现代通信新技术ppt课件.ppt

2022/11/12,1,第十三章 现代通信新技术,2022/11/12,2,21世纪通信技术的发展趋势,面向21世纪通信的两大通信平台 光纤通信平台：无线通信平台： 超大容量、超长距离 宽带、移动 关键技术：波分复用、关键技术：CDMA、智 光纤放大器能天线、软件无线电,IP over ?,2022/11/12,3,21世纪电信网的发展趋势无线通信热点之一：个人通信,1986年 CCIR制订 FPLMTS，以个人全球通信为目标，首次提出个人通信概念1986年 CCITT讨论 UPT（全球通用个人通信）1989年 英国政府发放许可证建立双向个人通信网，首次出现 PCN名词90年代以来，美国提出个人通信业务（ PCS），或个人通信系统 （PCS） 但是，到底什么是个人通信？,CCITT个人的移动性和终端移动性分开着重于个人的移动性，用户号码可以在任何终端上使用无线接入不是必要的条件CCIR、欧洲 PCN、美国 PCS 个人的移动性靠终端的移动性实现 移动通信网作为个人通信网的底层网络结构 无线接入是必要的条件以无线接入为基础的个人通信叫做无线个人通信 Wireless Personal Communications,2022/11/12,4,通信的发展目标-个人通信,目标是实现：个人通信系统 (PCN) 无论任何人 (Whoever) 在任何时候 (Whenever) 在任何地方 (Wherever) 与另一个人 (Whomever) 进行任何类型 (Whatever),2022/11/12,5,个人通信是新的挑战,个人通信(PC)：任何人在任何时间与任何地点以任何形式的通信 “任何时间” 要求支持动中通: 无线通信是前提 “任何人” 要求支持巨大用户量: 频谱资源有限 “任何地点” 要求无缝覆盖: 传输能力有限 “任何形式” 要求多媒体: 处理能力有限,2022/11/12,6,个人通信的发展基础,新一代集成电路,新一代信息处理,新一代卫星通信,新一代移动通信,新一代广播电视,新一代无线接入,新一代信息网络与服务,新一代光纤通信,2022/11/12,7,信息社会的PC时代,第一个PC时代1980年2000年Personal Computer第二个PC时代20012020年Personal Communication第三个PC时代20202040Power Chip (?),2022/11/12,8,卫星通信,高轨道卫星通信特点：同步轨道、静止卫星、容量大、质量好、功率受限信道用途：国际长途海事卫星电视广播军事通信,中低轨道卫星通信特点：距离近、地面设备简单灵活，非静止轨道，要求跟踪用途：非实时信息传送遥感侦测卫星移动通信,2022/11/12,9,卫星通信导航和定位,四大卫星导航系统中国的北斗导航系统和美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国已将这4个系统一起确认为全球卫星导航系统核心供应商。,北斗卫星定位导统系北斗卫星定位导统系由四颗(两颗工作卫星、两颗备用卫星)北斗定位卫星、地面控制中心、北斗用户终端三部分组成。,2022/11/12,10,移动卫星通信系统,卫星通信的概念 卫星通信是指地球站（也可能是手持终端）之间或地球站与航天器之间利用通信卫星转发器实现的无线电通信。 主要包括： 卫星固定通信(FSS) 卫星移动通信(MSS) 卫星直接广播(BSS) 卫星中继通信,2022/11/12,11,卫星通信系统组成,空间段：转发无线电信号，要求放大，且尽量无失真，无噪声；地面段：放大、发射、接收信号等；监控中心：保证通信卫星正常运转，通信网络正常工作，对地球站的方向图、功率和频率进行监测。,2022/11/12,12,空间段,2022/11/12,13,地面段,2022/11/12,14,用户段,2022/11/12,15,卫星通信系统工作方式,A）双星双跳： 用于国际通信，两个地球站看不到同一颗卫星，传输时延大；B）单星双跳：用于星形网，平时不通信，需要时进行通信，不允许国内话音通信，用于数据通信。