移动通信技术基础教程
2024版移动通信技术基础教程ppt课件
目录
• 移动通信概述 • 移动通信中的关键技术 • 移动通信网络架构与协议 • 移动通信终端设备 • 移动通信基站设备与系统 • 移动通信业务与应用
01
移动通信概述
移动通信的定义与发展
移动通信定义
利用无线电波在移动体之间或移动 体与固定体之间传递信息的通信方 式。
移动增值业务及应用
手机支付
通过手机完成支付操作，包括近场支付和远程支付两种方 式。
位置服务
基于移动通信网络和GPS等技术，提供位置定位、导航和 位置相关信息服务。
移动社交
通过移动通信网络实现社交应用，如微信、微博、QQ等。
行业应用案例
智慧城市
利用移动通信技术实现城市信息化，如智能交通、智能电网、智 能安防等应用。
卫星传输
网络接口设备
利用卫星作为中继站进行数据传输，适用于 跨地区、跨国界的通信需求。
包括路由器、交换机等，负责将传输系统与 其他网络进行连接和互通。
动力环境监控系统组成及功能
动力监控
对基站内的电源设备、空调设备等动力设施进行 实时监控和管理，确保其正常运行。
视频监控
通过摄像头对基站内外进行实时监控和录像，确 保基站安全。
工业物联网
将移动通信技术应用于工业生产领域，实现设备远程监控、数据采 集和分析等应用。
医疗健康
通过移动通信技术提供远程医疗、移动医疗和健康管理等应用服务。
THANKS
感谢观看
采用WCDMA、CDMA2000和TDSCDMA等技术，实现高速数据传输 和多媒体业务支持。
4G/5G网络架构与协议
4G/5G网络架构
包括用户设备（UE）、演进型无线接入网（E-UTRAN）和核心网（EPC/5GC）等部分。
移动通信 第2章 移动通信基本技术及原理
移动通信第2章移动通信基本技术及原理在我们如今的生活中，移动通信已经成为了不可或缺的一部分。
从随时随地与亲朋好友保持联系，到便捷地获取各种信息，移动通信的发展给我们带来了极大的便利。
那么，支撑这一便捷通信方式的基本技术及原理到底是什么呢？移动通信的基本技术中，首先要说的是调制技术。
简单来讲，调制就像是给信息穿上一件合适的“外衣”，以便它们能够在无线信道中顺利传输。
比如说，我们要传输的声音、图像等信息，如果直接发送出去，可能会在传输过程中丢失或者变得混乱。
所以，通过调制，把这些信息转换成适合在空气中传播的信号形式，比如将数字信号变成模拟信号，或者改变信号的频率、相位等特征。
常见的调制方式有幅度调制、频率调制和相位调制等。
另一个重要的技术是编码技术。
想象一下，我们在发送信息的时候，就像是在打包行李。
为了确保行李在运输过程中不丢失或者损坏，我们要把东西整理好，用合适的包装保护起来。
编码技术也是这样，它对要传输的信息进行处理，增加一些额外的信息，用来检测和纠正传输过程中可能出现的错误。
这样，即使在信号受到干扰或者衰减的情况下，接收端也能尽可能准确地还原出原始的信息。
多址技术在移动通信中也起着关键作用。
这就好比在一个大的会议室里，有多个人想要同时发言。
为了让大家都能有序地表达自己的意见，我们需要一种规则，让不同的人在不同的时间或者用不同的方式说话。
在移动通信中，多址技术就是这样的规则，它让多个用户能够在同一个频段上同时进行通信，而不会互相干扰。
常见的多址技术有频分多址、时分多址和码分多址等。
接下来，我们来谈谈移动通信的原理。
移动通信的实现依赖于无线电磁波的传播。
当我们使用手机打电话或者上网时，手机会把我们要发送的信息转换成电磁波信号，然后通过天线发射出去。
这些电磁波信号会在空气中传播，直到被基站的天线接收。
基站在移动通信中扮演着重要的角色。
它就像是一个交通枢纽，接收来自各个手机的信号，然后进行处理和转发。
移动通信基础知识(初级)
移动通信基础知识(初级)移动通信基础知识(初级)移动通信是指通过移动终端（如方式）进行数据传输和通信的技术。
移动通信技术的发展使得人们可以随时随地进行通信和访问互联网，极大地改变了人们的生活。
1. 移动通信的发展历程移动通信技术经历了多个发展阶段，从1G到4G不断提升通信速度和性能。
