。
其中基站子系统（BSS）包括基站控制器（BSC）和无线基站（BTS）两部分。
各个网元之间的接口均由GSM规范所定义，但各个厂家在部分接口上采用自己的标准，使得设备选型和组网工作具有一定的难度。
什么是WAP?
WAP （Wireless Application Protocol无线应用协议）是在数字移动电话、因特网或其他个人数字助理机（PDA）、计算机应用之间进行通讯的开放全球标准。
它是由一系列协议组成，用来标准化无线通信设备，可用于Internet访问，包括收发电子邮件，访问WAP网站上的页面等等。
WAP将移动网络和Internet以及公司的局域网紧密地联系起来，提供一种与网络类型、运行商和终端设备都独立的移动增值业务。
通过这种技术，无论你在何地、何时只要你需要信息，你就可以打开你的WAP手机，享受无穷无尽的网上信息或者网上资源。
如：
综合新闻、天气预报、股市动态、商业报道、当前汇率等。
电子商务、网上银行也将逐一实现。
你还可以随时随地获得体育比赛结果、娱乐圈趣闻以及幽默故事，为生活增添情趣，也可以利用网上预定功能，把生活安排的有条不紊。
WAP协议包括以下几层：
（l）Wireless Application Environment （WAE）;
（2）Wireless Session Layer （WSP）;
（3）Wireless Transaction Layer （WTP）;
（4）Wireless Transport Layer Security （WTLS）；
（5）Wireless Transport Layer （WDP）。
其中，WAE层含有微型浏览器、WML、WMLSCRIPT的解释器等等功能。
WTLS层为无线电子商务及无线加密传输数据时提供安全方面的基本功能。
WAP协议的诞生是WAP论坛成员多年努力的结果。
它是针对不同的协议层定义了一系列协议，这些协议使得各方面的厂商和公司可以协同工作，开发无线通信网络的应用。
目前有超过100个成员加入WAP论坛，包括有终端和基础设备的制造商，有移动通信的网络运营商，有业务提供商，有软件公司，也有网络内容提供商等，共同为移动设备开发服务和应用。
但是，目前由于无线网的带宽等因素的限制，WAP手机的在多媒体上的应用，如可视会议、多媒体教学等，还须一段时日。
WAP规范还在不断地完善，WAP论坛成员们在加紧开发功能完善的WAP设备，这无疑加快了其在无线因特网综合服务领域的扩展速度。
什么是GPRS?
GPRS （General Packet Radio Service）是通用分组无线业务的简称。
GPRS是GSM Phase2.1规范实现的内容之一，能提供比现有GSM网9.6kbit/s更高的数据率。
GPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA帧结构。
因此，在GSM系统的基础上构建GPRS系统时，GPRS中的绝大部分部件都不需要作改动，只需作软件升级，构成GPRS系统的方法是：
1） GSM系统中引入3个主要组件：
（1）PRS服务支持结点（SGSN，Serving GPRS Supporting Node）；
（2）GPRS网关支持结点（GGSN，Gateway GPRS Support Node）；
（3）分组控制单元（PCU）。
2） 对GSM的相关部件进行软件升级：
ETSI指定了GSM900、1800和1900三个工作频段用于GSM，其中GSM900频段还有G1（E-GSM）频段和P频段。
相应地，GPRS也工作于这三个频段，包括GSM900的G1频段和P频段，当然，GPRS可以限制每个小区只工作于P频段。
现有的GSM移动台（MS），不能直接在GPRS中使用，需要按GPRS标准进行改造（包括硬件和软件）才可以用于GPRS系统。
GPRS被认为是2G向3G演进的重要一步，不仅被GSM支持，同时也被北美的IS-136支持。
GPRS是一组新的GSM承载业务，是以分组模式在PLMN和与外部网络互通的内部网上传输。
在有GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上，GPRS网络管理可以提供（或支持）一系列的交互式电信业务，例如承载业务、用户终端业务、附加业务。
GPRS业务的具体应用：
（1）信息业务；
（2）交谈；（3）网页浏览；（4）文件共享及协同性工作；（5）分派工作；（6）企业E-mail ；（7）因特网E-mail ；（8）交通工具定位；（9）静态图像；（10）远程局域网接入；（11）文件传送。
GPRS与WAP的关系如何?
WAP是无线Internet的标准，由多家大厂商合作开发，它定义了一个分层的、可扩展的体系结构，为无线Internet提供了全面的解决方案。
WAP协议开发的原则之一是要独立于空中接口，所谓独立于空中接口是指WAP应用能够运行于各种无线承载网络之上，如TDMA、CDMA、GSM、GPRS、SMS等。
GRPS对应于GSM中的9.6kbps的数据业务，与之不同的是GPRS是通过分组交换来实现高速率的数据传输，换句话说，GPRS是对GSM数据业务的改进，是在GSM中实现高速数据传输的手段。
可见，WAP是高层应用，而GPRS是底层传输。
可以引用著名的邮递信件的例子来说明WAP与GPRS的关系：
如果说WAP是平信或贺卡或明信片，那么GPRS和GSM的CSD（9.6kbps电路交换的数据业务）就是运送信件的交通工具，只不过后者是汽车，前者则是飞机罢了。
什么是FDMA?
