【正文】 IP技術(shù)和移動通信技術(shù)迅速發(fā)展相結(jié)合的產(chǎn)物。全 IP應(yīng)用舉例如圖 62： G S MI P B T SE D G EW C D M AG P R SI P B T SI P B T S網(wǎng) 關(guān)外 部 I P 網(wǎng) 絡(luò)I P 服 務(wù) 器I P 網(wǎng) 絡(luò)C S 核 心 網(wǎng)P S 核 心 網(wǎng) 圖 62 全 IP網(wǎng)舉例 無線局域網(wǎng)（ WLAN） 無線局域網(wǎng)絡(luò) (Wireless Local Area Networks； WLAN)是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射 頻 (Radio Frequency； RF)的技術(shù)，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線 (Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)20 讓用戶透過它，能夠方便的攜帶和獲取信息。另外還引入了交換層次技術(shù)和路由技術(shù)為主的網(wǎng)路架構(gòu)。 （ 4） 設(shè)施問題 目前全球范圍內(nèi)的大部分無線基礎(chǔ)設(shè)施都是服務(wù)于 3G 網(wǎng)絡(luò)，因此如果要向 4G轉(zhuǎn)移的話，這些基礎(chǔ)設(shè)施要做大量的改進(jìn)和更新。這款手機(jī)就好比人們的個人數(shù)字管家，不僅能與個人的朋友及時保持聯(lián)絡(luò)，還能管理人的生活和工作中的任何事情。另外 從技術(shù)和應(yīng)用層次方面講， 4G 將不僅僅應(yīng)用于蜂窩電話通信領(lǐng)域，它還能夠提供全息錄音、遠(yuǎn)程控制卡以及移動虛擬現(xiàn)實(shí)等功能。 總得來講， 4G作為一個正在規(guī)劃，發(fā)展，建設(shè)的技術(shù)領(lǐng)域，雖然有其必然的優(yōu)勢和發(fā)展前景，但是也還存在很多問題有待解決。 （ 2） 4G 手機(jī) 目前已經(jīng)有摩托羅拉公司生產(chǎn)出來了 4G 手機(jī)。另外，基站轉(zhuǎn)移，通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等問題，都是迫切要解決的問題。 4G通信最早的目的就是提高無線速度，是通信可以達(dá)到 100Mbps的傳輸，這也要求需要更高的帶寬和 更大的網(wǎng)絡(luò)信息容量。這也是與現(xiàn)有 2G， 3G網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別。 它的工作思想是： MCCDMA 先將原始數(shù)據(jù)流復(fù)制成 N 路并行數(shù)據(jù) ,每一路數(shù)據(jù)乘以長度為 N 的頻域擴(kuò)展碼的一位 ,再調(diào)制到互相正交的子載波上傳輸。 為了增加系統(tǒng)的容量， OFDM 采用于與 MIMO 相結(jié)合的方式，通過增加發(fā)送和接收的天線個數(shù)來實(shí)現(xiàn)。而在通信技術(shù)的不斷發(fā)展中， 3G 逐漸成為主流， 3G 的主要技術(shù)是 WCDMA 它能為用戶提供 2Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率，由于有效的利用寬頻帶， WCDMA 能有效的處理聲音，圖像等。基于第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的“醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程服務(wù)”能夠使醫(yī)療資源共享，擴(kuò)大專家技術(shù)的輻射范圍，提高基層醫(yī)療水平，使國家醫(yī)療 技術(shù)資源全社會共享，使“人人享有平等醫(yī)療”成為現(xiàn)實(shí)。 由于移動通信系統(tǒng)的通信環(huán)境復(fù)雜多變，因此各種依賴于通信信號測量的定位技術(shù)都受到各中因素的影響。 電波到達(dá)時間或到達(dá)時間差的定位技術(shù)是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)技術(shù)。這種技術(shù)簡單易行，但是精度有一定局限性，多用于精度要求不高的場合。不同的信號速率采用相應(yīng)的 RF 信號碼片與之適應(yīng)。 TDSCDMA 可以通過調(diào)整正向和反向時隙的數(shù)量比例來實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)上下行不對稱的數(shù)據(jù)通訊。