《移动通信网络基础》课件

移动通信网络基础移动通信网络基础介绍了解无线通信技术网络演化历程第一代移动通信1模拟信号传输，频谱利用率低，通话质量差，容量有限，只能进行语音通话第二代移动通信2数字信号传输，频谱利用率提高，通话质量改善，容量增加，支持数据业务，短信、彩信第三代移动通信3宽带数据传输，高速率，支持语音和数据业务，视频通话，互联网接入，移动多媒体服务第四代移动通信4高速率，低延迟，高容量，支持移动互联网应用，物联网，云计算，移动支付第五代移动通信5超高速率，超低延迟，高可靠性，支持虚拟现实，增强现实，自动驾驶，智慧城市蜂窝网络体系结构概述蜂窝网络是移动通信网络的核心，采用蜂窝状结构覆盖通信区域它由多个小区构成，每个小区都拥有独立的无线资源每个小区内，基站负责与用户终端通信蜂窝网络通过小区之间重叠覆盖实现无缝切换，保证用户通信质量蜂窝网络采用分层结构，包含无线接入层、核心网络层和用户层无线接入层负责与用户终端进行无线通信，核心网络层负责数据传输和业务控制，用户层负责用户管理和业务处理频谱资源管理有限资源合理分配12无线频谱是一种宝贵的自然资频谱资源管理旨在优化频谱资源，有限且稀缺源的分配和使用，提高效率和经济效益动态分配频谱监测34动态频谱分配技术允许根据需频谱监测可以识别和管理无线求实时调整频谱分配，提高频电干扰，确保移动通信网络的谱利用率稳定性和可靠性移动用户接入基本原理网络扫描1手机搜索可用无线网络小区选择2根据信号强度和网络质量选择最佳小区接入认证3手机向网络发送身份信息，进行身份验证数据传输4建立连接后，手机与网络之间进行数据交换移动业务与业务流程语音业务语音通话是移动通信的核心业务之一，通过无线网络传输语音信号数据业务移动互联网的兴起，数据业务成为移动通信的主要业务形式之一，包括短信、彩信、上网等多媒体业务多媒体业务是指融合了语音、数据、图像等多种媒体形式的业务，例如视频通话、移动直播等移动网络基本功能连接管理呼叫处理无线资源管理数据传输手机网络负责连接设备，建立移动网络提供呼叫建立、连接移动网络负责管理无线频谱资移动网络支持各种数据业务，通信连接，并管理连接状态，、释放等功能，支持语音通话源，优化网络容量和信号质量例如互联网访问、文件传输、确保数据传输的稳定性、视频通话等视频流等信令系统构建信令功能信令系统负责移动网络中不同节点之间的通信信令流程它定义了各种信令消息的格式和交互顺序信令协议信令系统基于一套协议来规范信令消息的传递信令网络移动网络中的信令网络负责传递各种信令消息信令安全信令系统需要确保信令消息的安全性，防止攻击和篡改移动网络接入技术GSM CDMA全球移动通信系统（GSM）是第码分多址（CDMA）技术是一种一个全球性数字蜂窝移动通信系利用不同码序列区分用户的无线统通信技术TD-SCDMA LTE时分同步码分多址（TD-SCDMA长期演进（LTE）技术是一种基）技术是一种基于CDMA技术的于分组交换的4G移动通信标准3G移动通信标准蜂窝网络拓扑结构蜂窝网络拓扑结构是移动通信网络中的一种基本概念它指的是基站之间的连接方式和覆盖范围，以及它们如何协同工作以提供无线通信服务常见的蜂窝网络拓扑结构包括星形结构、环形结构和网状结构等不同的拓扑结构具有不同的优缺点，例如，星形结构简单易于管理，但可靠性较低；环形结构可靠性较高，但成本更高；网状结构可扩展性强，但配置较为复杂小区规划与优化小区规划是移动通信网络建设的基础，合理规划能够有效提升网络覆盖率，提高用户体验覆盖范围1确保信号覆盖范围足够广，满足用户需求信号质量2信号质量要满足用户体验要求，降低丢包率容量3小区容量要足够大，能够满足用户流量需求干扰控制4避免相邻小区之间互相干扰，保证信号稳定小区优化是通过调整基站参数，以改善网络性能，提高用户体验移动用户移动性管理移动性管理概述关键技术移动性管理是移动通信网络的核心功能之移动性管理依赖于多种技术，包括位置更一，它允许用户在移动过程中保持通话连新、小区切换、呼叫转移等，确保用户在接，提供不间断的通信服务移动过程中始终能够接收到信号并进行通话无线接口技术空中接口无线电波传播基站和移动终端之间进行无线通信的关键，负无线电波在空气中的传播方式，受地形、环境责数据传输和控制信令的交互和频率等因素的影响信号衰落频谱资源无线电波在传播过程中会遇到障碍物，导致信移动通信系统需要使用特定频率的无线电波进号强度下降，影响通信质量行通信，频率资源是宝贵的多址接入技术频分多址FDMA时分多址TDMA码分多址CDMA空分多址SDMAFDMA将频谱划分为多个子频TDMA将时间轴划分为多个时CDMA使用不同的编码序列区SDMA通过天线技术将同一频带，每个用户分配一个子频带隙，每个用户分配一个时隙分不同的用户CDMA应用于段分成多个空间方向，每个方FDMA主要应用于第一代移TDMA应用于第二代移动通信第三代移动通信系统向分配给不同的用户SDMA动通信系统系统应用于第四代及以后的移动通信系统编码与调制技术编码技术调制技术12将数字信息转换为适合无线传输的信号将数字信号调制到载波上，例如幅度调，如信道编码和纠错编码，提高信号传制、频率调制和相位调制，实现无线传输的可靠性输数字信号处理技术3利用数字信号处理技术对无线信号进行处理，提高信号质量和抗干扰能力无线电传播特性无线电信号在传播过程中会受到各种因素的影响，例如地形、天气、障碍物等，导致信号衰减、多径效应、阴影效应等了解无线电传播特性是优化移动通信网络性能的关键，通过合理的网络规划和技术手段，可以有效克服这些挑战，保证通信质量无线资源管理频率资源管理功率控制时间资源管理频率资源分配、频率复用和频降低对环境的干扰、延长电池协调用户的访问时间，提高网率干扰控制续航时间，提高网络容量络效率和用户体验语音业务流程呼叫建立1用户发起呼叫，并接通至目标用户语音编码2将模拟语音信号转换为数字信号传输与路由3通过移动网络传输数字语音数据语音解码4将数字语音信号转换为模拟信号语音播放5目标用户接收并播放语音数据业务流程用户请求数据传输用户发起数据请求，例如访问网页、下载文件、观看视频数据通过无线网络传输到目标服务器，并在服务器处理后返回用户1234网络处理用户接收移动网络将用户请求路由到目标服务器，并进行数据传输用户接收来自服务器的数据，并完成数据访问或下载移动网络安全数据安全网络安全保护用户数据，防止泄露、篡改防止网络攻击，例如拒绝服务攻和丢失采用加密、访问控制和击、恶意代码注入和网络窃听数据备份等技术来确保数据的安利用防火墙、入侵检测系统和网全络隔离等措施来保护网络安全用户身份验证移动设备安全确保用户身份的真实性，防止身保护移动设备免受恶意软件和网份盗用和欺诈行为采用密码、络攻击采用安全软件、设备锁生物识别和多因素身份验证等方定和远程擦除功能来保护移动设式来验证用户身份备的安全边缘计算与5G网络边缘计算低延迟和高带宽边缘计算与5G协同将计算、存储和数据分析等资源部署到5G技术提供高速率、低时延的网络连边缘计算利用5G的高速网络，实现实网络边缘，靠近用户和数据源接，为边缘计算提供理想的网络环境时数据处理，增强用户体验和应用性能技术展望6G超高速率无处不在的连接数据传输速度将进一步提升，达到惊6G将支持各种设备的无缝连接，并覆人的每秒百吉比特盖更广的范围智能化云计算6G网络将更加智能，能够自动优化网云计算将与6G技术深度融合，提供更络性能强大的计算能力网络质量评估与优化评估指标体系优化策略评估指标涵盖覆盖率、速率、时延、丢包率等方面优化措施包括小区规划、功率控制、干扰抑制、载波聚合等评估方法包括测试工具、用户反馈、网络监控数据优化目标是提升用户感知体验，降低运营成本，提高网络效率移动网络能耗管理数据中心节能基站能效优化设备节能网络优化数据中心是移动网络能耗的主优化基站硬件、软件和网络参采用低功耗设备和技术，降低优化网络流量分配、小区规划要来源，采用节能技术可降低数，提高基站能效设备运行功耗和切换策略，降低网络能耗能耗移动网络环境保护能源消耗电磁辐射12移动网络基站需要大量电力，基站发射无线电波，对人体健导致碳排放康有一定影响资源利用环境污染34基站建设和运营需要使用土地基站设备和电池可能会造成环、材料等资源境污染移动通信前沿技术5G技术6G技术卫星通信人工智能5G是下一代移动通信技术，提6G是正在研究的下一代移动通卫星通信正在成为移动通信的人工智能正在被应用于移动网供更高的速度、更低的延迟和信技术，预计将提供比5G更重要补充，为偏远地区提供覆络优化、安全和用户体验改善更高的容量高的速度和更低的延迟盖和连接移动网络发展趋势5G发展云计算融合5G技术正在加速发展，为移动网络带来更高速移动网络与云计算深度融合，带来更强大的计度、更低延迟和更广泛的覆盖5G的应用将推算和存储能力，支持更高效的移动应用和服务动移动网络的创新，催生更多的新型应用和服务人工智能应用物联网发展人工智能技术将被广泛应用于移动网络管理和物联网的快速发展将为移动网络带来更多连接优化，提高网络性能和效率和数据流量，推动移动网络技术的演进移动网络标准化

