无线移动网络简介_讲座
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历史回顾： 1978年由美国的贝尔实验室成功开发了 1982年首 年由美国的贝尔实验室成功开发了, 历史回顾 ： 1978 年由美国的贝尔实验室成功开发了 , 1982 年首 次在美国安装. 次在美国安装. 主要特点： 主要特点： 用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后， 用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后， ），当一个呼叫建立后 该用户在其呼叫结束以前一直占用一个频段 调制方式： 调制方式：FM 业务的种类单一，主要是话音业务 业务的种类单一，主要是话音业务 系统的保密性较差 频谱效率较低， 频谱效率较低，有限频谱资源和无限用户 容量之间的矛盾十分突出
主要特点： 主要特点：
微蜂窝小区结构 数字化技术-----语音信号数字化 数字化技术---语音信号数字化 新的调制方式---GMSK、QPSK等 ---GMSK 新的调制方式---GMSK、QPSK等 FDMA/TDMA 频谱利用率高， 频谱利用率高，系统容量大 便于实现通信安全保密 传输速率-300多 传输速率-300多K/S
蜂窝的概念
Geographical separation Capacity (frequency) reuse Backbone connectivity
BS BS BS
Backbone Network
BS BS BS
16
蜂窝的结构示意图
在每7个相邻的蜂窝中频率不重复使用。 使蜂窝变小，能增加更多的用户。
9
第四代数字蜂窝移动通信 正在研究 第四代数字蜂窝移动通信—正在研究 蜂窝移动通信
第四代移动通信技术可称为宽带(Broadband)接入和 第四代移动通信技术可称为宽带(Broadband)接入和分 宽带(Broadband)接入 布网络,具有非对称超过2Mb/s 的数据传输能力, 布网络,具有非对称超过2Mb/s 的数据传输能力,对全 速移动用户能提供150Mb/s 的高质量的影像服务,将首 速移动用户能提供150Mb/s 的高质量的影像服务, 次实现三维图像的高质量传输。 次实现三维图像的高质量传输。 第四代移动通信可以在不固定的无线平台和跨越不同 第四代移动通信可以在不固定的无线平台和跨越不同 不固定的无线平台 频带的网络中提供无线服务, 频带的网络中提供无线服务,可以在任何地方宽带接入 互联网(包括卫星通信),能够提供信息通信之外的定位 互联网(包括卫星通信),能够提供信息通信之外的定位 ), 定时、数据采集、远程控制等综合功能。 定时、数据采集、远程控制等综合功能。
10
第四代数字蜂窝移动通信的特点 第四代数字蜂窝移动通信的特点 蜂窝移动通信
4Ｇ移动通信技术的信息传输速率要比3Ｇ高一个等级, 移动通信技术的信息传输速率要比3 高一个等级, 即从２ 提高到10 10Ｍ 即从２Mb/s 提高到10Ｍb/s 。 是一个全数字通信网, 4Ｇ是一个全数字通信网,具有更高的带宽和更高的比 特率。 特率。 系统采用智能技术,有很强的智能性、 4Ｇ系统采用智能技术,有很强的智能性、适应性和灵 活性。 活性。 通过第四代移动通信标准的制定来解决GSM GSM、 通过第四代移动通信标准的制定来解决GSM、CDMA 和 三大分支兼容问题。 TDMA 三大分支兼容问题。 将支持交互式多媒体业务,如视频会议, 4G 将支持交互式多媒体业务,如视频会议,无线因特网 等。 系统的网络将是一个完全自治、自适应的网络。 4Ｇ系统的网络将是一个完全自治、自适应的网络。蜂 窝组网的概念将被突破,以达到更完美的覆盖。 窝组网的概念将被突破,以达到更完美的覆盖。
移动无线网络发展
--从蜂窝移动通ຫໍສະໝຸດ Baidu到无处不在的计算 蜂窝移动通信到
暨南大学计算机科学系 周继鹏
1
三种移动无线网络
蜂窝无线通信 目前仍然是最大的效益获得者 无线Internet 无线 2008年 1月调查美国有 月调查美国有62%人无线上网 人无线上网. 年 月调查美国有 人无线上网 各种新型手持移动终端的出现,给美国移 各种新型手持移动终端的出现 给美国移 动万维网(MoblieWeb)注入巨大动力 注入巨大动力. 动万维网 注入巨大动力 Ad hoc 无线网络 无固定基础设施
基站 (BS) (BSS)
车载台(MS)
手持机(MS) 固定电话机 有线连接 无线连接 基站 (BS) (BSS) 手持机 (MS) 车载台 (MS)
13
蜂窝移动通信系统
