移動通信系統

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更新時間: 2013-08-30

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移動通信系統主要有蜂窩系統,集群系統,AdHoc網路系統,衛星通信系統,分組無線網,無繩電話系統,無線電傳呼系統等。

蜂窩系統
蜂窩系統是覆蓋範圍最廣的陸地公用移動通信系統。在蜂窩系統中,覆蓋區域一般被劃分為類似蜂窩的多個小區。每個小區內設置固定的基站,為用戶提供接入和信息轉發服務。移動用戶之間以及移動用戶和非移動用戶之間的通信均需通過基站進行。基站則一般通過有線線路連接到主要由交換機構成的骨幹交換網路。蜂窩系統是一種有連接網路,一旦一個通道被分配給某個用戶,通常此通道可一直被此用戶使用。蜂窩系統一般用於語音通信。
集群系統
集群系統與蜂窩系統類似,也是一種有連接的網路,一般屬於專用網路,規模不大,主要為移動用戶提供語音通信。
衛星通信
衛星通信系統的通信範圍最廣,可以為全球每個角落的用戶提供通信服務。在此系統中,衛星起著與基站類似的功能。衛星通信系統按衛星所處位置可分為靜止軌道、中軌道和低軌道3種。衛星通信系統存在成本高、傳輸延時大、傳輸帶寬有限等不足。
上述移動通信系統都需要有線網路通信基礎設施的支持,如基站、交換機、衛星等。這些設施的建立和運轉需要大量的人力和物力,因此成本比較高,同時建設的周期也長。Ad Hoc網路不需要基站的支持,由主機自己組網,因此,網路建立的成本低,同時時間短,一般只要幾秒鐘或幾分鐘。上述通信系統中,移動終端之間並不直接通信,並且移動終端只具備收發功能,不具備轉發功能。而Ad Hoc網路由移動主機構成,移動主機之間可以直接通信,而移動主機不僅收發數據,同時還轉發數據。此外移動通信系統主要為用戶提供語音通信功能,通常採用電路交換,拓撲結構比較穩定。而Ad Hoc網路使用分組轉發技術,主要為用戶提供數據通信服務,拓撲結構易於變化。
AdHoc
Ad Hoc網路是一種沒有有線基礎設施支持的移動網路,網路中的節點均由移動主機構成。Ad Hoc網路最初應用于軍事領域,它的研究起源於戰場環境下分組無線網數據通信項目,該項目由DARPA資助,其後,又在1983年和1994年進行了抗毀可適應網路SURAN(Survivable Adaptive Network)和全球移動信息系統GloMo(Global Information System)項目的研究。由於無線通信和終端技術的不斷發展,Ad Hoc網路在民用環境下也得到了發展,如需要在沒有有線基礎設施的地區進行臨時通信時,可以很方便地通過搭建Ad Hoc網路實現。
在Ad Hoc網路中,當兩個移動主機(如圖1中的主機A和B)在彼此的通信覆蓋範圍內時,它們可以直接通信。但是由於移動主機的通信覆蓋範圍有限,如果兩個相距較遠的主機(如圖1中的主機A和C)要進行通信,則需要通過它們之間的移動主機B的轉發才能實現。因此在Ad Hoc網路中,主機同時還是路由器,擔負著尋找路由和轉發報文的工作。在Ad Hoc網路中,每個主機的通信範圍有限,因此路由一般都由多跳組成,數據通過多個主機的轉發才能到達目的地。故Ad Hoc網路也被稱為多跳無線網路。其結構如圖2所示。
Ad Hoc網路可以看作是移動通信和計算機網路的交叉。在Ad Hoc網路中,使用計算機網路的分組交換機制,而不是電路交換機制。通信的主機一般是攜帶型計算機、個人數字助理(PDA)等移動終端設備。Ad Hoc網路不同於網際網路環境中的移動IP網路。在移動IP網路中,移動主機可以通過固定有線網路、無線鏈路和撥號線路等方式接入網路,而在Ad Hoc網路中只存在無線鏈路一種連接方式。在移動IP網路中,移動主機通過相鄰的基站等有線設施的支持才能通信,在基站和基站(代理和代理)之間均為有線網路,仍然使用網際網路的傳統路由協議。而Ad Hoc網路沒有這些設施的支持。此外,在移動IP網路中移動主機不具備路由功能,只是一個普通的通信終端。當移動主機從一個區移動到另一個區時並不改變網路拓撲結構,而Ad Hoc網路中移動主機的移動將會導致拓撲結構的改變。
無線通信
分組無線網是一種利用無線通道進行分組交換的通信網路,即網路中傳送的信息要以「分組」或者稱「信包」為基本單元。
