移动通信简介
移动通信简介
移动通信基本知识移动通信是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。
移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船、收音机等在移动状态中的物体。
移动通信系统由两部分组成：(1) 空间系统；(2) 地面系统：①卫星移动无线电台和天线；②关口站、基站。
移动通信系统从20世纪80年代诞生以来，到2020年将大体经过5代的发展历程，而且到2010年，将从第3代过渡到第4代(4g)。
到4g，除蜂窝电话系统外，宽带无线接入系统、毫米波lan、智能传输系统(its)和同温层平台(haps)系统将投入使用。
未来几代移动通信系统最明显的趋势是要求高数据速率、高机动性和无缝隙漫游。
实现这些要求在技术上将面临更大的挑战。
此外，系统性能(如蜂窝规模和传输速率)在很大程度上将取决于频率的高低。
考虑到这些技术问题，有的系统将侧重提供高数据速率，有的系统将侧重增强机动性或扩大覆盖范围。
从用户角度看，可以使用的接入技术包括：蜂窝移动无线系统，如3g；无绳系统，如dect；近距离通信系统，如蓝牙和dect数据系统；无线局域网(wlan)系统；固定无线接入或无线本地环系统；卫星系统；广播系统，如dab和dvb-t；adsl和cable modem。
移动通信的种类繁多。
按使用要求和工作场合不同可以分为：(1)集群移动通信，也称大区制移动通信。
它的特点是只有一个基站，天线高度为几十米至百余米，覆盖半径为30公里，发射机功率可高达200瓦。
用户数约为几十至几百，可以是车载台，也可是以手持台。
它们可以与基站通信，也可通过基站与其它移动台及市话用户通信，基站与市站有线网连接。
(2)蜂窝移动通信，也称小区制移动通信。
它的特点是把整个大范围的服务区划分成许多小区，每个小区设置一个基站，负责本小区各个移动台的联络与控制，各个基站通过移动交换中心相互联系，并与市话局连接。
利用超短波电波传播距离有限的特点，离开一定距离的小区可以重复使用频率，使频率资源可以充分利用。
移动通信简介
移动通信简介移动通信简介1、概述移动通信是指通过无线技术进行信息传输和交流的一种通信方式。
它使得人们可以随时随地进行语音通话、短信发送和移动互联网访问等功能。
2、发展历程2.1 第一代移动通信（1G）第一代移动通信技术起源于20世纪70年代末和80年代初，代表技术为蜂窝式通信系统。
2.2 第二代移动通信（2G）第二代移动通信系统于20世纪90年代初开始出现，代表技术为全球移动通信系统（GSM）。
2.3 第三代移动通信（3G）第三代移动通信系统推出了更高的数据传输速率和增加的多媒体功能，代表技术为国际移动通信标准（IMT-2000）。
2.4 第四代移动通信（4G）第四代移动通信系统为更高速率的无线宽带数据传输提供了支持，代表技术为长期演进（LTE）。
2.5 第五代移动通信（5G）第五代移动通信系统具备更快的速率、更低的延迟和更多的设备连接能力，为实现物联网和智能交通等场景提供支持。
3、移动通信技术3.1 CDMA3.2 GSM3.3 WCDMA3.4 LTE3.5 5G4、移动通信网络4.1 蜂窝网络4.2 基站子系统4.3 移动核心网络4.4 网络云化5、移动通信应用5.1 语音通话5.2 短信5.3 移动互联网5.4 视频通话5.5 移动支付6、移动通信安全与隐私保护6.1 加密技术6.2 身份验证6.3 数据隐私附件：移动通信技术演进图法律名词及注释：1、无线电管理局（FCC）：是美国的一个联邦机构，负责制定和执行无线电通信政策。
2、国际电信联盟（ITU）：是一个联合国专门机构，负责制定全球电信规则和标准。
3、通信法律：是指与通信相关的法律法规，包括频谱分配、无线电发射权、消费者保护等方面的规定。
移动通信简介
移动通信简介移动通信简介移动通信是指通过无线技术实现移动设备之间的通信。
随着移动技术的发展和智能方式的普及，移动通信已经成为人们日常生活中必不可少的一部分。
本文将从移动通信的起源、发展、技术和应用等方面对移动通信进行简要介绍。
