论现代移动通信技术研究的探讨.docx

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论现代移动通信技术研究的探讨

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【论文摘要】纵观全球迅猛发展的高科技,电信业必将成为21世纪世界经济的火车头，通信技术正发生着百年未遇的巨大变化。

本文介绍了第三代移动通信技术的发展现状，最后展望了未来移动通信技术发展的趋势。

【论文关键词】移动通信;3G;发展;展望

伴随着移动通信市场的快速发展，用户对更高性能的移动通信系统提出了更高要求，希望享受更为丰富和高速的通信业务。

第二代移动通信运营商发展速度趋于缓和而竞争越加激烈，为寻找新的增长点，通过发展数据业务来提高自身的服务质量和业务类型，需要3G的支持。

同时由于第二代移动通信无线频率资源日趋紧张，已不能满足长期的通信需求发展需要。

　　1移动通信的发展历程

第一代移动通信系统是在20世纪80年代初提出的，它完成于20世纪90年代初。

第一代移动通信系统是基于模拟传输的，其特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。

第二代移动通信系统（2G）起源于90年代初期。

欧洲电信标准协会在1996年提出了GSMPhase2+，目的在于扩展和改进GSMPhase1及Phase2中原定的业务和性能。

它主要包括CMAEL（客户化应用移动网络增强逻辑），SO（支持最佳路由）、立即计费，GSM900/1800双频段工作等内容，也包含了与全速率完全兼容的增强型话音编解码技术，使得话音质量得到了质的改进；半速率编解码器可使GSM系统的容量提高近一倍。

在GSMPhase2+阶段中，采用更密集的频率复用、多复用、多重复用结构技术，引入智能天线技术、双频段等技术，有效地克服了随着业务量剧增所引发的GSM系统容量不足的缺陷；自适应语音编码（AMR）技术的应用，极大提高了系统通话质量；GPRS/EDGE技术的引入，使GSM与计算机通信/Internet有机相结合，数据传送速率可达115/384kbit/s，从而使GSM功能得到不断增强，初步具备了支持多媒体业务的能力。

尽管2G技术在发展中不断得到完善，但随着用户规模和网络规模的不断扩大，频率资源己接近枯竭，语音质量不能达到用户满意的标准，数据通信速率太低，无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。

　　2第三代移动通信系统概述

第三代移动通信业务主要是话音和中低速数据,码率为384kb/s（局域网可达2Mb/s）,因而可传送比目前GSM（第二代移动通信）更高码率的信息。

随着多媒体业务的发展,2Mb/s的码率将越来越不能满足用户各种新的宽带业务的需要,因此国际上已开始研究第四代移动通信系统,第一步目标是10Mb/s以上。

我们国内则尚未启动。

因此需尽早开始研究其关键技术。

需要解决的关键技术有:

宽带多媒体移动通信系统的体系结构,包括频段、多址方法、无线接入技术、软件无线电的硬件和软件、多载波调制和OFDM技术、自适应天线阵、高效信道编码技术（如Turbo码）等。

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第三代移动通信系统（3G），也称IMT2000，是正在全力开发的系统，其最基本的特征是智能信号处理技术，智能信号处理单元将成为基本功能模块，支持话音和多媒体数据通信，它可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务，例如高速数据、慢速图像与电视图像等。

如WCDMA的传输速率在用户静止时最大为2Mbps，在用户高速移动时最大支持144Kbps，所占频带宽度5MHz左右。

但是，第三代移动通信系统的通信标准共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同组成一个IMT2000家庭，成员间存在相互兼容的问题，因此已有的移动通信系统不是真正意义上的个人通信和全球通信；再者，3G的频谱利用率还比较低，不能充分地利用宝贵的频谱资源；第三，3G支持的速率还不够高，如单载波只支持最大2Mbps的业务，等等。

这些不足点远远不能适应未来移动通信发展的需要，因此寻求一种既能解决现有问题，又能适应未来移动通信的需求的新技术（即新一代移动信:

nextgenerationmobilecommunication）是必要的。

第三代移动通信技术的基本特点：

（1）全球统一频段,统一标准,全球无缝覆盖和漫游。

（2）频谱利用率高。

（3）在144kbps（最好能在384kbps）能达到全覆盖和全移动性,还能提供最高速率达2Mbps的多媒体业务。

（4）支持高质量话音、分组多媒体业务和多用户速率通信。

（5）有按需分配带宽和根据不同业务设置不同服务等级的能力。

（6）适应多用户环境,包括室内、室外、快速移动和卫星环境。

（7）安全保密性能优良。

（8）便于从第二代移动通信向第三代移动通信平滑过渡。

（9）可与各种移动通信系统融合,包括蜂窝、无绳电话和卫星移动通信等。

（10）终端（手机）结构简单,便于携带,价格较低。

　　3第四代移动通信系统

4G系统中有两个基本目标：

一是实现无线通信全球覆盖；二是提供无缝的高质量无线业务。

目前正在构思中的4G通信具有以下特征：

（1）网络频谱更宽。

要想使4G通信达到100Mbps的传输速率，通信运营商必须在3G网络的基础上进行大幅度的改造，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。

