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第二代蜂窝移动通信网络,发挥了巨大的历史作用,行将淘汰,作为了解内容即可,不用深究。
1L411042 第二代蜂窝移动通信网络
一、网络构成
2G移动通信网络主要由移动交换子系统(NSS)、基站子系统(BSS)和移动台(MS) 、操作维护子系统(OSS) 四大部分组成，如图lL411042所示。
图lL411042 2G移动通信网络框图
(一) 移动交换子系统(NSS)
移动交换子系统主要完成话务的交换功能，还具有用户数据和移动管理所需的数据库。移动交换子系统主要由移动交换中心(MSC)、访问位置寄存器(VLR)，归属位置寄存器(HLR)，鉴权中心(AUC)、移动设备识别寄存器(EIR)等组成。
1. 移动交换中心(MSC)
MSC是NSS 的核心部件，负责完成呼叫处理和交换控制，实现用户的寻呼接人、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费和基站管理等功能，还可以完成BSS和MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理等，并提供连接其他MSC和其他公用通信网络的链路接口功能。MSC与其他网络部件协同工作，实现移动用户位置登记、越区切换、自动漫游、用户鉴权和服务类型控制等功能。
2. 访问位置寄存器(VLR)
VLR是一种用来存储来访用户信息的数据库，一个VLR通常为一个MSC控制区服务。VLR是一个动态的数据库，存储的信息有移动合状态(遇忙/空闲/无应答等)、位置区域识别码(LAI)、临时移动用户识别码(TMSI)和移动台漫游码(MSRN)。
3 . 归属位置寄存器(HLR)
HLR是一种用来存储本地用户信息的数据库，一个HLR能够控制若干个移动交换区域。HLR存储两类数据，一是永久性用户信息，包括MSISDN 、IMSI 、用户类别、Ki和补充业务等参数；二是暂时性用户信息，包括当前用户的MSC/VLR 、用户状态、移动用户的漫游号码。
4. 鉴权中心(AUC)
AUC的作用是可靠地识别用户的身份，只允许有权用户接入网络并获得服务。由于要求AUC必须连续访问和更新系统用户记录，因此，AUC一般与VLR处于同一位置。
(二)基站子系统(BSS)
BSS子系统可以分为通过无线接口与移动台相连的基站收发信台(BTS)以及与移动交换中心相连的基站控制器(BSC)两个部分。BTS负责无线传输，BSC负责控制与管理。一个BSS系统由一个BSC与一个或多个BTS组成，一个BSC可以根据话务量需要控制多个BTS 。
1. 基站控制器(BSC)可以控制单个或多个BTS ，对所控制的BTS下的MS执行切换控制，传递BTS和MSC之间的话务和信令，连接地面链路和控制接口信道。
2. 基站收发信台(BTS)包含射频部件，这些射频部件为特定小区提供空中接口，可支持一个或多个小区。BTS提供移动台的空中接口链路，能够对移动台和基站进行功率控制。
(三)操作维护子系统(OSS)
OSS提供远程管理和维护网络的功能，一般由网络管理中心(NMC)和操作维护中心(OMC)两部分组成。NMC提供全局性的网络管理功能，用于长期性规划管理；OMC提供区域性的网络管理功能，用于日常维护操作，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)移动台(MS)
MS用户终止无线信道的设备，通过无线空中接口给用户提供接入网络业务的能力。MS由两个功能部分组成，移动设备(ME)和用户识别模块(SIM), ME完成语音、数据和控制信号在空中的发送和接收，SIM用于识别用户，SIM卡是识别用户的唯一标识，存有认证客户身份所需的信息，只有插入SIM卡后移动终端才能入网使用。
二、GSM 系统
(一)工作频段及频道间隔
我国GSM 通信系统采用900MHz 和1800MHz 两个频段。 对于900MHz频段，上行(移动台发、基站收)的频带为890~915MHz ，下行(基站发、移动台收)的频带为935 ~ 960MHz ，双工间隔为45MHz ，工作带宽为25MHz； 对于1800MHz频段，上行(移动台发、基站收)的频带为1710 ~ 1785MHz ，下行(基站发、移动台收)的频带为1805 ~ 1880MHz ，双工间隔为95MHz ，工作带宽为75MHz。
