Transcript 移动的宽带化 - 上海大学通信与信息工程学院> 首页

宽带无线通信
郑国莘 吴雅婷
上海大学通信与信息工程学院
2010.12
课程目的
移动通信：移动的宽带化
TD-SCDMA
3GPP2
Standards
cdmaOne
IS-95A/B
1xEV-DO
Rev0
1xEV-DO
RevA
Cdma2000-1x
1xRTT
1xEV-DO
Rev b
Cdma2000-1x
Rev C/D
Cdma2000
1x RevE
3GPP Standards
EDGE
IEEE Standards
802.11b
HSUPA
Rel.6+
HSDPA
Rel.5
WCDMA
Rel.4
GSM/GPRS
WiFi
802.11a
WLAN
802.11n
802.11g
WiMax
802.16d
802.11n
WMAN
宽带无线通信：宽带网络的移动化
Flarion and others
802.15.3
2
802.15.4
802.20
WSN
WPAN
通信与信息工程学院
课程目的
课程
内容
性质
移动通信
ITU-T 系列的通信网
接入层网络层
宽带无线通信
IEEE 系列的通信网
无线通信技术
通信原理深化
专业基础课程：通信原理
点对点通信的系统性能
基础课程：概率论与随机过程
随机信号通过线性系统
基础课程：信息论与编码
数字信号的编码
物理层链路层
相对独立的
三大基础
基础课程：信号与系统
3
时域与频域的分析
通信与信息工程学院
课程目的
4

本课程为电子与通信类学生的专业选修课程

内容包括网络技术的基本原理，并重点对WIMAX、WLAN、ad
hoc和无线传感器网络等目前最为热门的无线技术进行了详
细的讲述。

要求学生通过本课程的学习，牢固掌握宽带无线技术及其相
关网络协议。了解宽带无线技术的基本原理、具体应用以及
发展趋势。
通信与信息工程学院
课程内容
第一章 绪论
第二章 宽带通信网络
第三章 通信网络协议
第四章 WLAN无线技术
第五章 WiMAX无线技术
第六章 蓝牙技术
第七章 超宽带技术
第八章ad hoc网络
第九章ZigBee技术
5
（2学时）
（2学时）
（4学时）
（12学时）
（6学时）
（2学时）
（4学时）
（4学时）
（4学时）
通信与信息工程学院
参考书目
6

司鹏博 胡亚辉 程源 余锦 等编著 “无线宽带接入新
技术” 2007年6月 机械工业出版社

龚正虎“现代TCP/IP网络原理与技术”2002年国防工业
出版社

唐雄燕 主编 李建宇 张辉 王彬 编著 “宽带无线接
入技术及应用-WIMAX和WIFI” 2006年5月 电子工业出
版社

刘宴兵 唐红 “宽带无线移动通信网络技术” 2008年
6月 科学出版社

毛京丽编著 “宽带IP网络”2010年1月 人民邮电出版
社
通信与信息工程学院
第一讲 概述
7

IT发展趋势

无线通信网络的发展
通信与信息工程学院
1.信息技术（IT）的作用
 21世纪的高技术包括六大群体：
开拓
为先导
生物技术
电子信息技术
新材料技术
为基础
扩展
空间技术
海洋技术
新能源技术
8
为支柱
通信与信息工程学院
2. 信息技术的内涵
 包括三大部分
信息基础技术 —— 微电子技术
基础
信息系统技术 —— 通信与计算机
核心
信息应用技术 —— 信息管理
目的
控制决策
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通信与信息工程学院
3.微电子技术的发展
 微电子技术史上的五大突破
 真空管：
1906年
晶体管：
1947年
 集成电路：
1958年
 VLSI：
1960
－70年
 量子隧道三极管： 1988年

10
通信与信息工程学院
 21世纪微电子技术展望
提高集成度
11

纳米晶体管：10nm

system on a chip

铜布线工艺

低功耗

埋藏式无源元件集成
通信与信息工程学院
功能复合
 材料复合：硅与锗的复合；磷化铟
 器件复合： 双极器件与MOS器件复合
 系统复合： 模拟、数字电路复合
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通信与信息工程学院
 单电子晶体管

纳米级薄膜材料：存储点直径0.6nm信息
存储密度可达1014bit/cm2。

量子计算机
分子、单电子、量子技术
13
通信与信息工程学院
4.计算机技术的发展
 计算机技术的发展历史
 电子管
第一代

第二代
第三代
1945年
晶体管
 集成电路
 大规模集成电路
70年代
 人工智能
80年代
 人工神经网络
14
1958年
1964年
第四代
第五代
第六代
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21世纪计算机技术的发展趋势
量子计算机
15
通信与信息工程学院
5.现代通信技术的发展
 发展总趋势
D-Digital
数字化
N-Network
网
络化
I-Integrate
综合化
16
通信与信息工程学院
 四个趋势
 数据业务超过话音业务 － 信息的需求