每一代移动通信技术都有其特点和应用场景：1G：模拟信号，仅支持语音通信。
2G：数字信号，支持语音和短信通信。
3G：增加了高速数据传输功能，支持互联网访问。
4G：更高的传输速度和更低的延迟，支持高清视频、在线游戏等应用。
2. 移动通信网络架构移动通信网络通常由多个组成部分组成，包括移动设备、无线基站、核心网和互联网。
移动设备通过无线基站连接到核心网，核心网再与互联网连接，实现移动通信服务。
移动设备：如方式、平板电脑等，用户通过移动设备与网络进行通信。
无线基站：负责接收和发送无线信号，将移动设备的信号转换为数字信号传输给核心网。
核心网：负责处理信号的传输和路由等功能，是整个移动通信网络的核心。
互联网：通过与核心网连接，实现移动通信网络与互联网之间的数据传输。
3. 移动通信技术移动通信技术包括多种技术和协议，其中一些常见的技术包括：GSM（Global System for Mobile Communications）：全球移动通信系统，是2G移动通信技术的代表。
CDMA（ Division Multiple Access）：代码分割多址技术，是3G移动通信技术的代表。
LTE（Long-Term Evolution）：长期演进技术，是4G移动通信技术的代表。
移动通信技术的发展也在不断推进，5G移动通信技术已经开始商用部署，并有望进一步提升移动通信速度和性能。
4. 移动通信安全随着移动通信的普及，移动通信安全问题也日益凸显。
移动通信安全主要包括以下几个方面：用户身份验证：通过密码、指纹等方式验证用户身份，确保通信安全。
数据加密：对通信数据进行加密，防止数据被窃取或篡改。
移动通信技术基础教程
05
移动台（MS） 基站（BS）
移动交换中心（ MSC）
访问位置寄存器 （VLR）
归属位置寄存器 （HLR）
用户设备，包括手机、平 板电脑等。
与移动台进行无线通信的 设备，提供无线覆盖。
负责移动台的位置管理和 呼叫控制。
存储当前位置区内的移动 台信息。
存储归属用户的移动台信 息。
移动通信标准化组织及标准
应用场景：智能家居（智能照明、智能安防等）、智慧城市（智能交通、智能环 保等）、工业物联网（工业自动化、智能制造等）、农业物联网（精准农业、智 能化养殖等）。
05
CATALOGUE
卫星通信与微波接力传输
卫星通信基本原理及系统组成
卫星通信基本原理
利用人造地球卫星作为中继站， 在地球站之间转发无线电信号， 实现两个或多个地球站之间的通
微波接力传输系统优化
针对已建成的微波接力传输系统，通过调整设备 参数、改进传输方式、优化网络结构等手段，提 高系统的传输质量和效率。
微波接力传输与光纤传输的比较
微波接力传输具有建设周期短、投资少、易于维 护等优点，但在传输容量、抗干扰能力等方面不 及光纤传输。
宽带卫星接入技术发展趋势
宽带卫星接入技术概述
加密算法分类
包括对称加密算法（如AES、DES）和非对称加密算法（如 RSA、ECC）等，它们各有优缺点，适用于不同场景。
实现方法
通过编程语言和加密库实现加密解密算法，需要注意算法的 正确性、效率和安全性等方面。
身份认证和访问控制策略设计
身份认证方式
包括用户名密码认证、动态口令认证、生物特征认证等，应根据系统安全需求和用户便利性进行选择 。
国际电信联盟（ITU）
移动通信基础知识(初级)
移动通信基础知识(初级)移动通信基础知识(初级)一、移动通信概述移动通信是指通过无线电技术传输信息的一种通信方式。
它是现代信息社会中不可或缺的基本通信手段之一，实现了人与人、人与物之间的信息传递。
移动通信技术的快速发展带来了许多便利，如方式通信、移动互联网等。
二、移动通信网络结构1. 移动通信系统的组成部分移动通信系统由移动站（Mobile Station，MS）、基站子系统（Base Station Subsystem，BSS）、移动交换中心（Mobile Switching Center，MSC）以及公共交换方式网（Public Switched Telephone Network，PSTN）等组成。
