1. 無線上網卡上寫支持gsm,gprs,edge,後面兩個是數據傳輸方式我懂,gsm在這里代表什麼,還能通話
GSM全名為:Global System for Mobile Communications,中文為全球移動通訊系統,俗稱"全球通",是一種起源於歐洲的移動通信技術標准,是第二代移動通信技術,其開發目的是讓全球各地可以共同使用一個行動電話網路標准,讓用戶使用一部手機就能行遍全球。我國於20世紀90年代初引進採用此項技術標准,此前一直是採用蜂窩模擬移動技術,即第一代GSM技術(2001年12月31日我國關閉了模擬移動網路)。目前,中國移動、中國聯通各擁有一個GSM網,為世界最大的移動通信網路。GSM系統包括 GSM 900:900MHz、GSM1800:1800MHz 及 GSM1900:1900MHz等幾個頻段 。GSM(全球移動通信系統)是一種廣泛應用於歐洲及世界其他地方的數字行動電話系統。GSM使用的是時分多址的變體,並且它是目前三種數字無線電話技術(TDMA、GSM和CDMA)中使用最為廣泛的一種。GSM將資料數字化,並將數據進行壓縮,然後與其它的兩個用戶數據流一起從信道發送出去,另外的兩個用戶數據流都有各自的時隙。。GSM實際上是歐洲的無線電話標准,據GSM MoU聯合委員會報道,GSM在全球有12億的用戶,並且用戶遍布120多個國家。因為許多GSM網路操作員與其他國外操作員有漫遊協議,因此當用戶到其他國家之後,仍然可以繼續使用他們的行動電話。
美國著名通信公司Sprint的一個輔助部門,美國個人通信正在使用GSM作為一種寬頻個人通信服務的技術。這種個人通信服務將最終為愛立信、摩托羅拉以及諾基亞現在正在生產的手持機建立400多個基站。手持機包括電話、簡訊尋呼機和對講機。
GSM及其他技術是無線移動通信的演進,無線移動通信包括高速電路交換數據、通用無線分組系統、基於GSM網路的數據增強型移動通信技術以及通用移動通信服務
[編輯本段]二.GSM歷史:
1998年,目標為制訂接替GSM的第三代行動電話(3G)規范的3GPP啟動。3GPP也接受了維護和繼續開發GSM規范的工作。ETSI是3GPP的成員之一。
在發展的過程中,GSM系統的功能不斷得到豐富,從而能夠提供更多樣的服務。由GSM系統首先引入的簡訊息服務(SMS)提供了一種新穎、便捷、廉價的通訊方式。
1994年,GSM實現了基於電路交換的數據業務和傳真服務。1999年,WAP協議使得用戶可以通過手機訪問互聯網。
2000年後開始商用的通用分組無線服務(GPRS)使得GSM系統能夠以效率更高的分組方式提供數據通訊。
2003年, EDGE技術開始商用,提供了接近3G的數據通訊能力。
目前,3GPP組織還在發展GSM標准,以便利用已經大量部署的GSM基礎設施,平滑地向3G[2]技術演進。
[編輯本段]三.GSM特點
1.GSM使用上直觀的特點:
GSM系統有幾項重要特點:防盜拷能力佳、網路容量大、手機號碼資源豐富、通話清晰、穩定性強不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機耗電量低。
2.GSM的技術特點:
1.頻譜效率。由於採用了高效調制器、信道編碼、交織、均衡和語音編碼技術,使系統具有高頻譜效率。
2.容量。由於每個信道傳輸帶寬增加,使同頻復用栽干比要求降低至9dB,故GSM系統的同頻復用模式可以縮小到4/12或3/9甚至更小(模擬系統為7/21);加上半速率話音編碼的引入和自動話務分配以減少越區切換的次數,使GSM系統的容量效率(每兆赫每小區的信道數)比TACS系統高3~5倍。
3.話音質量。鑒於數字傳輸技術的特點以及GSM規范中有關空中介面和話音編碼的定義,在門限值以上時,話音質量總是達到相同的水平而與無線傳輸質量無關。
4.開放的介面。GSM標准所提供的開放性介面,不僅限於空中介面,而且報刊網路直接以及網路中個設備實體之間,例如A介面和Abis介面。
5. 安全性。通過鑒權、加密和TMSI號碼的使用,達到安全的目的。鑒權用來驗證用戶的入網權利。加密用於空中介面,由SIM卡和網路AUC的密鑰決定。TMSI是一個由業務網路給用戶指定的臨時識別號,以防止有人跟蹤而泄漏其地理位置。
6.與ISDN、PSTN等的互連。與其他網路的互連通常利用現有的介面,如ISUP或TUP等。
7.在SIM卡基礎上實現漫遊。漫遊是移動通信的重要特徵,它標志著用戶可以從一個網路自動進入另一個網路。GSM系統可以提供全球漫遊,當然也需要網路運營者之間的某些協議,例如計費。
GSM原理
GSM是Global System for Mobile Communication 的縮寫。意思是全球移動通信系統。分GSM900、DCS1800和PCS1900三個頻段,一般的所謂的雙頻手機就是在GSM900和DCS1800頻段切換的手機。PCS1900(PCS1900 - Personal Communications System operating in the 1,900MHz band.)則是別的一些國家使用的頻段(如美國)。 GSM900/1800分別是工作在890~960mhz/1710~1880mhz頻段的。GSM900的手機最大功率是8W(實際中移動台沒這么大的功率,一般的手機最大功率是2W,車載台功能大), 而DCS1800的手機的最大功率是1W。
GSM900/DCS1800/PCS1900的區別: GSM900是初始的GSM 系統, MOBILE 的功率從輸出1W-8W, GSM900的通道從1 ~124, DCS1800的通道從512~885; DCS1800是低功率的, 最高是1W;
GSM的頻段:GSM900 小區半徑35km 上行880~915MHZ 下行將925~960MHZ
PHASE2: 890~925MHZ 和935~960MHZ; 通道號1---124.
GSM1800小區半徑2km(由於1800mhz手機的低功率) 上行1710~1785MHZ 下行1805~1880MHZ。
PHASE2: SAME; 通道號 :512—885. 為高密度的用戶.
GSM1900: 1850~1910MHZ 1930~1990MHZ
上行和下行組成一頻率對, 上行就是手機發射、機站接收;下行就是基站到手機。 例如935-960 和890-915 相差45MHZ, 第二個通道上, 上行落後下行三個時系.