据研究，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G网络的20倍；

（2）通信速度更快。

人们研究4G通信的最初目的是为了提高蜂窝电话和其他移动终端访问Internet的速率，因此，4G通信最显著的特征就是它有更快的无线传输速率。

据专家估计，第四代移动通信系统的传输速率速率可以达到10M~20Mbps，最高可以达到100Mbps；（3）通信更加灵活。

从严格意义上说，4G手机的功能已不能简单划归“电话机”的范畴，因为语音数据的传输只是4G移动电话的功能之一而已。

而且4G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破，可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端；（4）智能性更高。

第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，更重要的是4G手机可以实现许多目前还难以想象的功能；（5）兼容性更平滑。

要使4G通信尽快地被人们接收，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下较为容易地过渡到4G通信。

因此，从这个角度来看，4G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从3G平稳过渡等特点。

总之，随着新问题、新要求的不断出现,第四代移动通信技术将会相应地调整、完善和进一步发展。

纵观移动通信技术的发展规律和第四代通信技术的优点,我们相信,不远的将来,人们将不受时间、地点限制,可以自由自在地利用移动网络获取和传递信息。

从而人们的学习、工作、生活将会发生更深刻的变化。

参考文献:

[1]胡可刚,王树勋,刘立宏.移动通信中的无线定位技术[J].吉林大学学报,2005,23（4）

[2]谢显中.基于TDD的第四代移动通信技术[M].北京:

电子工业出版社,2005.

[3]曹达仲.移动通信原理、系统及技术[M].北京:

清华大学出版社,2004.

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1.绪论

1.1研究背景

网络被认为是互联网发展的第三阶段。

网络的设计和实施能够带来切身实际的利益，城域网、企业网、局域网、家庭网和个人网络都是网络发展的体现。

网络发明的初衷并不仅仅是表现在它的规模上，而是互联互通，资源共享，消除资源访问的壁垒，让生活更加方便、快捷、高效。

随着网络技术的发展，网络在应用方面也体现出了很大的潜力，能够共享和调度成千上万的计算设备协同并发工作，能汇聚数百万计的信息资源加以归类、分析和发布，还可以让世界每一个角落的人们实时沟通交流。

在现代高速发展的社会里，企业与企业之间的联系日益密切，大量的、复杂的信息交流显得由为重要。

随着电子科技的高速发展，那些如何复杂大量的信息，通过网络技术帮助下，就可以轻而易举的从某一地方传送到另一地方，而且简单、快速、准确，给人们带来了很大的方便。

而在现代企业中，网络技术在管理中的应用，已显得举足轻重。

随着企业信息化进程的进一步深入和发展，计算机在企业中的应用越来越广泛，而企业对计算机的依赖越来越强。

随着网络应用的日益丰富以及人们在日常生活中对网络依赖的日渐紧密，那么对于网络吞吐量，网络延时，网络链路的稳定性以及网络服务的多样性就会产生新的要求，同时也希望网络应用的花销能更加低廉，这样针对电信网络运营商所提供的服务将会产生巨大的挑战，本实时通信系统的成功应用将会给运营商们提供更加方便，快捷，稳定，并且低廉的网络运营成本，本实时通信系统帮助企业实现巨大的商业价值的同时也为用户带来的更加高效，快速，稳定并且廉价的网络服务资源。

1.2选题理论

1.2.1需求分析方法

在软件的设计和开发过程中，需求分析是一个重要的阶段，是项目开发的基本要素，是项目实现和实行的关键。

软件工程的需求分析指的是了解用户需求，在软件的功能上和客户沟通并且达成一致，评估软件的风险系数和项目需要付出的代价，最终形成一个完善设计实现的复杂过程。

目前比较流行的软件需求分析方法有：

结构化分析方法和面向对象的分析方法。

1.结构化分析

结构化分析方法给出一组帮助系统分析人员产生功能规约的原理与技术。

它一般利用图形表达用户需求，使用的手段主要有数据流图、数据字典、结构化语言、判定表以及判定树等。

结构化分析的步骤如下：

①分析当前的情况，做出反映当前物理模型的DFD;②推导出等价的逻辑模型的DFD;③设计新的逻辑系统，生成数据字典和基元描述;④建立人机接口，提出可供选择的目标系统物理模型的DFD;⑤确定各种方案的成本和风险等级，据此对各种方案进行分析;⑥选择一种方案;⑦建立完整的需求规约。