- 移动站（MS）是指移动通信用户使用的设备，通常是指方式或其他无线终端设备。
- 基站子系统（BSS）由基站控制器（Base Station Controller，BSC）和基站（Base Transceiver Station，BTS）组成，负责接收和发送无线信号。
- 移动交换中心（MSC）是移动通信系统的核心设备，处理移动通信系统中所有的信令和业务。
- 公共交换方式网（PSTN）是传统的方式通信网络，与移动通信网络相连接，实现移动通信与固定方式通信的互联互通。
2. 移动通信网络的拓扑结构移动通信网络的拓扑结构可以分为星型结构和网状结构两种。
- 星型结构：以基站子系统（BSS）为中心，基站与移动交换中心（MSC）之间采用点对点的连接方式。
这种结构简单、稳定，适用于人口稠密的城市地区。
- 网状结构：每个基站之间可以相互连接，消息可以通过多条路径进行传输。
这种结构适用于地理环境复杂、通信需求较大的区域。
三、移动通信技术1. 1G、2G、3G、4G、5G的区别- 1G：指的是第一代移动通信技术，主要是模拟信号传输，通信质量较差，只能实现语音通信。
- 2G：指的是第二代移动通信技术，采用数字信号传输，通信质量得到了较大提升，可以实现短信、语音通信等。
移动通信基础知识培训(全)
移动通信基础知识培训移动通信基础知识培训一移动通信常用的专业术语基站：即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。
都是以主设备加基站天线的形式呈现，最直观的就是我们现实中看到的铁塔，抱杆，桅杆型的基站。
直放站：是在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。
直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。
实际上基站在其覆盖范围内并不是100%的覆盖到每个角落，难免会由于某些原因而在有些地方出现信号弱,更甚者出现盲区的现象，这时候就需要直放站进行覆盖，达到消除弱信号或者盲区的目的。
因此直放站就是通过各种方式将基站信号接入并进行放大,进而改善信号不良区域.天线(Antenna)-—天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。
简单的理解，天线就是负责信号中转的无源器件.室内分布系统：室内分布系统是将基站信号引入室内，解决室内盲区覆盖;它可以有效解决信号延伸和覆盖,改善室内通信质量；它将基站信号科学地分配到室内的各个房间、通道，而又不产生相互干扰.它是基站和微蜂窝的补充和延伸，有不能被基站和直放站所代替的优势，是大都市中移动通信不可缺少的组成部分.盲区：在移动通信中,盲区表示信号覆盖不到的地区，在这样的地区移动信号非常微弱，甚至是没有。
由于建筑物的隔墙、楼层等障碍对电磁波产生阻挡、衰减和屏蔽作用，使得大型建筑物的底层、地下商场、停车场、地铁隧道等环境下，移动通信信号弱，手机无法正常使用,形成了移动通信的盲区。
通话质量（RXQUAL）：顾名思义，就是手机通话时的语言质量即清晰程度.在移动通信中通话质量是一个很重要的网络参数，按照语言的清晰程度将通话质量分为0到7不同的8个级别,0最好，客户通话时的感知最好；7最差，通话时的感知最好，客户。
一般正常的通话质量应该为0-3。
移动通信基础知识培训教程081202
GSM移动通信系统
2008年12月 运行维护部
目 录
目
录
GSM移动通信系统的发展
GSM移动通信系统技术特点
GSM系统的网络结构
GSM移动通信系统的发展
• GSM数字移动通信系统史源于欧洲。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（Conference of European Posts and Telecommunication：欧洲邮政电 信管理部门会议）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 SpecialMobile）简称“GSM”，来制定有关的标 准和建议书。
