物联网通信要点.ppt

第4章　物联网通信 4.1　移动通信网络 4.1.1　移动通信基本原理 4.1.2　宽带移动通信 移动通信系统在生活中的应用 移动通信的特点： 覆盖广 建设成本低 部署方便 具备移动性 物联网与移动通信网络 物联网的终端都需要以某种方式连接起来，发送或者接收数据。移动通信网是适合物联网组网特点的通信和联网方式。 物联网的组网特点 方便性：不需要数据线连接 信息基础设施的可用性：不是所有地方都有方便的固定接入能力 一些应用场景本身需要随时监控的目标就是在移动状态下 移动通信网络将是物联网主要的接入手段 章节设置 移动通信的基本原理 移动通信的特点 移动通信网络的发展历程 宽带移动通信系统的标准演进、网络架构和技术特点 4.1.1　移动通信基本原理 早期移动通信发展历程 1897年，马可尼在陆地和一艘拖船上完成无线通信实验，标志无线通信的开始 1928年，美国警用车辆的车载无线电系统，标志移动通信开始 1946年，Bell实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车电话网，1960s，实现无线频道自动选择域公用电话网自动拨号连接。 1974年，美国Bell实验室提出蜂窝移动通信的概念 1、移动通信特点 （1）移动性。 （2）电波传播条件复杂。 （3）噪声和干扰严重。 （4）系统和网络结构复杂。 （5）要求频带利用率高，设备性能好。 无线电传播环境 携带信息的电磁波的传输是扩散的； 地理环境复杂多变，用户移动随机不可预测， 所有这些都造成了无线电波传输的损耗。 多径传播 基站天线、移动用户天线和这两端天线之间的传播路径称之为无线移动信道。 多径信号经过不同的路径到达接收端时，具有不同的时延和入射角，这将导致接收信号的时延扩展和角度扩展。 多普勒效应 三类损耗和四种效应 三类损耗 路径传播损耗 大尺度衰落损耗 小尺度衰落损耗 四种效应 阴影效应 远近效应 多径效应 多普勒效应 2．移动通信的发展 蜂窝系统的概念和理论在20世纪60年代就由美国贝尔实验室等单位提了出来，但其复杂的控制系统直到20世纪70年代才大规模实现。 小区制蜂窝通信具有小覆盖、小发射功率和资源重用等优点，决定了它在现代移动通信中的重要作用。 现代移动通信发展历程 现代移动通信发展主要经历了三个阶段 第一代移动通信系统 第二代移动通信系统 第三代移动通信系统 （1）第一代移动通信系统 解决了用户移动性的基本问题 蜂窝小区系统设计:频率复用 ---解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾 多址方式：FDMA 模拟系统 --- FM调制、模拟电路交换、模拟语音信号 业务功能：单一通话 第一阶段是模拟蜂窝移动通信网，时间是20世纪70年代中期至80年代中期。 模拟系统有以下缺点：频谱利用率低；业务种类有限；无高速数据业务；必威体育官网网址性差，易被窃听和盗号；设备成本高；体积大，重量大。 （2）第二代移动通信系统 数字化通信 语音信号数字化、数字式电路交换、数字式调制 多址方式：TDMA，CDMA 微蜂窝小区结构：提高用户数量 采用了一系列数字处理技术来有效提高通信质量 纠错编码、交织、自适应均衡、分集等 业务类型：以通话为主，还有低速数据业务 以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从20世纪80年代中期开始 从1996年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5G移动通信系统，如GPRS和IS-95B。 CDMA应用于数字移动通信的优点 系统容量大： 比模拟网大10倍，比GSM大4.5倍 系统通信质量更佳 ：软切换技术 频率规划灵活 适用于多媒体通信系统： 多CDMA信道方式、多CDMA帧方式 （3）第三代移动通信系统 以多媒体(Multi-media)综合服务业务为主要特征 会话型、数据流型、互动型、后台类型 主要以宽带CDMA技术为基础 WCDMA、CDMA2000、TD－SCDMA、WiMax等 多址方式： TDMA/CDMA/OFDMA 电路交换?分组交换 引入多种新技术 智能天线、发端分集、空时码、OVSF多址码等 第三代移动通信系统的目标 能实现全球漫游 能提供多种业务 能适应多种环境 足够的系统容量 4.1.2 宽带移动通信 第三代移动通信系统的概念是国际电联（ITU）早在1985年就提出的，当时称为未来公共陆地移动通信系统（FPLMTS）,1996年更名为IMT-2000，在欧洲称其为个人移动通信系统（UMTS）。 IMT-2000的宗旨是建立全球的综合性个人通信网，提供多种业务，尤其是多媒体和高比特率分组数据业务并实现全球无缝覆盖。 演变历程 2000年5月举行的ITU-T 2000年全会上，被正式命名