11.促进互操作性

22.确保网络质量不同厂商的移动设备和网络能制定性能指标，保证移动网络够相互通信的服务质量

33.保障安全可靠

44.推动产业发展防范网络攻击，保护用户数据规范市场秩序，促进移动通信和隐私技术进步移动通信网络发展前景5G产业生态网络智能化网络安全挑战绿色移动网络5G网络正在加速构建，为物AI、大数据等技术将与移动网随着移动网络规模的扩大和应节能环保已成为移动网络发展联网、云计算等新兴产业发展络深度融合，实现网络自优化用的复杂化，网络安全问题日的重要目标，未来将采用更先提供基础支撑5G技术的快、自感知、自愈等功能，提升益突出，需要加强网络安全防进的网络技术和设备，降低能速发展和应用将为各行业带来网络效率和用户体验护和管理耗，减少环境污染新的增长点和机遇行业应用案例分享移动通信网络应用广泛例如，在智慧城市、智能交通、工业互联网等领域，移动通信网络提供了可靠的连接，支持各种应用和服务移动通信网络的应用场景不断扩展，推动了社会进步和经济发展•智慧城市•智能交通•工业互联网总结与讨论回顾要点技术趋势回顾本课程主要内容，如蜂窝网探讨移动通信网络发展趋势，如络体系结构、移动用户接入、无5G、6G技术以及物联网、云计线接口技术等算等新兴技术带来的影响未来展望展望移动通信网络未来发展方向，如高带宽、低时延、高可靠性等，以及对社会发展和人类生活的潜在影响。