移动数据通信概述课件.ppt
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1、第4章移动数据通信,第1节移动数据通信概述第2节蜂窝移动数据通信第3节CDPD分组数据业务第4节无绳移动数据通信第5节 集群通信课后作业,1,感谢你的观看,2019年9月14,第1节移动数据通信概述,4.1.1移动数据通信概念4.1.2移动数据通信系统的组成和分类4.1.3移动数据通信系统的主要技术问题4.1.4移动数据通信的网络技术比较4.1.5移动数据通信的发展前景与趋势,2,感谢你的观看,2019年9月14,移动数据通信,主要指通信双方相对位置经常变化的无线数据通信方式常对应于广域、低速的公用或专用移动通信网络通过与有线数据网络的互联,将有线数据网络的应用扩展到移动和便携式终端,3,感谢
2、你的观看,2019年9月14,移动数据通信系统的组成和分类,移动数据通信系统的组成移动数据通信网络用户终端移动数据业务,按业务处理方法分为:事务处理型应用接入式应用广播式应用,4,感谢你的观看,2019年9月14,移动数据通信网络,按功能分成三层:无线层互连层管理监控层,按用途和主要应用技术,分成:寻呼网络蜂窝网络集群网络无绳网络,5,感谢你的观看,2019年9月14,移动数据通信网络,按功能分成三层:无线层在移动用户和基础设施之间传送数据终端登记、管理和自动用户定位互连层管理监控层,6,感谢你的观看,2019年9月14,移动数据通信网络,按功能分成三层无线层互连层为来自无线层的数据在移动终端
3、之间或移动终端与固定终端之间选择路由通过各种有线传输媒介完成与固定数据终端的连接管理监控层,7,感谢你的观看,2019年9月14,移动数据通信网络,按功能分成三层无线层互连层管理监控层网络的运行、维护用户管理计费管理,8,感谢你的观看,2019年9月14,寻呼网络,指利用寻呼技术实现的单向/双向移动数据传输。主要发送数字或文本消息是应用时间最早的移动数据网络,9,感谢你的观看,2019年9月14,蜂窝网络,主要指运用蜂窝通信技术,在现有的蜂窝移动通信网络基础上提供数据通信业务主要用于公众数据服务,属于公用数据网络的范畴,10,感谢你的观看,2019年9月14,蜂窝网络分类,按制式分为:模拟蜂窝
4、数据网络数字蜂窝数据网络按数据交换方式分为:按承载系统分为:,11,感谢你的观看,2019年9月14,蜂窝网络分类,按制式分为:按数据交换方式分为:电路交换蜂窝数据网络分组交换蜂窝数据网络按承载系统分为:,12,感谢你的观看,2019年9月14,蜂窝网络分类,按制式分为:按数据交换方式分为:按承载系统分为:专用移动分组网络(如Data TAC、Mobitex)利用现有模拟蜂窝基础设施传输分组数据的分组网络(如CDPD系统等),13,感谢你的观看,2019年9月14,集群网络,主要指利用集群技术进行移动数据传输的通信网络。集群技术把有限的信道自动地、动态地、快速地分配给系统的所有用户,以最大限度
5、的利用系统信道和频率资源主要用于公安、交通、铁路等行业部门的业务应用,属于专用数据网络主要系统:TETRA系统和iDEN系统,14,感谢你的观看,2019年9月14,无绳网络,属于微蜂窝或微微蜂窝的范畴特点:容量大、成本低、应用灵活与蜂窝移动通信技术之间是互补关系,可用于本地微型覆盖区域的移动数据传输常用系统包括:DECT、PHS、PACS等,15,感谢你的观看,2019年9月14,用户终端,无线调制解调器和信息处理设备例如:移动网卡+便携计算机无线调制解调器根据选定的通信协议,把信息处理设备发出的数据转换成无线信道能传送的信号形式具有数据收发和处理能力的智能终端例如:支持WAP功能的手机,1
6、6,感谢你的观看,2019年9月14,事务处理型应用,通信双方为了达到一个共同的目的(事务),要形成一种事务处理过程,主要表现在数据通信双方有一次或多次的相互的请求和请求确认的信息交换。包括:身份认证、车辆调度、文件交换、无线电子商务应用等,17,感谢你的观看,2019年9月14,接入式应用,主要指移动工作站与提供网络接入的服务器主机间的数据传输联系典型应用:互联网接入、数据库接入和远程局域网接入等,18,感谢你的观看,2019年9月14,广播式应用,主要指单向的或不对称双向的移动数据传输。特点:移动终端接收的下行数据量要远大于其上发数据量。消息常覆盖很大区域,可以重发多次,且不需要确认或不需