分組是由若干比特組成的信息段。通常包含「包頭」和「正文」兩部分。包頭中含有該分組的源地址、宿地址和有關路由等信息等。正文是真正需要傳送的信息。
適用特點:分組無線網特別適用於實時性要求不嚴和短消息比較多的數據通信。
網路結構:星形結構 分散式結構
特點
通信是在複雜的干擾環境中運行的
移動通信系統是採用多通道共用技術,在一個無線小區內,同時通信者會有成百上千,基站會有多部收發信機同時在同一地點工作,會產生許多干擾信號,還有各種工業干擾和認為干擾。歸納起來有通道干擾、互調干擾、鄰道干擾、多址干擾等,以及近基站強信號會壓制遠基站弱信號,這種現象稱為「遠近效應」。在移動通信中,將採用多種抗干擾、抗衰落技術措施以減少這些干擾信號的影響。
網路結構多種多樣,網路管理和控制必須有效
根據通信地區的不同需要,移動通信網路結構多種多樣,為此,移動通信網路必須具備很強的管理和控制能力,如用戶登記和定位,通信(呼叫)鏈路的建立和拆除,通道分配和管理,通信計費、鑒權、安全和保密管理以及用戶過境切換和漫遊控制等。
總述
衛星移動通信系統SIMT-2000結合方案的研究 摘要:本文對衛星移動通信系統與IMT-2000的結合進行了探討和研究,提出了三個層次的結合方案,列出了亟待解決的關鍵技術。 關鍵詞:IMT-2000衛星移動通信第三代移動通信系統
衛星移動通信系統與IMT-2000相結合的方案
從目前的發展來看。IMT-2000已經改變了原有的「一統」概念,而注意到以各地區的現有第二代系統網路基礎為參考制定比較現實的過渡方法。從市場方面看,第二代移動通信系統可以滿足移動用戶話音和中、低速數據業務的需求,第三代移動通信系統的發展,其顯著標志為高速率,支持廣泛的業務(大部分應是目前尚未定義的),它的運營市場,至少在建成初期應集中在高速多媒體業務和分組數據業務,與第二代移動通信系統互相補充而非立即取代。可見從第二代移動通信系統向IMT-2000的過渡應是一個長期共存、不斷演進的過程。考慮到這些因素,對於衛星移動通信系統和IMT-2000的結合,也應是一個分階段、分層次的長期過程。ITU-R關於地面和衛星移動通信系統的綜合建議M.1182中對綜合的衛星/地面移動通信系統定義了五個層次的綜合,分別為:地理綜合、業務綜合、網路綜合、設備綜合和系統綜合。ITU-R關於IMT-2000中衛星部分的框架結構建議M.1167中,針對不同層次、階段的綜合情況,定義了三種具體的綜合網路結構,分別為:(1)衛星段自成系統的結構;(2)綜合的IMT-2000網路結構;(3)衛星段作為地面固定網(有線網和蜂窩網)的延伸。因此,對於綜合的衛星/地面移動通信系統,總體思路應該是以IMT-2000建議為藍本,立足已有系統,著眼即將建設系統,設計和構思新一代系統,制定全面、發展、經濟可行的技術方案。 針對中國國情,具體來看,對於一個綜合的衛星/地面移動通信系統,可以分為以下三個階段或層次來進行: 2.1衛星網相對獨立的技術方案 對於現存的靜止軌道衛星通信系統,可以採用衛星網相對獨立的思路,衛星網從所用頻段、系統結構、多址方式、無線電介面、終端類型乃至提供業務都可與地面網不同,對於這種自成系統的衛星網與地面網路的互聯可以採取兩種方式。在第一種方式中,衛星網通過關口站和地面PSTN互聯,再通過這個遍布全球但能力有限的電話網路與其它網路互聯。在第二中方式中,衛星網路通過一個或多個關口站接入公共的數字骨幹網路,經過不同類型的介面,與地面PSTN、非IMT-2000地面移動通信網及其它IMT-2000網路互聯,兩種方式層次上均為地理綜合。 第一種方式中,只需在衛星網側研製必要的設備,建設最為簡單,但由於受到PSTN 網的限制,綜合網路所能承載的公共業務非常有限,只包括話音和低速數據(話帶數據方式)。在第二種方式中,首先要定義明確的網路間介面,ITU-R有關建議中定義了衛星網與其它IMT-2000網路或非IMT-2000網路的A、B、C 三種類型的介面。由於採用了公共的數字骨幹網路,綜合網路的業務能力和可擴展性能都較第一種方式強,更值得研究和探討。兩種方式中,由於衛星網段相對獨立,因而無法進行任何設備或功能模塊(包括網路基礎設施和終端設備)的共用,用戶可使用雙模終端通過人工登記的方式實現漫遊。 