2.面向对象分析

面向对象是在结构化设计方法出现很多问题的情况下应运而生的。

从结构化设计的方法中，我们不难发现，结构化设计方法求解问题的基本策略是从功能的角度审视问题域。

它将应用程序看成实现某些特定任务的功能模块，其中子过程是实现某项具体操作的底层功能模块。

在每个功能模块中，用数据结构描述待处理数据的组织形式，用算法描述具体的操作过程。

面对日趋复杂的应用系统，这种开发思路逐渐暴露了一些弱点。

那么面向对象的分析首先根据客户需求抽象出业务对象;然后对需求进行合理分层，构建相对独立的业务模块;之后设计业务逻辑，利用多态、继承、封装、抽象的编程思想，实现业务需求;最后通过整合各模块，达到高内聚、低耦合的效果，从而满足客户要求。

1.4.2系统开发设计方法

软件的开发设计模型是将软件开发的整个过程、事件以及任务提取汇总而成的结构化框架。

软件的开发包括了需求分析、系统设计、编码实现以及单元、系统测试等阶段，有时也会有一部分的后期维护阶段。

软件的开发设计模型能够更加清晰、直观地反应出软件设计开发的全部过程，明确定义了开发过程中所需要完成的事件和任务。

常见的软件设计模型有：

边做边改模型、瀑布模型、原型模型、增量模型、螺旋模型、演化模型、喷泉模型、智能模型、混合模型等，下面将列举并介绍其中比较常用的两种模型。

第2章实时通信系统的需求分析

2.1客户业务需求分析

网络如今已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，无论是个人娱乐还是工作拓展，以及将来的智能生活和办公需求，都需要网络的承载，随着网络应用发展的突飞猛进，人们对网络的承载能力，业务种类的多样性，以及网络的稳定性提出了更高，更多的要求。

本通信系统针对自己的核心客户需求给出了不同的定制方案，本文针对各大客户的共同需求，有以下几个方面.

1.网络带宽方面，要求核心网单口接入全面铺设10Gbps端口，最大单机承载达到960Gbps。

2.服务多样性方面，要求全面支持IEEE802.1q，802.1p，802.1ad等全业务承载，对于多用户网桥要求支持基于虚拟专用局域网业务建连，对于核心网要求采用MPLS方式承载接入。

3.网络稳定性方面，要求支持多链路，多接点通信保护，倒换时间不超过50ms，核心网保护需要支持BFD，FRR两种工作模式。

4.链路维护方面，要求支持ITU-TY.1731的链路检测和诊断。

5.网络运营质量和分级管理方面，要求支持层次化业务分级和管理。

6.网管方面：

需要提供图形化管理界面，需要具备跨厂商设备识别管理能力，动态路由计算能力，多业务配置管理能力。

2.2网络拓扑和设备需求分析

通过对客户现网运营拓扑的分析，本系统给出了适用的各种网络需求拓扑以及相应的设备安排。

本系统的网络拓扑中需要包含一个MPLS核心域和多个以太网交换边缘域，称之为标准域。

第3章实时通信系统的详细设计.....................24-44

3.1基于单点直通业务的模块功能设计...................24-34

3.2基于多点桥接业务的模块功能设计...................34-44

第4章实时通信系统相关功能的实现...................44-60

4.1协议转换模块的实现...................45-54

4.2业务承载模块相关功能的实现...................54-60

共2页:

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第5章实时通信系统测试...................60-65

5.1端到端系统测试...................60-62

5.1.1链路保护业务承载测试...................60

5.1.2节点保护业务承载测试...................60-61

5.1.3多节点保护业务承载测试...................61-62

5.2基于RFC2544网络设备互联基准...................62-65

5.2.1吞吐量测试...................62-63

5.2.2丢包率测试...................63

5.2.3延时测试...................63-64

5.2.4背靠背测试...................64-65

结论

该项目历时两年，本人参与了全部的客户需求分析，设计，系统实现以及现网试运营测试，本实时通信系统为公司签下了多家著名网络服务提供商的现网布局订单，并且成功在现网当中运行，从客户的反馈方面，无论是现网容量的提升，多业务的承载，灵活的Qos服务还是高质量的网络稳定性，都得到了客户的肯定，运营商们通过本系统提供的高质量网络服务，赢得了更多的用户，在商业上也获得了更大的盈利，同时对网络用户而言，网络质量更加稳定，网络带宽更加宽阔，同时价格也更加低廉。