網路組成:
1. BTS 基站:base transceiver station 基站首要是收發器,收發器的多少決定小區的容量,一個收發器能支持8個用戶。一個小區由3個天線,一個發射,兩個接收(分級接收)。(收發器和天線的關系)???
a) 每個BTS都會有一套收發器。
b) 一個BTS覆蓋一個小區,BTS發送BCH信號在RF信道的0時隙。BCH幫助Mobile識別/尋找網路。
c) 小區的手機用戶容量依靠信道數
d) GSM空中介面的數據傳輸速率是13Kbps, 即BTS收發語音數據速率是13KB/S.
e) 有BTS命令手機設置其發射功率、遷時、切換。
2. BSC base station controller 基站控制器:
a) 幾個BTS基站連接一個BSC, 基站安排信道配置、切換、和BTS連接BSC; 所有的BSC連接至MSC,
b) 每個BTS連結BSC用abis 介面,是2Mbps的連接。使用microwave link、optical fiber、 co-axial line等方式連接.
c) Microwave link 經常是最好的連接方式選擇。
d) BSC連結MSC使用的是A口
e) 在BSC可提供小區廣播等服務。
3. MSC mobile switching center 是網路的核心,呼叫建立、保持、和釋放;鏈接BSC和PSTN、 認證、呼叫轉接、簡訊息、收費等。當用戶增加到一定數量時,可增加MSC;MSC與MSC之間使用GMSC連結(GATEWAY)
a) 當呼叫建立時,MSC起到保持通話和斷開通話的功能。
b) 存儲所有的用戶數據和它們的相關特徵。
c) 介於MS和PSTN之間,交換通信數據.
d) MSC是GSM 網路的心臟。是與別的GSM 網路、非GSM網路的連介面。
e) MSC主要功能:認證、位置更新、連接、收費、呼叫轉接、SMS。
f) 當用戶增加時,超過一個MSC的容量, 就需要多一個MSC, 就增加一倍的用戶
4. TRAN------Trans coding/rate adapter unit 速率適配器。
a) TRAN轉換13KB/S的GSM速率為標準的64KB/S; TRAN作為一MSC 的一部分。
b) Trans coding 也使用在下行時,將64kbps轉換成16kbps.
c) Trans coding在MSC\BSC\BTS中。
5. HLR Home location register歸屬位置寄存器。
a) 在MSC中有所有的用戶資料庫存在於HLR。HLR中有永久用戶資料庫。
b) 用戶發出呼叫時,MSC從HLR之中獲得用戶數據。是用戶核心資料庫,大部分在SIM卡中的數據都可以在HLR中獲得。
6. VLR visiting location register 訪問位置寄存器。
a) 在VLR中有被激活的所有的用戶號碼。
b) 當別的MSC中的用戶漫遊到新的MSC時,MSC和HLR之間通信,新的MSC就將漫遊的用戶注冊到它的VLR中。
c) 當手機漫遊時,用戶訪問區被別的網路覆蓋,而且歸屬位置網路批准它使用被訪問的網路,它的用戶信息將從HLR被拷貝到VLR(訪問位置寄存器)中暫存。
7. 鑒權中心AUC----Authentication center
a) 是SIM 卡的驗證過程。
b) 每個SIM卡有一個IMSI, 在IMSI有加密碼
c) 在HLR中有IMSI和密碼
d) 手機通信時,首先驗證SIM 卡的合法性,由AUC 進行驗證。
8. 裝備身份注冊:EIR----Equipment identify register
a) 包含了IMEI信息。所有的手機IMEI都存儲在EIR中,是手機的資料庫。
b) 在GSM中有助於驗證當手機遺失時,運營商可以禁止已經報失手機的使用。
c) EIR分類:Permitted list\evaluation list\stolen list\unknown
9. 收費中心BC---Billing center
a) BC產生每一個用戶的費用狀況.
b) 直接連到MSC, 由MSC發送收費信息給BC(通話時)
c) BC處理按單位計費。
10. 操作運營中心:OMC----operation and maintenance center.
a) 每個GSM網路超過100 個BTS組成,每一個實體需要操作和維護。
b) 一些遠程操縱是必要的,檢測和遠程進入。
c) 有時有兩種OMC(不同的供應商),OMC-S: Deal with switch; OMC-R :deal with radio network。
11. 簡訊中心:SMSC信息通過簡訊息中心發到指定的手機。
a) 信息通過SMSC傳輸
b) 信息可通過人工終端(連到SMSC)發送。
c) 簡訊中心SMS CENTER---MSC/VLR----BSC----BTS.----MS
12. 語音服務中心:
a) 它擁有所有語音用戶的資料庫;
b) 它也存儲了語音信息。
13. 設備報警:
a) BTS, BSC, Trans coder failure.
b) Link failure
c) Mole failure(transceiver, processor)
小區身份,網路中每個小區都由唯一的識別號,CI: Cell Identity. 一個小區由56個用戶可同時通話
調制方式: GSM 採用的是0.3GMSK調制 高斯最小頻移鍵控,0.3是描述濾波器帶寬和比特率的關系,不是相位調制,是一種典型的數字調頻調制,實際上是調頻。0和1代表的是載波加減不同的頻率+67.708KHZ 和-67.708KHZ,1被看作是相位增加90度,0被看作是相位在相反方向改變,兩個頻率表示頻移鍵控; 語音編碼速率時13kbps. 數據速率(調制速率)BIT傳送速率是270.833Kbps。剛好是四倍於射頻頻移。這樣一來就有效的減少調制頻譜和提高了通道利用率. 高斯濾波: 劇烈的頻率變化會導致頻譜擴散, 所以用濾波器進行濾波平滑後, 減少頻譜擴散; RF載頻加67.708和減67.708KHZ; 靠頻率轉移.
GSM網路系統:手機和機站的介面是空中介面, 基站(BS)和基站控制台BSC是靠abis介面2Mbps的連接。(是光纖或者常用微波連接, DCS1800 Abis介面經常使用微波連接), 一個BSC控制20~30個BTS;基站控制台BSC到交換局是A口連接。 手機和基站的最大距離是34.9km。
手機開機後的步驟:
1. 首先搜索124個信道,即所有的BCH通道, 決定收到的廣播信道BCH強度, (BCH 的承載的信息是距Mobile最近的BTS; 呼叫信息);
2. 跟網路同步時間和頻率, 由FCH/SCH調整頻率和時間
3. 解碼BCH的子通道BCCH.
4. 網路檢查SIM 卡的合法身份.是否是網路允許的SIM 卡。
5. 手機的位置更新.
6. 網路鑒權
手機主叫(MOC)過程:
1. 手機給基站發送通道需求,即手機發送一個短的隨即接入突發脈沖.(RACH Burst)
2. 由BCH 指定傳輸信道. SDCCH
3. 手機和基站在獨立專用信道(SDCCH)上通信.
4. 許可權認證
5. 指定手機在一個業務信道(TCH)上通信.
6. 在TCH上進行語音通信.
手機被叫
1. BTS在PCH呼叫通道上使用SIM中的IMSI號碼來呼叫用戶。
2. 由手機發送RACH
3. 通道指定在BCH.