,2022/11/12,16,卫星通信的业务类型,ITU (International Telecommunication Union)定义三种业务类型：固定卫星业务FSS (Fixed satellite service) 移动卫星业务MSS (Mobile satellite service)广播卫星业务BSS (Broadcasting satellite service),2022/11/12,17,世界卫星通信的发展,1997年世界卫星市场销售额512亿美圆，预计2007年达到1900亿美圆截止1999年底，全球300颗同步卫星提供60%的州际通信和100%国际电视转播全球在轨转发器4467个，正在建造的转发器1793个发展经历了：从模拟数字 ;从窄带话音宽带综合业务 ;从FSSMSS ;从C波段Ku、Ka波段。,2022/11/12,18,世界通信卫星的发展-亚洲区,2022/11/12,19,移动卫星通信系统,早期：同步卫星 （国际海事卫星组织IMASSAT-A、B、C、M） 卫星信号弱，主要为船载或车载终端。近期：中、低轨道卫星“铱”（Iridium）星系统(Motorola) 77（66）颗卫星组成，50亿美圆 全球用户5.5万（中国900个） 终端：$3500,通话费，7$/分 1998投入使用，2000.3.18停止服务“全球星”（Globalstar）系统 48颗卫星组成，17亿美圆 终端：￥1，5800,通话费，10￥/分,2022/11/12,20,卫星导航系统,四大卫星导航系统中国的北斗导航系统和美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国已将这4个系统一起确认为全球卫星导航系统核心供应商。,北斗卫星定位导航系统北斗卫星定位导航系统由四颗(两颗工作卫星、两颗备用卫星)北斗定位卫星、地面控制中心、北斗用户终端三部分组成。,2022/11/12,21,四大卫星导航系统,中国的北斗导航系统和美国GPS、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国已将这4个系统一起确认为全球卫星导航系统核心供应商。,美国的第二代GPS卫星导航系统,欧盟的伽利略卫星导航系统,俄罗斯的“格洛纳斯”导航系统,北斗二号导航卫星导航系统,2022/11/12,22,中国卫星通信的发展,中国第一颗试验卫星“东方红一号”于1970年4月24日发射成功，重37Kg，运转周期110分钟，绕地球一周，以旋极化的全球波束向全球广播“东方红乐曲”。1972年我国邮电部租用国际第四代卫星(IS-IV)，引进国外设备，在北京和上海建立了四座大型地球站(30m)，首次开展了商业性的国际卫星通信业务。1975年后建成了北京，南京，乌鲁木齐，昆明，拉萨等地球站。先后利用法国，德国提供的交响乐卫星和国际IS-V卫星成功地进行了各种通信业务的传输试验。证明研制的地球站主要技术性能达到国际标准。1984年4月8日成功发射第一颗同步轨道试验通信卫星“东方红二-1”定位在125E，重433Kg，携带2个8W的C频段转发器，以全球波束辐射，中心波束为23.4dBW，工作在C(6/4GHz)频段。通过这颗卫星开通了北京至乌鲁木齐，昆明，拉萨三个方向的数字电话，中央人民广播电台和中央电视台对新疆、西藏、云南等边远地区传送了广播和电视节目。,2022/11/12,23,中国卫星发展史（续）,1986年2月1日“东方红二号-2”成功定位在103E，携带2个C频转发器，以区域椭圆波束(中国地形)辐射传送，重 433Kg，中心波束为34.5dBW。携带2个8W的C频段转发器，以全球波束辐射，中心波束为 23.4dBW。通过这颗卫星开通了电视，广播，数字电话，电报，传真等各项国内卫星通信业务。标志着我国的卫星通信从试验、试用阶段进入实用阶段。1988年3月7日“东方红二号甲-1“简称“东二甲-1”，对外称“中卫一号“定位在87.5E，波束中心指向101.7E，34.11N，中心波束为36dBW。4个C频段转发器，二个8W，二个10W，以区域椭圆波束辐射传送。卫星重441Kg，寿命7年。1988年12月22日，在110.5E发射了相同的一颗卫星。这两颗卫星的定位精度，通信容量和工作寿命都有所提高。1990年2月4日“东方红二号甲3“简称“东二甲3“，对外称“中卫三号“定位在98E，波束中心指向103.23E，33.84N，中心波束36dBW。4个C频段转发器以区域椭圆波束辐射传送。卫星重441Kg。1991年12月28日“东方红三号”发射但卫星定位失败。1993年7月“中星五号”卫星启用，定位115.5o，播出8个省级节目。