所有目的為 MN 的分組數(shù)據(jù)都首先傳送給 HA， HA 在根據(jù)注冊信息確定 MN 所處的網(wǎng)絡(luò)，若 MN 在本地網(wǎng)，則正常轉(zhuǎn)發(fā)；若 MN 在外地網(wǎng)，則根據(jù)轉(zhuǎn)交地址使用隧道技術(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給 MN。集中調(diào)度機(jī)制使系統(tǒng)能夠根據(jù)所有用戶的情況來決定每個用戶如何使用信道，使得信道總是被與其狀況相匹配的用戶使用，以獲得最大限度的信道利用率。 WCDMA 的 HSDPA 的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)： 1. 快速鏈路調(diào)整技術(shù) 自適應(yīng)調(diào)制和編碼（ AMC）。然而，其網(wǎng)絡(luò)所支持的數(shù)據(jù)速率卻長期停留在理論上的 384kbps 的水平，這速率不能很好的滿足許多對于流量和延時要求較高的業(yè)務(wù)（視頻、流媒體和下載等）的需求。 第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù) 帶寬 CDMA 技術(shù)是第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)，其中主流技術(shù)是日本與歐洲的帶寬 CDMA 標(biāo)準(zhǔn) WCDMA，美國的 CDMA2020 和中國的 TDSCDMA 三種。 第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn) 了滿足當(dāng)今對于第三代通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全球化、綜合化和個人化等需求，與第二代相比第三代蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要具有以下特點(diǎn)： 1. 支持移動多媒體業(yè)務(wù) 。作為一個能獨(dú)立工作的嵌入式系統(tǒng)，防盜追蹤系統(tǒng)采用獨(dú)立的電池供電，并且采用電池計(jì)量芯片測量系統(tǒng)的剩余電量，并向用戶報告耗電情況，提醒用戶及時更換電池。 掉線參照是給終端提供測試是否發(fā)生無線掉線的手段。 11 GPRS 模塊和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器必須至少有一方能夠事先確定另一方的 P 地址 。 對RLC/MAC 進(jìn)行了規(guī)范。 BSSGP 沒有糾錯功能。 SNDCP 在 中有說明。 TCP 提供流量控制功能和防止 GTP PDU 丟失或破壞的功能。 （ 3）技術(shù)成熟 GPRS 傳輸協(xié)議平臺劃分為多個層次，便于不同層次的管理和維護(hù)，就想因特網(wǎng)中的傳輸平臺分層一樣。 IS95系統(tǒng) 1992 年 3 月， TIA 委派 TR45 小組制定了一個擴(kuò)頻數(shù)字蜂窩系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)?？刂坪托畔?shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)制后成為基帶信號，送入載波調(diào)制，然后載波頻率在偽隨機(jī)碼的控制下改變頻率，這種偽隨機(jī)碼序列即為跳頻序列。 GSM 中使用的編碼方式有卷積碼和分組碼，在實(shí)際應(yīng)用中是把這兩種方式組合在一起使用。 DTX 模式與普通模式是可選的，因?yàn)?DTX 模式會使傳輸質(zhì)量稍有下降。 1 頻道分配 目前， GSM 通信系統(tǒng)可以采用 900 MHz、擴(kuò)展 900 MHz 和 1800 MHz 頻段，有些國家也采用 1900 MHz 頻段。因此，走向數(shù)字化是移動通信發(fā)展 的必然趨勢。由于當(dāng)時的電池容量限制和模擬調(diào)制技術(shù)需要碩大的無線和集成電路的發(fā)展?fàn)顩r等等制約，這種手機(jī)只能移動稱不上便攜。 網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)和路徑選擇的過程在后臺運(yùn)行，這樣每一個節(jié)點(diǎn)保留現(xiàn)有鄰居的列表并不斷重新計(jì)算最佳路徑。 無線擴(kuò)展 我們今天使用的無線局域蜂窩網(wǎng)絡(luò)是基于 ，但是他們可以擴(kuò)展到任何射頻技術(shù)。