4. 手機和基站在SDCCH 上通信
5. 手機用戶被鑒權
6. 手機被指定TCH通道。
7. 在TCH通道上進行語音和數據通信。
緊急呼叫:
1. GSM規格定義了112 為緊急呼叫號碼
2. 112在手機有無SIM卡的情況下均可呼叫。
3. 在RACH 上, 手機112 建立緊急呼叫。
Authentication 鑒權:
1. 目的:驗證用戶身份(IMSI /SIM); 提供手機新的加密鍵。
2. 鑒權是在什麼情況下:每一次注冊、每次呼叫或被叫企圖、執行一些增值服務、漫遊時的位置更新。
切換handover: 切換是手機通信從一個小區/信道到另外一個小區/信道。
1. 上行和下行的接收質量報告
2. 上行和下行的接收信號強度
3. 距離,遷時
4. 干擾層。
5. 功率預算。
6. 切換包括:同一小區內部信道/時隙之間的切換。小區於小區之間。
加密ciphering: 語音和數據的保密、信號信息的保密;
手機位置更新location update:
1. MSC應知道呼叫手機的位置。
2. 手機連續的改變位置,手機在改變位置時通知MSC關於新位置。由MSC處理位置更新。
3. 手機位置更新過程:(location area identity LAI)
a) 手機改變位置區
b) 手機從BCCH 上讀新的位置區
c) 發送RACH, 為通道需求。
d) 在AGCH上獲得一個SDCCH.
e) 在SDCCH發送IMSI和新舊LAI位置更新需求給MSC
f) MSC開始認證
g) 如果認證成功,更新手機位置在VLR上
h) 發送確認信息給手機
i) 手機離開SDCCH, 進入空閑模式。
上行和下行:上行是手機通過上行頻率發信息給基站,下行是相反。上行和下行組成一對頻率對(45MHZ分割),上行滯後下行3個時隙;上行和下行使用相同的時隙號;上行和下行使用相同的通道號;上行和下行使用不同的波段。(間隔45MHZ)。
功率等級:
由於手機在小區內移動,它的發射功率要隨著移動,當他靠近基站時,防止干擾別的用戶功率要減小,當他遠離基站是為防止衰減要增大發射功率。總共有19個功率等級, 功率等級存於手機的EEPROM中. 功率控制的好處是:手機可以省電、基站減少干擾。
1. 由基站在SACCH上發送命令手機改變發射功率
2. 改變功率是和路徑的衰減成比例。TX Level 5 –33dbm ,19---5dbm。
3. 每個等級之間是間隔2dbm.
4. BTS需要在上行開始的Rxlev、Rxqual
5. 每480ms 發送報告給BSC 關於Rxlev、Rxqual。
6. 每一定時間跟初始的進行比較。
動態基站功率控制:
1. 目標是減少平均干擾
2. 基於MS發送的測量報告計算
3. 是否和BCH載波
4. 非強制性的
DTX 不連續發射:
1. 當語音中斷的大部分時間里,允許無線發射器關掉。
2. 有DTX Handler處理器: 在發射端有語音激活檢測、在發射端有背景聲噪音、在切斷時產生舒適噪音。
3. 不連續發射在上行和下行都有執行。不連續發射、不連續接收;
4. 在手機上執行不連續發射和不連續接收。
5. 在BTS接收時有不連續接收
時遷(定時提前):
Timing advance 就是為了保證信號能在准確的時間內到達BS, 當MS移動時, 隨著MS距離BS 的遠近, 上行傳遞的時延的可變,基站命令移動台提前發送。 由BS在SACCH信道上命令MS來改變它的遷時的大小. 手機在空閑模式時接收機站和解碼BCH,在BCH中的SCH允許手機調整它的內部時間,當手機接收到SCH時不知道距離基站多遠,通過SACH特殊的 短突發。當手機在下行的SACCH上獲得遷時信息,才發送正常的突發,30KM 手機設置遲延100US.
信道介紹:
1. BCH 廣播信道:
BCH就象燈塔, 在每一小區的任何時候, 都有BCH在ARFCN上,使手機能發現網路, 並使手機同步於網路,並且BCH信號的強度告訴手機那個是距它最近的GSM網路; 手機幾乎每30秒會報告相鄰小區的BCH 功率, 以便於由基站決定是否切換.?? 每一小區使用的BCH頻率通道都不同, 通道被遠距離的小區重復使用; 小區中的所有的手機接收BCH. 在ARFCN上有BCH信道. BCH的信息在下行的通道0時系, 其他時系用於業務信息TCH; 使MS 同步, 運載控制信息和呼叫信息. 和網路身份信息。所有手機的呼叫信息都在BCH上。BCH由FCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH、SACCH組成。基站產生的BCH在零時隙,
a) FCH: frequency correction channel 在BCH上重復使用特別的BURST, 讓手機開機時調整它的頻率.
b) SCH: synchronization channel, 在FCH後, 調整時間.
c) BCCH: 廣播控制信道, 帶有網路身份.
d) CCCH: 共用控制信道, 它的子通道PCH(PAGING CHANNEL)在CCCH上. 手機能認出並用一個RACH作出反應.; 還有子通道AGCH 訪問認可通道, 命令手機進入SDCCH或TCH.
2. CCCH共用控制信道: 是雙向控制信道, CCCH和BCH在多幀上分享0時隙;CCCH包括RACH; PCH; AGCH; CBCH; PCH呼叫通道 用於運載IMSI報知手機有呼叫、PCH是下行通道,
3. DCCH專用控制信道: 雙向控制信道, 由三個子通道組成:SDCCH,FACCH,SACCH.。
SDCCH獨立專用控制信道:指定TCH之前的過渡信道,話務建立和用戶驗證. SDCCH 獨立專用控制信道: 在呼叫建立時, 於BCH 和TCH之間起連接作用.
SACCH 慢速相關控制信道:
上行: 接收信號質量報告、接收信號RX LEVEL 報告、相鄰小區的BCH 功率報告。通道功率;手機的狀態.
下行:命令MS的TX 功率控制的命令、小區信道配置、遷時、跳頻。
FACCH 快速相關控制信道:由BTS用作命令手機切換,
上行: 中斷TCH信號、切換時快速信息交換。
下行: 中斷TCH. 控制BITS
SACCH和FACCH的區別: SACCH報告基站說有另外的小區可提供給手機更好的信號質量, 切換是必要的.在段時間內, 由於SACCH 沒有足夠的帶寬, 所以在短時間內由FACCH取代TCH; 切換就發生了. FACCH象一個TCH. 當聽到語音有小的中斷時, 可能發生了切換.
4. TCH業務信道: 通話時使用的信道. 運載語音信息、是雙向的用於手機和基站交換語音信息 ,TCH full rate 26 frames是 120ms。包含24carry speech, 1個idle , 1個sacch。TCH half rate 26 frames 是120ms ; 包含24carry speech , 2個sacch.
5. RACH隨機接入信道:
由手機發送短的突發給基站,即呼叫需求;由MS使用來從基站獲取注意; 手機並不知道路經的遲延, 所以手機發短的BURST, 當手機在下行的RACH上獲得遷時時, 手機才發正常的BURST.
