计算机导论关于3G技术.docx
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计算机导论关于3G技术
西南科技大学城市学院机电工程系
计算机科学与技术
（本科）
课题名称计算机科学导论
指导教师
班级
姓名
学号
成绩
摘要
3G,其实它的全称为3rdGeneration,中文含义就是指第三代数字通信。
它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。
3g有两个特点：
1、智能化2、大容量。
3G通信是移动通信市场经历了第一代模拟技术的移动通信业务的引入,在第二代数字移动通信市场的蓬勃发展中被引入日程的。
在当今Internet数据业务不断升温中,在固定接入速率（HDSL、ADSL、VDSL）不断提升的背景下,3G移动通信系统也看到了市场的曙光,益发为电信运营商、通信设备制造商和普通用户所关注。
将从多个角度说明了3G技术,为什么会出现3G;2G、2.5G简单介绍,3g三项智能技术
（1）语音电话号码识别
（2）指纹识别（3）输出功能自动调整TD-SCDMA容量大,是WCDMA和CDMA-2000的3倍。
国际上3G三种方案；FMACDMATDMA三种模式,运行3G必须的WLAN技术、WAP协议介绍,以及热门智能手机、的介绍。
【关键词】
1G、2G；
FMACDMATDMA；
WLAN技术、WAP；
智能手机；
WLAN-3GPP。
目录
西南科技大学城市学院机电工程系1
计算机科学与技术1
摘要2
第一章绪论4
§1.1什么是3G通信4
§1.21G、2G、2.5G简单介绍5
第二章无线接入系统的主要技术FMACDMATDMA6
§2.1无线接入的原理6
2.1.1移动式接入技术：
6
2.1.2固定式无线技术：
7
§2.2无线接入的应用和发展7
2.2.1无线接入的应用：
7
2.2.2无线接入的发展：
8
第三章3G无线通信WLAN技术、WAP协议介绍10
§3.1什么是WLAN10
§3.2WLAN市场发展现状10
3.2.1国际上无线局域网应用情况10
3.2.2中国无线局域网应用情况11
3.2.3无线局域网市场前景11
§3.3什么是WAP12
§3.4WAP技术的运用12
3.4.1WAP的设计思想12
3.4.2WAP体系结构13
3.4.3WAP体系结构的组成13
第四章3G技术综合运用15
§4.1智能手机15
§4.23G的特点15
§4.3G通信系统与无线局域网互联技术16
4.3.13GPP-WLAN互联互通体系结构16
4.3.23GPP-WLAN互联互通关键机制18
4.3.33GPP-WLAN互联互通应用场景20
第五章3G在我国的发展22
第六章结束语25
第一章绪论
§1.1什么是3G通信
所谓3G,其实它的全称为3rdGeneration,中文含义就是指第三代数字通信。
1995年问世的第一代数字手机只能进行语音通话；而1996到1997年出现的第二代数字手机便增加了接收数据的功能,如接受电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升,它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。
相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代功能更强大、范围更广、速度更快。
3G通信的名称繁多,国际电联规定为“IMT-2000”（国际移动电话2000）标准,欧洲的电信业巨头们则称其为“UMTS”通用移动通信系统。
该标准规定,移动终端以车速移动时,其传转数据速率为144kbps,室外静止或步行时速率为384kbps,而室内为2Mbps。
但这些要求并不意味着用户可用速率就可以达到2Mbps,因为室内速率还将依赖于建筑物内详细的频率规划以及组织与运营商协作的紧密程度。