17
分组交换超过电路交换 － 经济的需求

软件超过硬件
需求
－ 技术的

移动超过固定
需求
－ 个性的
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 两个焦点

无线移动：
wireless/mobile

IP因特网：
Internet/IP
宽带
18
无线
通信与信息工程学院
第一讲 概述
19

IT发展趋势

无线通信网络的发展
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电信网 Public Switched Telephone Network, PSTN
用户线－－双芯线，传输双向信号
中继线－－电缆，光缆，传输多路信号
电信局－－交换机，接通被叫与主叫
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通信与信息工程学院
交换－－－两个用户之间建立通信链路
交换机
21
通信与信息工程学院
电信网 Public Switched Telephone Network, PSTN
FINAL
Regional Center D
Class 1
HU6
Regional Center C
Class 2
Regional Center B
Class 3
Toll Center A
Class 4
Local Office
(End Office)
Class 5
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HU5
HU4
HU2
HU3
Primary
Center HU7
G
HU1
Toll Center H
Toll Connecting
交换机
Local Office
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全球移动通讯系统GSM, Global System for Mobile Communications
2G,3G,4G…
交换机
基站控制器
基站
交换机
6
23
22
5
1
4
3
6
2
7
通信与信息工程学院
GSM 与 PSTN 的连接
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通信与信息工程学院
移动宽带化
25
通信与信息工程学院
移动宽带化
第一代
AMPS
TACS
NMT
其它
26
第三代
第二代
GSM
模
拟
需求驱动
技
术
数
字
技
术
CDMA
IS95
TDMA
IS-136
PDC
第四代
UMTS
WCDMA
语
音需求驱动
业
务
宽
带
业
务
CDMA
2000
需求驱动
TDSCDMA
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移动宽带化 第一代移动电话（1G）
27
通信与信息工程学院
移动宽带化
28
2G
通信与信息工程学院
移动宽带化
29
2.5G
通信与信息工程学院
移动宽带化
30
3G
通信与信息工程学院
移动宽带化
31
IMT-2000
通信与信息工程学院
移动宽带化
32
4G
通信与信息工程学院
移动宽带化
33
通信与信息工程学院
移动宽带化
34
通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
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通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
互联网的发展－－宽带通信的移动性
快速
3G
WCDMA
移动
CDMA2000
TD-SCDMA
步行
GPRS
WMBA
WiMax
802.20
802.16e
WiMax
802.16a
静止
802.15
Wi－Fi
UWB
蓝牙
802.11b/g
802.15.3a
0.1
36
1
10
100
Mbps
通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
终端 交换机 路由器
子网，局域网，城域网，广域网
交换机
路由器
电脑
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通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
互联网：WLAN
无线接入
AP
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通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
基于通信的列车控制技术
(Communication Based Train Control ) ：
通过车地通信，缩短车距(与高铁不同)，增加运能。
39
39
通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
CBTC系统
轨旁
以太网
应
答
器
天
线
计轴头 活动
应答
器
L
E
U
雷
达
无线单元
测速
器
MMI
ATO
ATP
信
号
机
300m +34m
转
辙
机
固定
应答
器
联锁
LATS
无线接入
AP
车站主机
区域控制
器
计轴主
机
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宽带移动化:
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无线个域网（WPAN）
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宽带移动化:
无线个域网（WPAN）
ZigBee
Low data rate (250kb/s raw) networking standard
Offers optimized power saving strategies that allow battery life of
0.5-2+ years for a variety of applications
2.4GHz option allows global license free operation Simple protocol
10m – 75m coverage
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超宽带UWB无线电: 用很低功率，很宽频带共用授权频段
目的：提高无线电资源利用率
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宽带移动化:
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无线城域网（WMAN）
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宽带移动化:
无线城域网（WiMax）
网络覆盖半径：最大可达到50km；
频率：2—11GHz；
频谱效率：5bit／s／Hz s
数据传输速率：单基站可以支持70Mbps的数据流量
如果采用多扇区配置，每个基站可以实现最高6扇区共
420Mbps的业务流量；
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长波通信
1000Hz
46
中波波
广播AM
600k1530k
短波
通信
3M30M
GPS
3Gwlan卫星
电视GSM
制导
900M
1.5G
2G2.4G
60M－
通信
2G－
800M
15G
2G－
15G
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太赫兹
未被完全认知
介于微波红外线之间
无线电按频谱划分：
/m
105
3103
104
3104
103
102
3105
3106
10
1
101
3107
3108
3109
102
103
31010 31011
106
4 107
31014 81014
f / Hz
微波
f:
47
31011 - 41014 Hz
:
红外线
0.78 - 400
m
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认知无线电: 通过频谱感知，发现频率空洞，非授权用户使用授权频段
目的：提高无线电资源利用率
频率
授权
用户
频率空洞
频率空洞
频率空洞
CR
用户
时间
功率
48
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THANK YOU
上海大学通信与信息工程学院
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