起源和发展移动通信起源于20世纪初，最早的移动通信系统是无线电方式系统，它使用无线电波作为信号传输媒介，实现了移动设备之间的语音通信。
然而，由于技术限制和设备体积大、成本高等问题，移动通信的发展一度缓慢。
进入20世纪90年代，移动通信迎来了革命性的发展。
第二代移动通信技术（2G）的出现，使移动方式成为了全球范围内的普及产品。
2G技术引入了数字通信和TDMA、CDMA等多址技术，显著提高了通信质量和容量。
此后，移动通信快速发展，进入了3G、4G和如今的5G时代。
移动通信技术2G技术2G技术包括GSM（Global System for Mobile Communications）和CDMA（Code Division Multiple Access）两种技术。
GSM是目前全球使用最广泛的数字无线通信标准，而CDMA是在美国提出并得到广泛应用的技术。
2G技术主要实现了数字通信、短信、以及少量的移动互联网功能。
3G技术3G技术是指第三代移动通信技术，采用了WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）和CDMA2000等技术。
相比于2G，3G技术提供了更高的数据传输速率和更丰富的移动互联网功能，使得方式上网、视频通话等功能得以普及。
4G技术4G技术是第四代移动通信技术，主要采用了LTE（Long-Term Evolution）和WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）技术。
4G技术在数据传输速率、信号覆盖范围、网络容量等方面都有显著提升，支持更多的应用场景，如高清视频播放、移动游戏等。
什么是移动通信
什么是移动通信移动通信，顾名思义，是指在移动状态下进行的通信活动。
随着科技的发展和智能手机的普及，移动通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
移动通信技术的发展可以追溯到20世纪初，在那个时候，人们使用无线电设备进行通信。
然而，这种通信方式主要用于海上和空中通信，且只能实现语音的传输。
直到上世纪80年代，蜂窝通信技术的发展使得移动通信在日常生活中开始发挥作用。
蜂窝通信技术将服务区域划分为多个小区域，每个小区都有一个基站负责信号的接收和发送。
这样的划分使得移动通信可以实现信号的无缝切换，即使当移动用户在通话或者数据传输的过程中离开一个小区进入另一个小区也不会中断通信。
这种技术的突破为移动通信的发展奠定了基础。
随着移动通信技术的不断发展，从2G到3G再到目前普及的4G网络，每一代技术都带来了更高的传输速度和更强大的功能。
2G网络主要用于语音通信和短信传递，而3G网络则开始支持移动上网和多媒体传输。
4G网络更是实现了高速移动互联网的愿景，人们可以通过智能手机随时随地畅享高速网络。
除了传输速度的提升，移动通信还给人们的生活带来了巨大的便利。
无论是社交媒体、在线购物还是在线支付，都离不开移动通信的支持。
人们可以通过手机随时与朋友分享生活的点滴，也可以通过应用程序方便地购买商品和服务。
移动通信的普及也为移动支付提供了技术基础，现在我们已经可以通过手机进行扫码支付、转账等操作。
当然，移动通信的发展并不仅仅停留在4G时代。
目前，5G技术已经开始商用，并在未来几年内将会逐步覆盖全球范围。
5G技术将会带来更高的传输速度、更低的延迟和更大的容量，这将为更多的应用场景提供支持。
比如自动驾驶、远程医疗等将成为可能。
随着物联网的发展，越来越多的设备将与互联网相连，移动通信技术也将扮演着重要的角色。
总结而言，移动通信是一种在移动状态下进行的通信方式，经过多年的发展，目前已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
蜂窝通信技术的突破以及不断进步的网络技术，使得人们可以随时随地畅享高速网络和便利的移动应用。
第一章 移动通信概述
下面将给出几类在不同环境与条件下经常使用的 著名经验公式与模型。 •1)奥村—哈塔(Okumura-Hata)模型 •2) Hata模型向个人通信PCS系统的扩展 •3)Walfisch-Ikegami模型(WIM) •4)室内传播模型