国际电信联盟（ITU）确定3G通信的三大主流无线接口标准分别是W-CDMA（宽频分码多重存取）、CDMA2000（多载波分复用扩频调制）和TDS-CDMA（时分同步码分多址接入）。
其中W-CDMA标准主要起源于欧洲和日本的早期第三代无线研究活动,该系统在现有的GSM网络上进行使用,对于系统提供商而言可以较轻易地过渡,该标准的主要支持者有欧洲、日本、韩国。
去年底,美国的AT&T移动业务分公司也宣布选取WCDMA为自己的第三代业务平台。
CDMA2000系统主要是由美国高通北美公司为主导提出的,它的建设成本相对比较低廉,主要支持者包括日本、韩国和北美等地区和国家。
TD-SCDMA标准是由中国第一次提出并在此无线传输技术（RTT）的基础上与国际合作,完成了TD-SCDMA标准,成为CDMATDD标准的一员的,这是中国移动通信界的一次创举,也是中国对第三代移动通信发展的贡献。
在与欧洲、美国各自提出的3G标准的竞争中,中国提出的TD-SCDMA已正式成为全球3G标准之一,这标志着中国在移动通信领域已经进入世界领先之列。
3G手机完全是通信业和计算机工业相融合的产物,和此前的手机相比差别实在是太大了,因此越来越多的人开始称呼这类新的移动通信产品为“个人通信终端”。
即使是对通信业最外行的人也可从外形上轻易地判断出一台手机是否是“第三代”：
第三代手机都有一个超大的彩色显示屏,往往还是触摸式的。
3G手机除了能完成高质量的日常通信外,还能进行多媒体通信。
用户可以在3G手机的触摸显示屏上直接写字、绘图,并将其传送给另一台手机,而所需时间可能不到一秒。
当然,也可以将这些信息传送给一台电脑,或从电脑中下载某些信息；用户可以用3G手机直接上网,查看电子邮件或浏览网页；将有不少型号的3G手机自带摄像头,这将使用户可以利用手机进行电脑会议,甚至使数字相机成为一种“多余”。
3G通信是移动通信市场经历了第一代模拟技术的移动通信业务的引入,在第二代数字移动通信市场的蓬勃发展中被引入日程的。
在当今Internet数据业务不断升温中,在固定接入速率（HDSL、ADSL、VDSL）不断提升的背景下,3G移动通信系统也看到了市场的曙光,益发为电信运营商、通信设备制造商和普通用户所关注。
中国3G新时代正式来临！
在昨年初工业和信息化部发放3G牌照之后，网络建设随即如火如荼地展开。
TD-SCDMA（以下简称TD）、WCDMA、CDMA2000三大3G制式同台竞技、互动发展，推动着中国3G产业不断发展壮大。
应对国际金融危机带来的不利影响，3G新时代的到来所引发的大手笔投资对于电信业乃至国民经济的发展将起到重要的推动作用。
工业和信息化部部长李毅中在今年3月表示，预计今后3年3G投资将达4000亿元，这对拉动国内需求，促进TD自主创新和经济增长将起到重要作用。
§1.21G、2G、2.5G简单介绍
1G（firstgeneration）表示第一代移动通讯技术。
如现在以淘汰的模拟移动网。
2G（secondgeneration）表示第二代移动通讯技术。
代表为GSM。
以数字语音传输技术为核心。
2.5G是基于2G与3G之间的过渡类型。
代表为GPRS。
比2G在速度、带宽上有所提高。
可使现有GSM网络轻易地实现与高速数据分组的简便接入。
第二章无线接入系统的主要技术FMACDMATDMA
§2.1无线接入的原理
无线接入技术（WirelessAccessTechnology）也称无线接续技术,或称无线本地环路（WirelessLocalLoop）,主要功能是以无线技术（大部分是移动通信技术）为传输媒介向用户提供固定的或移动的终端用户。
无线用户环路的宗旨和目标是提供与有线接入网相同的业务种类和更广泛的服务范围,无线用户环路由于具有应用灵活,安装快捷等特点,目前已成为接入技术中最热门的话题,受到各国尤其是电信业务急需普及的发展中国家的重视。
在无线网络的参考体系中,反向通道一般通过有线网的传输,或在LMDS情况下,通过无线网传输。