FDMA是数据通信中的一种技术，即不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上。
按照这种技术，把在频分多路传输系统中集中控制的频段根据要求分配给用户。
同固定分配系统相比，频分多址使通道容量可根据要求动态地进行交换。
在FDMA系统中，分配给用户一个信道，即一对频谱，一个频谱用作前向信道即基站向移动台方向的信道，另一个则用作反向信道即移动台向基站方向的信道。
这种通信系统的基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号，任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转，因而必须同时占用2个信道（2对频谱）才能实现双工通信。
以往的模拟通信系统一律采用FDMA。
频分多址（FDMA）是采用调频的多址技术。
业务信道在不同的频段分配给不同的用户。
如TACS系统、AMPS系统等。
频分多址是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道（也称信道）分配给不同的用户使用。
这些频道互不交叠，其宽度应能传输一路数字话音信息，而在相邻频道之间无明显的串扰。
什么是TDMA？
时分多址TDMA是把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），再根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动台的信号而不混扰。
同时，基站发向多个移动台的信号都按顺序安排。
在预定的时隙中传输，各移动台只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分出来。
什么是CDMA?
CDMA是码分多址的英文缩写（Code Division Multiple I Access），它是在数字技术的分支——扩频通信技术上发展起来的。
CDMA是为现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等要求而设计的一种移动通讯技术。
CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。
接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。
CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率复用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作，因此它具有抗干扰性好，抗多径衰落，保密安全性高，同频率可在多个小区内重复使用，容量和质量之间可做权衡取舍等属性。
这些属性使CDMA比其它系统有很大的优势。
（1） 系统容量大
理论上，在使用相同频率资源的情况下，CDMA移动网比模拟网容量大20倍，实际使用中比模拟网大10倍，比GSM要大4-5倍。
（2） 系统容量的配置灵活
在CDMA系统中，用户数的增加相当于背景噪声的增加，造成话音质量的下降。
但对用户数并无限制，操作者可在容量和话音质量之间折衷考虑。
另外，多小区之间可根据话务量和干扰情况自动均衡。
这一特点与CDMA的机理有关。
CDMA是一个自扰系统，所有移动用户都占用相同带宽和频率，打个比方，将带宽想像成一个大房子，所有的人将进入惟一的大房子。
如果他们使用完全不同的语言，他们就可以清楚地听到同伴的声音而只受到一些来自别人谈话的干扰。
在这里，屋里的空气可以被想像成宽带的载波，而不同的语言即被当作编码，我们可以不断地增加用户直到整个背景噪音限制住了我们。
如果能控制住用户的信号强度，在保持高质量通话的同时，我们就可以容纳更多的用户。
（3） 通话质量更佳
TDMA的信道结构最多只能支持4Kb的语音编码器，它不能支持8Kb以上的语音编码器。
而CDMA的结构可以支持13kb的语音编码器。
因此可以提供更好的通话质量。
CDMA系统的声码器可以动态地调整数据传输速率，并根据适当的门限值选择不同的电平级发射。
同时门限值根据背景噪声的改变而变，这样即使在背景噪声较大的情况下，也可以得到较好的通话质量。
另外，TDMA采用一种硬移交的方式，用户可以明显地感觉到通话的间断，在用户密集、基站密集的城市中，这种间断就尤为明显，因为在这样的地区每分钟会发生2至4次移交的情形。
而CDMA系统“掉话”的现象明显减少，CDMA系统采用软切换技术，“先连接再断开”，这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点。
（4） 频率规划简单
用户按不同的序列码区分，所以不相同CDMA载波可在相邻的小区内使用，网络规划灵活，扩展简单。
（5）建网成本低
CDMA技术通过在每个蜂窝的每个部分使用相同的频率，简化了整个系统的规划，在不降低话务量的情况下减少所需站点的数量从而降低部署和操作成本。
CDMA网络覆盖范围大，系统容量高，所需基站少，降低了建网成本。
CDMA数字移动技术与现在众所周知的GSM数字移动系统不同。
模拟技术被称为第一代移动电话技术，GSM是第二代，CDMA是属于移动通讯第二代半技术，比GSM更先进。
CDMA有哪些主要技术?