GSM移动通信系统技术特点
• 频率复用，频率再用率高 • TDMA(时分多址)，能满足用户对大容量、高密度业务的 要求。 • 系统抗干扰能力较强，在覆盖区域内通信质量好 • 安全性好(A3用于鉴权，A5、A8用户通信加密） • 与各种公用通信网（PSTN、PDN、ISDN等）互通、互连 • 除提供用户终端业务外，还可提供各种承载业务、补充业 务和与ISDN相关的业务（比如数据业务、短消息、呼转等 补充业务） • 提供跨国自动漫游 • 用户终端设备体积更小、重量更轻、功能更强
除提供用户终端业务外还可提供各种承载业务补充业务和与isdn相关的业务比如数据业务短消息呼转等补充业务用户终端设备体积更小重量更轻功能更强gsm系统的演进路线mbps384kbps114kbpsgsm系统的结构gsm系统的结构gsm系统结构图bsc基站控制中心bts基站收发信台msc移动交换中心vlr拜访位置寄存器hlr归属位置寄存器auc鉴权中心eir设备识别寄存器omc操作维护中心nmc网络管理中心pstn公用电话网pdn公用数据网isdn综合业务数字网pstnnssisdneirpdnnss是整个系统的核心它gsm移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换连接与管理的作用
移动通信基础知识(初级)
移动通信基础知识(初级)移动通信基础知识(初级)1. 移动通信的概述移动通信是通过无线电波传播信号的方式实现信息传输。
相比有线通信，移动通信具有灵活、便捷、无需布线等特点，使得人们可以在任何时间、任何地点进行通信。
2. 移动通信的基本原理移动通信的基本原理是利用无线电波进行信号的发送和接收。
具体包括以下几个步骤：信号调制：将原始信号转换为无线电波信号。
常用的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
信号传输：通过天线将调制后的信号发送出去，传播到接收端。
信号解调：接收端的天线接收到信号后，将其解调为原始信号。
信号处理：将解调后的信号经过处理，恢复为可读的信息。
3. 移动通信的技术制式移动通信技术制式是指在移动通信中采用的一种标准，用于协调不同终端设备之间的通信。
常见的移动通信技术制式包括：2G(GSM)：第二代移动通信技术制式，支持语音和低速数据传输。
3G(CDMA2000、WCDMA)：第三代移动通信技术制式，支持高速数据传输，提供更快的网速和更多的服务。
4G(LTE)：第四代移动通信技术制式，支持更高速的数据传输和更丰富的应用。
5G：第五代移动通信技术制式，具备更低的时延、更高的网速和更广的连接性能。
4. 移动通信的网络结构移动通信网络通常包含以下几个组成部分：移动终端：包括方式、平板电脑等移动设备。
基站：负责无线信号的发送和接收。
核心网：用于进行信号的传输和处理。
互联网：提供更广泛的服务和应用。
5. 移动通信的应用移动通信的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：语音通信：人们可以通过移动通信网络进行语音通话。
短信和彩信：可以发送文本信息和多媒体信息。
移动互联网：通过移动通信网络可以访问互联网，获取信息和使用各种应用。
移动支付：通过移动通信网络可以进行电子支付和移动金融服务。
结论移动通信作为现代通信技术的重要组成部分，对人们的生活和工作产生了深远的影响。
通过了解移动通信的基础知识，初学者可以更好地理解和应用移动通信技术，为的发展打下坚实的基础。
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网络临时数据 业务相关数据
TMSI LAI
使用的语言 话费数据
Kc
选择的PLMN
47
GSM网络的接口
BSS BTS
TC