1.5 移动通信噪声与干扰
信道对信号传输的限制除了损耗和衰落外，另一 重要限制因素是噪声和干扰。
20世纪80年代—90年代—21世纪前10年
第三代移动通信
数字蜂窝移动通信系统 (多频) IMT-2000
(CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA)
主要接入技术：CDMA
IP网业务和多媒体业务的发展和应用——业务驱动 数字业务、IP业务、音视频业务会逐步成为主流业务
技术特点：
自适应技术：调制自适应，编码自适应，接入自适应，网络自 适应。 网络技术：分组连接，多网连接。 业务技术：业务分类，编码组帧，数据压缩。 静止状态下 提供2Mbit/s的数据传输速率。
四种主要效应
阴影效应：由大型建筑物和其它物体的阻挡，在电波传 播的接收区域中产生传播半盲区。它类似于太阳光受阻 挡后可产生的阴影，光波的波长较短，因此阴影可见， 电磁波波长较长，阴影不可见，但是接收终端(如手机) 与专用仪表可以测试出来。 远近效应：由于接收用户的随机移动性，移动用户与基 站之间的距离也是在随机变化，若各移动用户发射信号 功率一样，那么到达基站时信号的强弱将不同，离基站 近者信号强，离基站远者信号弱。通信系统中的非线性 将进一步加重信号强弱的不平衡性，甚至出现了以强压 弱的现象，并使弱者，即离基站较远的用户产生掉话 (通信中断)现象，通常称这一现象为远近效应。
移动通信-主要特点及内容
移动通信-主要特点及内容移动通信是指通过无线技术实现方式、无线局域网、蓝牙设备等之间的通信。
现代移动通信以智能方式为主要载体，已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
下面将介绍移动通信的主要特点及内容。
一、移动通信的主要特点1. 无线传输移动通信与传统有线通信相比，最主要的特点就是无线传输。
无线传输使得通信设备的移动性大大增强，人们可以在不受地点限制的情况下进行通信。
2. 高度便携移动通信设备，特别是智能方式的出现，使得人们可以随时随地进行通信。
人们可以通过移动设备进行方式、短信、邮件、社交媒体等形式的交流，大大提高了通信的便利性和效率。
3. 多媒体通信移动通信不仅可以传输语音信息，还可以传输图像、视频、音乐等多媒体信息。
人们可以通过智能方式进行视频通话、观看在线视频、播放音乐等，丰富了通信的内容和形式。
4. 多种网络接入方式移动通信可以通过多种网络接入方式来实现通信。
除了目前主流的4G和5G移动网络，还可以通过无线局域网、蓝牙等方式进行通信。
这在一定程度上提升了通信的稳定性和覆盖范围。
二、移动通信的主要内容1. 语音通信语音通信是移动通信最基本的功能，也是人们最常用的通信方式。
通过移动设备可以进行方式通话、语音留言等操作，方便人们进行实时交流。
2. 短信和彩信除了语音通信，移动通信还包括短信和彩信。
短信是一种文字信息的传输方式，通过方式可以发送和接收文字短信。
而彩信则相对更为丰富，可以传输文字、图片、音频、视频等多媒体信息。
3. 数据通信数据通信是指通过移动通信网络进行数据传输的方式。
现在，人们可以通过移动设备上网，浏览网页、收发电子邮件、使用各种软件等。
数据通信的发展使得移动通信的功能更加丰富，人们可以方便地获取各种网络资源。
4. 移动支付随着移动互联网的快速发展，移动支付也成为了移动通信的一项重要内容。
人们可以通过移动设备进行网上支付、扫码支付、银行卡支付等操作，方便快捷。
5. 社交媒体和应用移动通信的另一个重要内容是社交媒体和应用的使用。
移动通信概述
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4.1没有移动网就没有移动电子 商务
4.1.1智能手机带来新世界
·智能手机对移动电子商务的促进作用 ·新兴技术为移动电子商务助力 ①NFC 、 SIMPass 、 RFID-SIM 等移动支付技术 ②LBS 技术、全球卫星定位系统 ( GPS )、地理信息系统 ( GIS )等技术 ③二维码、社交平台