相邻两频道间隔为200kHz。 每个频道采用时分多址接人(TDMA)方式，分为8个时隙，即8个信道(全速率)。每个用户使用一个频道中的一个时隙传送信息。
(二)频率复用
GSM频率复用是指在不同间隔区域内，使用相同的频率进行覆盖。GSM无线网络规划基本上采用4x3频率复用方式，即每4个基站为一群，每个基站分成6个三叶草形60度扇区或3个120度扇区，共需12组频率。
(三)多址技术
GSM通信系统采用的多址技术主要有频分多址技术(FDMA)和时分多址技术(TDMA)。频分多址(FDMA)是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道(发射和接收载频对)，每个信道可以传输一路语音或控制信息。时分多址(TDMA)是在一个宽带的无线载波上，按时隙划分为若干时分信道，每一用户占用一个时隙，只在这一指定的时隙内收(或发)信号。
(四)切换
处于通话状态的移动用户从一个BSS移动到另一个BSS时，切换功能保持移动用户已经建立的链路不被中断。切换包括BSS内部切换、BSS间的切换和NSS间的切换。其中BSS间的切换和NSS间的切换都需要由MSC来控制完成，而BSS内部切换由BSC控制完成。
三、CDMA 系统
(一)工作频段
CDMA是用编码区分不同用户，可以用同一频率、相同带宽同时为用户提供收发双向的通信服务。不同的移动用户传输信息所用的信号用各自不同的编码序列来区分。
我国CDMA通信系统采用800MHz频段825-835MHz (移动台发、基站收)；870-880MHz (基站发、移动台收)。 双工间隔为45MHz ，工作带宽为10MHz ，载频带宽为1.25MHz。
(二)多址方式
1. CDMA给每一用户分配一个唯一的码序列(扩频码)，并用它来对承载信息的信号进行编码。知道该码序列用户的接收机对收到的信号进行解码，并恢复出原始数据。由于码序列的带宽远大于所承载信息的信号的带宽，编码过程扩展了信号的频谱，从而也称为扩频调制。CDMA通常也用扩频多址来表征。
2. CDMA按照其采用的扩频调制方式的不同，可以分为直接序列扩频(DS)、跳频扩频(FH)、跳时扩频(TH)和复合式扩频等几种扩频方式。扩频通信系统具有抗干扰能力强、保密性好、可以实现码分多址、抗多址干扰、能精确地定时和测距等特点。
(三)切换
与GSM的硬切换相比，CDMA移动台在通信时可能发生同频软切换、同频同扇区间的更软切换以及不同载频间的硬切换
所谓软切换是指移动台开始与一个新的基站联系时，并不立即中断与原基站间的通信，当与新的基站取得可靠通话后，再中断与原基站的通信。这使得CDMA相对GSM在切换成功率方面大大提高。
(四) CDMA系统的优点
1. 系统容量大。在CDMA系统中所有用户共用一个无线信道，当用户不讲话时，该信道内的所有其他用户会由于干扰减小而得益。因此利用人类语音特点的CDMA系统可大幅降低相互干扰，增大其实际容量近3倍。CDMA数字移动通信网的系统容量，理论上比GSM大4~5倍。
2. 系统通信质量更佳。软切换技术(先连接再断开)可以克服硬切换容易掉话的缺点。CDMA系统工作在相同的频率和带宽上，比TDMA 系统更容易实现软切换技术，从而提高通信质量，CDMA系统采用确定声码器速率的自适应阀值技术，强有力的误码纠错，软切换技术和分离分多径分集接收机，可提供TDMA系统不能比拟的极高的数据质量。
3. 频率规划灵活。用户按不同的序列码区分，不同CDMA载波可以在相邻的小区内使用，因此CDMA网络的频率规划灵活，扩展简单。
4. 频带利用率高。CDMA是一种扩频通信技术，尽管扩频通信系统抗干扰性能的提高是以占用频带带宽为代价的，但是CDMA允许单一频率在整个系统区域内可重复使用，使许多用户共用这一频带同时进行通话，大大提高了频带利用率。
lL411043 第三代蜂窝移动通信网络
一、基本特征
3G是工作在2GHz频段、最高速率2Mbit/s 的移动宽带多媒体系统，其基本特征如下:
1. 使用共同的频段、符合统一的标准，可实现全球范围内的使用和无缝漫游。
2. 支持话音、分组数据和多媒体业务，三种环环境下能提供的传输速率分别为:行车或快速移动环境下最高144kbit/s, 室外或步行环境下最高384kbit/s，室内环境下2Mbit/s。