蜂窝移动通信系统主要是由移动台（MS） 蜂窝移动通信系统主要是由移动台（MS）、无 移动台 线基站子系统（BSS） 网络交换子系统（NSS） 线基站子系统（BSS）和网络交换子系统（NSS） 三大部分组成. 三大部分组成. MS移 动 台 （ MS-Mobile Station ） : 由 移 动 终 端 MS）和客户识别卡（SIM）组成。 （MS）和客户识别卡（SIM）组成。 无线基站子系统（BSSSystem): 无线基站子系统 （BSS-Base Station System): 无线基站子系统是在一定的无线覆盖区中由移 无线基站子系统是在一定的无线覆盖区中由移 动交换中心（ MSC） 控制， MS进行通信的系 动交换中心 （ MSC ） 控制 ， 与 MS 进行通信的系 统设备， 统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线 资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器 资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器 BSC） 基站收发台（BTS） （BSC）和基站收发台（BTS）。
21
无线Internet 无线Internet
军用 蜂窝 网络
卫星
AP AP ISP Internet 家庭
AP AP 办公
LAN互联 办公 AP
AP
AP
AP
22
无线局域网（WLAN） 无线局域网（WLAN）
无线网络与有线网络并无不同： 无线网络与有线网络并无不同： 用户设备通过无线网卡，以无线（Radio） 用户设备通过无线网卡，以无线（Radio） 的方式连接到网络的接入点上（Access 的方式连接到网络的接入点上（ Point），使用网络资源。 ），使用网络资源 Point），使用网络资源。
14
NSS---Network 网 络 交 换 子 系 统 ( NSS--Network Switch Subsystem): Subsystem): 网络交换子系统主要完成交换 功能和客户数据与移动性管理、 功能和客户数据与移动性管理、安全性管理 所需的数据库功能。 所需的数据库功能。
图：蜂窝移动通信系统的组成
用户的接入方式采用码分多址（CDMA） 用户的接入方式采用码分多址（CDMA） 软容量、软切换， 软容量、软切换，系统容量大 抗多径衰落 可运用话音激活、 可运用话音激活、分集接收等先进技术
7
第三代数字蜂窝移动通信 第三代数字蜂窝移动通信
第三代移动和个人通信系统需要有更大的系统 容量和更灵活的高速率、多速率数据的传输， 容量和更灵活的高速率、多速率数据的传输， 除了语音和数据传输外，还能传送高质量的活 除了语音和数据传输外， 动图像。 动图像。 最具代表性的IMT 2000(国际移动通信 IMT国际移动通信最具代表性的IMT-2000(国际移动通信-2000 ) 技术标准，其中所涉及的CDMA技术分为三类： CDMA技术分为三类 技术标准，其中所涉及的CDMA技术分为三类： WCDMA技术 cdma2000技术 TD-SCDMA(时分 技术， 技术， 时分WCDMA技术，cdma2000技术，TD-SCDMA(时分同步码分多址)技术。 同步码分多址)技术。 3G将有更宽的带宽 其传输速度最低为384K 将有更宽的带宽， 384K， 3G将有更宽的带宽，其传输速度最低为384K， 最高为2M 带宽可达5MHz以上。 2M， 5MHz以上 最高为2M，带宽可达5MHz以上。
2
蜂窝无线通信概述 ---无线寻呼和无绳电话
无线寻呼
面向单向广播应用 面向全社会
无绳电话
面向室内应用 面向特定个体
PSTN:公用服务电话网
PSIN：公用交换通信网络
3
蜂窝移动通信
第一代模拟蜂窝移动通信 第一代模拟蜂窝移动通信(analog voice) 模拟蜂窝移动通信 实验室发明, 年首次在美国安装. 由Bell实验室发明 1982年首次在美国安装 实验室发明 年首次在美国安装 第二代数字蜂窝移动通信 蜂窝移动通信(Digital voice) 第二代数字蜂窝移动通信
6
第二代数字蜂窝移动通信--CDMA 第二代数字蜂窝移动通信--CDMA 蜂窝移动通信-历史回顾：1995年 历史回顾：1995年，美国的高通公司 Qualcomm）提出了一种采用码分多址（ （Qualcomm）提出了一种采用码分多址（CDMA) 方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95 CDMA)，目前已分别在中国香港、韩国、 CDMA)，目前已分别在中国香港、韩国、北美 等国家和地区投入使用，用户反映良好。 等国家和地区投入使用，用户反映良好。 CDMA系统的主要特点 系统的主要特点： CDMA系统的主要特点：
