1.2 移动通信发展的回顾在线视频

那么下面

我们首先先给大家回顾一下

移动通信在早期发展的一些技术历程

首先我们先看一下

第一代移动通信

这个第一代移动通信

从这个历史角度来讲

它就是一个业务驱动

它的目的主要就是解决

运动当中的通话

通话当中的运动

这样的一个特点 是所谓的业务驱动

那么它的这个技术特点请大家看照片

我们可以归纳为这三个特点

第一个特点

就是在第一代移动通信体制当中

我们最早提出来了

这个蜂窝移动通信这样的一个概念

它的这个网络的组网是叫蜂窝小区组网

或者是蜂窝组网

蜂窝组网这个概念

最早是被实验室 它们首先首创

到今天为止的

也是我们整个移动通信的一个代表性的特征技术

英文的我们叫做Cellular

一般我们都称为是蜂窝组网

那么第二个技术特点就是位置管理

这个位置管理也是第一次在风险当中运用

这是移动通信

区别用的有线通信的最显著的一个特点

位置管理以及相应第三个特点

也就是漫游和越区切换

对于固定可以想一想

对于固定通信来讲

它的这个发射和接收

两个用户之间的通话位置不发生改变

但移动通信的话那其实

我们这个手机用户拿着手机

还是在这个通话的过程当中或者

我是需要在用户的位置

是要能这样子随机移动的

但为了能够在运动的过程当中

让我寻找到用户

因此我们需要对用户的位置能进行跟踪

进行更新

那这就是所谓的位置管理

那如果说

用户是在采用位置管理技术之后

就可以解决用户在移动下的

主叫和被叫的这个问题

那么从此派生出来这个技术

称为是漫游和越区切换

这个技术是

第一代移动通信当中的核心技术

也是我们整个移动通信当中

最有鲜明特色的技术

它的主要的功能就是解决

我有电话

我要打电话

我要这个通信

那在这个通信的过程当中

那这个移动台

它在不停的和基站之间进行交互

要跨过一个一个的小区

这个概念就称为是漫游和越区切换

我们可以把第一代移动通信

主流的这个体制

我们把它们概括为这样的几个体制

大家看最有代表性的体制是前两个

就是所谓的AMPS和TACS制式

这个AMPS制式

这个制式是在北美

美国还有加拿大

它们所最早开始使用的

第一代模拟移动通信体制

那么TACS制式

这个是在欧洲主要在英国 法国等国

它们最早所采用的

第一代移动通信的体制

咱们国家的在上世纪八十年代

最早引进的移动通信体制就是这个TACS

让我们和欧洲的这个体制是类似的

那么第一代移动通信

大家看这个表格里我们列出来了

它的一些关键的工作频段

还有它的一些代表性的技术体制

比如说像这个AMPS制式

它的这个工作频段

我们一般称为是800M

它是一个800Mhz左右的工作频段

而对于TACS制式而言

它的这个工作频道是在900MHz

请大家记住这两个数字

因为这是我们以后经常会提到两个概念

那具体而言

那么在表格里面的给出详细的数字清单就可以

对照地来学习

对于第一代移动通信体制而言

它还要引入另外一个概念

这个概念的我们称为是双工

这个双工是个什么概念

我们首先得先给大家讲一下工作模式

工作模式的概念

通信系统其实都有一个概念

就是叫做工作模式

工作模式是指的这么个意思

大家看 我们这儿有一个发射机

这儿是一个接收机

假设说

