移动通信基础总结
- 术语
GSM: gloabal system for mobile communications 全球移动通信系统
GPRS：general packet radio service 通用分组无线服务技术
ISP：网络服务提供商
- 移动通信发展历史：
在移动通信的发展过程中，每隔十多年，就会出现一套新的通信标准。谁掌握了标准，谁就掌握了行业的制高点
一是技术的变化，从模拟到数字，从语音到数据，从窄带到宽带，到超宽带。
二是人们手机的变化，从大哥大，到2G手机，到智能手机。
三是生活方式的变化，从打电话到发短信，到上网看新闻，聊天，再到看视频，到人们无时无刻离不开手机。
1G: 以语音为中心，基于模拟和蜂窝技术;
模拟电路（模拟信号传输，即将电磁波进行频率调制，将语音信号转换到载波电磁波上，载有信息的电磁波发布到空间后，由接收设备接收，并从电磁波上还原语音信息，即为完成一次通话）
缺点：没有通用的移动通信标准，国家到另一个国家，移动设备无法工作；
且语音品质低、讯号不稳定、涵盖范围也不够全面，安全性也存在较大的问题；而且还会出现在打电话时串音的问题，也就是说接收者听到的不是和自己通话的人的声音，而是别的电话线路上的声音
2G: 突破：数字电路（在数字电路的应用下，一个小小的芯片就能够替代模拟电路的几十个芯片，所以2G时代的手机变小了，更加便携）；诺基亚是2G时代的领航者；GSM（「蜂窝移动电话」）脱颖而出成为最广泛采用的移动通信制式；（它是把所有需要覆盖的区域分割为很多小块，每个小块近似为正六边形，所有的小块一个挨着一个的在一起就像蜂窝）
优点：它克服了模拟移动通信系统的弱点，话音质量、保密性能得到大的提高，并可进行省内、省际自动漫游。第二代移动通信替代第一代移动通信系统完成模拟技术向数字技术的转变
缺点：只能打电话，发短信，上网很困难
GSM【欧洲】基于TDMA（时分多址） 缺陷：一个基站能够支持的用户数量有限，比如在900M赫兹频率的时候，最多只能支持992个人使用【欧洲的占领更多国家】
CDMA【北美】（码分多址）它一个基站最多支持1600个用户，算下来将近TDMA的两倍。码分多址的特点是用户虽然处于同一个频段，但是每个用户的特征标识，也就是码不一样，用户通过自己独特的码，也就是一个标识来发送和收取信息【北美、日本、韩国】
2.5G: 通用无线分组技术：
GPRS：由GSM演进而来
北美基于CMDA演进
3G:通信标准将信息的传输速率提高了一个数量级，这是一个飞跃（标示称网速很高，但实际网速并不快）
WCDMA（欧洲）：宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范
CDMA2000（北美）：是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术（美国高通北美公司为主导提出）
TD-SCDMA（中国）：(时分同步CDMA
LTE：全称为Long Term Evolution，是3GGP组织对于3G网络的一项长期发展、演进计划，LTE在未来可以提供远远超过现有任何3G网络的数据传输速率，被看作是在3G向4G过渡的过程中的最重要的技术标准
优点：更快的速率，更大的带宽
缺点：
4G: 4G网络在规范上前所未有的统一。全球均采用3GPP组织推出的LTE/LTE-Advanced标准，最新标准下空中接口的关键技术放弃了CDMA转投OFDM，即Orthogonal Frequency Division Multiplexing，中文翻译过来是正交频分复用
使用扁平网络结构，减少端到端通信时信息转发的次数，同时增加了基站之间光纤的带宽
优点：4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区
缺点：理论很快，很多人同时上网，它不仅不够快，甚至可能连不上去（这一方面是因为总的网速不够快，另一方面是因为很多人同时和基站通信，基站成了瓶颈。
通常，一个基站覆盖范围是1000米半径（基站之间的距离一般为2至3公里），正常情况下，这方圆一公里范围内的人不会都同时上网，因此分给每个上网的人的带宽是够用的，但当大家都要发照片时，总的传输率超过了信道的总带宽，根据香农第二定律，出错率是100%，于是大家都发不了。解决：怎么解决这个问题？有人会想到继续增加带宽。这是一种自然而然、颇为合理的想法。虽然在4G基础上增加2至3倍的带宽并非难事，但如果想增加1至2个数量级就办不到了。因为这一方面要求大大增加基站的功率，基站周围就会因为电磁波辐射太强而变得不安全；另一方面，要想增加带宽，就要增加通信的频率范围，但无线通信的频率无法向下扩展，只能向上扩展，而无线电波的频率越高，它绕过障碍物的能力就越差，当它高到可见光的频率时，你随便用张纸就能挡住它，何况城市里林立的高楼。
怎么办？最简单的办法就是在提高通信频率的同时，把基站建得非常密，这样就不怕被建筑物阻拦了）
5G:相对4G是在1000米范围内建一个基站，5G是在百米半径的范围内建基站，目前的方案是基站距离平均为两三百米。