移交：移动站（MS）从一个蜂窝转移到另一个蜂窝。 移交：移动站（MS）从一个蜂窝转移到另一个蜂窝。 每一个基站（BS）经常性地监控一个移动站（MS）， 每一个基站（BS）经常性地监控一个移动站（MS）， 当信号的能量减弱到一定阈值时， 当信号的能量减弱到一定阈值时，就要另一个基站监 控它。 控它。
无线互联网络 Wireless Internet Access
5
第二代数字蜂窝移动通信第二代数字蜂窝移动通信-GSM 蜂窝移动通信
历史回顾： 历史回顾：
1992年 第一个数字蜂窝移动通信系统 欧洲的GSM 1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统——欧洲的GSM（Global System 欧洲的GSM（ Communication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能， for Mobile Communication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能， 在全球范围内以惊人的速度得以扩张， 在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全球最大的蜂窝通信系 1993年 中国的第一个全数字移动电话GSM系统建成开通， GSM系统建成开通 统。1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM系统建成开通，之后中 国电信和中国联通都采用了GSM GSM。 国电信和中国联通都采用了GSM。
23
无线网络的组成元件
接入点（ Point）：相当于LAN中集线器（HUB） ）：相当于LAN中集线器 接入点（Access Point）：相当于LAN中集线器（HUB） 的功能，将信号转送到目的地。 的功能，将信号转送到目的地。 无线网卡：在用户端设备（电脑，PDA） AP传输 无线网卡：在用户端设备（电脑，PDA）上，与AP传输 数据。相当有线网卡的作用。 数据。相当有线网卡的作用。
11
第四代数字蜂窝移动通信具有 第四代数字蜂窝移动通信具有 蜂窝移动通信 统一的协议和多模式的通信设备
12
蜂窝移动通信系统的组成 蜂窝移动通信系统的组成
车载台 ( MS ) 市话网(PSTN) 移动网(PLMN) 手持机 (MS) 基站
(BS)
固定电话机 市话局
中继线 移动业务 交换中心 (MSC)
17
蜂窝通信原理
移动站、基站和移动交换中心（MSC）的基本蜂窝系统
18
注册和通话
注册：当移动电话开机时，它扫描预先 设置的21个预先设置的控制信道，找出 一个最强信号的信道。 移动电话传输它的ID到MSC。 MSC为它随机赋予一个到目标用户的信道。 移动电话进行呼叫和通话。
19
移交（handoff） 移交（handoff）
8
第三代数字蜂窝移动通信 第三代数字蜂窝移动通信
3G的主要特点： 3G的主要特点： 的主要特点
支持移动多媒体业务 宽带CDMA CDMA技术 宽带CDMA技术 高频谱效率 FDMA/TDMA/CDMA 从电路交换到分组交换 从媒体(media) 到多媒体(Multi (Multi从媒体(media) 到多媒体(Multi-media) 高保密性 全球范围无缝漫游系统 微蜂窝结构
CDMA(1993),TDMA(1996北美 , 北美) 北美 GSM(1991欧洲 欧洲) 欧洲
第三代数字蜂窝移动通信 第三代数字蜂窝移动通信(Digital voice) 蜂窝移动通信 多媒体数据传输, 多媒体数据传输, Internet的连接 与Internet的连接
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第一代模拟蜂窝移动通信 第一代模拟蜂窝移动通信
主要特点： 主要特点：
微蜂窝小区结构 数字化技术-----语音信号数字化 数字化技术---语音信号数字化 新的调制方式---GMSK、QPSK等 ---GMSK 新的调制方式---GMSK、QPSK等 FDMA/TDMA 频谱利用率高， 频谱利用率高，系统容量大 便于实现通信安全保密 传输速率-300多 传输速率-300多K/S
蜂窝的概念
Geographical separation Capacity (frequency) reuse Backbone connectivity