3. 由2G逐步灵活演进而成，并与固定网兼容。
4. 高频谱效率。
5. 高服务质量。
6. 高保密性。
二、网络构成
3G移动通信网络主要由用户设备(UE) 、无线接入网(UTRAN) 和核心网(CORE Network) 三部分组成。核心网兼容2G系统接人。典型的WCDMA 网络构成如图1L411043所示。
用户设备无线接入网核心网外国网
RNC一无线网络控制器SGSN-G PRS服务支持节点-一一一传送用户信号
RNS一无线网络子系统GGSN-G P RS 网关支持节点--一一传送白令
图1L411043 典型的WCDMA网络框图
(一)用户设备(UE)
UE是用户端终止无线信道的设备，通过无线空中接口Uu接入业务网络，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通语音、数据通信、移动多媒体、Internet应用等。UE由移动设备ME和用户服务识别模块USIM两部分组成。
(二)无线接入网(UTRAN)
UTRAN从功能和位置上类似于2G系统中的BSS。 一个UTRAN 由几个无线网络系统(RNS)组成，每个RNS由一个无线网络控制器(RNC) 和它下面所带的多个Node B组成。
1. Node B
Node B相当于GSM 网络中的基站收发信台(BTS) ，它可采用FDD 、TDD模式或双模式工作，每个Node B服务于一个无线小区，提供无线资源的接入功能。
2. RNC
RNC用来控制和管理它下面所带的Node B ，主要完成连接建立、断开、切换、宏分集合并以及无线资源管理控制等功能，其位置类似于GSM网络中的基站控制器(BSC) 。
( 三)核心网( CORE Network)
核心网的功能有:呼叫(语音和数据)的处理和控制，信道的管理和分配，越区切换和漫游控制，用户位置信息的登记和处理，用户号码和移动设备号码的登记和管理，对用户实施鉴权，互联和计费功能。从逻辑上可将核心网分成三个部分:电路域( CS) ，分组域(PS) ，电路域和分组域共有部分。
1.核心网电路域(CS)
CS用于向用户提供电路型业务的连接，包括MSC/VLR和GMSC等交换实体以及用于与其他网络互通的IWF等实体。CS支持多速率AMR语音视频业务。
2. 核心网分组域(PS)
PS用于向用户提供分组型业务的连接，包括SGSN 、GGSN以及与其他网络互联的BG等网络实体。PS支持FTP 、WWW 、VOD 、NetTV 、Netmeeting等业务。
SGSN用于移动数据库的管理、用户数据库的访问及接人控制、提供IP数据包的传输通路和协议变换、支持数据业务和电路业务的协同工作和短信收发等功能。GGSN负责与外部数据网的连接，提供传输通路，起到路由器的作用。
3. 电路域和分组域共有部分
共有部分主要是HLR/AUC ，还包括短信中心(SMS SC) 和智能网业务控制点(SCP) 等。
三、工作模式
3G移动通信系统主要有两种工作模式，即频分数字双工(FDD) 模式和时分数字双工(TDD) 模式。
( 1 ) FDD是上行(发送)和下行(接收)的传输分别使用分离的两个对称频带的双工模式，需要成对的频率，通过频率来区分上、下行。对于对称业务(如语音)能充分利用上下行的频谱但对于非对称的分组交换数据业务(如互联网) 由于上行负载低，频谱利用率则大大降低。
WCDMA和CDMA2000采用FDD方式，需要成对的频率规划。 WCDMA即宽带CDMA技术，其扩频码速率为3.84Mchip/s ，载波带宽为5MHz ，而CDMA2000 的扩频码速率为1.2288Mchip/s ，载波带宽为1.25MHz 。另外， WCDMA 的基站间同步是可选的，而CDMA2000的基站间同步是必需的，因此需要全球定位系统( GPS)。以上两点是WCDMA和CDMA2000最主要的区别。除此以外，在其他关键技术方面，例如功率控制、软切换、扩频码以及所采用的分集技术等都是基本相同的，只有很小的差别。
( 2) TDD是上行和下行的传输使用同一频带的双工模式，根据时间来区分上、下行并进行切换，物理层的时隙被分为上、下行两部分，不需要成对的频率，上下行链路业务共享同一信道，可以不平均分配，特别适用于非对称的分组交换数据业务(如互联网)。