内容提供者通过核心网向无线接入节点发送内容,为满足卫星及地面微波传输,在这个接入节点重组数据并对它进行调制。
在反向通道里,用户使用与前向传输同样的网络或者接入网络。
当用DBS或MMDS业务时,需要接入网络,它是一个单向网络。
作为现今大力发展的无线接入技术,大体上可分为移动式接入和无线方式的固定接入两大类。
2.1.1移动式接入技术：
此类技术主要指用户终端在较大范围内移动的通信系统的接入技术。
这类通信系统主要包括以下几种：
集群移动无线电话系统：
它是专用调度指挥无线电通信系统,它在我国得到了较为广泛的应用。
集群系统是从一对一的对讲机发展而来的,从单一信道一呼百应的群呼系统,到后来具有选呼功能的系统,现在已是多信道基站多用户自动拨号系统,它们可以与市话网相连,并于该系统外的市话用户通话。
蜂窝移动电话系统：
70年代初由美国贝尔实验室提出的,在给出蜂窝系统的覆盖小区的概念和相关理论之后,该系统得到迅速的发展。
其中第一代蜂窝移动电话系统：
指陆上模拟蜂窝移动电话系统,主要特征是用无线信道传输模拟信号。
第二代则指数字蜂窝移动电话系统,它以直接传输和处理数字信息为主要特征,因此具有一切数字系统所具有的优点,代表性的是泛欧蜂窝移动通信系统GSM。
卫星通信系统：
采用低轨道卫星通信系统是实现个人通信的重要图途径之一,现在有美国Motorola公司的“铱星”计划,日本NTT计划,欧洲RACE计划,整个系统由三个部分构成：
系统的主要部分是卫星及地面控制设备,关口站,终端。
2.1.2固定式无线技术：
其英文各为FixedWirelessAccess,简称FWA,它是指能把从有线方式传来的信息（语音、数据、图象）用无线方式传送到固定用户终端或是实现相反传输的一种通信系统,也有人用FRA,（FixedRadioAccess）一词,还有人习惯与有线本地环路相反应,采用无线本地环路（WirelessLocalLoop——WLL）的各字。
按上述定义,它应该包括了所有来自公共电话网的业务并用无线作传输方式送到固定用户终端的系统,与移动通信相比,固定无线接入系统的用户终端是固定的,或者是在极小范围内。
由于FMA主要是解决用户环路部分,所以国内外各大公司的系统方案各不相同。
从覆盖区看,其覆盖面积的半径从50M至50公里不等。
从频率角度看,从几十赫到几千赫不等；从寻址方式看,有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）,也有码分多址（CDMA）等。
虽然各种FWA系统的结构不完全一样,但如果按照服务对象和覆盖面积的不同,则可以归成三大类。
第一种情况是中心局到用户端机之间全部用无线电传输取代有线连接的方式。
这样做在某些场合从经济上是十分合算的,安装也是很方便；但由于这种系统覆盖区太大,所以在同一频率和同一多址复用技术下其用户数量太少。
就是前面的宏区（Macrocell）。
第二种情况是采用FWA系统多使用较低功率的系统,以解决中等范围的通信。
这种情况下的用户容量可比第一种情况多20倍以上,但仍不到微微区容量的1/5。
它相当于前面的微区（MC）。
第三种情况是只用FWA系统。
这种情况下使用低功率系统,覆盖区为微区,用户区只在一个很小的范围内。
这种系统采用的是CT2,CT2+,PACS,DECT,PJS等技术,因此研制费用低,而用户容量是三种情况中最大的。
根据有关调查结果看,我国的城市,农村,山区,沙漠,沿海地区和岛屿等十分需要FWA系统,价格便宜,质量可靠。
1995年我国安装程控交换机达1800万门,有关专家们预计新世纪的门数将突破亿门以上,在程控交换发展初期,其实施难度较大,故要求接入技术较高。
作为发展中国家的中国,现已高度重视研发有关接入技术的应用技术,全面促进我国的网络接入建设,必定推动我国经济的稳定发展。
§2.2无线接入的应用和发展
2.2.1无线接入的应用：