6. 手機測量報告:
SACCH的測量報告提供給GSM系統。每個手機測量服務小區的功率,也測量相鄰小區的BCH功率;手機也測量在TCH上接收的信號的強度和質量。通過SACCH將接收RxLev(dbm)和RXQuaL(be mapped directly to bit error ratio)報告給所在服務小區。
7. 接收表現:GSM接收器要在復雜的無限環境中有效的操作。接收器要適應多徑和多普勒衰減,低信號、高信號、以及別的收發射器或別的用戶的干擾。要能以最小的比特誤碼率解調0.3GMSK 信號。GSM的語音通道的語音信息編碼為Ia和Ib帶有錯誤糾正,而Ⅱbits沒有錯誤糾正。互調測試手機在GSM波段的對兩個干擾的選擇,
IMEI 是 international mobile equipment identity 國際移動設備識別號就是手機串號,每一個手機都有一唯一的不同於別的手機的串號。IMSI:international mobile subscriber identity國際移動用戶識別號 是手機用戶進入網路的正確身份。15位IMSI存於SIM卡中.
SIM subscriber identity mole : 由4-8位的PIN碼,3次錯誤的輸入卡就停止工作;8位的PUK碼,10次錯誤的輸入SIM卡就被永久的鎖住。SIM卡包含有:串號、IMSI、鑒權演算法 加密、網路代碼、PIN PUK、充電信息。SIM 卡: 保持有所有的用戶信息,(IMSI\ 允許的網路單); 存有最後的位置信息. 撥打信 息和存儲信息.存儲電話號碼等。
Dual band & al mode:
1. al band : 雙帶,手機有頻率開關,可工作在兩個頻率段
2. al mode 雙重模式 在手機中,mode 是所使用發射技術的類型, 數字模式和模擬模式。手機支持AMPS和TDMA, 能按需要的模式轉換。AMPS是模擬的。
Mobile Station ISDN number: (MSISDN): 也就是手機號碼。
小區接入技術:
1. FDMA: frequency division multiple access: 每個通話放在一個單獨的頻率上。
2. TDMA: Time division multiple access: 在指定的頻率上,通話在固定的時間段上。
3. CDMA: Code division multiple access 每個通話都有唯一的代碼。
時分多址接入技術:
1. GSM 使用了TDMA 和FDMA多路傳輸:124 Frequency channels for GSM900; 100khz channel; mobile share ARFCN by TDMA. 0.3GMSK Molation 270.833kbits/sec.
2. 在GSM系統中有124個頻道, 頻道間隔是200khz; 每個頻道由8個用戶共享, 在時間上進行時分復用。就是說信號的發送是突發的不是連續的發送的。上行和下行規定使用相同的信道號(ARFCN)和時系號,而且基站和移動台相差三個時系,即上行電路落後於下行電路三個時系時間。
物理通道和邏輯通道:
物理通道: 被描述在時域和頻域; 是實際的頻率和時域, 由頻道或絕對射頻信道號和時系共同決定的。TS number 和ARFCN的組合就是物理信道。
邏輯通道; 是在物理通道上,在任何頻率和時系可能是業務信道或是控制信道.
1 timeslot period=576.92us, 1frame =8timeslots. Frame period=4.615ms, voice coder bit rate=13kbps,
在Timeslot/normal burst 中,有26bits的慢或是Training bits。
2. 網路制式有幾種 分別代表什麼意思
提到手機支持頻段,首先應明確頻段實質上是硬性劃分的,這主要是由於頻率資源的有限導致, 目前我國主要由信息產業部負責相關事宜。
我國手機常用的頻段主要有CDMA手機佔用的CDMA1X,800MHZ頻段;GSM手機佔用的900/1800/1900MHZ 頻段;近兩年的GSM1X雙模佔用的900/1800MHZ頻段;3G佔用的900/1800/1900/2100MHz頻段。
GSM頻段:我國GSM手機佔用頻段主要是900MHZ和1800MHZ。實質上1800MHZ也是由於手機用戶數量 的激增,造成了手機通信網路系統處於超負荷運轉狀態,最終導致了手機在通信時很容易出現類似於 掉線、串音、話音質量不好、難以上網等故障現象。為了解決這些故障現象,越來越多的手機運營商 和生產商開始意識到解決這個問題的迫切性,並不斷採取相關措施來進一步擴容手機網路系統,於是 GSM1800Mhz便應運而生了,又被稱為DCS1800(數字蜂窩系統),它的出現,使基於GSM900、1800的 雙頻網路變為現實。
使用GSM900/GSM1800雙頻手機,用戶可以在GSM900與GSM1800之間自由切換,可以有效地避免以 往掉話,通話難和音質差等問題,較以前只使用GSM900網的通話更加方便。
下面我們對GSM900與GSM1800這兩個頻段進行一下簡單的比較:
為了能進一步擴大手機網路系統的運行容量,提高手機通信時的語音質量,最近在市場上又推出 了一種「三頻手機」。
所謂的「三頻」就是包含3個工作頻率,這三個工作頻率就是GSM900Mhz、DCS1800Mhz以及 PCS1900Mhz,依此類推,所謂的「三頻手機」就是指手機可以同時接收GSM900M、DCS1800Mhz以及 PCS1900Mhz這三個頻率段的信號,從中做出選擇,那一頻段的的信號強,就選擇那一基站的信號, 如果一方接不通,可以自由轉到別一個頻段的信號上。它實際上就是擴大了手機的接通率。在一些手 機用戶比較集中的地區,尤其合適使用三頻手機,因為三頻手機能夠靈活地在GSM900、DCS1800和 PCS1900之間進行切換,以便始終保持通話不斷及通話質量。PCS1900兆網,是北美地區(美國、 加拿大)及歐洲國家通信網路領域普遍使用的網段。
由於三頻手機能同時工作在三個不同頻率的網段之中,因此三頻手機無疑具有這三種網路的特點。 從技術角度而言,GSM1800因為頻段高,使得信號穿透能力強,因此在高樓林立的復雜環境中能帶來 良好的通話質量和通信覆蓋;而PCS1900頻道,在北美地區(美國、加拿大)及歐洲地區有著良好的 通信能力,這無疑為那些頻繁來往於洲際間的人士提供了他們所需要的服務。
對於運營商而言,三頻段網路的構築,則徹底地緩解了GSM900所存在的頻段與容量的問題,使得 網路進一步優化,熱點地區的話務量高峰得到有效緩解,接通率更高,從而使業務量大大提升。
對於用戶而言,三頻手機的出現對其影響將是最為深遠的,同時又將是最實際的,因為使用三頻 手機,通過三頻網路的漫遊,掉話現象將大大減少,手機的應用將更加自由。三頻手機可以使用戶自 由地在五大洲120個國家進行通信。