終端設(shè)備需要在一個小區(qū)內(nèi)能夠和基站相連，然后進(jìn)行接受和發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣不會引起載波帶寬的重疊，頻分多址技術(shù)不需要協(xié)調(diào)和同步，但是在接入的設(shè)備增多的時候，信道的數(shù)量就會滿足不了需求。它是把一大片地理區(qū)域劃分成一個個小的單元，每一個單元叫做一個小區(qū)。提供包括衛(wèi)星在內(nèi)的全球覆蓋并實(shí)現(xiàn)有線和無線以及不同無線網(wǎng)絡(luò)之間業(yè)務(wù)的無縫連接。 表 12 第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)的基本特征 系統(tǒng)名稱 GSM IS54 PDC IS95 引入年代 1990 1991 1993 1993 多址方式 TDMA TDMA TDMA CDMA (上行 /下行頻率 ) /MHz 890915 935960 824849 869894 810830 14291453 940960 14771501 824849 869894 調(diào)制方式 GMSK DQPSK DQPSK OQPSK/QPSK 載波帶寬 200kHz 30kHz 25kHz 1250kHz 信道速率 /(kbit/s) 42 編碼方式 /碼率 RELPLTP/13 VSELP/8 VSELP/ QCELP/8 3 代移動通信技術(shù)（ ） 由于移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，在短時期內(nèi)又無法徹底替換第二代移動通信系統(tǒng)，于是在第二代移動通信技術(shù)的基礎(chǔ)之上，出現(xiàn) 代移動通信技術(shù)。 表 11 第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的主要特征及使用地區(qū) 系統(tǒng)名稱 (上行 /下行頻率） /MHz 信道帶寬 信道數(shù) 地區(qū) AMPS 824849/869894 30 832 美國 TACS 890915/935960 25 1000 歐洲 ETACS 872905/935960 25 1240 美國 NMT450 NMT900 890915/935960 1999 歐洲 C450 、葡萄牙 RTMS 450455/460465 25 200 意大利 NTT 925940/870885 922925/867870 25/ 600/2400 560 480 日本 JTACS NTACS 915925/860870 898901/843846 25/ 25/ 400/800 120/240 280 日本 而我國當(dāng)年采用的是 TACS。 20 世紀(jì) 70 年代中期，隨著民用移動通信用戶數(shù)量的不斷增加，以及業(yè)務(wù)范圍的擴(kuò)大，可用頻道數(shù)要求遞增與有限的頻譜供給之間的矛盾日益尖銳。 現(xiàn)今我們每天用到的移動通信技術(shù)開始于 20 世紀(jì) 20 年代的初期。隨著當(dāng)今社會信息化的高速發(fā)展，僅僅含有語音電話功能的蜂窩網(wǎng)絡(luò)無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，于是能夠隨時隨地的介入因特網(wǎng)獲得信息變得越來越重要，近年來無線移動網(wǎng)絡(luò)的興吸引了越來越多的研究人員投身到這一領(lǐng)域中來。能否讓蜂窩網(wǎng)絡(luò)支持接 入因特網(wǎng)呢。然而此時的移動通信系統(tǒng) 存在諸多的缺陷，難以與公眾網(wǎng)絡(luò)互通。由于數(shù)字無線傳輸?shù)念l譜利用率高，系統(tǒng)的容量得到大大地提升。在全球主要有 GSM 和 CDMA 兩種體制。 GPRS 技術(shù)史中國移動推出的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 。雖然第三代移動通信可以比現(xiàn)有傳輸率快上千倍，但是未來仍無法滿足多媒體的通信需求。 多址接入技術(shù) 多址接入技術(shù)指發(fā)射站發(fā)射的 信號可以沒有任何干擾的道道接收站。最初 CDMA 是用于軍事應(yīng)用，通過不斷的發(fā)展和演變，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用到實(shí)際生活中。實(shí)現(xiàn)與更多的設(shè)備互聯(lián)。 其次，單一的節(jié)點(diǎn)用發(fā)現(xiàn)查詢 /響應(yīng)協(xié)議來定位它們的鄰居。 