第2章 移动通信概述
02
目录
ONTENTS
录
目
2.1 移动通信的基本概念
04
移动通信是指通信双方或至少有一方在移动中进行信息交换的通信方式。例如移动体（车辆、船 舶、飞机或行人）与固定点之间的通信、人与人及人与移动体之间的通信等。采用移动通信技术和 设备组成的通信系统即为移动通信系统。 移动通信不受时间和空间的限制，交流信息灵活、高效。它已经成为现代通信网中一种不可或缺的 手段，是用户随时随地快速可靠地进行多种形式信息（语音、数据、视频等）交换的理想方式。
多种业务，并能与ISDN等其他的网络进行互连。但系统带宽有限，限制了数据业务的发展，也无法 实现移动的多媒体业务。第二代数字蜂窝移动通信系统的主要制式有美国的DAMPS，欧洲的GSM全 球移动通信系统，日本的PDC，窄带CDMA等。我国的移动业务主要由“中国移动通信公司GSM系统” 和“中国联合网络通信有限公司（GSM和窄带CDMA系统）”开展，主要提供移动电话业务、移动数 据短信业务，以及各类基本组合业务的“移动套餐”业务等。
4.2.2流量降价带来电子商务网购红
·流量降价的原因 ①政策: 2014 年,工信部宣布全面放开电信业务资费,电信运营商可根据 市场情况及用户需求制定资费方案,包括具体资费结构、资费标准及计 费方式。 ②舆论压力: 4G 网络具有带宽大、下载速度快的显著特点,由此带来了 数据流量业务需求的大量增长。
移动通信基础介绍
SSS设备组成
BSS
MSC/VLR
HLR/AUC EIR
SSS
OSS PS用户进行通信控制和管理
• 1）信道的管理和分配； • 2）呼叫的处理和控制； • 3）过区切换和漫游的控制； • 4）用户位置信息的登记与管理； • 5）用户号码和移动设备号码的登记和管理; • 6）服务类型的控制； • 7）对用户实施鉴权; • 8）与其它公用通信网络互连.
BTS受控于基站控制器（BSC），属于基站子系统 （BSS）的无线部分，是服务于某小区的无线收发信台 设备，实现BTS与移动台（MS）空中接口的功能。BTS 主要分为基带单元、载频单元和控制单元三部分。基带 单元主要用于话音、数据速率适配以及信道编解码等； 载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机间的耦合； 控制单元则用于BTS的操作与维护。
存储着移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），通过 核查三种表格（白名单、灰名单、黑名单）使网络具有 防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运 行安全的功能。
GSM系统结构－ BSS各部分的功能
基站子系统各部分功能
基站控制中心(BSC) 基站收发信台(BTS)
移动台(MS)功能
BSC是基站子系统（BSS）的控制部分，主要完成接口 管理、BTS－BSC之间的地面信道管理、无线参数及无 线资源管理、测量和统计、切换、支持呼叫控制、操作 与维护等功能。
GSM数字移动通信系统
GSM概述 GSM系统结构 GSM频率配置 GSM无线接口 GSM网络结构 编号计划 呼叫建立流程
GSM概述
GSM含义
1982年，欧洲邮电大会（CEPT）成立了一个 新的标准化实体GSM（Group Special Mobile），其目的是制定欧洲900MHz数字 TDMA蜂窝移动通信系统技术规范。
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基站功能演进
“瘦”基站到“胖”基站
GGSN SGSN 路由选择 附着 路由选择 附着 系统接入控制 承载控制 移动性管理 无线资源管理 射频处理 信道编、译码 复用、解复用 调制、解调 LTE eNodeB 主要功能
RNC
系统接入控制 承载控制 移动性管理 无线资源管理 射频处理 信道编、译码 复用、解复用 调制、解调
AuC: 鉴权和加密
BSC BTS
Um Abis A
BSC
MSC/VLR
A
用户
BTS