CDMA頻段:CDMA 1X:CDMA 1X採用擴頻速率為SR1,即指前向信道和反向信道均用碼片速率 1.2288Mbit/s的單載波直接系列擴頻方式。因此它可以方便地與IS-95(A/B)後向兼容,實現平滑 過渡。由於CDMA 1X採用了反向相干解調、快速前向功控、發送分集、Turbo編碼等新技術,其容量比 IS-95大為提高。在相同條件下,對普通話音業務而言,容量大致為IS-95系統的兩倍。CDMA 1X網路 可以作為話音業務的承載平台,也可以作為無線接入Internet分組數據承載平台,既可以為用戶提 供傳統的話音業務,也可以為用戶提供端對端分組傳輸模式的數據業務。
CDMA 800MHZ:聯通在初建CDMA網路之時,正逢電信長城移交給聯通,使聯通輕松獲得了800MHz 頻段上的雙向10M頻率資源,而這就使聯通具有了寶貴的頻率資源。因此,聯通就利用其在800MHZ頻 段上的資源建立了CDMA網路。
CDMA網路是由聯通統一建設和運營,這一獨家運營權所能帶來的市場空間也是很明顯的。有了 CDMA網的支持,聯通可以實現許多新的增值數據業務,由此可能會贏得更多CDMA用戶。
目前,手機制式主要包括GSM、CDMA、3G三種,手機自問世至今,經歷了第一代模擬制式手機(1G) 、第二代GSM、TDMA等數字手機(2G)、第2.5代移動通信技術CDMA和第三代移動通信技術3G。
模擬網:模擬網的信號以模擬方式進行調制,其模擬級數採用的是頻分多址。(移動通信規定的頻段 為905—915MHZ,每25KHZ為個信道,支持一對用戶通話)。中國的模擬網有A網(Motorola設備)及B網 (Ericsson設備)之分,現在兩網己實現互通。
模擬網信號失真度小,因而音質可與有限電話比美。且由於建設較早,覆蓋完善,全國大部分縣級 城市均有覆蓋。模擬網的缺點是其信道數量相對較少,保密性差。
GSM數字網:GSM:GSM(Global System For Mobile Communication)網即全球移動通信系統,又稱 「全球通」,很多公司參與了標準的制定工作。GSM數字移動通信系統是由歐洲主要電信運營者和 製造廠家組成的標准化委員會設計出來的,它是在蜂窩系統的基礎上發展而成。我國自1994年底開始, 在十多個省市籌建GSM蜂窩移動通信網,其發展勢頭世人皆嘆,到現在GSM數字網已覆蓋全國30多個省 (區、市),300多個地區和2000多個縣市,並可與40多個國家實現漫遊。
GSM採用的是數字調制技術,其關鍵技術之一是時分多址(每個用戶在某一時隙上選用載頻且只能在特 定時間下收信息),GSM系統有幾項重要特點:防盜拷能力佳、網路容量大、號碼資源豐富、通話清晰、 穩定性強不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機耗電量底等。因此其話音清晰,保密容易,能提 供的數據傳輸服務較多。GSM網能支持的用戶數量為模擬網的1.8-2倍。
由於GSM發展極快,在其900MHZ頻段滿以後,又開辟了GSMl800頻段,手機工作在900MHZ和1.8GHZ頻 段以及GSM1900MHz等幾個頻段。
GPRS:GPRS是General Packet Radio Service的英文簡稱,中文為通用無線分組業務,是一種基於 GSM系統的無線分組交換技術,提供端到端的、廣域的無線IP連接。相對原來GSM的撥號方式的電路 交換數據傳送方式,GPRS是分組交換技術,具有「實時在線」、「按量計費」、「快捷登錄」、 「高速傳輸」、「自如切換」的優點。通俗地講,GPRS是一項高速數據處理的技術,方法是以「分組」 的形式傳送資料到用戶手上。雖然GPRS是作為現有GSM網路向第三代移動通信過渡的過渡技術,但是 它在許多方面都具有顯著的優勢。
由於使用了「分組」技術,用戶上網相對穩定,避免了不必要的短線帶來的困擾。此外,使用GPRS上 網的方法與WAP並不同,用WAP上網就如在家中上網,先「撥號連接」,而上網後便不能同時使用該電 話線,但GPRS就較為優越,下載資料和通話是可以同時進行。從技術上來說,聲音的傳送(即通話)繼 續使用GSM,而數據的傳送便可使用GPRS,這樣的話,就把行動電話的應用提升到一個更高的層次。 而且發展GPRS技術也十分「經濟」,因為只須沿用現有的GSM網路來發展即可。GPRS的用途十分廣泛, 包括通過手機發送及接收電子郵件,在互聯網上瀏覽等。
TDMA:TDMA是Time Division Multiple Access的縮寫,這是一種用Time-Division Multiplexing (時分多址)來提供無線數字服務的技術,它代表的是一種行動電話系統的數字信號傳輸技術。TDMA 把一個射頻分成多個時隙,再把這些時隙分給多組通話。這樣,一個射頻可以同時支持多個數據頻道, 目前該技術已成為今天的D-AMPS和GSM系統的基礎。
GSM數字機和模擬手機話音相比
GSM數字手機的話音是被數字化之後才在無線信道上傳送的,它不像模擬行動電話那樣容易被干擾, 因此通話時話音清晰、干擾小。但是,因傳送的是數字化的話音,也存在話音有些失真的缺點。機時 模擬手機的話音失真度比GSM數字機要好。現在,有關部門正在研究開發更先進的話音數字化編碼技 術,以降低GSM手機的話音失真度。
CDMA數字網:CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code Division Multiple Access),它是在數字技術的分 支--擴頻通信技術上發展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術。它能夠滿足市場對移動通信容量 和品質的高要求,具有頻譜利用率高、話音質量好、保密性強、掉話率低、電磁輻射小、容量大、覆 蓋廣等特點,可以大量減少投資和降低運營成本。
業內運營者們正努力在他們的系統中增加用戶數量,降低每位用戶的費用,創造更大的利潤並積極加 強市場滲透。碼分多址技術就是解決這一問題的數字通信技術之一。
其優勢為:
高效的頻帶利用率和更大的網路容量
簡化網路規化
提高通話質量
增強保密性
提高覆蓋特性
延長用戶通話時間
軟音量和「軟」切換
上網速度更快
目前國內採用CDMA技術的「中國長城移動通信網」已在北京,上海,廣州,西安等地開通。
CDMA是數字網路技術的最新發展,美國是發源地並且應用最廣泛。CDMA手機話音清晰,接近有線電話, 信號覆蓋好,不易掉話。
CDMA手機與GSM手機相比:CDMA手機具有以下優點:CDMA手機採用了先進的切換技術:軟切換技術 (即切換是先接續好後再中斷),使得CDMA手機的通話可以與固定電話媲美;使用CDMA網路,運營商的 投資相對減少,這就為CDMA手機資費的下調預留了空間;因採用以拓頻通信為基礎的一種調制和多址 通信方式,其容量比模擬技術高10倍,超過GSM網路約4倍;基於寬頻技術的CDMA使得移動通信中視頻 應用成為可能,從而使手機從只能打電話和發送簡訊息等狹窄的服務中走向寬頻多媒體應用。
