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第二代蜂窩移動通信網絡,發揮了巨大的歷史作用,行將淘汰,作為了解內容即可,不用深究。
1L411042 第二代蜂窩移動通信網絡
一、網絡構成
2G移動通信網絡主要由移動交換子系統(NSS)、基站子系統(BSS)和移動臺(MS) 、操作維護子系統(OSS) 四大部分組成，如圖lL411042所示。
圖lL411042 2G移動通信網絡框圖
(一) 移動交換子系統(NSS)
移動交換子系統主要完成話務的交換功能，還具有用戶數據和移動管理所需的數據庫。移動交換子系統主要由移動交換中心(MSC)、訪問位置寄存器(VLR)，歸屬位置寄存器(HLR)，鑑權中心(AUC)、移動設備識別寄存器(EIR)等組成。
1. 移動交換中心(MSC)
MSC是NSS 的核心部件，負責完成呼叫處理和交換控制，實現用戶的尋呼接人、信道分配、呼叫接續、話務量控制、計費和基站管理等功能，還可以完成BSS和MSC之間的切換和輔助性的無線資源管理等，並提供連接其他MSC和其他公用通信網絡的鏈路接口功能。MSC與其他網絡部件協同工作，實現移動用戶位置登記、越區切換、自動漫遊、用戶鑑權和服務類型控制等功能。
2. 訪問位置寄存器(VLR)
VLR是一種用來存儲來訪用戶信息的數據庫，一個VLR通常為一個MSC控制區服務。VLR是一個動態的數據庫，存儲的信息有移動合狀態(遇忙/空閒/無應答等)、位置區域識別碼(LAI)、臨時移動用戶識別碼(TMSI)和移動臺漫遊碼(MSRN)。
3 . 歸屬位置寄存器(HLR)
HLR是一種用來存儲本地用戶信息的數據庫，一個HLR能夠控制若干個移動交換區域。HLR存儲兩類數據，一是永久性用戶信息，包括MSISDN 、IMSI 、用戶類別、Ki和補充業務等參數；二是暫時性用戶信息，包括當前用戶的MSC/VLR 、用戶狀態、移動用戶的漫遊號碼。
4. 鑑權中心(AUC)
AUC的作用是可靠地識別用戶的身份，只允許有權用戶接入網絡並獲得服務。由於要求AUC必須連續訪問和更新系統用戶記錄，因此，AUC一般與VLR處於同一位置。
(二)基站子系統(BSS)
BSS子系統可以分為通過無線接口與移動臺相連的基站收發信臺(BTS)以及與移動交換中心相連的基站控制器(BSC)兩個部分。BTS負責無線傳輸，BSC負責控制與管理。一個BSS系統由一個BSC與一個或多個BTS組成，一個BSC可以根據話務量需要控制多個BTS 。
1. 基站控制器(BSC)可以控制單個或多個BTS ，對所控制的BTS下的MS執行切換控制，傳遞BTS和MSC之間的話務和信令，連接地面鏈路和控制接口信道。
2. 基站收發信臺(BTS)包含射頻部件，這些射頻部件為特定小區提供空中接口，可支持一個或多個小區。BTS提供移動臺的空中接口鏈路，能夠對移動臺和基站進行功率控制。
(三)操作維護子系統(OSS)
OSS提供遠程管理和維護網絡的功能，一般由網絡管理中心(NMC)和操作維護中心(OMC)兩部分組成。NMC提供全局性的網絡管理功能，用於長期性規劃管理；OMC提供區域性的網絡管理功能，用於日常維護操作，包括事件/告警管理、故障管理、性能管理、配置管理和安全管理。
(四)移動臺(MS)
MS用戶終止無線信道的設備，通過無線空中接口給用戶提供接入網絡業務的能力。MS由兩個功能部分組成，移動設備(ME)和用戶識別模塊(SIM), ME完成語音、數據和控制信號在空中的發送和接收，SIM用於識別用戶，SIM卡是識別用戶的唯一標識，存有認證客戶身份所需的信息，只有插入SIM卡後移動終端才能入網使用。
二、GSM 系統
(一)工作頻段及頻道間隔
我國GSM 通信系統採用900MHz 和1800MHz 兩個頻段。 對於900MHz頻段，上行(移動臺發、基站收)的頻帶為890~915MHz ，下行(基站發、移動臺收)的頻帶為935 ~ 960MHz ，雙工間隔為45MHz ，工作帶寬為25MHz； 對於1800MHz頻段，上行(移動臺發、基站收)的頻帶為1710 ~ 1785MHz ，下行(基站發、移動臺收)的頻帶為1805 ~ 1880MHz ，雙工間隔為95MHz ，工作帶寬為75MHz。