2.2基於網路綜合的方案 對於近期設計的系統(MEO、LEO),可以採用網路綜合的思路,實現的關鍵在於將衛星段的衛星移動交換中心(SMSC)與地面段(蜂窩網)的移動交換中心互聯,衛星系統的固定站鏈路具有全波束,移動終端鏈路採用點波束。MSC(移動交換中心)負責提供移動網的交換功能,為非網內呼叫建立鏈路以及與PSTN介面。田(基站)主要負責分配無線通道資源,並完成對無線鏈路控制及維護。VLR(訪問位置寄存器)存儲當前在本轄區內活動的移動終端的位置信息,是一個不斷更新的動態資料庫。HLR(歸屬位置寄存器)是用於移動用戶管理的資料庫,記錄用戶的呼叫路由和計費等信息。FES(固定地球站)控制相應的衛星點波束內的通信,在功能上相當於地面蜂窩系統的一個BS和 MSC(在地面蜂窩中可能是一個MSC服務若干個BS)。為實現網間的漫遊和切換,必須保證FES和MSC在較高層次互聯,以GSM系統為例,FES與MSC應在GSM七號信令MAP,(移動應用部分)的同一平面內互聯。通過採用一致的移動性管理和協議,可以實現單一終端的全球自動漫遊(非人工)和切換(一般不支持通話過程中衛星網向地面網的切換)。 在這種方式中,衛星段和地面段由於具有不同的特點,一般採用不同的無線電介面,這樣終端一般還是雙模,但網路基礎設施(MSC,SMSC及BS)可有很大程度的一致性,設備類似,功能模塊可以復用,從而可以大幅降低成本(移動網中網路基礎設施投資比重很大)。綜合網路與其他網路的互通,仍可參照ITU-RM.1167建議中關於網間互聯的 B類和C類介面。 2.3基於智能多模式終端的綜合方案 對於遠期設計的系統,可以在網路綜合的基礎上,儘可能實現更高層次的綜合(設備綜合或系統綜合),實現的關鍵在於研製智能多模式終端,具體目標為盡量實現終端中基帶模式乃至射頻模塊的共用,要求該終端能夠程式控制選擇信源編解碼方式、通道編解碼方式、分組長度和格式、調製解調方式、多址類型、射頻單元參數、分集和均衡的方式等等。具體的實現將受到無線介面的進稅和硬體技術(包括晶元技術和軟體無線電技術)的制約,因此應是一個漸進的過程。最終希望達到的目標是無論對衛星段還是地面段,用一個智能的多模式終端就可實現全球漫遊和通信。 在這種綜合方式中,基本可以達到ITU-R中描述的技術綜合甚至系統綜合的層次,這時不僅是兩個網段的網路基礎設施,包括終端在內的大部分設施都將有全球統一的標準可循,具有全球市場的通信產業帶來的是力量集中的研究開發,標準功能模塊的集成化、晶元化,標準部件的全球大規模生產以至標準化的產品,標準化的產品意味著先進的技術和低廉的價格,從更高的角度來看,必將會大大推動整個通信產業的迅速發展。
總述
移動通信是移動體之間的通信,或移動體與固定體之間的通信。移動體可以是人,也可以是汽車、火車、輪船、收音機等在移動狀態中的物體。
發展歷程
移動通信系統從20世紀80年代誕生以來,到2020年將大體經過5代的發展歷程,而且到2010年,將從第3代過渡到第4代(4G)。到4G,除蜂窩電話系統外,寬頻無線接入系統、毫米波LAN、智能傳輸系統(ITS)和同溫層平台(HAPS)系統將投入使用。未來幾代移動通信系統最明顯的趨勢是要求高數據速率、高機動性和無縫隙漫遊。實現這些要求在技術上將面臨更大的挑戰。此外,系統性能(如蜂窩規模和傳輸速率)在很大程度上將取決於頻率的高低。考慮到這些技術問題,有的系統將側重提供高數據速率,有的系統將側重增強機動性或擴大覆蓋範圍。從用戶角度看,可以使用的接入技術包括:蜂窩移動無線系統,如3G;無繩系統,如DECT;近距離通信系統,如藍牙和DECT數據系統;無線區域網(WLAN)系統;固定無線接入或無線本地環系統;衛星系統;廣播系統,如DAB和DVB-T;ADSL和Cable Modem。
基本信息
移動通信系統
書 名: 移動通信系統
作 者:陳威兵
出版社:清華大學出版社
出版時間: 2010-4-1
ISBN: 9787302191681
開本: 16開
定價: 28.00元
圖書目錄
第1章 移動通信概論
第2章數字移動通信系統(2G)
第3章 B2G移動通信系統
第4章 第三代移動通信系統(3G)
第5章 B3G/4G移動通信系統
第6章 移動通〔 信與計算機網路通信的融合
第7章 移動通信網路的規劃、設計與優化
附錄 縮略語英漢對照表
參考文獻

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