GSM1X:所謂GSM1X就是指支持兩種制式網路的雙模手機,主要有GSM/PHS與GSM/CDMA兩種雙模手機, 比GSM/GPRS大大提高了上網的速度,其中GSM/PHS手機目前僅有Sanyo的PDG-G1000(即台灣大眾電信銷 售的J100與UT的UT818),GSM/CDMA雙模手機則主要是國內上市的三星、LG與摩托羅拉三款型號。
GSM1x可以作為一種技術方案,使中國聯通在保留已有的GSM業務層和SIM卡用戶特徵的基礎上,讓其 現有的GSM用戶享受到增強的CDMA 1X業務的好處。
GSM1x集中了CDMA 1X 和GSM-MAP的優勢,是使用任何頻率的GSM運營商均可採用提供CDMA 1X業務的解 決方案。
GSM1x可以最大限度地利用運營商在現有GSM-MAP網路上的投資,並保留系統中能夠提供的所有主要 功能和業務。GSM1x能夠提高運營商的話音和數據容量,同時支持在一個GSM網上疊加CDMA 1X網路, 使用基於SIM卡的GSM/CDMA雙模手機,以及推動跨GSM和CDMA雙網的全球漫遊。
3G:3G是第三代移動通信技術,是下一代移動通信系統的通稱。標准主要有GSM/GPRS/WCDMA /EDGE/ TD-SCDMA。3G系統致力於為用戶提供更好的語音、文本和數據服務。與現有的技術相比較而言, 3G技術的主要優點是能極大地增加系統容量、提高通信質量和數據傳輸速率。此外利用在不同網路間 的無縫漫遊技術,可將無線通信系統和Internet連接起來,從而可對移動終端用戶提供更多更高級的 服務。
3G技術的標准:國際電信聯盟(ITU)早在2000年5月即確定了W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三個主流 3G標准。
WCDMA:WCDMA全名是(Wideband Code Division Multiple Access ),中文譯名為「寬頻分碼多工 存取」, WCDMA源於歐洲和日本幾種技術的融合。它採用MC FDD雙工模式,與GSM網路有良好的兼容 性和互操作性。作為一項新技術,它在技術成熟性方面不及CDMA2000,但其優勢在於GSM的廣泛採用 能為其升級帶來方便。因此,近段時間也倍受各大廠商的青睞。WCDMA採用最新的非同步傳輸模式 (ATM)微信元傳輸協議,能夠允許在一條線路上傳送更多的語音呼叫,呼叫數由現在的30個提高到 300個,在人口密集的地區線路將不在容易堵塞。WCDMA採用直擴(MC)模式,載波帶寬為5MHz,它 可支持384Kbps到2Mbps不等的數據傳輸速率,在高速移動的狀態,可提供384Kbps的傳輸速率,在低 速或是室內環境下,則可提供高達2Mbps的傳輸速率。而GSM系統目前只能傳送9.6Kbps,固定線路 Modem也只是56Kbps的速率,由此可見WCDMA是無線的寬頻通訊。
此外,在同一些傳輸通道中,它還可以提供電路交換和分包交換的服務,因此,消費者可以同 時利用交換方式接聽電話,然後以分包交換方式訪問網際網路,這樣的技術可以提高移 動電話的使用 效率,使得我們可以超過越在同一時間只能做語音或數據傳輸的服務的限制。
在費用方面,WCDMA因為是藉助分包交換的技術,所以,網路使用的費用不是以接入的時間計算, 而是以消費者的數據傳輸量來定。
EDGE:EDGE的英文全稱為EnhancedDataratefor GSM Evolution,中文含義為「改進數據率GSM服務」, 它是一種基於GSM/GPRS網路的數據增強型移動通信市場的亮點,先後有美國的CingularWireless和 AT&TWireless、智利的TelefonicaMoviles、我國香港特區的CSL和泰國的AIS開通了基於 EDGE的服務。與此同時,一些歐洲的移動運營商對EDGE也開始表現出興趣,其中TIM和TeliaSonera 都明確表示將採用EDGE技術。該技術主要在於能夠使用寬頻服務,能夠讓使用800、900、1800、 1900MHz頻段的網路提供第三代移動通信網路的部分功能,並且能大大改進目前在GSM和TDMA/136上 提供的標准化服務。該技術可以提供384kbps的廣域數據通信服務和大約2Mbps的局域數據通信服務, 這樣可以充分滿足未來無線多媒體應用的帶寬需求。
EDGE的概念是Ericsson公司於1997年第一次向ETSI提出的,同年,ETSI批准了EDGE的可行性研究, 這對以後EDGE的發展鋪平了道路。盡管EDGE仍然使用了GSM載波帶寬和時隙結構,但它也能夠用於其 他的蜂窩通信系統。EDGE可以被視為一個提供高比特率、並且因此促進蜂窩移動系統向第三代功能演 進的、有效的通用無線介面技術。在此基礎上,統一無線通信論壇(UWCC)評估了用於TDMA/136的 EDGE技術,並且於1998年1月批准了該技術。
EDGE提供了一個從GPRS到第三代移動通信的過渡性方案,從而使現有的網路運營商可以最大限度地 利用現有的無線網路設備,在第三代移動網路商業化之前提前為用戶提供個人多媒體通信業務。 由於GDGE是一種介於現有的第二代移動網路與第三代移動網路之間的過渡技術,因此也有人稱它為 「二代半」技術。EDGE同樣充分利用了現有的GSM資源,保護了對GSM作出的投資,目前已有的大部 分設備都可以繼續在EDGE中使用。EDGE能提供三組業務:EGPRS業務:最大速率≥384kbps48kbps/BP; T-ECSD業務:透明增強型電路交換業務,最高速率≥32kpbs/Bp;NT-ECSD:非透明增強型電路交換 業務,最高速率≥28.8kbps。
從技術角度具體而言,EDGE的技術不同於GSM的優勢在於:
8 PSK 空中介面模式
增強型的AMR編碼方式
MCS1~9九種信道編碼方式
鏈路自適應
遞增冗餘傳輸
RLC窗口大小自動調整
TD-SCDMA: TD-SCDMA全名是Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access (時分 同步的碼分多址技術)是ITU正式發布的第三代移動通信空間介面技術規范之一,它得到了CWTS及 3GPP的全面支持,是中國電信百年來第一個完整的通信技術標准,是可替代UTRA-FDD的方案,是集 CDMA、TDMA、FDMA技術優勢於一體、系統容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強的移動通信技術, 它採用了智能天線、聯合檢測、接力切換、同步CDMA、軟體無線電、低碼片速率、多時隙、可變擴 頻系統、自適應功率調整等技術。TD-SCDMA傳輸方向的時域自適應資源分配可取得獨立於對稱業務 負載關系的頻譜分配的最佳利用率。因此,TD-SCDMA通過最佳自適應資源的分配和最佳頻譜效率, 可支持速率從8kbps到2Mbps的語音、互聯網等所有的3G業務。在最終的版本里,計劃讓TD―SCDMA 無線網路與INTERNET直接相連。
小靈通
小靈通又名無線市話PAS(Personal Access Phone System),是一種新型的個人無線接入系統,它 採用先進的PHS微蜂窩技術,將市話傳輸交換與無線接入技術有機結合在一起,利用市話的交換傳輸 資源,以無線方式提供給一定范圍內具備移動漫遊性能的個人通信終端.簡言之,「小靈通」就是 通過一定的技術手段,將原來只能固定使用的電話改變成為隨身攜帶和移動使用的無線電話。