通过该项目的设计与实现，本人对以太网通信技术有了更加深刻的了解，最重要的是通过这个项目的实施，能够对现网运营方面有一个整体了解，对客户的真实需求也有了一定的认识，在项目中取得的这些宝贵经验无论是在今后的工作和研究方面都是很重要的帮助和财富。

随着语音市场的饱和以及语音业务每用户平均收入的下降，运营商的利润增长面临挑战。

多业务提供商向IP/Ethernet平台转移，不仅能开发更有价值的个性化多媒体业务，还能有效降低成本。

多业务提供商正在寻找能够支持从2G向3G和宽带无线接入平滑演进的传输解决方案。

同时，他们希望能在网络规模不断增大的情况下有效地控制运营成本，于是他们纷纷考虑建设自己的下一代移动承载网。

对于我们设备服务供应商来说，希望能够给移动运营商们提供支持多种业务的接入承载层网络，这同时也是本人下一个阶段的工作重点，中国电信运营商重组后，三大全业务经营商要经营固网宽带业务，营移动业务。

但原本地传输网存在一系列的不足，必须对传输网尤其是网络融合方案进行深入研究。

全业务所承载的主要业务包括传统的语音及其增值业务、宽带数据承载及接入业务、行业和企业大客户VPN专线业务、移动语音和移动数据及其增值业务等;——传统语音及其增值业务对于传统的固网运营商来说，接入网和交换机模块均是通过传输网进行承载。

基于语音的智能网业务及彩铃、一号通等业务包括信令网的承载也对传输网电路也存在一定的需求。

各运营商还建设了比例不多基于NGN的MSAG和MSAN软交换接入网关系统，也是承载在接入传输网的MSTP上，语音业务占原固网运营商传输网络整体负荷的需求的35%左右。

——宽带数据承载及接入业务固网运营商IP城域网的核心层至汇聚层基本上均承载于光纤或波分系统上，对于传输网的核心层压力较小，但是城乡结合部、郊区、乡镇和部分农村所存在的宽带接入需求，如ADSL、ADSL2+、LAN及部分宽带接入专线，这些业务承载在传输网的汇聚层和接入层的MSTP上，每用户带宽需求在1～4M之间，随着宽带用户和宽带用户带宽需求的不断增加，传输接入网的电路容量日益成为发展瓶颈，宽带数据接入业务需求占原固网运营商传输网接入环整体负荷的55%左右。

——大客户专线接入业务大客户专线业务发展的初期，大量采用PDH和集中式PDH进行组网，随着传输设备的不断发展，小型化、微型化的传输设备日益完善，部分城市的本地网已经大规模采用微型和小型传输设备接入大客户专线，对于业务安全性需求不大的部分用户，这些业务量部分转移到基于数据网的MPLSVPN网络上。

大客户专线接入业务占本接入传输网容量的10%左右;——移动语音和数据业务随着电信重组后三大全业务运营商的成立，传输网需要为原有2G及建设中的3G的网络中提供移动话音和数据通信服务，包括核心网和接入网。

这些业务需求如果不考虑运营商重组，则需要100%完全承载在原移动运营商的传输网上。

全业务本地传输网的传统语音业务、移动语音业务和各类数据业务的基石，网络中各种数据业务发展迅速，如何快速接入多种业务，充分利用现有传输网络的带宽开展业务，是全业务运营商在竞争中赢得主动的关键。

随着传输技术的不断发展，网络组网技术也将不断演进，本地传输网将必然发挥越来越大的作用。

参考文献

[1]Kodialam,M;LakshmanT.Dynamicroutingofbandwidthguaranteedtunnelswithrestoration[J].

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[4]李朝举.Internet核心网络的实现方法[J]2000（03）.

[5]敖志刚.《万兆以太网及其实用技术》[M]，北京：

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[6]N.N.TechFestEthernetTechnicalSummary-EthernetMediaAccessControl[J].1999.

[7]Chris.Cole;John.D'.Ambrosia;Chris.DiMinico.TheNextGenerationofEthernet[OL].