首先，话音通信和宽带数据通信逐渐无线化。
随着固定无线接入系统和移动通信系统在技术和市场方面的发展，通过无线方式进行通信的用户数量急剧增长，在几年后，无线话音通信和窄带数据通信的用户数量将可能超过有线用户。
目前在中国的部分地区，移动电话用户的增长数量已超过有线电话用户的增长。
由于固定无线接入系统和移动通信系统可满足用户的个人通信需求和达到普及电话通信的目的，因此，无线通信方式将是话音通信和窄带数据通信的主要通信手段。
其次，无线通信须适应ＩＰ业务的发展。
随着计算机的普及和电子商务等新业务的发展，数据通信业务量正以指数规律增长，其中使用ＩＰ协议进行数据通信的业务量更是急剧增加。
中国电信、中国联通、中国吉通等运营商推出的ＩＰ电话业务发展势头良好。
固定无线接入系统和移动通信系统须适应ＩＰ通信业务发展的需求，并逐渐向高速、宽带通信网推进。
再次，无线通信与有线通信始终在互补支持发展。
与无线通信相比，有线通信具有容量大、速率高、宽频带和传输质量稳定的特点，能满足高速数据通信和宽带多媒体业务的通信需求。
在无线通信方面，第三代移动通信拟达到的目标是静止状态下为２Ｍｂｉｔ／ｓ，１０ＧＨｚ频段下的固定无线接入通信已可实现２０Ｍｂｉｔ／ｓ左右或更高速率。
更高频段的无线接入亦在向更高速率迈进，无线通信正利用其实现个人通信的优势始终与有线通信在互补支持发展着。
无线接入技术（又称无线本地环路ＷＬＬ）的主要作用是，在一定条件下，用于提供本地交换局至用户终端之间的通信传输，但不提供局间漫游服务。
在建筑物内或局部区域，可通过移动终端提供服务。
在地形复杂的山区、海岛或用户稀少、分散的农村地区，铺设有线电缆比较困难、投资大，用户经济实力较低，只有选用无线接入技术，才能解决电话普及与运营企业的经济效益的矛盾。
在遇到洪水、地震、台风等自然灾害时，无线接入系统可作为有线通信网的临时应急系统快速提供基本业务服务。
随着中国通信事业的发展和即将加入ＷＴＯ，允许经营通信业务的企业陆续出现。
对于这类不具备有线管网等基础设施的通信企业来说，无线接入系统是其迅速进入市场或扩大市场份额的有效技术之一。
因此，在通信网中，无线接入系统的定位是：
本地通信网的部分，是本地有线通信网的延伸、补充和临时应急系统。
2.2.2无线接入的发展：
从技术标准的角度看，当今无线电通信正沿着两条主线发展：
一条是ITU和3GPP／3GPP2引领的移动通信系统，从3G走向E3G，再走向B3G／4G；另一条是IEEE引领的无线接入系统，从无线个人域网（WPAN）到无线局域网（WLAN）、无线城域网（WMAN），再到无线广域网（WWAN）。
近几年来，随着技术的不断发展和网络的日趋演进，移动通信与无线接入在相互角逐的同时，走向互补融合、共同发展。
本文旨在对正处于角逐之中的这两条主线作简要的阐述。
观点：
上世纪90年代以来，随着蜂窝移动通信的大发展，无线电通信日益受到重视，其地位变得越来越重要，其应用也越来越广泛。
大到卫星网，小到无线个人域网甚至人体域网，中间除了蜂窝移动通信外，还有固定无线接入系统、无线局域网、无线城域网、自由空间光系统、平流层气球通信等宽带系统。
它们各占各的频段，各有各的定位，各有各的设计目的，各有各的用武之地，各有各的市场空间。
今后这些五花八门的无线网络将彼此相连，互为补充，并与固定网络融合，为人类提供从窄带到宽带的各种无线服务。
当然，这些无线网络在覆盖和服务方面免不了会有一些重叠，在经营上也必然会有竞争。
有些弱势的技术还有可能被淘汰。
3G跟WiMAX的关系基本也如此，即互补和竞争同时存在，而不是有你无我的关系。
人们开发3G或WiMAX都是因为看到了人们对移动性和高宽带日益高涨的需求，因为人们希望在任何地方上网通信、做事、办公、娱乐和获取信息。
但应当看到，3G跟WiMAX的着眼点不同，3G着眼于手机，数据速率相对较低，但在话音和手机应用方面将做得比较出色。
