移动通信系统概述

移动通信
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移动性的两个方面: ➢ 使用者的可移动性: 使用者可以通过无线 “随时随地同任何人”进
行通信
➢ 设备的可移动性: 设备可以随时随地连接到网络
无线 vs. 移动 ✓ ✓
举例 ✓ ✓
固定的计算机 旅店内使用笔记本 建筑物内的无线局域网 个人数据处理机 (PDA)
移动通信
移动通信的要求使得人们产生了对接入到现有的固定网络的无 线网络的要求
1915 – 纽约到旧金山的无线话音传输 1920 –马可尼发现短波
➢ 更小的发送机和接收机, 得益于电子管的发明（电子管, 1906, Lee DeForest and Robert von Lieben）
发展历史
1928 – 许多的电视广播试验 (横过大西洋, 彩色电视, 电视新闻)
1933 – 频率调制 (E. H. Armstrong（阿姆斯特朗 ）)
–WAP (Wireless Application Protocol) 和i-mode的开端
➢ 通过移动电话可连接到许多（因特网）设备
发展历史
2000 – 拥有更高数据速率的GSM
➢ HSCSD 提供速率高达 57,6kbit/s ➢ 首次 达到 50 kbit/s的 GPRS试验 – UMTS 拍卖/前景的 竞争 ➢ 在德国为了得到6 UMTS的许可证大约花费了 500亿 $!
➢ 在局域网: IEEE 802.11标准, ETSI HIPERLAN ➢ 在 广域网: e.g. GSM, 3G and ISDN ➢ 在因特网:对于 “普通” IP有所增强的移动 IP
发展历史
先驱者
1831 法拉第 证明了电磁感应
麦克斯韦(1831-79): 电磁理论,麦克斯韦方程组(1864)
➢ 数字欧洲无绳电话 (现今: 增强的无绳数字通信) ➢ 1880-1900MHz, ~100-500m 范围, 120 双通道, 1.2Mbit/s 数据传输, 话音
编码, 鉴定, 每平方公里数以万计的用户, 在超过50个国家被使用
1992 –GSM的开始
➢ 在德国的 D1 和D2, 全数字, 900MHz, 124 条通道 ➢ 自动定位,可切换, 蜂窝状 ➢ 欧洲内的漫游 – 现今可以在全世界170多个国家 ➢ 业务: 9.6kbit/s的数据率, 传真,话音, ...
早期的 “无线通信”:
在 400-900 Hz频段: 光
➢ 公元前150年间用于通信的狼烟信号 (中国, 希腊)
➢ 旗语
➢ 1794, 光电报, Claude Chappe
什么是 无线通信:
➢ 在物理上不需要相接触的传输机和接收机的任何通信形式 ➢ 电磁波 在自由空间传播
✓ 雷达, 射频, 微波, 红外线, 光
兰烟雾太浓。Claude Chappe旗语系统引领法国旗语系统达30年之久。在一种新的管理方法出现后，才退出历史舞台。在 美国，尤其是从玛撒的葡萄园（鳕鱼角附近的一个岛屿） 到波士顿，正是旗语系统向波士顿海关大楼汇报航行船只的活动
情况。在纽约市和旧金山市之间也是这样的。电报的发明者，塞缪尔.F.B.摩尔斯，据说到欧洲 参观了旗语系统的运转。 最后一个旗语系统，位于阿尔及利亚，于1860年停止运转。
发展历史
1994 – E-Netz （德国）
➢ GSM ，1800MHz, 更小的单元 ➢ 在德国作为 E-plus(1997 98% 的人口覆盖率)
1996 – HiperLAN (High Performance Radio Local Area Network)
➢ ETSI, 标准化类型 1: 5.15 - 5.30GHz, 23.5Mbit/s ➢ 推进了类型 2 和 3 (均为 5GHz) 和 4 (17GHz) 作为无线ATM网络 (达到
➢ Iridium（铱星）: 66颗人造卫星 (+6个 备用的), 1.6GHz 通向移动电话
1999 –附加无线局域网的规范
➢ IEEE 标准 802.11b, 2.4-2.5GHz, 11Mbit/s ➢ 蓝牙, 2.4Ghz, <1Mbit/s
– 关于 IMT-2000的决策
➢ “家族”的一些“成员” : UMTS, cdma2000, DECT, …
155Mbit/s)
1997 – 无线局域网 – IEEE 802.11
➢ IEEE 标准, 2.4 - 2.5GHz 红外, 2Mbit/s ➢ 已经开始有许多可用产品
发展历史
1998 –GSM 后继者的规范
➢ UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) 被欧洲提议为 IMT2000
1984 – CT-1 标准(欧洲) 用于无绳电话
1986 – C-Netz （德国）
➢ 模拟话音传输, 450MHz, 可切换, 数字信号, 自动定位移动设备 ➢ 直到 2000投入使用, 业务: FAX,调制解调器, X.25, e-mail, 98% 的覆盖
率
发展历史
1991 –DECT标准
内容
移动通信概述 移动通信系统演进 移动通信系统分类
无线通信
Chappe兄弟在巴黎附近的两点之间建立了第一个商业旗语系统。拿破仑认为这是一个伟大的主意。不久，旗语信令系统 覆盖了法国主要城市。旗语信令迅速传 播到意大利、德国和俄国。数千人受雇于工作站。旗语的传递速度是大约每分钟15 个字符。编码手册开始出现，使整个句子可以由一些字符代替。旗语在英格兰却 没有取得成功，因为工业革命，导致英格
1958 – A-Netz （德国） 模拟的, 160MHz, 仅来自移动局的连接设置, 无转交, 80% 的覆
盖率,在 1971年有 11000用户
1979 – NMT，450MHz (北欧的一些国家)
发展历史
1982 –GSM标准的开始
➢ 目标: 带有漫游的欧洲内的数字移动电话体系
1983 – 美国的 AMPS的开始(Advanced Mobile Phone System, analog)
赫兹(1857-94): 通过实验证明了波在空间传播具有电传播的特 性
➢ 1888，德国的卡尔斯鲁厄城市，也就是现在的卡尔 ➢ 斯鲁厄大学所在地,
发展历史
1896 – Guglielmo Marconi
➢ 首次证明了无线电信技术 (数字的!) ➢ 长波传输, 高功率传输的前提(> 200kw)