,2022/11/12,24,中国卫星发展史（续）,1996年7月3日亚太一A在西昌发射中心成功发射，本卫星和亚太一号相同为C频段双极星， 定位于东经134E，台湾地区信号覆盖强度为37dBm，接收容易。1997年5月11日新的“东方红三号”又称为“中卫6号”发射成功，它是新型大功率的卫星，携带24个C频段转发器，定位125E。1998年5月30日新的“中卫一号”发射成功。它是第一颗携带Ku频段的新型大功率的卫星，携带18个 C频段转发器，定位在87.5E。1998年7月18日“鑫诺一号”发射成功。携带14个Ku频段转发器和24个C频段转发器和一对C-Ku频段互联转发器，定位在 110.5 E。 2003年5月23日 “北斗一号”第三颗卫星发射成功，预计用户30万。 2003年10月21日11时16分，太原卫星发射中心用“长征”四号乙运载火箭成功地将中国与巴西联合研制的第二颗“资源一号”卫星和中国科学院研制的“创新一号”小卫星送入太空。火箭发射13分钟后，“资源一号”卫星进入太阳同步轨道。火箭继续飞行约40秒后，“创新一号”卫星与火箭分离，进入预定轨道。2009年4月15日 “北斗二号”卫星发射成功,2022/11/12,25,中国卫星发展史（续）,2003年，我国已建成：(1)国际卫星通信地面站二十座；(2)国际双向电路万余条；(3)国内卫星地球站四十多座；(4)国内双向电路30000条；(5)通信使用的转发器36个；(6)卫星专用通信网近百个；(7)VSAT地球站万余个；(8)广播电视节目四十余套；(9)与通信合计使用约80个转发器。,台湾：“中华一号”，“中华二号”和“中华三号”“中华一号”： 1999年12月由雅典娜一型火箭运载的“中华一号”卫星在佛州卡纳维拉尔角46号发射场发射升空，并顺利进入任务轨道。该卫星用于科学研究“中华二号”：对地观测，2004年6月发射“中华三号”：军事应用,2022/11/12,26,卫星应用,通信广播中继卫星导航卫星遥感（对空和对地遥感）气象观测地球资源勘探、海洋监视侦察（包括照相侦察和电子侦察）、预警支持载人航天远程教育、远程医疗,2022/11/12,27,卫星应用实例,卫星视频广播业务 (1)点对多点的TV节目分配 (2) 点到点的传输 (3) 点对多点的直接到户(DTH)广播方式电话等交互式业务 在地面网无法覆盖的地区使用。信号传输时延长。必须有回波抑制器。 发展方向：支持高数据传输速率；支持多路电话信道；支持电视会议和可视电话；可传输图像；提供语音/数据/视频综合业务。数据通信和Internet业务 采用分组交换的模式。典型例子为VSAT系统用于主站和小站之间的数据通信。卫星链路差错率高，采用FEC和数据交织。 移动通信业务 具有大范围的无缝覆盖能力，为“唯星用户”服务，发展中国家的基本通信。,2022/11/12,28,移动通信,蜂窝系统无线通信最成功的应用第一代：模拟第二代：数字第三代：多媒体 寻呼系统无线通信最大众化的应用,其它无线移动系统集群系统无绳电话系统无线数据系统无线ATM系统无线IP系统,2022/11/12,29,移动通信系统,-以蜂窝移动通信系统为例,2022/11/12,30,21世纪电信网的发展趋势,20世纪 21世纪业务方式以音频为主的单媒体以视频为主的多媒体干线传输微波光纤用户传输有线无线复接方式PDHSDH交换模式STMATM网络方式三网鼎立三网合一,2022/11/12,31,21世纪电信网的发展趋势,面向21世纪通信的三大革命以干线（包括部分支线）传输光纤化为标志的光纤革命以SDH、ATM和IP为标志的数字革命以个人通信和无线接入为标志的无线革命,2022/11/12,32,21世纪电信网的发展趋势,面向21世纪通信的两大通信平台 光纤通信平台：无线通信平台： 超大容量、超长距离 宽带、移动 关键技术：波分复用、关键技术：CDMA、智 光纤放大器能天线、软件无线电,IP over ?,2022/11/12,33,21世纪电信网的发展趋势个人通信,1986年 CCIR制订 FPLMTS，以个人全球通信为目标，首次提出个人通信概念1986年 CCITT讨论 UPT（全球通用个人通信）1989年 英国政府发放许可证建立双向个人通信网，首次出现 PCN名词90年代以来，美国提出个人通信业务（ PCS），或个人通信系统 （PCS） 但是，到底什么是个人通信？