7、要立即确认包括:寻呼消息、广播短消息服务、天气航班等消息、移动网络公告消息等,19,感谢你的观看,2019年9月14,移动数据通信系统的主要技术问题,移动信道传输移动信道移动信道传输技术移动数据网络的拓扑结构,20,感谢你的观看,2019年9月14,移动信道,移动信道传输媒体主要是空间,发射信号要经过空间的直射、反射和绕射,经多径传播到达接收设备,所以接收信号是多径合成信号信道特性主要参量:多径时延扩散有效值距离功率梯度多普勒频谱,21,感谢你的观看,2019年9月14,多普勒效应,多普勒效应是为纪念Christian Doppler而命名,他于1842年首先提出这一理论。多普勒效应指出,波在
8、波源移向观察者时频率变高,而在波源远离观察者时频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。在移动通信中,当移动台移向基站时,频率变高,远离基站时,频率变低,所以我们在移动通信中要充分考虑多普勒效应。,22,感谢你的观看,2019年9月14,移动信道传输技术,在数据蜂窝移动系统和移动数据网中采用频带利用率较高的数字调制方式,如GMSK(高斯最小频移键控)、QPSK(四象限相移键控)在无线局域网中采用比较简单的调制技术,如BPSK(二进制相移键控)为提高数据传输速率,采取的措施有:分级接收技术、定向天线、更高的调制和编码技术、自适应均衡技术、扩频技术等,23,感谢你的观看,2019年9月14,移动
9、数据网络的拓扑结构,集中控制结构具有有效利用信号发送功率、易于与现有的有线骨干网相连等优点,现在的移动数据网多采用这种结构分布式控制结构多跳点结构,24,感谢你的观看,2019年9月14,移动数据通信的网络技术比较,移动数据通信网络的三种主要形式专用分组网络电路交换的蜂窝网络分组交换的蜂窝网络,25,感谢你的观看,2019年9月14,专用分组网络,主要特点:从数据的传输到交换都采用分组技术,用户端配置无线分组调制解调器,通过专用的分组基站进入专用分组网优点:最适合传递突发数据,占线时间短,节省费用缺点:建设专用数据网,投资大,26,感谢你的观看,2019年9月14,电路交换的蜂窝网络,主要特点
10、:在传统的蜂窝电话网上使用专门的调制解调器来传输数据。优点:应用范围广,很适合传输大数据量数据,实施相对简单,初期占主导地位缺点:信噪比较低,跨区时,连接质量难以保证,邻道干扰等,要求调制解调器具有较强的自适应能力和纠错功能,用户费用高,27,感谢你的观看,2019年9月14,分组交换的蜂窝网络,主要特点:通过在蜂窝网增加分组数据处理装置,使蜂窝网能同时处理话音和分组数据业务,充分利用信道的话务之间的空闲时间传送无线数据优点:采用高可靠性的纠错技术来提高传输质量,收费通常基于传递的信息量,安全性较高,不需建专网缺点:分组数据网络各自有专用的无线接口和网络协议,使得网络不兼容,28,感谢你的观看
11、,2019年9月14,移动数据通信的发展前景与趋势,技术不断完善,功能不断增强标准逐步统一,接口逐渐实现标准化业务综合多样化终端智能化,降低成本,提高功能,29,感谢你的观看,2019年9月14,第2节蜂窝移动数据通信,4.2.1电路交换蜂窝移动数据通信4.2.2分组交换蜂窝移动数据通信4.2.3短消息服务,30,感谢你的观看,2019年9月14,电路交换蜂窝移动数据通信,模拟蜂窝移动数据通信数字蜂窝移动数据通信主要缺陷,31,感谢你的观看,2019年9月14,模拟蜂窝移动数据通信,主要系统包括:NMT、TACS、AMPS数据业务一般有两类:三类传真计算机配上MODEM的连接传送数据。移动用户
12、设备带有通信软件的PC机、标准调制解调器和带有移动无线收发设备的移动终端三类传真机或有传真功能的PC机与移动终端,32,感谢你的观看,2019年9月14,模拟蜂窝移动传输示意图,个人计算机,调制解调器,无线基站,公用交换电话网PSTN,移动交换中心,三类传真机,调制解调器,主计算机,移动终端,三类传真机,移动终端,移动用户设备,移动用户网络,无线接口,33,感谢你的观看,2019年9月14,模拟蜂窝移动数据通信存在问题,移动无线信道是对误码率影响最大的因素,主要包括:信号的衰减和屏蔽(大楼后、隧道内等)相邻信道干扰、同频干扰越区切换缺点:不能区分数据、话音业务的不同安全保密性差,34,感谢你的