手機制式的發展
1G(first generation)表示第一代移動通訊技術。代表為現已淘汰的模擬移動網。
2G(second generation)表示第二代移動通訊技術。代表為GSM。以數字語音傳輸技術為核心。
2.5G是基於2G與3G之間的過渡類型。比2G在速度、帶寬上有所提高。可使現有GSM網路輕易地實 現與高速數據分組的簡便接入。
目前已經進行商業應用的2.5G(Generation)移動通信技術是從2G邁向3G的銜接性技術,突破 了2G電路交換技術對數據傳輸速率的制約,引入了分組交換技術,從而使數據傳輸速率有了質 的突破,是一種介於2G與3G之間的過度技術。2.5G的出現主要是由於3G是個相當浩大的工程, 所牽扯的層面較多且復雜,要從目前的2G一下邁向3G是不可能馬上實現的。代表為:GPRS, HSCSD、WAP、EDGE、藍芽(Bluetooth)、EPOC等技術。
3G是英文3rd Generation的縮寫,指第三代移動通信技術。目前我國3G標准還沒有頒布。相對 第一代模擬制式手機(1G)和第二代GSM、TDMA等數字手機(2G),第三代手機一般是指將無線通 信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統。它能夠方便、快捷的處理圖像、 音樂、視頻流等多種媒體形式,提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。 為手機融入多媒體元素提供強大的支持。但為了提供這種服務,無線網路必須能夠支持不同的 數據傳輸速度,也就是說在任何環境中能夠分別支持至少2Mbps(兆位元組/每秒)、384kbps(千 位元組/每秒)以及144kbps的傳輸速度。2G網路提供的帶寬是9.6Kpbs。2.5G增加到56Kpbs。 3G將具有更寬的帶寬,其傳輸速度將達到100-300Kbps,不僅能傳輸話音,還能傳輸數據, 從而提供快捷、方便的無線應用。
3. 尋找現在的網路新技術資料
IPv6
IPv6是「Internet Protocol Version 6」的縮寫,它是IETF設計的用於替代現行版本IP協議-IPv4-的下一代IP協議。
目前我們使用的第二代互聯網IPV4技術,核心技術屬於美國。它的最大問題是網路地址資源有限,從理論上講,IPV4技術可使用的IP地址有43億個,其中北美佔有3/4,約30億個,而人口最多的亞洲只有不到4億個,中國只有3千多萬個,只相當於美國麻省理工學院的數量。地址不足,嚴重地制約了我國及其他國家互聯網的應用和發展。
與IPV4相比,IPV6具有以下幾個優勢:首先就是網路地址近乎無限,根據這項技術,其網路地址可以達到2的128次方個,如果說IPV4的地址總數為一小桶沙子的話,那麼IPV6的地址總數就像是地球那麼大的一桶沙子。其次就是由於每個人都可以擁有一個以上的IP地址,網路的安全性能將大大提高。第三就是數據傳輸速度將大大提高。IPv6的主要優勢還體現在以下幾方面:提高網路的整體吞吐量、改善服務質量(QoS)、支持即插即用和移動性、更好實現多播功能。 根據這項技術,如果說IPV4實現的只是人機對話,而IPV6則擴展到任意事物之間的對話,它不僅可以為人類服務,還將服務於眾多硬體設備,如家用電器、感測器、遠程照相機、汽車等,它將是無時不在,無處不在的深入社會每個角落的真正的寬頻網。而且它所帶來的經濟效益將非常巨大.當然,IPv6並非十全十美、一勞永逸,不可能解決所有問題。IPv6隻能在發展中不斷完善,也不可能在一夜之間發生,過渡需要時間和成本,但從長遠看,IPv6有利於互聯網的持續和長久發展。 目前,國際互聯網組織已經決定成立兩個專門工作組,制定相應的國際標准。
IPv6 FAQ
1. 什麼是IP? 什麼是IPv4? 什麼是IPv6?
目前的全球網際網路所採用的協議族是TCP/IP協議族。IP是TCP/IP協議族中網路層的協議,是TCP/IP協議族的核心協議。目前IP協議的版本號是4(簡稱為IPv4),它的下一個版本就是IPv6。IPv6正處在不斷發展和完善的過程中,它在不久的將來將取代目前被廣泛使用的IPv4。
2. IPv6與IPv4相比有什麼特點和優點?
1)更大的地址空間。IPv4中規定IP地址長度為32,即有2^32-1個地址;而IPv6中IP地址的長度為128,即有2^128-1個地址。
2)更小的路由表。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類(Aggregation)的原則,這使得路由器能在路由表中用一條記錄(Entry)表示一片子網,大大減小了路由器中路由表的長度,提高了路由器轉發數據包的速度。
3)增強的組播(Multicast)支持以及對流的支持(Flow-control)。這使得網路上的多媒體應用有了長足發展的機會,為服務質量(QoS)控制提供了良好的網路平台.
4)加入了對自動配置(Auto-configuration)的支持.這是對DHCP協議的改進和擴展,使得網路(尤其是區域網)的管理更加方便和快捷.
5)更高的安全性.在使用IPv6網路中用戶可以對網路層的數據進行加密並對IP報文進行校驗,這極大的增強了網路安全.
3. 我們需要2^128-1個IP地址嗎?
需要.隨著電子技術及網路技術的發展,計算機網路將進入人們的日常生活,可能身邊的每一樣東西都需要連入全球網際網路.並且,准確的說,使用IPv6的網路並沒有2^128-1個能充分利用的地址.首先,要實現IP地址的自動配置,區域網所使用的子網的前綴必須等於64,但是很少有一個區域網能容納2^64個網路終端;其次,由於IPv6的地址分配必須遵循聚類的原則,地址的浪費在所難免.
4. 我想了解一下IPv6,該怎麼做呢?
看RFC! 這是最省錢也是最保險的辦法,就是枯燥一點.目前國內介紹IPv6的書至少有一本: IPv6--the new Internet protocol(second edition)/新網際網路協議IPv6(第二版),清華大學出版社,1999 介紹IPv6網路編程(Unix平台)的書也至少有一本: Unix Network Programming Volume I (Second Edition)/Unix網路編程卷一(第二版),清華大學出版社,1998
5. 我想試一試IPv6,該做些什麼呢?
你需要三樣東西:支持IPv6的操作系統;支持IPv6的軟體;與網際網路的連接.
1)目前支持IPv6的操作系統有:Windows Vista,Linux(內核版本至少是2.2.1,最好是2.2.12以上),FreeBSD(4.x系列已經支持IPv6,更早的版本需要給內核打補丁),WindowsNT/2000(需要去微軟的網站下一個補丁程序),NetBSD,OpenBSD,Solaris(這些就不熟了),等等等等.目前肯定不支持IPv6的操作系統是(我知道的)Windows系列中Windows98及其以前的版本.