BS BS BS
Backbone Network
BS BS BS
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蜂窝的结构示意图
在每7个相邻的蜂窝中频率不重复使用。 使蜂窝变小，能增加更多的用户。
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第四代数字蜂窝移动通信 正在研究 第四代数字蜂窝移动通信—正在研究 蜂窝移动通信
第四代移动通信技术可称为宽带(Broadband)接入和 第四代移动通信技术可称为宽带(Broadband)接入和分 宽带(Broadband)接入 布网络,具有非对称超过2Mb/s 的数据传输能力, 布网络,具有非对称超过2Mb/s 的数据传输能力,对全 速移动用户能提供150Mb/s 的高质量的影像服务,将首 速移动用户能提供150Mb/s 的高质量的影像服务, 次实现三维图像的高质量传输。 次实现三维图像的高质量传输。 第四代移动通信可以在不固定的无线平台和跨越不同 第四代移动通信可以在不固定的无线平台和跨越不同 不固定的无线平台 频带的网络中提供无线服务, 频带的网络中提供无线服务,可以在任何地方宽带接入 互联网(包括卫星通信),能够提供信息通信之外的定位 互联网(包括卫星通信),能够提供信息通信之外的定位 ), 定时、数据采集、远程控制等综合功能。 定时、数据采集、远程控制等综合功能。
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第四代数字蜂窝移动通信的特点 第四代数字蜂窝移动通信的特点 蜂窝移动通信
4Ｇ移动通信技术的信息传输速率要比3Ｇ高一个等级, 移动通信技术的信息传输速率要比3 高一个等级, 即从２ 提高到10 10Ｍ 即从２Mb/s 提高到10Ｍb/s 。 是一个全数字通信网, 4Ｇ是一个全数字通信网,具有更高的带宽和更高的比 特率。 特率。 系统采用智能技术,有很强的智能性、 4Ｇ系统采用智能技术,有很强的智能性、适应性和灵 活性。 活性。 通过第四代移动通信标准的制定来解决GSM GSM、 通过第四代移动通信标准的制定来解决GSM、CDMA 和 三大分支兼容问题。 TDMA 三大分支兼容问题。 将支持交互式多媒体业务,如视频会议, 4G 将支持交互式多媒体业务,如视频会议,无线因特网 等。 系统的网络将是一个完全自治、自适应的网络。 4Ｇ系统的网络将是一个完全自治、自适应的网络。蜂 窝组网的概念将被突破,以达到更完美的覆盖。 窝组网的概念将被突破,以达到更完美的覆盖。
移动无线网络发展
--从蜂窝移动通ຫໍສະໝຸດ Baidu到无处不在的计算 蜂窝移动通信到
暨南大学计算机科学系 周继鹏
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三种移动无线网络
蜂窝无线通信 目前仍然是最大的效益获得者 无线Internet 无线 2008年 1月调查美国有 月调查美国有62%人无线上网 人无线上网. 年 月调查美国有 人无线上网 各种新型手持移动终端的出现,给美国移 各种新型手持移动终端的出现 给美国移 动万维网(MoblieWeb)注入巨大动力 注入巨大动力. 动万维网 注入巨大动力 Ad hoc 无线网络 无固定基础设施
基站 (BS) (BSS)
车载台(MS)
手持机(MS) 固定电话机 有线连接 无线连接 基站 (BS) (BSS) 手持机 (MS) 车载台 (MS)
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蜂窝移动通信系统
蜂窝移动通信系统主要是由移动台（MS） 蜂窝移动通信系统主要是由移动台（MS）、无 移动台 线基站子系统（BSS） 网络交换子系统（NSS） 线基站子系统（BSS）和网络交换子系统（NSS） 三大部分组成. 三大部分组成. MS移 动 台 （ MS-Mobile Station ） : 由 移 动 终 端 MS）和客户识别卡（SIM）组成。 （MS）和客户识别卡（SIM）组成。 无线基站子系统（BSSSystem): 无线基站子系统 （BSS-Base Station System): 无线基站子系统是在一定的无线覆盖区中由移 无线基站子系统是在一定的无线覆盖区中由移 动交换中心（ MSC） 控制， MS进行通信的系 动交换中心 （ MSC ） 控制 ， 与 MS 进行通信的系 统设备， 统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线 资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器 资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器 BSC） 基站收发台（BTS） （BSC）和基站收发台（BTS）。