[8]DANIEOA.MPLSandtrafficengineeringinIPnetworks[J]1999（12）

[9]RosenE;VISWANATHANA;CALLONRMultiprotocollabelswit-chingarchitecture2001

[10]AndersonL,DOOLANP,FELDMANN.LDPspecification2001.

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1.绪论

1.1研究背景

网络被认为是互联网发展的第三阶段。

网络的设计和实施能够带来切身实际的利益，城域网、企业网、局域网、家庭网和个人网络都是网络发展的体现。

网络发明的初衷并不仅仅是表现在它的规模上，而是互联互通，资源共享，消除资源访问的壁垒，让生活更加方便、快捷、高效。

随着网络技术的发展，网络在应用方面也体现出了很大的潜力，能够共享和调度成千上万的计算设备协同并发工作，能汇聚数百万计的信息资源加以归类、分析和发布，还可以让世界每一个角落的人们实时沟通交流。

在现代高速发展的社会里，企业与企业之间的联系日益密切，大量的、复杂的信息交流显得由为重要。

随着电子科技的高速发展，那些如何复杂大量的信息，通过网络技术帮助下，就可以轻而易举的从某一地方传送到另一地方，而且简单、快速、准确，给人们带来了很大的方便。

而在现代企业中，网络技术在管理中的应用，已显得举足轻重。

随着企业信息化进程的进一步深入和发展，计算机在企业中的应用越来越广泛，而企业对计算机的依赖越来越强。

随着网络应用的日益丰富以及人们在日常生活中对网络依赖的日渐紧密，那么对于网络吞吐量，网络延时，网络链路的稳定性以及网络服务的多样性就会产生新的要求，同时也希望网络应用的花销能更加低廉，这样针对电信网络运营商所提供的服务将会产生巨大的挑战，本实时通信系统的成功应用将会给运营商们提供更加方便，快捷，稳定，并且低廉的网络运营成本，本实时通信系统帮助企业实现巨大的商业价值的同时也为用户带来的更加高效，快速，稳定并且廉价的网络服务资源。

1.2选题理论

1.2.1需求分析方法

在软件的设计和开发过程中，需求分析是一个重要的阶段，是项目开发的基本要素，是项目实现和实行的关键。

软件工程的需求分析指的是了解用户需求，在软件的功能上和客户沟通并且达成一致，评估软件的风险系数和项目需要付出的代价，最终形成一个完善设计实现的复杂过程。

目前比较流行的软件需求分析方法有：

结构化分析方法和面向对象的分析方法。

1.结构化分析

结构化分析方法给出一组帮助系统分析人员产生功能规约的原理与技术。

它一般利用图形表达用户需求，使用的手段主要有数据流图、数据字典、结构化语言、判定表以及判定树等。

结构化分析的步骤如下：

①分析当前的情况，做出反映当前物理模型的DFD;②推导出等价的逻辑模型的DFD;③设计新的逻辑系统，生成数据字典和基元描述;④建立人机接口，提出可供选择的目标系统物理模型的DFD;⑤确定各种方案的成本和风险等级，据此对各种方案进行分析;⑥选择一种方案;⑦建立完整的需求规约。

2.面向对象分析

面向对象是在结构化设计方法出现很多问题的情况下应运而生的。

从结构化设计的方法中，我们不难发现，结构化设计方法求解问题的基本策略是从功能的角度审视问题域。

它将应用程序看成实现某些特定任务的功能模块，其中子过程是实现某项具体操作的底层功能模块。

在每个功能模块中，用数据结构描述待处理数据的组织形式，用算法描述具体的操作过程。

面对日趋复杂的应用系统，这种开发思路逐渐暴露了一些弱点。

那么面向对象的分析首先根据客户需求抽象出业务对象;然后对需求进行合理分层，构建相对独立的业务模块;之后设计业务逻辑，利用多态、继承、封装、抽象的编程思想，实现业务需求;最后通过整合各模块，达到高内聚、低耦合的效果，从而满足客户要求。

1.4.2系统开发设计方法

软件的开发设计模型是将软件开发的整个过程、事件以及任务提取汇总而成的结构化框架。

软件的开发包括了需求分析、系统设计、编码实现以及单元、系统测试等阶段，有时也会有一部分的后期维护阶段。

软件的开发设计模型能够更加清晰、直观地反应出软件设计开发的全部过程，明确定义了开发过程中所需要完成的事件和任务。

常见的软件设计模型有：

边做边改模型、瀑布模型、原型模型、增量模型、螺旋模