,CCITT个人的移动性和终端移动性分开着重于个人的移动性，用户号码可以在任何终端上使用无线接入不是必要的条件CCIR、欧洲 PCN、美国 PCS 个人的移动性靠终端的移动性实现 移动通信网作为个人通信网的底层网络结构 无线接入是必要的条件以无线接入为基础的个人通信叫做无线个人通信 Wireless Personal Communications,2022/11/12,34,21世纪电信网的发展趋势无线接入,技术关键 多址有效性与可靠性 组网 蜂窝信令与空间接口高层无线接入 特点：蜂窝范围大 复杂的信道处理（纠错、均衡、分集） 快速移动 无线交换 功率大 成本高 低速语音编码低层无线接入 特点：蜂窝范围小 简单的信道处理 慢速移动 有线交换 功率小 成本低 中速语音编码（32Kb/s ADPCM）,2022/11/12,35,21世纪电信网的发展趋势无线ATM,无线 ATM 的发展背景 ATM方式是未来通信网发展的必然趋势 可移动多媒体业务的发展与普及 无线频谱资源的更加合理利用无线 ATM 的技术关键 窄带化技术（低到几 Mb/s） 抗误码技术 按信源的信息量动态地分配带宽无线 ATM 的应用前景 军事通信、多媒体通信,2022/11/12,36,21世纪电信网的发展趋势扩频技术,扩频多址技术的缺点：非正交性 ( Non-orthogonality) 优点：坚韧性 (Robustness) 坚韧性体现在：抗多径 抗干扰 蜂窝分割的频率再用 扇区分割的频率再用 前沿技术：时空联合处理、智能天线、多用户检测,2022/11/12,37,21世纪电信网的发展趋势软件无线电,当前无线系统在硬件及软件上存在的问题： 多种标准、多种制式、多种协议、多种方案 困难: 互连互通难 设备更新难 研制开发难能否搞成一个通用的无线系统：硬件是公用的，除了天线和 RF 前端外，其它都是 DSP 所有无线通信过程都用软件实现，而软件环境是开放的 无线协议都遵循一个公共的 Wireless OSI 分层结构,软件无线电的关键技术 多频段天线及 RF前端技术 直接式数字上、下变频技术 高速 DSP 技术 标准化无线协议及协议转换技术软件无线电的应用前景多模手机 通用无线平台 通用抗干扰军用电台,2022/11/12,38,21世纪电信网的发展趋势第三代移动通信,第一代模拟话音NMT，AMPS，TACS第二代数字话音低速数据（小于64Kbps)GSM,PDC，IS-95，IS-136（D-AMPS）第三代多媒体业务（小于2Mbps） 第二代业务UMTS / IMT-2000, IMT2000简介 1985年国际电联就开始研究FPLMTS，1996年正式更名为IMT2000 国际移动通信系统，工作频段2000MHz，使用日期2000年 IMT2000特点 全球性 综合性 兼容性 灵活性,2022/11/12,39,21世纪电信网的发展趋势第三代移动通信,RTT标准的主要建议WCDMA欧洲把二个标准溶合成TDD /FDD，得到日本、美国、韩 国支持，将会成为主流cdma2000美国提出，和IS-95兼容TD-SCDMA中国提出,关于市场定向电话？多媒体？视频业务？Internet ？关于体制标准全球一个标准？还是一个标准族？关于上下兼容要和第二代兼容。关于知识产权各国都希望国际标准中涉及的技术必须是开放的。,2022/11/12,40,WLAN标准IEEE802.11 （97年，草案，1/2Mbps）IEEE802.11a （99年，54Mbps，正交频分复用）IEEE802.11b（99年，11Mbps，主要标准）IEEE802.11g（20Mbps）无线传输媒体访问技术：CSMA/CA适应环境：小范围慢速移动、不宜布线的场合应用场合：有线LAN的扩展；建筑物之间的互连，特殊的网络应用（无线对等网络 ）,无线局域网WLAN,2022/11/12,41,无线局域网WLAN,2022/11/12,42,传输技术 红外线（定向光束、全方位发 射、漫反射）扩频（直扩DSSS和跳扩FHSS）窄带微波正交频率调制OFDM,无线局域网WLAN,2022/11/12,43,基本服务集BSS（basic service set）WLAN的最小构成模块，包括一些使用相同MAC协议和竞争共享介质的站点BSS可独立，也可通过一个访问点（AP）连到主干网上BSS一般对应一个单元（一个覆盖区域）扩展访问集ESS（extended service set）包括多个BSS。