13、观看,2019年9月14,数字蜂窝移动数据通信,GSM系统CDMA系统,35,感谢你的观看,2019年9月14,GSM系统的数据通信,GSM使用了ISDN的一般机制,本身有传输数据的能力,且是数字传输信道,不需要调制解调器。GSM单个业务信道数据传输速率最高不超过12kbps,与其它网络数据通信速率最高9.6kbps,即只能提供低速数据业务,36,感谢你的观看,2019年9月14,2019年9月14,37,HSCSD,High Speed Circuit Switched Data高速电路交换数据业务最高同时建立6个时隙的连接-“时隙捆绑”,可以达到57.6Kbps,感谢你的观看,2019年9
14、月14,38,HSCSD,它的业务类型与原有的承载业务相同,仍采用电路交换技术,实际上是一种增强型承载数据业务。更适合于实时性高的应用,如高速传真缺点:线路利用率低下,用户费用高对于运营商:无须改变目前的GSM硬件设施,只需在软件方面加以升级即可,感谢你的观看,2019年9月14,39,GPRS,General Packet Radio Service通用分组无线业务在GSM系统增加分组交换单元采用新的信道编码技术,一个时隙的传输速率由9.6Kbps提高到14.4Kbps使用1到8个时隙传输一路数据,数据速率最高可达115.2kbps,感谢你的观看,2019年9月14,40,GPRS,采用分组
15、交换技术,提高信道的利用率,有效利用无线资源,降低通信成本 接入速度快,没有电路交换方式建立连接所带来的时延具有多种服务质量,可以灵活支持多种数据应用GSM系统中的绝大部分部件都不需要作硬件改动,只需作软件升级。,感谢你的观看,2019年9月14,41,EDGE,Enhanced Data rates for GSM Evolution增强数据速率改进,又称作EGPRS使用高效调制方式:8-PSK调制和GMSK,使每时隙的传输速率最高达48kbps,频谱效率可达0.5bit/s/Hz/基站允许集中使用最多8个时隙传输一路数据,传输速率最高可达384kbps可使GSM提供多媒体业务,承载会议电视
16、业务,感谢你的观看,CDMA系统的数据通信,IS-95 CDMA:一个码信道速率9.6kbps或14.4kbps使用笔记本电脑的串口直接连接移动电话或PCS手机,比GSM系统的PCMCIA卡连接经济,42,感谢你的观看,2019年9月14,CDMA系统对数据传输的增强技术,IS-95B,可同时分配8个信道给一个用户,可支持最高数据速率76.8kbps或115.2kbpsCdma2000,2Mbps,43,感谢你的观看,2019年9月14,电路交换蜂窝移动数据通信主要缺陷,电路利用率不高,通信费用贵电路交换不适合交互式短报文的场合传输速率不高连接建立时间较长提供的服务类型较少,44,感谢你的观看
17、,2019年9月14,分组交换蜂窝移动数据通信,主要两大类系统专用分组交换蜂窝数据系统利用现有模拟蜂窝基础设施传输分组数据的分组网络(如CDPD系统等,详见下一节),45,感谢你的观看,2019年9月14,专用分组交换蜂窝数据系统,从数据的传输到交换都采用分组技术,用户端配置无线分组调制解调器,通过专用的分组基站进入专用分组网,可以访问分组网上的主机、数据库,也可以呼叫另一个移动数据终端代表:Data TAC系统、Mobitex系统缺点:只能为移动数据用户提供到分组交换数据网用户的连接,覆盖面不够大,吞吐量也不大。,46,感谢你的观看,2019年9月14,Data TAC系统,是由Motoro
18、la公司开发的。无线链路协议为Motorola专利技术(RD-LAP),整个网络可通过X.25或TCP/IP协议与计算机主机、公众分组数据网以及LAN相连工作频段:806825MHz或410470MHz工作速率:19.2kbps或9.6kbps实际速率:28kbps,47,感谢你的观看,2019年9月14,Data TAC系统组成*,交换系统ACC包括:无线网关、无线网络控制器、通信控制器和网络管理中心基站系统DSS包括:无线收发信机和基站控制器用户设备包括:移动终端(PC、POS机、PDA等)和与其配套的无线调制解调器,48,感谢你的观看,2019年9月14,Data TAC系统原理*,用户
19、终端通过基站接入Data TAC网络,终端通过无线Modem与基站交换数据,所用协议为RD-LAP。基站与交换机通过通信线路相连。Data TAC与公用分组网互联的协议是X.25,与LAN或主机互联的协议为X.25或TCP/IP漫游时,要通过专线将ACC的通信控制器连接,49,感谢你的观看,2019年9月14,Mobitex系统,是由Ericsson和瑞典电信联合开发的,通信规程采用专利技术,但以ISO模型为基础,可支持许多标准网络接口,包括TCP/IP和X.25,采用的协议对所有的应用开发者和制造商是公开的。协议的更改和标准化由Mobitex经营协会负责工作频段:450MHz或900MHz工