VLR:存储进入控制 区域内登记的移动 MMSCSC： 用户信息
A
MSC:网络的核心 协调与控制GSM MMSCSC： 网络中各个功能 实体
BTS
BTS
BSC
GPRS
HLR/AuC
基 站
BIS
Um Abis
BSC P C U
传输信道
物理信道 PUCCH PRACH PUSCH PDSCH PBCH PMCH PDCCH PCFICH PHICH
MAC层功能概述
实现逻辑信道到传输信道的映射 来自多个逻辑信道的MAC服务数据单元（SDU）复用与解复用 上行调度信息上报，包括终端待发送数据量信息和上行功率余量信息
基于HARQ机制的错误纠正功能。 同一个UE不同逻辑之间的优先级管理
仅适用于PS域业务 实现点到点数据可靠传输 复用、解复用 透明模式（TM） 非确认模式（UM） 确认模式（AM）
编码、解码、交织、扩频和解扩
TD-SCDMA
R4
智能天线 同步码分多址 接力切换 时分双工 频谱的灵活性 对不对称业务的支持 上下行链路的相关性 设备成本低 需要精确同步
5ms 无线子帧1 #0 下行同步 #1 #2 #3 10ms 无线子帧2 #4 #5 #6
X2接口控制面主要功能支持在LTE系统内，UE在连接状态下从一个eNodeB到另一个eNodeB的移动性管理。 各eNodeB之间的资源状态、负荷状态进行监测，同时还负责X2连接的建立、复位、eNodeB配置更新等接 口管理工作。
LTE接口协议
地面接口 同级接口X2 上下级接口S1
用户面PDU 用户面PDU
通过动态调度进行UE之间的优先级管理 传输格式的选择，通过物理层上报的测量信息，用户能力等，选择相应的 传输格式（调制方式和编码速率），从而达到最有效的资源利用 MBMS业务识别 填充功能，实际传输的数据不能填满整个授权的数据块大小时使用
MAC层之调度
调度：LTE取消了专用信道，并引入共享信道的概念。不同UE不同逻辑信道之间划分共享信
WCDMA
HLR/AuC
基 站
NodeB
Uu Iub
RNC
RNC
Iu-CS
MSC/VLR
Iu-CS
NodeB
用户
NodeB Iu-PS
internet SDSN GGSN
R99
WCDMA
空中接口协议
控制面 用户面
NAS
呼叫控制实现，移动管理
RRC协议层
PDCP RLC MAC 物理层
接入网无线资源的管理
上行用户数据
开机 UE从空闲状态到连接状态
切换
HARQ的ACK/NACK SR(调度请求)
CP
preamble
TG
随机接入前导
参考信号RS
L2层
MAC层简介 RLC层简介 PDCP简介
L2结构特点
下行：BCH(广播信道)，PCH（寻呼信道），DL-SCH(下行共享信道)，MCH(多播信道) 上行：RACH(随机接入信道)，UL-SCP S1 AP
GTP-U L3 UDP IP L2 DLL L1 PHY
eNodeB
GTP-U UDP IP DLL PHY
eNodeB
L3
SCTP
IP
SCTP
IP DLL PHY
eNodeB
L2 DLL L1 PHY
eNodeB
S1接口用户面协议
S1用户面主要功能：在S1接口目标节点 指示数据分组所属的SAE接入承载；移动 性过程中尽量减少数据的丢失；错误处理 机制；MBMS处理功能；分组丢失检测 机制
BSC
MSC/VLR
A
A
BIS
用户
BIS Gb
提供端到端，广域的IP连接 速率达到150kbps SGSN GGSN
internet
3G时代
主要技术：
码分多址（CDMA）技术
三大标准：
欧洲：WCDMA
中国：TD-SCDMA
美国：cdma2000
特点：
比2G更大的系统容量，更好的通信质量，为用户提供话音、数据、多 媒体业务，并且与2G系统兼容。
小区ID等系统消息 用于小区搜索过程
传输MBMS（多媒体广播 和多播业务）信息
HARQ(混合自动重传)的 确认/非确认(ACK/NACK)消息
用户数据资源分配的控制信息
PICH寻呼指示，AICH随机接入响应均在此信道传输
参考信号RS 同步信号
指示在一个子帧内用于控制区域 的OFDM符号数。
物理层信道
的