它们由AP和一个分布式系统（如以太网）连接。相对于LLC层，ESS是一个单独的逻辑网络。,WLAN的有关名词,2022/11/12,44,BSS,BSS,DS,ESS,基本服务集BSS,扩展访问集ESS,WLAN的基本服务,2022/11/12,45,WLAN主要的网络结构形式无中心的对等网络（自组WLAN：Ad-hoc)接入点连接的网络(多区WLAN：AP接入）（目前使用的主要形式）无线网桥桥接的网络,WLAN主要的网络结构形式,2022/11/12,46,所有站点共享和竞争同一个无线信道（CSMA/CA）任意站点间经无线信道直接通信逻辑上为共享信道的以太网虽共享信道，但数据不一定能到达所有站点存在隐藏终端的问题,无中心的自组WLANAd-hoc,2022/11/12,47,存在无线覆盖范围外的站点网中的站点“看不到”这些站点（称为隐藏终端）侦听不到隐藏终端的载波信号，无法避免冲突发生CSMA失效，信道吞吐率严重下降,A、D、C分别都能与B通信，由于没有全覆盖，结果导致： A、D侦听不到C的载波； C侦听不到A、D的载波； 当C、A或C、D同时发送时，彼此认为没有冲突， 实际上冲突会在B处发生,隐藏终端问题,2022/11/12,48,AP接入的无线网络AP(Access Point)，是一个可设定地址的站点，它提供接口到分布式系统，其位置固定带有无线网卡的站点可移动一个移动站点可以从一个AP移到另一个AP通信范围覆盖整个网络用于有线LAN的扩充,AP接入的无线网络,2022/11/12,49,AP类似于蜂窝通信网基站，移动站点类似于手机每个AP覆盖一定范围，在此范围的移动站点接入此AP，AP接收所辖范围站点的信息，可通过有线网将信号（根据目的地址）传到有线终端或另一个AP的无线用户站点可从一个AP漫游到另一个APAP接入方式中，站点之间不直接通信，只考虑站点到AP之间的通信AP实现所辖各站与有线网的接入，完成有、无线的桥接，不进行站之间的直接转发AP 完成有线LAN与无线LAN帧格式的转换,AP接入的无线网络,2022/11/12,50,吞吐量：信道速率、介质访问效率节点数：同时容纳的无线站点数覆盖范围：无线通信的距离（几十米、几百米、或几公里）传输安全：抗干扰能力、防入侵、防窃取漫游：移动站从多个AP接入的能力动态配置：网络本身是动态的，允许动态、自动地 对站点进行加入、删除或者重新定位而不影响其他站频率资源：占用的频率带宽、需许可证的频段或可自由使用的频段,WLAN的性能指标,2022/11/12,51,WLAN的协议标准,2022/11/12,52,无线个域网技术,技术分类蓝牙技术(Bluetooth)IEEE 802.15 IEEE 802.15.1/1a WPAN标准 IEEE 802.15.2 共存性IEEE 802.15.3/3a高速率IEEE 802.15.4 低速率IEEE 802.15 SG 4a 低速率其它物理层技术目前最成熟的是蓝牙技术！最新发展是UWB技术！,2022/11/12,53,蓝牙技术(续),简介1994年瑞典L.M. Ericsson发明1998年2月，Ericsson、IBM、Nokia和Toshiba发起成立蓝牙特别利益集团SIG，目前有超过2000家公司加入2003年11月发布最新标准1.2版，采用自适应跳频技术，解决与WLAN的相互干扰问题蓝牙与中国蓝牙SIG成立了中国工作小组TF9计划在TF9基础上成立中国工作委员会,2022/11/12,54,蓝牙技术(续),技术特点涵盖从物理层导应用层的多层协议,网络拓扑最多8个设备构成微微网(Piconet)多个微微网构成Scatternet,2022/11/12,55,蓝牙技术(续),技术特点基本参数,2022/11/12,56,蓝牙技术(续),应用前景发展比预想慢，但巨大的应用潜力没有消失，只是滞后在下述领域仍具有优势替代电缆连接多种设备以ad hoc方式构建人域网发展趋势蓝牙SIG分析来自工业界的反馈，针对下述不足制订新的规范数据率不高、覆盖范围小不提供微微网间的漫游机制存在安全漏洞,2022/11/12,57,IEEE 802.15,IEEE 802.15 WPANTM,IEEE 802.15.1 (Bluetooth V1.1),IEEE 802.15.1a (Bluetooth V1.2),IEEE 802.15.2 (共存性),IEEE 