而WiMAX着眼于笔记本电脑，主要针对高速数据，话音是附带的，今后即便能移动，但在话音上不会喧宾夺主。
世界上想随时随地使用电脑的人毕竟只是一部分，相当多人仍热衷于手机。
在覆盖能力方面，3G可以做到蜂窝结构的广域无缝覆盖，而WiMAX是岛状的城域覆盖，它们之间是可以互补的。
总之，鉴于无线通信环境的复杂性和用户需求的多样性，不可能有满足各种环境和需求、一统天下的无线网络，没有哪种技术能够在各种应用场合都保持优势。
面向未来，宽带无线接入与移动通信、WiMAX与3G／B3G将同时存在，既互补又竞争，融合是大势所趋，也是最好的选择。
第三章3G无线通信WLAN技术、WAP协议介绍
§3.1什么是WLAN
WLAN是WirelessLocalAreaNetwork的缩写，指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。
无线局域网本质的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来，而是通过无线的方式连接，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。
无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。
从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。
通俗地说，无线局域网（Wirelesslocal-areanetwork，WLAN）就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。
但是，仅仅从缆线这个角度来看待无线局域网是不够的——无线局域网已经重新定义了局域网。
联接不仅仅是连接，“本地”的计量单位也从米延伸到了公里。
基础设施不需要再埋在地下或隐藏在墙里，它已经能够随着公司的发展而移动或变化。
§3.2WLAN市场发展现状
3.2.1国际上无线局域网应用情况
目前全球大约有1～2万无线局域网业务使用者。
在美国，Wayport公司已经以自己的品牌在一些机场部署了无线局域网业务；2001年底被移动运营商Voicestream收购的公共无线局域网运营商MobileStar与遍布美国的星巴克咖啡店合作，从2002年4月就开始向公众提供无线局域网业务；美国Nextel公司也在2002年4月份宣布采用802.11b/iDEN相结合的方案在美国的热点地区铺设无线局域网。
在欧洲，TeliaHomeRun公司最早推出无线局域网服务，其业务在机场、酒店、办公场所甚至家里都可使用；芬兰Sonera公司在9个热点地区部署wGate服务，2002年底在芬兰的25个机场以及多家酒店、会议中心推出，它还与诺基亚共建了世界上第一个基于现有GSM基础设施的无线局域网漫游系统；挪威Telenor公司与爱立信合作进行无线局域网和3G整合的项目，奥地利移动运营公司ONE在控股eWave后计划将其无线局域网业务并入自己的3G业务中，在酒店、机场等场所使用；英国BT公司也于2002年6月开始大规模在全英国建设无线局域网，在热点地区提供快速无线Internet接入。
在日本，一些运营商，如NTT、MIS、日本电信等，正利用WLAN技术展开“网络无处不在”的活动，用户可以在快餐店、旅馆、街头、火车站等场所通过笔记本电脑或PDA接入宽带网络。
在澳大利亚，SkyNet公司在澳大利亚的13个机场的27个Qantas俱乐部休息室安装了无线局域网，成为在澳大利亚机场覆盖率最高的无线局域网运营商。
SkyNet还将业务拓展到美国和新西兰，并与GRIC、MobileStar公司签定联盟协议，以扩大公司在全球的用户数。
3.2.2中国无线局域网应用情况
无线局域网技术在国内企业内部的应用起步相对早些。
在国外设备厂商的帮助下，广州钢铁集团的各分厂、广州统一企业的仓库与销售管理部门、清华紫光下属的紫光大厦和蓝润大厦等许多地方都已通过无线局域网实现了无线联网。