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无线Internet 无线Internet
军用 蜂窝 网络
卫星
AP AP ISP Internet 家庭
AP AP 办公
LAN互联 办公 AP
AP
AP
AP
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无线局域网（WLAN） 无线局域网（WLAN）
无线网络与有线网络并无不同： 无线网络与有线网络并无不同： 用户设备通过无线网卡，以无线（Radio） 用户设备通过无线网卡，以无线（Radio） 的方式连接到网络的接入点上（Access 的方式连接到网络的接入点上（ Point），使用网络资源。 ），使用网络资源 Point），使用网络资源。
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NSS---Network 网 络 交 换 子 系 统 ( NSS--Network Switch Subsystem): Subsystem): 网络交换子系统主要完成交换 功能和客户数据与移动性管理、 功能和客户数据与移动性管理、安全性管理 所需的数据库功能。 所需的数据库功能。
图：蜂窝移动通信系统的组成
用户的接入方式采用码分多址（CDMA） 用户的接入方式采用码分多址（CDMA） 软容量、软切换， 软容量、软切换，系统容量大 抗多径衰落 可运用话音激活、 可运用话音激活、分集接收等先进技术
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第三代数字蜂窝移动通信 第三代数字蜂窝移动通信
第三代移动和个人通信系统需要有更大的系统 容量和更灵活的高速率、多速率数据的传输， 容量和更灵活的高速率、多速率数据的传输， 除了语音和数据传输外，还能传送高质量的活 除了语音和数据传输外， 动图像。 动图像。 最具代表性的IMT 2000(国际移动通信 IMT国际移动通信最具代表性的IMT-2000(国际移动通信-2000 ) 技术标准，其中所涉及的CDMA技术分为三类： CDMA技术分为三类 技术标准，其中所涉及的CDMA技术分为三类： WCDMA技术 cdma2000技术 TD-SCDMA(时分 技术， 技术， 时分WCDMA技术，cdma2000技术，TD-SCDMA(时分同步码分多址)技术。 同步码分多址)技术。 3G将有更宽的带宽 其传输速度最低为384K 将有更宽的带宽， 384K， 3G将有更宽的带宽，其传输速度最低为384K， 最高为2M 带宽可达5MHz以上。 2M， 5MHz以上 最高为2M，带宽可达5MHz以上。
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蜂窝无线通信概述 ---无线寻呼和无绳电话
无线寻呼
面向单向广播应用 面向全社会
无绳电话
面向室内应用 面向特定个体
PSTN:公用服务电话网
PSIN：公用交换通信网络
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蜂窝移动通信
第一代模拟蜂窝移动通信 第一代模拟蜂窝移动通信(analog voice) 模拟蜂窝移动通信 实验室发明, 年首次在美国安装. 由Bell实验室发明 1982年首次在美国安装 实验室发明 年首次在美国安装 第二代数字蜂窝移动通信 蜂窝移动通信(Digital voice) 第二代数字蜂窝移动通信
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第二代数字蜂窝移动通信--CDMA 第二代数字蜂窝移动通信--CDMA 蜂窝移动通信-历史回顾：1995年 历史回顾：1995年，美国的高通公司 Qualcomm）提出了一种采用码分多址（ （Qualcomm）提出了一种采用码分多址（CDMA) 方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95 CDMA)，目前已分别在中国香港、韩国、 CDMA)，目前已分别在中国香港、韩国、北美 等国家和地区投入使用，用户反映良好。 等国家和地区投入使用，用户反映良好。 CDMA系统的主要特点 系统的主要特点： CDMA系统的主要特点：