802.15.3(高速率 MAC和2.4 GHz物理层),IEEE 802.15.3a(其它高速率物理层，UWB),IEEE 802.15.4(低速率WPAN),IEEE 802.15.4a(WPAN低速率其它高速率物理层),2022/11/12,58,IEEE 802.15(续),已经标准化的802.15系列标准,2022/11/12,59,IEEE 802.15(续),其它标准化活动,2022/11/12,60,IEEE 802.15.3a基于UWB技术，是IEEE 802.15.3的替代物理层技术基本技术需求在10m覆盖范围时，至少能够提供不低于110Mbps的 速率。在4m覆盖范围时，至少能够提供不低于200Mbps的 速率；当覆盖范围进一步缩小时，数据速率可以高达480Mps。低功耗 以共享的方式提供高容量 高伸缩性,IEEE 802.15(续),2022/11/12,61,WLAN的技术定位,WALN在无线通信技术中的位置,4G?,2022/11/12,62,UWB的定义,UWBUltra Wideband ，超宽带从信号带宽的角度来定义的概念，并没有指明相应的实现方式 FCC给出的定义（FCC 02-48 Report & Order）： 信号的相对带宽大于0.2或绝对带宽大于500MHz,式中，fH和fL分别为系统的高端频点和低端频点（按-10dB计算）,这里相对带宽的定义为：绝对带宽定义为：,2022/11/12,63,什么是超宽带,超宽带(Ultra-WideBand） 简称UWB-10dB相对带宽大于0.2或在传输的任何时刻带宽大于500 MHz,2022/11/12,64,UWB的各种用途及所占用的频段（FCC）,探地雷达：960MHz，3.1GHz10.6GHz墙内成像系统：960MHz，3.1GHz10.6GHz穿墙成像系统：960MHz，1.99GHz10.6GHz监视系统：1.99GHz10.6GHz医疗成像系统：3.1GHz10.6GHz室内通信系统（必须确定在室外不能使用）：3.1GHz10.6GHz手持设备间通信：3.1GHz10.6GHz车载雷达系统：22GHz29GHz,1.6,1.9,2.4,Bluetooth,802.11bCordless PhonesMicrowave Ovens,PCS,5,802.11a,-41 dBm/Mhz,“Part 15 Limit”,Frequency (Ghz),信号发射功率,10.6,3.1,UWB Spectrum,2022/11/12,65,FCC对发射功率的限制,室内和室外通信系统频谱范围为3.1GHz10.6GHz在这一频率范围内，等效各向同性发射功率 EIRP不能超过 -41.3dBm/MHz,2022/11/12,66,实现方式,2022/11/12,67,UWB标准化工作,标准制定IEEE 802.15.3a任务组正在进行高速UWB物理层的标准制定工作，MB-OFDM和DS-UWB两种方案相持不下，时间表一再延迟Intel、TI等公司组成了MBOA联盟，推动以MB-OFDM方案为基础的标准化工作Motorola等公司成立了UWB论坛（UWB Forum），推动DS-UWB方案的发展IEEE 802.15.4a任务组正在进行低速、低成本、低功耗UWB物理层的标准制定工作,2022/11/12,68,技术领先未必市场成功产业化的成功者胜出,两种方案的竞争,UWB技术研究只是万里长征的第一步产业链的建立UWB ForumMBOA芯片组网协议应用协议自动配置与现有上层协议的兼容,2022/11/12,69,3G-4G,1974年Bell实验室提出蜂窝移动通信概念 蜂窝小区系统设计解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾1980s 第一代移动通信系统（1G）美国AMPS、北欧NMT、日本NAMTS、英国TACS 模拟传输，话音业务，FM调制多址方式：FDMA大量不兼容制式并存,移动通信的发展史,2022/11/12,70,移动通信的发展史,1990s 第二代移动通信系统（2G）GSM、IS-54、PDC、IS-95(N-CDMA或称cdmaOne)数字传输，话音业务与传真等低速率数据业务多址方式：TDMA（ GSM ）、CDMA（IS-95） 微蜂窝小区结构，频谱利用率高，系统容量大 