控制信道：BCCH(广播控制信道)，PCCH（寻呼控制信道），CCCH(公共控制信道) DCCCH(专用控制信道)，MCCH(多播控制信道) 业务信道：DTCH(专用业务信道)，MTCH(多播业务信道)
信道映射
CCCH DCCH DTCH BCCH PCCH MCCH MTCH
逻辑信道
RACH DL/UL-SCH BCH PCH MCH
目的： 获得上行同步 获取上行发送资源
场景： 1、RRC_IDLE状态下的初始接入; 2、重建RRC连接； 3切换； 4、RRC_CONNECTED状态下，下行数据到达而上行失步而触发RACH； 5、RRC_CONNECTED状态下，UE上行数据发送时处于上行失步状态。 分类： 竞争随机接入，可用于1~5 非竞争随机接入，用于3~4
复用方式：频分复用（FDM）和时分复用(TDM) TDMA帧
0
1
2
3
4
5
6
7
200kHz
业务信道
FCCH,SCH,BCCH,RACH,AGCH,PCH
GSM
基带单元 切换，功率控制 HLR:存储用户入网时登记 HLR/AuC 载频单元 无线资源管理 HIR 的一些静态信息，以及动 控制单元 测量和统计 态的用户位置信息
道资源的功能成为调度
动态调度DS：
MAC层（调度器）实时动态地分配时频资源和允许传输的速率，灵活性高，但控制信令开销大， 适合突发特征明显的业务。 动态调度过程： a) eNodeB在控制信道上发布调度信令，包括资源分配信息，传输块格式信息和相关的HARQ信息。 b) UE检测控制信道，如果发现针对自己的资源调度信令，按照信令中的信息进行数据传输。 UE PDCCH UL-SCH eNodeB UE eNodeB
帧结构
帧结构1：
支持全双工、半双工FDD 每个无线帧10ms，由10个子帧组成，每个子帧又可以分为两个时隙。 所以每个无线帧可以分为20个时隙，标号0-19。
帧结构
帧结构2：
仅支持TDD 每个无线帧10ms，由2个半帧组成，每个半帧由由5个子帧组成。 每个常规子帧包含两个时隙，每个时隙0.5ms。每两个时隙组成一组进行 调度。特殊时隙由DwPTS,GP,UpPTS组成，共占1ms,长度可调。
加扰
调制
层映射
预编码
符号级处理
RF映射
比特级处理
CRC 校验 Rate Matching
下行物理信道处理过程
OFDM 符号产生
Coding CRC
信道 编码
速率 匹配
加扰
调制
传输 预编码
RF映射
SC-FDMA 符号产生
上行物理信道处理过程
物理层信道
下行数据业务，所有 用户数据都可以使用
包括部分广播信息及寻呼信息
FDD
FDMA+CDMA 5MHz 3.84Mchip/s 14.4Mbit/s(下行) 5.76Mbit/s(上行) 异步 快速功控（1500Hz）
FDD
FDMA+CMDA 1.25MHz 1.228Mchip/s 3.1Mbit/s(下行) 1.8Mbit/s(上行) 同步（GPS） 上行：800Hz 下行：慢速、快速功控
S1接口控制面协议
S1控制面主要功能：EPC承载服务管理功能； S1接口UE上下文释放；助力UE完成系统间切 换；S1接口的寻呼；NAS信令传输；NAS节 点选择；S1接口管理。
LTE接口协议
空中接口Uu协议栈——三层两面
UE 压缩/解压缩，加密/解密 分段，级联 复用/解复用，调度 数据流传输 L1 （编码，译码，调制，解调） 独立于无线接入网相关的功能和流程， 主要包括EPS承载管理、鉴权，移动性 管理 系统信息的广播、寻呼，RRC连接管理， 无线资源控制，移动性管理 +控制信令数据完整性保护和验证 PDCP eNodeB PDCP RLC MAC PHY
LTE
宽带无线化 主导组织IEEE
带宽灵活配置 峰值速率更高 时延更小 支持高速 简化结构
LTE系统构架演进
从四层到三层 核心网 RNC
S1
RNC eNodeB NodeB eNodeB NodeB
X2 Uu
eNodeB NodeB eNodeB NodeB
X2
UE
UE
UE
UE
UE
UE
UE
UE
节点数目减少，用户面的时延大大缩减 简化了控制面从休眠状态到激活状态的过程，减少了状态迁移时间 降低了系统复杂性，减少了接口类型