我们从发射机向接收机发送信号

那么左边的实际上就是发送

右边的就是接收

那这种通信体制就是一边发一边收

信息或者信号只能从左面向右面传输

我们称这样的工作模式

叫做单向工作模式

简称我们就叫做单工

那么这种体质

我们在移动通信当中应用不太多

我们可以举点例子

比如说我们在广播 电视

这都是属于是单向工作体制

比如说举个例子

像北京人民广播电台

中央人民广播电台

它这个电台的发射机还用铁塔

这就是发射器

咱们用的收音机

这就是接收机

就是广播电台

或者是中央电视台

北京电视台

电视台 广播台那么它发信号是发射器

我们家里面的这个收音机 电视机

这就收线器

单向工作模式只能实现一个方向的东西

那对于我们进行这个大规模的

双向通信是不方便的

所以 除了单工通信模式之外

我们还可以

引入第二种通信模式就是双工双工

顾名思义 双向工作

这个所谓的双向工作

我们可以画个图来说明也就是说

通信的两端的设备

它是既有发射器

也有接收机的

就这样的发射和接收的功能

都是具备的

不过

我们在通信的时候

是用两个不同的通信信道的

像上面这个信道我们是

从发射机 就左面发了右面收

下面这个通信信道

就是从右面发了左面收

那这两个通信信道的互不干扰

这个我们就成为是双工

因为它满足了双向工作

那具体有特例的话

有特殊的我们需要强调一下

这个地方所谓的双工

我们指的是同时通信

同时双向通信

也就是说两端的通信设备

可以同时发送和接收信号

这就是我们所谓的双工模式

大多数实际的通信系统都是

我们商用的通讯系统都是双向工作

那么在单工和双工之间

还有一种过渡模式

这个过渡模式我们称为是半双工

所谓半双工是这样

大家看的两端都有

两端的设备类似于双工

也是都有发送和这个接受的

但是

我们这个通信链路实际上是要切换的

就是一根通信或者一个通信信道

那么切换我们实际上是有一个开关

是有个开关

假如说

我们把这个开关都打到了上

就两端都打到上方

那就可以

是左面的信号发 右面的收

就左发右收

假如我们的开关都打到下面

那这个通信的方向就反过来

就变成了右发左收

而这个开关的切换

就来控制了整个通信的方向

换言之

对于半双工而言 其实是分时双向通信的

它能支持双向通信

但是它只能够分时段

它靠开关的控制实现半双工通信

半双工通信最典型的代表就是一些

专用通信领域

比如说

像一些出租车司机

它们用那些调度系统 或者说像

比如说

公安人员

他们用的一些群呼系统

那么这都属于半双工通信体制

我们再讲

再给大家介绍简单讲一点

移动通信当中经常用到的基本术语

大家看 这是一个基站

那么我们这儿有好多个

移动台

通常意义上讲

我们刚才已经提到了有双工通信对吧

那么在移动通信当中怎么来实现双工

通常来讲

实际上移动通信当中

我们管它叫 基站发 移动台收

我们管它叫 基站发 移动台收

就大家看我画的这个箭头

这个方向我们就管它叫下行链路

下行链路

简称的缩写

我们称为是DL

那么类似的

如果是移动台发 基站收

那我们就称它为是上行链路

那么我们缩写为UL

DL UL就指的Down Link或者是Up Link

那么 我们如何来区分下行或者是上行