CDMA是应用在第三代移动通信系统中的基本技术，即RAKE接收机、功率控制、软切换和话音编码技术。
（1）RAKE接收机
发射机发出的扩频信号，在传输过程中受到不同建筑物、山岗等各种障碍物的反射和折射，到达接收机时每个波束具有不同的延迟，形成多径信号。
如果不同路径信号的延迟超过一定的时延，则在接收端可将不同的波束区别开来。
将这些不同波束分别经过不同的延迟线，对齐以及合并在一起，则可达到变害为利，把原来是干扰的信号变成有用信号组合在一起。
这就是RAKE接收机的基本原理。
（2）功率控制
在CDMA系统中，不同用户发射的信号由于距基站的距离不同，到达时的功率也不同。
距离近的信号功率大，距离远的功率小，相互形成干扰，这种现象称为远近效应。
CDMA系统要求所有用户到达基站接收机信号的平均功率要相等才能正常解扩，功率控制就能解决这一问题。
它调整各个用户发射机的功率，使其到达基站接收的平均功率相等。
功率控制的原理有两种类型：
开环控制与闭环控制。
（3）软切换
移动台如果与两个基站同时连接时进行的切换称为软切换，在软切换中，当移动台与一个新的基站联系时，并不立即中断与原基站的联系。
更软切换则指的是一个小区内不同扇区间的软切换。
软切换是CDMA蜂窝系统中所独有的切换功能，可有效的提高切换的可靠性，保证了通信质量。
（4）话音编码技术
目前CDMA系统的话音编码主要有两种，即码激励线性预测编码（CELP）8kbit/s和13kbit/s。
8kbit/s的话音编码达到GSM系统的13kbit/s的话音水平甚至更好。
13kbit/s的话音编码已达到有线长途话音水平。
什么是FDMA、TDMA和CDMA的区别?
频分多址（FDMA）是采用调频的多址技术。
业务信道在不同的频段分配给不同的用户。
如TACS系统、AMPS系统等。
时分多址（TDMA）是采用时分的多址技术。
业务信道在不同的时间分配给不同的用户。
如GSM、DAMPS等。
CDMA（码分多址）是采用扩频的码分多址技术。
所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的编码获得业务信道。
目前的数字移动通信网的主要多址方式是FDMA、TDMA系统（GSM，DAMPS）。
在频谱效率上约是模拟系统的3倍，容量有限；在话音质量上13kbit/s编码也很难达到有线电话水平、FTDMA系统的业务综合能力较高，能进行数据和话音的综合，但终端接入速率有限（最高9.6kbit/s TDMA系统无软切换功能，因而容易掉话，影响服务质量z；TDMA系统的国际漫游协议还有待进一步的完善和开发。
因而TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入，而CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等。
什么是3G?
3G（3rd Generation）指第三代移动通信技术，与前两代系统相比，第三代移动通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务，其传输速率在高速移动环境中支持144kb/s，步行慢速移动环境中支持384kb/s，静止状态下支持2Mb/s。
其设计目标是为了提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量，而且要能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。
目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种：
WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。
CDMA是Code Division Multiple Access （码分多址）的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。
第一代移动通信系统采用频分多址（FDMA）的模拟调制方式，这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。
第二代移动通信系统主要采用时分多址（TDMA）的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大为改善，但TDMA的系统容量仍然有限，越区切换性能仍不完善。
CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。
下面分别介绍一下3G的几种标准：
（1） WCDMA
全称为Wideband CDMA，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。
该标准提出了GSM（2G）-GPRS-EDGE-WCDMA（3G）的演进策略。
GPRS是General Packet Radio Service （通用分组无线业务）的简称，EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution （增强数据速率的GSM演进）的简称，这两种技术被称为2.5代移动通信技术。
（2）CDMA2000
CDMA2000是由窄带CDMA（CDMA IS95）技术发展而来的宽带CDMA技术，由美国主推，该标准提出了从CDMA IS95（2G）-CDMA20001x-CDMA20003x（3G）的演进策略。
CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。
CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。
目前中国联通正在采用这一方案向3G过渡，并已建成了CDMA IS95网络。
（3）TD-SCDMA
全称为Time Division ——Synchronous CDMA（时分同步CDMA），是由我国大唐电信公司提出的3G标准，该标准提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。
什么是三网融合?
三网融合是一种广义的、社会化的说法，在现阶段它并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的融合。
其表现为技术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的IP协议，在经营上互相竞争、互相合作，朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。
三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。
这就是所谓的三网融合。
三网融合，在概念上从不同角度和层次上分析，可以涉及到技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。
目前更主要的是应用层次上互相使用统一的通信协议。
IP优化光网络就是新一代电信网的基础，是我们所说的三网融合的结合点。
数字技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过统一的编码进行传输和交换，所有业务在网络中都将成为统一的“0”或“1”的比特流。
光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输高质量，成为三网业务的理想平台。
软件技术的发展使得三大网络及其终端都通过软件变更，最终支持各种用户所需的
升级会员 