三 第一代蜂窩網(wǎng)絡(luò) 第一代蜂窩網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與服務(wù) 第一代移動通信系統(tǒng)的主要蜂窩系統(tǒng)包括 AMPS、 NMT、 Hicap、 CDPD、 MOBITEX、DataTac、 TACS 和 ETACS，并且所有 1G 系統(tǒng)都有兩類邏輯信道：業(yè)務(wù)信道和控制信道。 第一代網(wǎng)絡(luò)采用了模擬調(diào)制、頻分多址、蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)和雙向信道等技術(shù)，在世界各地建立了服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，擁有為數(shù)眾多的用戶，直至今 天，北美等地區(qū)仍在使用第一代網(wǎng)絡(luò)，可見在一定程度上模擬網(wǎng)絡(luò)可以提供較好的通信服務(wù)，即使在數(shù)字技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟的今天，第一代模擬網(wǎng)絡(luò)還具有一定的吸引力。 四 第二代蜂窩網(wǎng)絡(luò) 由于第一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的種種缺陷，以及人們越來越多的開始使用移動電話和網(wǎng)絡(luò)，尋找一種高效便利的通訊技術(shù)顯得尤為重要，于是第二代蜂窩網(wǎng)絡(luò)在這種歷史條件下誕生了。 在蜂窩系統(tǒng)中，主要通過頻率復(fù)用來 增大系統(tǒng)的容量，即小區(qū)之間在間隔足夠遠(yuǎn)的情況下（干擾信號不至于影響有用信號的接收），可使用相同的頻率，一般情況下把可用的 N 個頻道分成 F 組，依次把 F 組頻道分配給相鄰小區(qū)使用。比特率正好是頻率偏移 4 倍的 FSK 調(diào)制稱作 MSK（最小頻移鍵控）。 6 加密與解密 GSM 系統(tǒng)可以提供加密措施。 跳頻技術(shù)實(shí)際是避開外部干擾，使之跟不上頻率的改變從而避免或明顯降低同頻道干擾和頻率選擇性衰落。 GPRS—— 全球移動通訊系統(tǒng) GPRS(General Packet Radio Service)—— 通用分組無線業(yè)務(wù)。所有的點(diǎn)對點(diǎn) PDP 協(xié)議數(shù)據(jù)元（ PDU）將由 GTP 協(xié)議進(jìn)行封裝。 GPRS 骨干網(wǎng)最初是建立在 IPv4 協(xié)議基礎(chǔ)上的，隨著 IPv6 的廣泛使用， GPRS 會最終采用 IPv6協(xié)議。另外， LLC 可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)的尋址和數(shù)據(jù)幀的重發(fā)控制。 NS 以 BSS 和 SGSN 之間的幀中繼連接為基礎(chǔ)，而且有多跳功能，并能橫貫有幀中繼交換節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。如果 8 個物理信道都分配為傳送 GPRS 數(shù)據(jù)，則原始數(shù)據(jù)速率可達(dá) 200 kbps。在實(shí)際應(yīng)用中，需要采用心跳、掉線參照等機(jī)制來解決可能造成傳輸失敗的種種問題，確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃浴? 2 防盜追蹤系統(tǒng) 防盜追蹤系統(tǒng)作為一套完整的基站設(shè)備防盜解決方案，其主要功能有遠(yuǎn)程防盜監(jiān)控及報警，被盜設(shè)備的追蹤定位，定時采集和上報設(shè)備數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)軟件的遠(yuǎn)程升級與維護(hù)等幾項(xiàng)功能。防盜追蹤系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。 4. 全球范圍無縫漫游系統(tǒng)。 13 表 51 3G 的三大主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較 WCDMA CDMA2020 TDSCDMA 最小帶寬要求 5MHz 整數(shù)倍 雙工方式 FDD/TDD FDD TDD 擴(kuò)頻技術(shù)類型 單載波和帶寬 DS 多載波和帶寬 DS 時分同步 CDMA 碼片速率 基站同步 異步（不需 GPS） 同步（需 GPS） 同步（主從同步） 幀長 10ms 20ms 10ms 調(diào)制方式（正 /反） QPSK/BP