VLR
B
MSC
TC
IWF
EC
A
BSC
BTS
BTS
BTS
NMC
G
OMC
E
D
VLR
HLR
H AUC
C
MSC
EIR F
EC
IWF
TC
PSTN
BSC
Abis
BTS
BTS
BTS
可视图文与网上浏览 用户电报 传真
29
增强型业务范围
话费查询
呼叫转移
多方通话
来显、呼叫等待
短消息业务
30
GSM网络结构
NMC
OMS
OMC OMC
BTS
BSC
TRAU
BTS
BSS
MS
SIM ME
PSTN
VLR
HLR
MSC
EIR
IWF
EC
NSS
31
MSC功能与作用
呼叫处理
呼叫建立、连接 与清除
19
GSM系统频率复用模式
4 ×3标准复用模式（GSM体制推荐）
无线区族 4个基站 每基站3扇区
基站结构 3个120或三叶草 扇区
C/I 12 dB
20
GSM系统频率复用模式
3 ×3标准复用模式
复用方式 3个基站9个扇 区
特点 不增加新基站 容量增加（有 限）
抗干扰措施
高斯噪声 接 收 信 号
信道模拟
信道模拟
14
噪声和干扰
噪声 车辆点火系统 工业电气噪声 自然噪声 背景杂散噪声
干扰来源 同频道干扰 邻频道干扰 互调干扰 多址干扰
15
蜂窝无线区域的组成方法
➢ 频率复用的概念（容量扩充）
载频受 限
呼叫阻 塞
频道扩充受 限
成本受 限
16
无线区域的划分
移动站的位置登记（LAI）
临时移动用户识别号（TMSI）管理
移动用户漫游号MSRN 管理
34
AUC功能与作用
• 鉴权和加密数据
• Ki, RAND
• A3,A8 算B法
G
• Kc,SRES VLR
VLR
D
C
H
BTS
A
HLR
AUC
BSC
MSC
E
BTS
MSC
F EIR
35
EIR功能与作用
EIR：Equipment Identity Register
上行：Fl = 890 + 0.2 × (N - 1024) (MHz)
下行：Fh = Fl + 45 (MHz)
(975 N 1023)
DCS1800频段
上行：Fl = 1710.2 + 0.2 ×(N-512) (MHz)
下行：Fh = Fl + 95 (MHz)
(512 N 885)
9
时分多址技术(TDMA)
➢ 多个用户共享一个载波频率，分享不同时隙。 ➢ TDMA系统的数据传递是不连续的，是分组发射，可以关闭。 ➢ 不连续发送，可以利用空闲时隙监听其他基站，实现切换处
理。 ➢ 需要自适应均衡；需要保护时隙。 ➢ 分组发射需要额外的系统开销，如保护数据同步。 ➢ 按照不同的用户提供不同的带宽。 ➢ TDMA的效率是指发射的数据中信息所占的百分比。
实现A接口物理层规定（PCM/E1） 实现A接口No.7号信令功能（SP） 实现Abis接口物理层规定（PCM/E1） 实现Abis接口数据链路层（LAPD） 实现A接口与Abis接口间信道交换功能 实现部分网络层的功能 实现无线资源管理（RR） 实现BSS管理应用部分的功能 实现切换功能等
➢ FDMA信道每次只能传递一个电话如果一个FDMA信道没 有使用，并且处于空闲状态，它不能被其他用户使用以增加共 享容量。 ➢ 在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断 地发射。 ➢ FDMA需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线）。 ➢ 非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线 性会产生交调频率（IM），产生额外的RF辐射。 ➢ FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销 ➢ FDMA通常是窄带系统。
存储移动设备分类表（IMEI）
白名单
黑名单
灰名单
包含所有 经注册登 记的合法 移动设备
包含所有 被禁止使 用的移动 设备
包含所有 要跟踪的 移动设备
36