相鄰兩頻道間隔為200kHz。 每個頻道採用時分多址接人(TDMA)方式，分為8個時隙，即8個信道(全速率)。每個用戶使用一個頻道中的一個時隙傳送信息。
(二)頻率複用
GSM頻率複用是指在不同間隔區域內，使用相同的頻率進行覆蓋。GSM無線網絡規劃基本上採用4x3頻率複用方式，即每4個基站為一群，每個基站分成6個三葉草形60度扇區或3個120度扇區，共需12組頻率。
(三)多址技術
GSM通信系統採用的多址技術主要有頻分多址技術(FDMA)和時分多址技術(TDMA)。頻分多址(FDMA)是把整個可分配的頻譜劃分成許多單個無線電信道(發射和接收載頻對)，每個信道可以傳輸一路語音或控制信息。時分多址(TDMA)是在一個寬帶的無線載波上，按時隙劃分為若干時分信道，每一用戶佔用一個時隙，只在這一指定的時隙內收(或發)信號。
(四)切換
處於通話狀態的移動用戶從一個BSS移動到另一個BSS時，切換功能保持移動用戶已經建立的鏈路不被中斷。切換包括BSS內部切換、BSS間的切換和NSS間的切換。其中BSS間的切換和NSS間的切換都需要由MSC來控制完成，而BSS內部切換由BSC控制完成。
三、CDMA 系統
(一)工作頻段
CDMA是用編碼區分不同用戶，可以用同一頻率、相同帶寬同時為用戶提供收發雙向的通信服務。不同的移動用戶傳輸信息所用的信號用各自不同的編碼序列來區分。
我國CDMA通信系統採用800MHz頻段825-835MHz (移動臺發、基站收)；870-880MHz (基站發、移動臺收)。 雙工間隔為45MHz ，工作帶寬為10MHz ，載頻帶寬為1.25MHz。
(二)多址方式
1. CDMA給每一用戶分配一個唯一的碼序列(擴頻碼)，並用它來對承載信息的信號進行編碼。知道該碼序列用戶的接收機對收到的信號進行解碼，並恢復出原始數據。由於碼序列的帶寬遠大於所承載信息的信號的帶寬，編碼過程擴展了信號的頻譜，從而也稱為擴頻調製。CDMA通常也用擴頻多址來表徵。
2. CDMA按照其採用的擴頻調製方式的不同，可以分為直接序列擴頻(DS)、跳頻擴頻(FH)、跳時擴頻(TH)和複合式擴頻等幾種擴頻方式。擴頻通信系統具有抗干擾能力強、保密性好、可以實現碼分多址、抗多址干擾、能精確地定時和測距等特點。
(三)切換
與GSM的硬切換相比，CDMA移動臺在通信時可能發生同頻軟切換、同頻同扇區間的更軟切換以及不同載頻間的硬切換 。
所謂軟切換是指移動臺開始與一個新的基站聯繫時，並不立即中斷與原基站間的通信，當與新的基站取得可靠通話後，再中斷與原基站的通信。這使得CDMA相對GSM在切換成功率方面大大提高。
(四) CDMA系統的優點
1. 系統容量大。在CDMA系統中所有用戶共用一個無線信道，當用戶不講話時，該信道內的所有其他用戶會由於干擾減小而得益。因此利用人類語音特點的CDMA系統可大幅降低相互干擾，增大其實際容量近3倍。CDMA數字移動通信網的系統容量，理論上比GSM大4~5倍。
2. 系統通信質量更佳。軟切換技術(先連接再斷開)可以克服硬切換容易掉話的缺點。CDMA系統工作在相同的頻率和帶寬上，比TDMA 系統更容易實現軟切換技術，從而提高通信質量，CDMA系統採用確定聲碼器速率的自適應閥值技術，強有力的誤碼糾錯，軟切換技術和分離分多徑分集接收機，可提供TDMA系統不能比擬的極高的數據質量。
3. 頻率規劃靈活。用戶按不同的序列碼區分，不同CDMA載波可以在相鄰的小區內使用，因此CDMA網絡的頻率規劃靈活，擴展簡單。
4. 頻帶利用率高。CDMA是一種擴頻通信技術，儘管擴頻通信系統抗干擾性能的提高是以佔用頻帶帶寬為代價的，但是CDMA允許單一頻率在整個系統區域內可重複使用，使許多用戶共用這一頻帶同時進行通話，大大提高了頻帶利用率。
lL411043 第三代蜂窩移動通信網絡
一、基本特徵
3G是工作在2GHz頻段、最高速率2Mbit/s 的移動寬帶多媒體系統，其基本特徵如下:
1. 使用共同的頻段、符合統一的標準，可實現全球範圍內的使用和無縫漫遊。
2. 支持話音、分組數據和多媒體業務，三種環環境下能提供的傳輸速率分別為:行車或快速移動環境下最高144kbit/s, 室外或步行環境下最高384kbit/s，室內環境下2Mbit/s。
3. 由2G逐步靈活演進而成，並與固定網兼容。