手机和基站的距离缩短，会带来三个好处：1.建筑物干扰的问题得到解决；2.更少的人分享带宽；3.由于基站通信范围从1000米减少到100米，功率可以降低两个数量级，这样，基站周围电磁波辐射也会大大降低。
当5G的基站密集到两三百米甚至不到100米就有一个的时候，我们家里或许就不需要安装WiFi了。这样，互联网和通信网络才真正融合成一个网络，这无疑将是一次通信的革命
4G网络已经很快了，已经能够满足我们日常需求了，为什么还要5G呢？
其实，目前对于4G来说有一个硬伤：网络拥塞！
随着每个人平均拥有的移动设备的增多，随着越来越多的设备接入云端，网络拥堵已经成为了我们所需要面对的问题，例如：人群比较密集的地方网络会瘫痪。要想实现万物互联，就必须跨过4G网络阻塞这一道难关。
而针对4G网络阻塞时因为信息的传输率大于信道容量，5G带来的解决方法就是加大带宽，利用毫米波，大规模多输入多输出，3D波束成形，小基站等技术，实现比4G更快的速度，更低的时延和更大的带宽，可以同时链接千亿个设备。
有人形容5G的速率是这么说的：下载一个文件大小1G的电影，只需要一秒钟。这是个非常通俗的解释，贴切。
|
BTS:基站收发信台：实现BTS和移动台间通过空中接口的无线传输和相关控制功能 |
几种不同技术的概念
2G系统组成 GSM 四个部分：
|
BSC：基站控制器：提供对BSS的控制功能：接口功能、地面信道管理功能、 无线信道管理功能、 操作和维护以及扩容功能 |
MS:移动台
BSS：基站子系统
OSS：操作子系统：相对独立的对整个系统提供服务和管理的单元。包括用户管理、设备管理、网络运营控制等。比如HLR和SIM卡的数据管理和计费管理
|
MSC/VLR: 移动业务交换中心（整个NSS的核心,具有号码存储,呼叫处理,路由选择,回波抵消和超负荷控制等功能 |
|
HLR/AUC: 归属用户位置寄存器（是整个移动通信系统的中央数据库,存放着该HLR控制区内所有用户的数据/鉴权中心 |
NSS：网络子系统
|
OMC: :操作维护中心（提供对GSM系统进行集中操作和维护的功能，允许远程接入对系统进行管控 |
|
EIR: 移动设备标识寄存器（存放着需要管理的设备的IMEI号，同时存有三种清单：白名单、黑名单、灰名单） |
FDD是上行（发送）和下行（接收）的传输分别使用分离的两个对称频带的双工模式，需要成对的频率，通过频率来区分上、下行。
对于对称业务（如语音）能充分利用上下行的频谱，但对于非对称业务，由于上行负载低，频谱利用率则大大降低。
TDD是上行和下行的传输使用同一频率的双工模式，根据时间来区分上、下行并进行切换，不需要成对的频率，上下行链路业务共享同一信道，可以不平均分配，特别适用于非对称的分组交换数据业务（如互联网）
CDMA： 采用扩频技术使多用户同时共享包括频谱、时间、功率、空间和特征码等要素的无线资源，实现多址联接的通信方式。
CDMA 与 FDMA、TDMA 的最大不同点在于它能统计复用无线资源，即所有CDMA 用户动态共享频率、时间和功率资源，而仅依靠特征码来区分各用户
FDD LTE
TDD LTE
LTE
3G系统组成
WCDMA（欧洲）：核心网基于 GSM-MAP，可有效支持电路交换业务（如 PSTN、ISDN网）、分组交换业务（如 IP 网）和其它宽带业务。WCDMA采用DS-CDMA多址方式，码片速率是3.84Mcps，载波带宽为5MHz。工作模式：FDD模式。
CDMA2000（北美）：采用 MC-CDMA（多载波 CDMA）多址方式，可支持话音、分组、数据等业务，并且可实现 QoS 的协商。工作模式：FDD模式
TD-SCDMA（中国）：采用时分双工同步码分多址方式。是集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术，它采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电、低码片速率等技术。通过最佳自适应资源分配和最佳频谱效率，可支持速率从8kbps到2Mbps的语音、互联网等所有的3G业务。工作模式：TDD模式。
3G移动通信系统的网络组成：
1．用户设备（UE）
2．无线接入网（UTRAN）：包括Node B和RNC
Node B相当于GSM网络中的基站收发信台（BTS），可采用FDD、TDD模式或双模式工作
RNC相当于GSM网络中的基站控制器（BSC），提供无线资源的控制功能
3．核心网（CORE Network）：PS（分组交换域）和CS（电路交换域）
4G系统组成：两大技术标准：FDDLTE TDDLTE FDD（频分双工） TDD（时分双工）
LTE网络结构特点：
1）业务平面与控制平面完全分离化
2）核心网趋同化,交换功能路由化
3）网络扁平化,全IP化
4）不在需要RNC,大部分功能转移到基站实现
5）以数据业务为主
接口协议：三层两面
三层：物理层、数据链路层和网络层
两面：指控制平面和用户平面
信令流：控制平面
数据流：用户平面
多址技术的分类及比较
网络的速率、语音和数据业务的差异
来源：oschina
链接：https://my.oschina.net/u/4373225/blog/4500592