也就是说 大家看基站和移动台来相互通讯

那这一对链路我们怎么来进行区分

因为要同时通信怎么区分

那区分的方式

假如说我这个下行链路

我们用频率来分

下行链路的载波频率是FC1

上行链路的载波频率是FC2

那我们用不同的载波频率来区分上下行链路

那么这样的双工方式

我们因为是用频率来区分的

我们就简称叫做是频分双工

也就是所谓的FDD 频分双工

那么它用频率来对应链路

这个就是通常意义上讲的FDD

频分双工

那么对于第一代移动通信体制

都采用了FDD

那我可以

因为视频都有

信号本来就有时域属性

也有频域属性

因此 我除了用频率来区分链路

我们也可以考虑用时间来区分上下行链路

这就是所谓的TDD

就时分双工体制

那对于时分双工体制而言

我们上下行链路

它就不是用频率来区分的

而是说

比如说下行 我用一个时间时间段T1

上行用另外一个时间段T2

我们把这时间的分成了两半

比如说那我这是总共的时间

T1那么用于DL下行链路

T2时间段

我们用一个Up Link上行链路

那么这样的通信么

我们就称为是时分双工TDD

在第三代移动通信体制

像我们国家所采用的

我们国家的第三代移动通信体制

TDSDMA

它所采用的双工方式就是TDD

但4G里面也有TDD

也就是TDLTE

就是用TDD的方式

像中国移动所用到的4G就是这种模式

好 以上就是我们对一些基本概念的介绍

那么下面

我们再回到头

我们看这个第二代移动通信体制

那么上一代移动通信体制

我们刚才提到过就是

第一代移动通信体制

它主要以FDD制式

采用的是模拟信号处理

以模拟电路 模拟处理的为代表技术

虽然说

第一代移动通信体制解决了这个从无到有

它是一个业务驱动

解决了能打电话

在运动当中能通话这样的一个需求

但是 这个通话效果还不够令人满意

所以第二代移动通信体制

它就是一个技术驱动

它是普遍和广泛地采用了

数字信号处理的技术

来获得能比较好的通话质量

那么它的这个技术特点

我们主要把它可以总结为这三条

第一条就是数字化的应用

那么在第二代移动通信体制当初

普遍地采用了数字的信号处理技术

业务的信号处理技术

还有各种各样的这个信令的信号处理技术

细节以后会给大家介绍

第二个技术特点

是由于第一个特点派生出来的

我们普遍地采用了数字化技术

因此我们在实现的时候就可以用大规模数字集成电路

那终端还有基站的设备都越来越小型化

手机可以做得越来越小

那么基站也可以做得集成度越来越高

所以

它的这个成本就降低了

然后可以大规模地普及和使用

第三个特点是在这个组网上面

对于第一代移动通信体制

我们刚才提到的是引入来了蜂窝组网

但是第一代移动通信

它的这种组网主要是一种"宏蜂窝"小区

所谓"宏蜂窝"小区

它指的是我是一个大取址

就设一个很高的铁塔

然后覆盖了这个半径比如说几十公里范围

覆盖一个城市

或者至少是一个城镇的这个核心区

那么 对于宏小区而言的话

那么 对于宏小区而言的话

它的这个覆盖的范围是比较大的

但是接入的用户数就比较少

不能够适应用户数目的增长

业务量的增长

所以在第二代移动通信体制当中

我们主要采用了多层小区的这种结构

既有"宏小区" 也有"微蜂窝"

微小区 甚至还有"微微蜂窝"