4. 高頻譜效率。
5. 高服務質量。
6. 高保密性。
二、網絡構成
3G移動通信網絡主要由用戶設備(UE) 、無線接入網(UTRAN) 和核心網(CORE Network) 三部分組成。核心網兼容2G系統接人。典型的WCDMA 網絡構成如圖1L411043所示。
用戶設備無線接入網核心網外國網
RNC一無線網絡控制器SGSN-G PRS服務支持節點-一一一傳送用戶信號
RNS一無線網絡子系統GGSN-G P RS 網關支持節點--一一傳送白令
圖1L411043 典型的WCDMA網絡框圖
(一)用戶設備(UE)
UE是用戶端終止無線信道的設備，通過無線空中接口Uu接入業務網絡，為用戶提供電路域和分組域內的各種業務功能，包括普通語音、數據通信、移動多媒體、Internet應用等。UE由移動設備ME和用戶服務識別模塊USIM兩部分組成。
(二)無線接入網(UTRAN)
UTRAN從功能和位置上類似於2G系統中的BSS。 一個UTRAN 由幾個無線網絡系統(RNS)組成，每個RNS由一個無線網絡控制器(RNC) 和它下面所帶的多個Node B組成。
1. Node B
Node B相當於GSM 網絡中的基站收發信臺(BTS) ，它可採用FDD 、TDD模式或雙模式工作，每個Node B服務於一個無線小區，提供無線資源的接入功能。
2. RNC
RNC用來控制和管理它下面所帶的Node B ，主要完成連接建立、斷開、切換、宏分集合並以及無線資源管理控制等功能，其位置類似於GSM網絡中的基站控制器(BSC) 。
( 三)核心網( CORE Network)
核心網的功能有:呼叫(語音和數據)的處理和控制，信道的管理和分配，越區切換和漫遊控制，用戶位置信息的登記和處理，用戶號碼和移動設備號碼的登記和管理，對用戶實施鑑權，互聯和計費功能。從邏輯上可將核心網分成三個部分:電路域( CS) ，分組域(PS) ，電路域和分組域共有部分。
1.核心網電路域(CS)
CS用於向用戶提供電路型業務的連接，包括MSC/VLR和GMSC等交換實體以及用於與其他網絡互通的IWF等實體。CS支持多速率AMR語音視頻業務。
2. 核心網分組域(PS)
PS用於向用戶提供分組型業務的連接，包括SGSN 、GGSN以及與其他網絡互聯的BG等網絡實體。PS支持FTP 、WWW 、VOD 、NetTV 、Netmeeting等業務。
SGSN用於移動數據庫的管理、用戶數據庫的訪問及接人控制、提供IP數據包的傳輸通路和協議變換、支持數據業務和電路業務的協同工作和短信收發等功能。GGSN負責與外部數據網的連接，提供傳輸通路，起到路由器的作用。
3. 電路域和分組域共有部分
共有部分主要是HLR/AUC ，還包括短信中心(SMS SC) 和智能網業務控制點(SCP) 等。
三、工作模式
3G移動通信系統主要有兩種工作模式，即頻分數字雙工(FDD) 模式和時分數字雙工(TDD) 模式。
( 1 ) FDD是上行(發送)和下行(接收)的傳輸分別使用分離的兩個對稱頻帶的雙工模式，需要成對的頻率，通過頻率來區分上、下行。對於對稱業務(如語音)能充分利用上下行的頻譜但對於非對稱的分組交換數據業務(如互聯網) 由於上行負載低，頻譜利用率則大大降低。
WCDMA和CDMA2000採用FDD方式，需要成對的頻率規劃。 WCDMA即寬帶CDMA技術，其擴頻碼速率為3.84Mchip/s ，載波帶寬為5MHz ，而CDMA2000 的擴頻碼速率為1.2288Mchip/s ，載波帶寬為1.25MHz 。另外， WCDMA 的基站間同步是可選的，而CDMA2000的基站間同步是必需的，因此需要全球定位系統( GPS)。以上兩點是WCDMA和CDMA2000最主要的區別。除此以外，在其他關鍵技術方面，例如功率控制、軟切換、擴頻碼以及所採用的分集技術等都是基本相同的，只有很小的差別。
( 2) TDD是上行和下行的傳輸使用同一頻帶的雙工模式，根據時間來區分上、下行並進行切換，物理層的時隙被分為上、下行兩部分，不需要成對的頻率，上下行鏈路業務共享同一信道，可以不平均分配，特別適用於非對稱的分組交換數據業務(如互聯網)。
TD-SCDMA採用TDD 、TDMA/CDMA多址方式工作，擴頻碼速率為1.28Mchip/s ，載波帶寬為1.6MHz ，其基站間必須同步，適合非對稱數據業務。