新的调制方式GMSK、QPSK等标准化提高,2022/11/12,71,移动通信的发展史,2000s 第三代移动通信（3G）UMTS/IMT-2000：WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA数字传输，移动多媒体业务、多速率、多种QoS 要求 多址方式：CDMA为主高速率：室内或静止（10 km/h）： 2.048 Mbps；市内（60 km/h）： 384 kbps；郊区（200 km/h）： 144 kbps; 微蜂窝结构，QPSK/自适应调制，分组交换（IPv4）标准化进一步提高2.5G标准： GSM 对应的GPRS/EDGE IS95 对应的CDMA1X,2022/11/12,72,ITU定义的3G目标IMT-2000,多媒体能力,个人化服务,智能化功能,多速率和高级业务(2Mb/s),固定网的质量,更简单的蜂窝结构容易进行信道规划和管理,大容量:60路话/小区/MHz,低的发射功率室外300mw,室内20mW,2022/11/12,73,北美,欧洲,IS-95A,IS-95B,IS-95C,cdma2000,GSMTDMA,GSM+GPRS,HSCSD,GSM+EDGE,WCDMA,普通分组数据业务,高速电路交换数据,GSM增强数据率,IMT2000的演进,2022/11/12,74,IMT2000的发展和超越,第一阶段（3G Enhancement）3GPP & 3GPP2 cdma2000 1xEV-DO/DV 1-10 Mbps2005年下行链路达到30Mbps2010年左右实用化第二阶段（B3G/4G） 2010年初步实现有效载荷移动接入峰值100 Mbps慢速移动/WLL峰值1Gb/s全球漫游WRC-2006确定频谱分配,2022/11/12,75,3G面临的应用问题,制式标准仍然不统一，标准间不兼容核心网络不基于IPv6，无法实现全球漫游不支持高速流媒体业务不支持与WLAN、FWA、PAN的互联,2022/11/12,76,第四代移动通信4G的提出未来的无线应用,在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无缝的无线服务与应用在任何地方宽带接入互联网:提供Real-time video、VoD、VoIP、MMS、Virtual Reality、Tele-conference、Internet browser、Audio/Video mail、chatting、Interactive game等多媒体业务提供增值业务如银行转帐、移动支付、股票交易、信用卡、保险、教育等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与服务,2022/11/12,77,第四代移动通信的提出,更高速率的空中接口，移动Internet接入，更先进的多媒体应用个性化服务更大的系统容量，更便捷的接入技术更有效的频谱利用率自适应网络优化配置可重新配置能力,All-IPv6-based,全球统一的标准体系，多种系统、多种服务的兼容性Satellite BroadbandS-UMTSBroadcasting：DVB-SDVB-TDABCellular：GSMGPRSEDGE,UMTSUMTS+WLL：Broadband FWAMWSXmdsLAN：HyperLANWLANBluetoothIRPANBody-LAN,WirelessIPSociety,S-UMTS,SatelliteBroadband,DVB-S,DVB-T,DAB,GSM,GPRS/EDGE,DECTIR,BroadbandW-LAN,UMTS,Satellite/HAPS,Broadcasting,Cellular,Indoor,MBS 40,xMDS,Broadband WFA,Wireless Local Loop,Body LANs,PersonalArea Networks,UMTS +,4th Generation,Local Area Networks,MBS 60,MWS,Bluetooth,Quasi-Cellular,Reconfigurable Radio,4G未来无线应用的总体框架,2022/11/12,79,4G,Capabilities,1000,Peak Useful Data Rate,(Source : ITU-R),2022/11/12,80,第四代移动通信的提出未来无线应用的需求,新的空中接口蜂窝移动通信接口慢速本地无线接入接口接口速率蜂窝移动通信接口：up to 100Mbps慢速本地无线接入接口： up to 1000Mbps移动性的定义低速：步行，3km/h以内中速：市内车辆，50km/h-60km/h高速：高速公路、火车，60km/h-250km/h及以上,2022/11/12,81,第四代移动通信的主要特征,核心网络基于IPv6更好地支持 移动业务，安全性和无限制的地址空间支持多种异构的相互竞争的宽带无线网络之间的整合多种系统、多种服务的兼容以无线接入点（AP）为IP网关不同的无线接入技术在同一个域中共存无线资源的优化设计,2022/11/12,82,第四代移动通信面临的技术挑战,满足QoS要求的宽带无线链路(PHY/MAC) ： HSPRT 100 Kbps 1-10 Mbps 自适应速率，可靠的无线链路，QoS要求弹性的系统容量 高端应用带宽可能突破 1Gbps将多种无线技术整合为单一的IP网络统一的移动协议结构，开放的网络应用接口新的组网模式低成本的结构实用的移动信息服务网络浏览、增值服务（如金融、保险、教育等）,更低的费用,更灵活的网络,新的服务,2022/11/12,83,B3G/4G的前沿技术与当前研究热点,宽带无线链路： HSPRT，OFDM+CDMA端到端的QoS控制：多级ARQ软件无线电技术：宽带/多通道/多模式智能天线技术：自适应天线阵/MIMO空时传输编码分集IP网空中接口的优化设计，分层切换: PDMA动态非对称上下行链路：TC，动态频谱分配DSA定位与AAA技术,2022/11/12,84,紫外光通信技术,紫外光通信直视紫外光通信是基于大气散射，采用日盲区中紫外波段(200-280nm)光波进行通信传输，主要应用于短距离的、保密的通信，是常规通信的一种重要补充。紫外光紫外光波(Ultraviolet,简称UV)是一种电磁波，它的波长分布在10nm到400nm上。紫外段光谱按照不同的划分方法可以分成多个区域，如下图所示。,2022/11/12,85,紫外光通信的特点,紫外光通信特点紫外光不仅具有与其他光波相同的物理效应，由于它的波长更短，使得它有非常强的散射效应。这一效应决定了大气紫外光传输的一些主要特征：1）太阳光的紫外辐射在通过地球大气层时,会受到对流层上臭氧层对这一波段紫外光的强吸收作用，使得这一波段的紫外辐射在海平面附近几乎衰减为零，属于日盲区； 2）UVC段光波在空气中的衰减率不是很大； 3）由于低空的分子密度高，UVC波段紫外光波具有强的瑞利散射效应。直视紫外光通信是基于大气散射，采用日盲区中紫外波段(200-280nm)光波进行通信传输，主要应用于短距离的、保密的通信，是常规通信的一种重要补充。,2022/11/12,86,紫外光通信的优点,紫外光通信特点(1)数据传输的保密性高；由于大气的强吸收作用，系统辐射的紫外光通信信号的强度按指数规律衰减，这种强度衰减是距离的函数。因此，可根据通信距离的要求来调整系统的辐射功率，使其在通信范围之外的辐射功率减至最小,提高传输保密性。(2)系统抗干扰能力强；紫外光传输的优点之一是系统的辐射功率可根据通信距离要求而减至最小，因此，常规的无线电设备很难干扰远方站台的紫外光通信信号。(3)可用于非直视通信；由于大气中存在大量的粒子,紫外辐射在传输过程中存在较大的散射现象，这种散射特性使紫外光通信系统能以非直视方式（Non-Line of Sight，NLOS）传输信号，从而能适应复杂的地形环境，克服了其他自由空间光通信系统必须工作在可视距方式（Line of Sight，LOS）的弱点。(4) 无需ATP(Acquisition Tracking and Pointing)跟踪。采用紫外光通信既克服了有线通信需要铺设电缆的缺点，节省了收放电缆所需的时间，又克服了无线通信易被监听的弱点还大大减少了通信设备和线路开设及拆除时间。,2022/11/12,87,紫外光通信原理,紫外光通信系统示意图,2022/11/12,88,紫外光通信的应用,紫外光通信应用用于一个按编队超低空飞行的直升飞机小队用于复杂地区巡逻的小分队用于常规作战用于航母飞行甲板通信系统,2022/11/12,89,Welcome to the Wireless World!,谢谢！Thanks,