20、作速率:1.2kbps或8kbps,50,感谢你的观看,2019年9月14,Mobitex系统层次结构*,基站BS区交换局MOX主交换局MHX网络控制中心NOC,51,感谢你的观看,2019年9月14,短消息服务,短消息服务(Short Messaging Service,SMS)是一种使用移动设备发送和接收文本信息的技术。消息可能传递于移动通信系统和移动通信用户之间PSTN系统与移动通信用户之间移动通信用户之间,52,感谢你的观看,2019年9月14,短消息服务技术,短消息通过数字控制信道传递,而其它数据业务是通过无线接口上的电路交换数字业务信道传递GSM系统中,引入短消息服务中心SMSC作
21、为短消息的存储转发单元,消息只与用户和SMSC有关,而与其他GSM基础设施无关。SMS需要硬件产品的支持,现在大多数移动设备、手机产品都具有SMS功能。,53,感谢你的观看,2019年9月14,短消息长度,许多移动站共用数字控制信道,为避免争用造成的延迟过长和较重负荷,规定短信息长度在点对点通信中,最多140个字节在广播通信中,最多83个字节,54,感谢你的观看,2019年9月14,短消息中心号码,在No.7信令消息中使用的、代表短消息中心的号码 结构:13SH00X1X2X3500 X1X2X3与当地的长途区号相同,两位长途区号的地区X3设为0 例如,沈阳移动短消息中心的号码为1380024
22、0500用户发送短消息前,必须先设置短消息中心号码,55,感谢你的观看,2019年9月14,短消息服务优点,发送一条短消息与大约1秒钟的语音呼叫所占用的空间相当,故其通讯费用十分低廉。是GSM中唯一不要求建立端到端业务路径的业务,即使移动台关机仍可进行短消息传输。,56,感谢你的观看,2019年9月14,第3节CDPD分组数据业务,4.3.1CDPD发展历史4.3.2CDPD的网络结构与系统组成4.3.3CDPD原理4.3.4 CDPD的协议模型*4.3.4CDPD的主要特点4.3.5CDPD的主要业务应用,57,感谢你的观看,2019年9月14,CDPD,Cellular Digital P
23、acket Data(蜂窝数字分组数据交换)是以数字分组数据技术为基础,以蜂窝移动通信为组网方式的移动无线数据通信技术是一种使用AMPS模拟蜂窝电话系统800MHz和900MHz信道上未被使用的带宽来进行数据传送的系统。,58,感谢你的观看,2019年9月14,CDPD发展历史,1992年美国几大蜂窝运营商根据市场的需要,出资成立发展基金对无线数据通信技术进行研究1993年CDPD规范1.0版草案问世,美国多家大公司宣布支持CDPD规范1994年2月美国建立了第一个试验网1995年中,美国出现了第一个正式投入商用的CDPD网络2001年,美国已基本实现全国覆盖,用户数量约为20万,59,感谢你
24、的观看,2019年9月14,CDPD发展历史,1995年后CDPD从美国走向世界,很 多国家和地区开始提供CDPD服务或进行试验,60,感谢你的观看,2019年9月14,CDPD发展历史,CDPD是最受欢迎的提供给遥测装置的第一代无线数据解决方案。2004年,主要运营商在美国宣布计划关闭CDPD服务。2005年7月,AT&T和Cingular的CDPD网络被关闭。,61,感谢你的观看,2019年9月14,几种蜂窝移动数据通信发展比较,62,感谢你的观看,2019年9月14,CDPD的系统组成与网络结构,CDPD系统主要由三个部分组成:MDBS(移动数据基站)MDIS(移动数据中介系统)MES(
25、移动终端系统),63,感谢你的观看,2019年9月14,CDPD系统结构图,64,感谢你的观看,2019年9月14,CDPD的网络结构图,65,感谢你的观看,2019年9月14,MDBS(移动数据基站),为用户提供无线接口和无线接续、频谱管理和自动信道跳频。通过一根64kbps帧中继与交换机相联 组成收发信机MODEM计算机控制模块电源模块,66,感谢你的观看,2019年9月14,收发信机和MODEM,每个收发信机和MODEM模块支持一个CDPD信道无线收发信机产生可用信道所需的频率MODEM负责CDPD数字信号处理,67,感谢你的观看,2019年9月14,计算机控制模块,负责MDBS内控制信
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