四、三種制式的主要技術特點
(一) CDMA2000
1.自適應調製編碼技術。根據前向射頻鏈路的傳輸質量，移動終端可以要求九種數據速率，最低為38.4kbps ，最高為2457.6kbps。 在1. 25MHz的載波上能傳輸如此高速的數據，其原因是採用了高階調製解調並結合了糾錯編碼技術。
2. CDMA2000採用前向鏈路快速功率控制技術，合理分配前向業務信道功率，在保證通信質量的前提下，使其對相鄰基站、扇區產生的干擾最小。
3. CDMA2000提供了簡單IP和移動IP兩種分組業務接入方式。
4. CDMA2000充分利用了數據通信業務的不對稱性和數據業務對實時性要求不高的特徵，前向鏈路設計為時分複用(TDM) CDMA信道。對於前向鏈路，在給定的某一瞬間，某一用戶將得到載波的全部功率，不管是傳輸控制信息還是傳輸業務信息，載波總是以全功率發射。
5. CDMA2000採用了速率控制機制，速率隨著前向射頻鏈路質量而變化。基站不決定前向鏈路的速率，而是由移動終端根據測得的C/I值請求最佳的數據速率。
6. CDMA2000採用功率控制和反向電路的門控發射機制等技術，延長了手機電池續航能力。
7. CDMA系統採用軟切換技術“先連接再斷開”，這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點。
(二) TD-SCDMA
1. TD-SCDMA採用TDD雙工方式，單載頻的帶寬僅需要1.6MHz ，頻率安排靈活、不需要成對頻率、可以使用零碎頻段，同時， TD-SCDMA集CDMA 、FDMA 、TDMA三種多址方式於一體，使得無線資源可以在時間、頻率、碼字這三個維度進行靈活分配。
2. TD-SCDMA的同步技術包括網絡同步、初始化同步、節點同步、傳輸信道同步、無線接口同步、Iu接口時間校準、上行同步等。
3. 功率控制是TD-SCDMA有效控制系統內部的干擾電平、降低小區內與小區間干擾的不可缺少的手段。TD-SCDMA的功率控制可以分為開環功率控制和閉環功率控制，閉環功率控制又可以分為內環功率控制和外環功率控制。
4. TD-SCDMA採用智能天線技術作為系統的關鍵技術，相比於WCDMA ， TD-SCDMA帶寬較窄，擴頻增益較小，單載頻容量較小，智能天線是保證TD-SCDMA能夠獲得滿碼道容量的重要條件。
5. TD-SCDMA具有接力切換能力，提高了切換成功率。與軟切換相比，接力切換可以克服切換時對鄰近基站信道資源的佔用，增加系統容量。
6. TD-SCDMA具有動態信道分配功能。動態信道分配能夠較好地避免干擾，使信道重用距離最小化，從而高效率地利用無線資源，提高系統容量；能夠靈活地分配時隙資源，更好的支持對稱及非對稱的業務。
(三) WCDMA
1. 支持異步和同步的基站運行方式，組網方便、靈活，減少了通信網絡對於GPS系統的依賴。
2. 上行為BPSK調製方式，下行為QPSK調製方式，採用導頻輔助的相干解調，碼資源產生方法容易、抗干擾性好且提供的碼資源充足。
3. WCDMA採用發射分集技術，支持TSTD 、STTD 、SSDT等多種發射分集方式，有效提高無線鏈路性能，提高了下行的覆蓋和容量。
4. WCDMA適應多種速率的傳輸，可靈活地提供多種業務，並根據不同的業務質量和業務速率分配不同的資源，同時對多速率、多媒體的業務可通過改變擴頻比和多碼並行傳送的方式來實現。
5. WCDMA利用成熟GSM網絡的覆蓋優勢，核心網絡基於GSM/GPRS 網絡的演進，WCDMA與GSM系統有很好的兼容性。
6. WCDMA支持開環、內環、外環等多種功率控制技術，降低了多址干擾、克服遠近效應以及衰落的影響，從而保證了上下行鏈路的質量。
7. WCDMA採用基於網絡性能的語音AMR可變速率控制技術，可以在系統負載輕時提供優質的語音質量，在網絡負荷較重時通過降低一點語音質量來提高系統容量，提升忙時的系統容量。
8. WCDMA採用更軟的切換技術，在切換上優化了軟切換門限方案，改進了軟切換性能，實現無縫切換，提高了網絡的可靠性和穩定性。
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