这样的话

那它这个组网的结构就比较丰富

虽然都是蜂窝组网

但是它的层次或者覆盖要比第一代更丰富

更复杂

那么第二代移动通信

它的这个发展实际上

在标准化的阶段的是

从八十年代早期开始

在九十年代初期就第一版标准已经冻结了

正式商用其实应该在九十年代

中晚期大规模商用

就在欧洲 在中国 在北美

就都开始进行广泛的商用化

在商业上取得了极大的成功

我们可以

把这个第二代移动通信代表性的制式

我们以这样一张表来给大家做个归纳

主要的代表性制式

是前面的第一个和第四个

第一个是GSM

这个体制

是第二代移动通信当中的代表制式

那GSM它所用到的关键技术

我们和刚才的这个第一代移动通信

像TACS和AMPS

我们做个对比

TACS和AMPS

也就是第一代移动通信体制

它如何来区分各个用户

这个区分用户

实际上的是这个移动通信的

一个代表性的关键技术

也就是我们通常意义上讲的

这个断代的关键技术或者标志技术

那么断代的这种技术我们称为是多址接入

所谓多址接入

英文我们写成Multiple

Access

所谓多址接入

也就是我们区分各个用户

每个用户它用不同的信号

来进行承载自己的信息

那么对于多址技术

代表性的多址技术而言

像第一代模拟制

我们主要用到的是频分多址

就所谓的FDMA

这是1G时代的多址技术

那么GSM这是2G时代代表性技术

GSM我们所用到的

多址方案叫TDMA

就是所谓的时分多址技术

而我们看这个表里面第四点也就是

CDMA技术

是在北美就IS-95所用的一个

窄带CDMA制式

那么它的这个代表性的

多址接入方案我们称为码分多址

叫CDMA

码分多址技术

那么 除掉这些代表性制式之外

大家看这个GSM

我们看看它的这个双工方式和工作频段

GSM的双工方式和我们刚才提到的

第一代制式是一样的

它也用到的是FDD

也就是能上下行式

靠频段来进行区分的

它的工作频段

大家看在表里面有介绍

它的核心工作频段

早期进行标准化的时候

实际上是兼容了TACS制式的

因为刚才我们提到的TACS的

工作制式频段就在900MHz

那么后来这个模拟制退网了之后

GSM它的工作频段就占用了

原来TACS的工作频段就是900M

那么在商用化的过程当中

为了支持

为了支持这个业务容量的进一步扩展

后来还加入了扩展频段

也就是1800M频段

这个1800M的频段的

我们换了个名称叫做DCS

不再叫GSM了

因为GSM的意思

是数字蜂窝系统的意思

还有两个代表性的体制就是

所谓的北美的D-AMPS

还有日本的PDS

这个北美的D-AMPS

这个前面前缀的D

指的是digital的意思

是数字化的AMPS

它的这个体制实际上是原来美国

我们刚才提到的美国的AMPS制式的

数字化版本

也是一个TDM的方式

那么它的工作频段

是兼容原来AMPS 是800M的

包括北美所用到的IS-95 CDMA

它的工作频段也是800M频段的

双工方式也都是的FDD

像日本这个PDC稍微说一点

因为这个和咱们国家还有点关系

这个日本的这种PDC制式

简化之后

它们称为是PHS

然后再进一步

再进一步简化

就是称为是PAS

后来被引入到中国

我们就称为是小灵通

小灵通的渊源其实来自于

这样的一个概念

以上就是我们对一些体制的介绍

以上我们是把这个

第一代和第二代移动通信的一些

技术特点能给大家做了点简述

那下面我们来讲这个

第三代移动通信

它们前两代移动通信刚才已经提到

它主要解决的是

话音业务

移动过程当中通话

通话过程当中移动

解决从无到有

从有到好的过程

那在随着这个第二代移动通信体制

它的普及

还有商业运营

人们又提出了新的业务需求

就希望能够在运动过程当中

能上网

那就说了

我需要在支持移动环境下的这种数据业务

为了能够支持数据业务

所以我们就考虑来进行

第三代移动通信体制的研究

因此3G移动通信

我们可以把它们总结为是一种业务驱动

那它要支持移动数字

移动的数据业务

或者说是无线的数字业务

这是它的一个主要的驱动力

3G制式它的技术特点

我们可以概括为这样的三个

第一个

是普遍采用了自适应技术

它是根据数据业务

移动信道的动态识别的特征

我们广泛就采用各种各样的自适应技术

