3G与通信的基础教材

### 3G与通信的基础知识点解析 #### 一、移动通信的发展历程与关键技术 ##### 1.1 移动通信的发展历程 - **第一代移动通信**：主要采用模拟技术，如美国的AMPS（Advanced Mobile Phone System）系统。 - **第二代移动通信**：开始采用数字技术，支持语音通话和短信服务，例如GSM（Global System for Mobile Communications）。 - **第三代移动通信**（3G）：引入了高速数据传输能力，支持视频通话、互联网接入等服务。 - **第四代移动通信**（4G）：提供更快的数据传输速度，实现高清视频流、VoIP等高级服务。 - **第五代移动通信**（5G）：不仅进一步提升数据传输速率，还着重于提高网络可靠性和响应时间，支持大规模物联网应用。 ##### 1.2 移动通信的关键技术 ###### 1.2.1 多址方式 - **FDMA（频分多址）**：通过分配不同的频率带宽给不同的用户来实现多路复用。 - **TDMA（时分多址）**：在相同的频率上，不同用户通过分配不同的时间片来区分。 - **CDMA（码分多址）**：利用编码技术区分用户，所有用户在同一时间和频率上发送信息。 - **OFDMA（正交频分多址）**：结合了FDMA和TDMA的优点，用于4G和5G系统。 ###### 1.2.2 功率控制 - **开环功率控制**：终端根据接收到的基站信号强度自动调整发射功率。 - **闭环功率控制**：基站通过测量终端信号质量反馈信息，指导终端调整发射功率。 ###### 1.2.3 蜂窝技术 - **小区划分**：将服务区划分为多个小区域（小区），每个小区覆盖一个基站。 - **频率复用**：相邻小区使用不同频率，通过合理规划减少干扰。 ###### 1.2.4 分集技术 - **空间分集**：使用多个天线接收信号，增加接收可靠性。 - **频率分集**：利用不同频率传输同一信号，避免频率选择性衰落。 ###### 1.2.5 GPS同步问题简介 - GPS（全球定位系统）在移动通信中的作用是提供精确的时间同步，对于CDMA等技术尤为重要。 - 在CDMA系统中，基站间需要精确的时间同步，以确保信号的正确解码。 ##### 1.3 无线信道 - **从原始信号到无线电波的转换**：涉及调制、编码等过程，确保信号能够在空中有效传播。 - **各逻辑信道的作用**：包括控制信道、业务信道等，分别负责传输控制信息和服务数据。 ##### 1.4 CDMA协议导读 - **TIA/EIA-41-D**：定义了北美的CDMA移动通信系统的接口标准。 - **IOS 40**：涉及CDMA移动通信系统的操作和维护方面。 - **智能业务相关协议**：如CAMEL（Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic）等，支持增值服务。 #### 二、网络体系结构和演进 ##### 2.1 WCDMA系统结构 - **UMTS系统网络构成**：由核心网（CN）、无线接入网（UTRAN）和用户设备（UE）三部分组成。 - **系统接口**：包括Iu、Iub、Iur等接口，实现不同网络元素间的通信。 ##### 2.2 UTRAN的基本结构 - **RNC（无线网络控制器）**：管理和控制多个Node B，执行无线资源管理等功能。 - **Node B**：负责无线信号的发送与接收，相当于传统移动通信中的基站。 - **UTRAN各接口的基本协议结构**：如Iu接口连接RNC和核心网，Iub接口连接RNC和Node B等。 ##### 2.2 GSM数字蜂窝移动通信技术 - **GSM话音处理和收、发信过程**：包括语音编码、信道编码等步骤。 - **GSM系统中的逻辑信道**：分为广播信道、公共控制信道、专用控制信道和业务信道。 - **GSM移动通信系统的结构**：包括移动台（MS）、基站子系统（BSS）、网络交换子系统（NSS）等。 ##### 2.3 第三代数字移动通信系统（3G） - **IMT-2000无线接口和无线传输技术方案**：国际电信联盟为3G制定的标准框架。 - **CDMA技术和三大标准的评述**：WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA三种主流3G技术的特点比较。 - **3G的关键技术**：高速数据传输、多址技术、智能天线等。 - **IMT-2000系统的基本结构**：包括无线接入网（RAN）和核心网（CN）。 ##### 2.4 2G向3G过渡的策略和方案 - **GPRS（通用分组无线业务）技术和网络**：作为2G到3G的过渡技术，提高了数据传输速率。 - **2G向3G演进的策略**：如逐步部署新技术、网络升级等。 - **我国GSM向TD-SCDMA过渡的方案**：具体实施细节和技术路径。 - **无线应用协议WAP**：早期的移动互联网访问协议，主要用于2G网络。 #### 三、核心网 ##### 3.1 核心网络基本结构 - **R99网络结构及接口**：定义了早期3G网络的核心网架构。 - **R4网络结构及接口**：对R99进行了优化，引入了软交换技术。 - **R5网络结构及接口**：进一步发展，支持更多多媒体业务。 ##### 3.2 主要接口协议 - **Uu接口**：连接UE和Node B，用于无线资源管理。 - **Iub接口**：连接Node B和RNC，用于数据传输。 - **Iur接口**：连接两个RNC，用于切换过程中的信息交互。 - **Iu接口**：连接RNC和核心网，用于承载和控制平面的通信。 #### 四、基本信令流程 - **UE的状态与寻呼流程**：包括空闲态、连接态等状态，以及如何进行寻呼。 - **电路域移动性管理**：涉及位置更新、鉴权等过程。 - **分组域移动性管理流程**：如MM功能、移动性管理状态等。 - **呼叫控制**：包括移动起始呼叫建立、移动终止呼叫的建立等流程。 - **分组域会话管理流程**：如PDP Context激活、修改和去激活等功能。 #### 五、IMS体系架构 ##### 5.1 IMS体系架构的简介 - **因特网协议多媒体子系统（IMS）**：基于IP的下一代通信系统，支持多媒体业务。 - **IMS业务举例**：如视频会议、即时消息等。 - **IMS的起源**：从固定网络向融合网络演进的需求出发。 ##### 5.2 IP多媒体子系统体系 - **体系上的要求**：包括服务质量、安全性等方面。 - **IMS相关实体和功能的描述**：如S-CSCF、P-CSCF、I-CSCF等组件的功能。 ##### 5.3 IMS概念 - **注册**：终端在IMS网络中注册的过程。 - **一次注册多个用户标识符的机制**：允许一个终端同时注册多个用户标识。 - **会话的发起**：包括信令交互、媒体协商等步骤。 - **IMS会话举例**：具体会话建立和释放的过程。 ##### 5.5 SIP - **背景**：SIP（Session Initiation Protocol）是一种用于建立、修改和释放多媒体会话的协议。 - **设计原则**：简单、灵活、可扩展。 - **SIP体系结构**：包括用户代理、代理服务器、重定向服务器等组件。 - **消息格式**：定义了请求和响应消息的结构。 - **SIP URI**：统一资源标识符，用于标识SIP实体。 - **tel URI**：电话号码格式的URI，用于拨打电话。 - **SIP结构**：详细说明了SIP消息的各个组成部分。 - **注册**：终端在SIP网络中的注册流程。 - **对话**：SIP中的会话管理机制。 以上内容详细介绍了移动通信的基本概念和发展历程，以及3G技术的关键特点和网络架构，同时还涵盖了核心网的基本结构和信令流程等内容，为读者提供了全面深入的理解。