IMEI查询流程
MS
BSS
MSC
EIR
呼叫建立
在EIR查询IMEI
请求IMEI传送
查询结果送MSC
MS发送IMEI
37
基站子系统（BSS）的组成
越区切换平稳 用户识别 ISDN兼容 语音与数据业务 增强型业务与补充业务
25
兼容性
RTMS
ITALY
U.K
SPAIN AUSTRIA
PORTUGAL GERMANY
NORWAY FINLAND
C-450
TACS
SWITZERLAND NETHERLANDS
DENMARK
NMT
SWEDEN
BTS
BTS
Um
48
GSM系统的频率配置
基站 发射频率
2 MHz保护频带
45 MHz 双工间隔
基站 接收频率
960
950
GSM
935 925 917 915
905
（单位：MHz）
TACS/GSM
EGSM
890 880 872 ETACS
49
DCS1800的频率配置
基站
20 MHz保护频带
发射频率
3
3
4
2
1
4
2
1
1
1
5
7
5
7
6
3
6
3
4
3
4
2
1
1
2
1
5
1
1
5
7
7
6
七 小 区 频 率 复 用
17
基站天线激励方式
全向小区
3 扇区/小区
6 扇区/小区
（OMNI CELL SITE） （120 SECTOR/CELLS）（60 SECTOR/CELLS）
Cell
Cell
Cell
Site
Site
Site
OMC-R
MS
MS UM接口
BTS BSC
BTS
Abis接口
基站控制器 — BSC 基站收发信机 — BTS 无线操作维护中心 — OMC-R 码变换器 — TC（Transcoder）
TC
A接口
38
BSC的一般结构
A接口
数字 中继
交换网络 控制网络
数字 中继
Abis接口
39
BSC的作用功能
21
GSM常规信道分配方式
要求 各邻小区禁止使用同频 各小区使用的邻频间隔尽可能大
链形分配
22
实际的无线区划和组成
23
蜂窝小区规划初步
➢ 人口密度和居民购买力，用来估计服务的深度和广度 ➢ 经济活力决定了时间、地点和话务量密度 ➢ 现有的网络规模
24
GSM系统特点
兼容性 抗噪声与干扰 信道扩充 标准化开放接口 安全与保密
业务限制信息
用户申请的补充业务
补充业务信息（例：当前转移的电话号码）
用户状态（registered/deregistered）
鉴权key和AUC功能
移动用户漫游号（MSRN）
33
VLR功能与作用
VLR：Visitor Location Register
移动台状态
部分补充业务数据
VLR
切换过程 移动性管理
位置更新过程 用户身份识别 移动设备识别
操作与维护
数据库管理 测量 人机接口（MMI
）
网间互通 计费
MSC
32
HLR功能与作用
HLR: Home Location Register
用户识别号（IMSI, MSISDN）
当前用户的VLR（当前位置）
HLR
FRANCE
RADIOCOM 2000
26
标准化开放接口
G.703
C7
IEEE802.3
LAP_B
X.25
ISDN
LAP_D
V.35
27
安全与保密
IMEI A5 SIM
28
语音与数据业务
普通电话 紧急呼叫 短消息业务 双电话号码
个人号码 公司号码
数据业务
基本数据速率 9.6 Kb/s 4.8 Kb/s 2.4 Kb/s
幅度衰减较大的路径损耗 伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分－
大尺度变化 衰减幅度较小的快变化成分－小尺度衰落 两类典型小尺度衰落包络分布的描述方法： 瑞利分布（非视距传播） 莱斯分布（视距传播）
13
移动通信信道模型
当前径权重
发
射
当前径权重
信
号
信当道前模径拟权重
信当道前模径拟权重
双工技术
时分双工与频分双工
窄带系统与宽带系统
单个信道的带宽与所期望信道的相干带宽一致 一个信道的发射带宽大于这个信道的相干带宽 宽带系统通常能够带来频率分集的优势
7
多址技术示意图