去适应信道的动态变化

从而支持数字业务的传输

在3G当中广泛地采用了

比如说自适应的调制

自适应的编码

还有

接入的自适应

还有网络的自适应

这就是它的一个代表性的特色技术

那第二个技术特点就是

在为了能够支持

这个数字业务的处理

接入

在网络层上面

网络技术也进行了大的变革

在前两代制式的时候

我们主要是指的是话音业务

它所采用的网络技术

主要就是电路交换技术

而为了支持数据业务

那在第三代移动通信体制当中

网络技术主要采用的是分组

或者确切地讲我们主要是

IP交换业务

变成了这个IP交换

或者分组交换

而不再是简单的这个电路交换

第三个特点

就是业务技术

业务技术的话在3G时代

它这个业务已经不再像单纯的GSM

或者1G时代

只有一个话音业务了

而变成了各种各样的业务

有多种业务

我们称为是多媒体业务

为了支持多个业务同时通信

需要这个业务进行分类

需要能根据业务QS来进行

特定处理

所以这类我们就称为业务技术

我们给大家看一下3G的技术体制

现在主流的这个3G技术体制

或者代表性的技术体制的

主要有这三个

第一个

就是WCDMA

这个技术体制

它主要是由国际上

移动通信标准化组织叫3GPP

由它来进行制定

WCDMA就是现在在

咱们国内就是联通所运营的

这个移动通信体制

实际上就是WCDMA的3G体制

第二个代表性制式

就是CDMA2000

CDM2000早期的标准化

主要是由3GPP2来完成的

这是它的标准化组织

CDMA2000现在

它们在国内主要是中国电信

它们在进行运营

第三个制式

就是TD-SCDMA

这个制式这是我们重点说明一下

因为TD-SCDMA这个是咱们国家

具有自主知识产权的中国3G标准

那么后来

加入到了3GPP当中来进行标准化

咱们当年在这个3G制式运营的时候

TD-SCDMA是给了

中国移动来进行运营

中国移动的3G制式

我们分别来简单给大家

介绍一点这三个标准的制式

像第一个就WCDMA

大家看到这个WCDMA它实际上

它主要是一种FDD的CDMA制式

那么它

我们看下页PPT

就这上面我们给出来的是

WCDMA它在进行标准化的一个历程

WCDMA最早应当是在2000年

发布了第一版的技术标准方案

然后进一步

演进到下一个增强版本

就是3GPP Rel4的版本

就在2001年发布

然后再进一步增强

就是3GPP的Rel5的版本

那么WCDMA它的这个技术特点

我们可以用这样的一张表来给大家做说明

它代表性的一些技术参数

我们简单地给大家做一点介绍

因为将来大家可能都在这个电信运营商

或者设备商的一些工作手册里面可能能看到

这些东西对于大家的专业技能的培养

是也有一些帮助的

它的代表性参数

第一个

WCDMA的这个带宽

它的工作频段的带宽

载波是

5MHz

它采用的CDMA制式的

码片速率3.84Mchip/s

码片速率是3.84M

它的工作频段是

3G的核心工作频段

也采用的是

频分双工体制FDD

那它上下行的工作平台

大家可以看表上 表上有说明

上行

是1920

到1980一共是60MHz

合计

下行的是2110到2170

也是60MHz

上下行是对称的

因为FDD具有这个特点

上下行各60M频段

那么其它的一些技术参数我们不介绍了

后面我会给大家展开来解释

我们再看一下

CDMA2000

它的早期的前期技术主要就是IS-95

那么这个IS-95

我们刚才已经给大家提到过

这实际上属于是2G

真正的技术路线的3G代表制式是

第一版应当是这个CDMA20001x

在它的基础上进一步演进

就到了CDMA2000的EV-DO

EV-DV

以及RB RC等等

我们后面会给大家详细说明

CDMA2000 它的这个技术参数

我们可以以这张胶片里的

这个参数表给大家做一个简单的解释

它的这个代表性参数有

带宽是1.25MHz

它的工作频段是800M频段

和AMPS是兼容的

它所采用的双工体制也是FDD

我们刚才提到的这个WCDMA是类似的

我们在看这个TD-SCDMA

TD-SCDMA

这是咱们国家的所推出的3G的标准

那么TD-SCDMA

我们简单说明一下它的这个

字头的含义

它所采用的双工方式