移交：移动站（MS）从一个蜂窝转移到另一个蜂窝。 移交：移动站（MS）从一个蜂窝转移到另一个蜂窝。 每一个基站（BS）经常性地监控一个移动站（MS）， 每一个基站（BS）经常性地监控一个移动站（MS）， 当信号的能量减弱到一定阈值时， 当信号的能量减弱到一定阈值时，就要另一个基站监 控它。 控它。
无线互联网络 Wireless Internet Access
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第二代数字蜂窝移动通信第二代数字蜂窝移动通信-GSM 蜂窝移动通信
历史回顾： 历史回顾：
1992年 第一个数字蜂窝移动通信系统 欧洲的GSM 1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统——欧洲的GSM（Global System 欧洲的GSM（ Communication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能， for Mobile Communication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能， 在全球范围内以惊人的速度得以扩张， 在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全球最大的蜂窝通信系 1993年 中国的第一个全数字移动电话GSM系统建成开通， GSM系统建成开通 统。1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM系统建成开通，之后中 国电信和中国联通都采用了GSM GSM。 国电信和中国联通都采用了GSM。
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无线网络的组成元件
接入点（ Point）：相当于LAN中集线器（HUB） ）：相当于LAN中集线器 接入点（Access Point）：相当于LAN中集线器（HUB） 的功能，将信号转送到目的地。 的功能，将信号转送到目的地。 无线网卡：在用户端设备（电脑，PDA） AP传输 无线网卡：在用户端设备（电脑，PDA）上，与AP传输 数据。相当有线网卡的作用。 数据。相当有线网卡的作用。
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第四代数字蜂窝移动通信具有 第四代数字蜂窝移动通信具有 蜂窝移动通信 统一的协议和多模式的通信设备
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蜂窝移动通信系统的组成 蜂窝移动通信系统的组成
车载台 ( MS ) 市话网(PSTN) 移动网(PLMN) 手持机 (MS) 基站
(BS)
固定电话机 市话局
中继线 移动业务 交换中心 (MSC)
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蜂窝通信原理
移动站、基站和移动交换中心（MSC）的基本蜂窝系统
18
注册和通话
注册：当移动电话开机时，它扫描预先 设置的21个预先设置的控制信道，找出 一个最强信号的信道。 移动电话传输它的ID到MSC。 MSC为它随机赋予一个到目标用户的信道。 移动电话进行呼叫和通话。
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移交（handoff） 移交（handoff）
8
第三代数字蜂窝移动通信 第三代数字蜂窝移动通信
3G的主要特点： 3G的主要特点： 的主要特点
支持移动多媒体业务 宽带CDMA CDMA技术 宽带CDMA技术 高频谱效率 FDMA/TDMA/CDMA 从电路交换到分组交换 从媒体(media) 到多媒体(Multi (Multi从媒体(media) 到多媒体(Multi-media) 高保密性 全球范围无缝漫游系统 微蜂窝结构
CDMA(1993),TDMA(1996北美 , 北美) 北美 GSM(1991欧洲 欧洲) 欧洲
第三代数字蜂窝移动通信 第三代数字蜂窝移动通信(Digital voice) 蜂窝移动通信 多媒体数据传输, 多媒体数据传输, Internet的连接 与Internet的连接
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第一代模拟蜂窝移动通信 第一代模拟蜂窝移动通信