从2001年开始，国内无线局域网的系列应用推广活动出现了一定的竞争势态。
目前，进入国内无线局域网市场的运营商主要有中国网通、中国电信，还有长城宽带等新兴的宽带因特网业务服务商。
中国网通基于802.11b无线协议推出了“无限伴旅”服务，在北京、上海、广州、深圳等城市已率先开通网络，并支持相互之间的国内漫游以及国际漫游。
中国网通将服务盯向了商务旅行人士的移动办公，应用场所主要放在酒店、会议中心等高级商务和休闲场所，例如北京的长城饭店、北京饭店，上海的APEC会议中心等地。
中国网通在北京29个热点地区的接入服务主要采取IP电话卡方式计费，由热点地区拥有者提供租卡或售卡的服务。
上海电信公司2001年12月与IBM公司、上海星巴克咖啡新天地店合作推出的“天翼通”服务也是基于802.11b标准的应用，目标市场也是放在商务白领人士的移动办公上。
北京电信首次提供无线局域网服务是在2001年第21届大运会期间，无线局域网网络主要部署在国际会议中心、首都工人体育场和大运村等区域，记者是主要使用者。
随后，北京电信在北京国际展览中心也布设了无线局域网网络，并计划今后在机场、大型会议场所、写字楼、酒店等处继续部署无线局域网网络。
中国移动也在积极进行无线局域网业务的部署。
3.2.3无线局域网市场前景
受无线局域网服务区域有限的约束，它的目标市场只是半移动的无线数据应用市场，而其业务的积极使用者是那些经常旅行的商务人士和一些高端用户。
但作为一项正在兴起的应用服务，无线局域网已引起全球业界的重视。
在企业用户内部，无线局域网将作为企业内部网的无线延伸段进一步得到广泛应用。
对于公共无线局域网业务，运营商主要将其作为有线/无线城域宽带接入系统的无线延伸段或公共移动通信系统的补充，对用户密集的某些热点地区进行局部覆盖。
欧洲的运营商更看好无线局域网业务，在奥地利、德国、挪威和瑞典的机场、宾馆、咖啡屋等地都已开始无线局域网的商业运营。
预计到2006年，欧洲将有2000多万无线局域网用户，创造30亿欧元的收入。
在中国，受无线电管制政策的影响，估计无线局域网业务的普遍使用还需一段市场培育时间。
§3.3什么是WAP
WAP的全称是“无线应用协议（WirelessApplicationProtocol）”，简单的说就是手机直接上网，它提供了通过手机访问互联网的途径。
这样，只要有了一个支持WAP的手机，就可以随时随地随身地访问互联网。
因此，WAP实现了“世界在掌上”的美好理想。
WAP为CDMA、GSM、PDA和双向高速寻呼等移动系统而设计，利用WAP，移动电话及其他无线设备的用户将能快速、安全地访问Internet。
WAP协议为现有的无线通信网和因特网之间架起了桥梁，而移动通信与Internet的融合便能真正实现随时随地获取信息的目的。
在WAP上一样能够实现，如：
浏览新闻；在线聊天；在线游戏；了解股市大盘信息并进行股票交易；下载和弦铃声和彩色图片；WAP能够随时、随地、随身地接入互联网，为用户提供了极大的便利性，必将成为时尚一族新的潮流风向标。
§3.4WAP技术的运用
WAP论坛的成立，极大地推进了WAP协议的开发过程。
1997年7月，WAP论坛出版了第一个WAP标准架构。
次年5月，WAPl．0版正式推出。
WAPl．1版也在1999年6月正式发行。
WAP论坛成立后，受到信息产业界的广泛关注。
到目前为止，已经有超过200个公司加入论坛，其中包括世界主要的移动通信设备制造商、电信运营公司和软件开发供应商。
设备制造商已经开发出支持WAP协议的移动终端，而且正在进一步努力丰富功能和提高性能；越来越多的ISP开始提供天线信息服务；软件开发商也迅速开发出微型浏览器（microbrowser），支持移动终端浏览因特网。
还有众多的爱好者在开发基于WAP的应用，这将极
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