和我们刚才提到的前两种CDMA制式

WCDMA CDMA2000是不一样的

前两种3G制式的都是FDD

但是TD-SCDMA这个TD

这个表示的是TDD双工方式

它是时分双工

后面这个地方

这个S

还有多重的含义

这是首要的一个含义

它指的是智能天线

就是smart antennas

是智能天线的意思

同时了

还指的是同步

它也可以指的synchronization

就是英文单词同步的首字母

也是S

这个地方的S就是

既指的是它采用了同步的技术

也采用了这个智能天线

那么后面后缀指的是CDMA

这个指的是它采用的多址接入方式

也是CDMA

这就是

TD-SCDMA的一些技术特点

我们可以

用这样的一张表来总结

这个TD-SCDMA已经在包括当时

欧洲所提出来的UTRA TDD

它的一些技术特点

比如说那像TD-SCDMA

它的一个载波所占的信号带宽

是1.6MHz

那么它的这个码片速率是1.28M

它占用的这个

工作频段

在咱们国家为了支持TDD的发展

还有除了这个核心频段之外

还有一些扩展的频段

那么详细的频段也比较多

我们就不再一一列举

你们可以看一下这个表上

表上有详细的介绍

以上这三种代表性3G制式

都要支持移动数据

或者换句话讲它都支持多媒体业务

或者换句话讲它都支持多媒体业务

它是一种多业务运营的移动通信系统

那么为了能够对各种业务

来进行更好的处理和服务

在3G系统当中

我们引出来一个概念

这个概念就是3G的

这个业务划分就基于

不同业务的业务服务质量

也就是所谓的基于这个QS服务质量

我们来进行业务区分

那么这个业务分类

我们代表性的QS

就业务服务质量的技术指标的主要有两个

一个就是差错率

大家看那个纵坐标

我们给的就是差错率

就是所谓的误码率

另外一个是时延

这个指的是端到端的时延

请大家注意就是从主叫到被叫的

端到端的时延

那么依据不同的

误码率和这个端到端的时延

我们可以把

3G当中的各种业务划分为四大类

这四类 我们看

对于这个误码率的要求一般都是比较

不太高的

大致上能只要达到

10的-3的比特率就可以了

但是对于端到端的时延要求比较

是比较严格的

一般的我们要求小于

150到200ms

这类业务我们给它起了个专有名词

叫conversational

也就是中文我们叫会话

会话类业务

那这就是属于第一类业务

叫会话类业务

会话类业务我们一般

我们都会要求支持的是实时通话

实时通信的业务

代表性的业务就是打电话

我们可以拿着手机通话

打电话就属于是

conversational 我们就所谓会话业务

那我们再看

假如说我对这误码率要求略高一点

比如说至少要达到10的-3以下

有时到-4甚至更更高一些

那么对于时延要求可以更宽松一些

就不那么严格要求必须在200ms以内的

那么这类业务我们就称为是

流业务 streaming

我们称为是流业务

这类业务的代表性的业务就是视频

视频业务就属于是这里的代表业务

比如说我们拿了个手机可以视频通话

或者说能在手机上能看这个

在线看这个视频播放

都属于这类视频业务

我们再看

如果在差错性能上我们要求更高一点

比如说至少要达到10的-5次方

到10的-6次方

但是端到端的时延可以更松点

那么这类业务我们就称为是交互类业务

interactive 交互类业务

这是一大类业务

比如说做FTP

比如说做FTP

在手机上能下载

在手机上玩游戏或者刷微信 刷微博

这都属于交互类的业务

都属于这类业务

还有一类业务

这类业务一般来讲我们要求

它的差错性或者可靠性是最高的

也达到了10的-6次方以下

那么几乎能不允许出错

但是它的时延要求

我们可以没有任何的约束

那么这类业务我们称为是后台

background 所谓的后台业务

那么它的代表性的种类

就是 e-mail

比如说我们用手机来收发邮件

e-mail业务就属于这类业务

到现在为止像3G 4G相信到5G

所有这个业务的划分

它从支持的各种移动通信体制所支持的业务

我们大致上讲

还是以QS这两个指标划分为四类

这个业务的分类是很基本的一个知识点

希望大家能够掌握

我们稍微回顾一下那就是会话的业务

流媒体业务 交互类业务

以及后台业务