TD-SCDMA采用TDD 、TDMA/CDMA多址方式工作，扩频码速率为1.28Mchip/s ，载波带宽为1.6MHz ，其基站间必须同步，适合非对称数据业务。
四、三种制式的主要技术特点
(一) CDMA2000
1.自适应调制编码技术。根据前向射频链路的传输质量，移动终端可以要求九种数据速率，最低为38.4kbps ，最高为2457.6kbps。 在1. 25MHz的载波上能传输如此高速的数据，其原因是采用了高阶调制解调并结合了纠错编码技术。
2. CDMA2000采用前向链路快速功率控制技术，合理分配前向业务信道功率，在保证通信质量的前提下，使其对相邻基站、扇区产生的干扰最小。
3. CDMA2000提供了简单IP和移动IP两种分组业务接入方式。
4. CDMA2000充分利用了数据通信业务的不对称性和数据业务对实时性要求不高的特征，前向链路设计为时分复用(TDM) CDMA信道。对于前向链路，在给定的某一瞬间，某一用户将得到载波的全部功率，不管是传输控制信息还是传输业务信息，载波总是以全功率发射。
5. CDMA2000采用了速率控制机制，速率随着前向射频链路质量而变化。基站不决定前向链路的速率，而是由移动终端根据测得的C/I值请求最佳的数据速率。
6. CDMA2000采用功率控制和反向电路的门控发射机制等技术，延长了手机电池续航能力。
7. CDMA系统采用软切换技术“先连接再断开”，这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点。
(二) TD-SCDMA
1. TD-SCDMA采用TDD双工方式，单载频的带宽仅需要1.6MHz ，频率安排灵活、不需要成对频率、可以使用零碎频段，同时， TD-SCDMA集CDMA 、FDMA 、TDMA三种多址方式于一体，使得无线资源可以在时间、频率、码字这三个维度进行灵活分配。
2. TD-SCDMA的同步技术包括网络同步、初始化同步、节点同步、传输信道同步、无线接口同步、Iu接口时间校准、上行同步等。
3. 功率控制是TD-SCDMA有效控制系统内部的干扰电平、降低小区内与小区间干扰的不可缺少的手段。TD-SCDMA的功率控制可以分为开环功率控制和闭环功率控制，闭环功率控制又可以分为内环功率控制和外环功率控制。
4. TD-SCDMA采用智能天线技术作为系统的关键技术，相比于WCDMA ， TD-SCDMA带宽较窄，扩频增益较小，单载频容量较小，智能天线是保证TD-SCDMA能够获得满码道容量的重要条件。
5. TD-SCDMA具有接力切换能力，提高了切换成功率。与软切换相比，接力切换可以克服切换时对邻近基站信道资源的占用，增加系统容量。
6. TD-SCDMA具有动态信道分配功能。动态信道分配能够较好地避免干扰，使信道重用距离最小化，从而高效率地利用无线资源，提高系统容量；能够灵活地分配时隙资源，更好的支持对称及非对称的业务。
(三) WCDMA
1. 支持异步和同步的基站运行方式，组网方便、灵活，减少了通信网络对于GPS系统的依赖。
2. 上行为BPSK调制方式，下行为QPSK调制方式，采用导频辅助的相干解调，码资源产生方法容易、抗干扰性好且提供的码资源充足。
3. WCDMA采用发射分集技术，支持TSTD 、STTD 、SSDT等多种发射分集方式，有效提高无线链路性能，提高了下行的覆盖和容量。
4. WCDMA适应多种速率的传输，可灵活地提供多种业务，并根据不同的业务质量和业务速率分配不同的资源，同时对多速率、多媒体的业务可通过改变扩频比和多码并行传送的方式来实现。
5. WCDMA利用成熟GSM网络的覆盖优势，核心网络基于GSM/GPRS 网络的演进，WCDMA与GSM系统有很好的兼容性。
6. WCDMA支持开环、内环、外环等多种功率控制技术，降低了多址干扰、克服远近效应以及衰落的影响，从而保证了上下行链路的质量。
7. WCDMA采用基于网络性能的语音AMR可变速率控制技术，可以在系统负载轻时提供优质的语音质量，在网络负荷较重时通过降低一点语音质量来提高系统容量，提升忙时的系统容量。
8. WCDMA采用更软的切换技术，在切换上优化了软切换门限方案，改进了软切换性能，实现无缝切换，提高了网络的可靠性和稳定性。