2)支持IPv6的操作系統一般都會自帶一些支持IPv6的網路程序(Linux的情況比較特殊,有的軟體可能本身支持IPv6但在編譯的時候沒有打開相應的選項,這是因為不同的發布商對IPv6重要性及可用性的看法各不相同).但是,這些操作系統自帶的程序往往並不是最好的,你可能需要到網上去找一些好用的支持IPv6的軟體.
3)如果你想真正嘗試IPv6,一定要連網,起碼要有一個區域網環境.
IPv6包頭
IPv6包頭對IPv4包頭做了部分改進,去掉了一些不必要或很少用的欄位,增加了部分能更好提供實時支持的欄位。
IPv6包結構
IPv6包由IPv6包頭、擴展包頭和上層協議數據單元三部分組成,見圖1。
圖1、IPv6包結構
·IPv6包頭
40位元組固定長度,在本文的稍後部分將有詳細論述。
·擴展包頭
IPv6包頭設計中對原IPv4包頭所做的一項重要改進就是將所有可選欄位移出IPv6包頭,置於擴展頭中。由於大多數IPv6擴展頭不受中轉路由器檢查,因此改進後的IPv6包頭可以提高路由器轉發效率。
IPv6擴展頭可以沒有,也可以有一個或多個。IPv6所做的另一個改進之處是:與IPv4選項不同,IPv6擴展頭長度不固定,便於日後擴充新增選項,這一特徵加上選項的處理方式使得IPv6選項能得以真正的利用。
·上層協議數據單元(PDU)
PDU由傳輸頭及其負載(如ICMPv6消息、或UDP消息等)組成。而IPv6包有效負載則包括IPv6擴展頭和PDU,通常所能允許的最大位元組數為65,535位元組,大於該位元組數的負載可通過使用擴展頭中的Jumbo Payload選項進行發送。
IPv6包頭
圖2、IPv6包頭格式
IPv6包頭長度固定為40位元組,去掉了IPv4中一切可選項,只包括8個必要的欄位,因此盡管IPv6地址長度為IPv4的四倍,IPv6包頭長度僅為IPv4包頭長度的兩倍。
Version(版本號):4位,IP協議版本號,值= 6。
Traffice Class(通信類別):8位,指示IPv6數據流通信類別或優先順序。功能類似於IPv4的服務類型(TOS)欄位。
Flow Label(流標記):20位,IPv6新增欄位,標記需要IPv6路由器特殊處理的數據流。該欄位用於某些對連接的服務質量有特殊要求的通信,諸如音頻或視頻等實時數據傳輸。在IPv6中,同一信源和信宿之間可以有多種不同的數據流,彼此之間以非「0」流標記區分。如果不要求路由器做特殊處理,則該欄位值置為「0」。
Payload Length(負載長度):16位負載長度。負載長度包括擴展頭和上層PDU,16位最多可表示65,535位元組負載長度。超過這一位元組數的負載,該欄位值置為「0」,使用擴展頭逐個跳段(Hop-by-Hop)選項中的巨量負載(Jumbo Payload)選項。
Next Header(下一包頭):8位,識別緊跟IPv6頭後的包頭類型,如擴展頭(有的話)或某個傳輸層協議頭(諸如TCP,UDP或著ICMPv6)。
Hop Limit(跳段數限制):8位,類似於IPv4的TTL(生命期)欄位。與IPv4用時間來限定包的生命期不同,IPv6用包在路由器之間的轉發次數來限定包的生命期。包每經過一次轉發,該欄位減1,減到0時就把這個包丟棄。
Source Address(源地址):128位,發送方主機地址。
Destination Address(目的地址):128位,在大多數情況下,目的地址即信宿地址。但如果存在路由擴展頭的話,目的地址可能是發送方路由表中下一個路由器介面。
IPv6擴展包頭
IPv6將所有的可選項都移出IPv6包頭,置於擴展頭中。由於除Hop-by-Hop選項擴展頭外,其他擴展頭不受中轉路由器檢查或處理,這樣就能提高路由器處理包含選項的IPv6分組的性能。
通常,一個典型的IPv6包,沒有擴展頭。僅當需要路由器或目的節點做某些特殊處理時,才由發送方添加一個或多個擴展頭。與IPv4不同,IPv6擴展頭長度任意,不受40位元組限制,但是為了提高處理選項頭和傳輸層協議的性能,擴展頭總是8位元組長度的整數倍。
目前,RFC 2460中定義了以下6個IPv6擴展頭:Hop-by-Hop(逐個跳段)選項包頭、目的地選項包頭、路由包頭、分段包頭、認證包頭和ESP協議包頭。
1)Hop-by-Hop選項包頭
包含分組傳送過程中,每個路由器都必須檢查和處理的特殊參數選項。
Hop-by-Hop選項包頭中的選項描述一個分組的某些特性或用於提供填充。這些選項有:
·Pad1選項(選項類型為0),填充單位元組。
·PadN選項(選項類型為1),填充2個以上位元組。
·Jumbo Payload選項(選項類型為194),用於傳送超大分組。使用Jumbo Payload選項,分組有效載荷長度最大可達4,294,967,295位元組。負載長度超過65,535位元組的IPv6包稱為「超大包」。
·路由器警告選項(選項類型為5),提醒路由器分組內容需要做特殊處理。路由器警告選項用於組播收聽者發現和RSVP(資源預定)協議。
2)目的地選項包頭
需要被中間目的地或最終目的地檢查的信息。有兩種用法:
·如果存在路由擴展頭,則每一個中轉路由器都要處理這些選項。
·如果沒有路由擴展頭,則只有最終目的節點需要處理這些選項。
3)路由包頭
類似於IPv4的鬆散源路由。IPv6的源節點可以利用路由擴展包頭指定一個鬆散源路由,即分組從信源到信宿需要經過的中轉路由器列表。
4)分段包頭
提供分段和重裝服務。當分組大於鏈路最大傳輸單元(MTU)時,源節點負責對分組進行分段,並在分段擴展包頭中提供重裝信息。
IPv6包的不可分段部分包括:IPv6包頭、Hop-by-Hop選項包頭、目的地選項包頭(適用於中轉路由器)和路由包頭。IPv6包的可分段部分包括:認證包頭、ESP協議包頭、目的地選項包頭(適用於最終目的地)和上層協議數據單元PDU。
註:a、在IPv6中,只有源節點才能對負載進行分段。 b、IPv6超大包不能使用該項服務。
5)認證包頭
提供數據源認證、數據完整性檢查和反重播保護。認證包頭不提供數據加密服務,需要加密服務的數據包,可以結合使用ESP協議。
6)ESP協議包頭
提供加密服務。
UWB(Ultra-Wideband,超寬頻)脈沖無線傳輸技術是近兩三年在國際上興起的一種無線通信革命性的通信技術,與其他無線通信技術相比有很大不同:不需要使用載波,而是依靠持續的、時間非常短的基帶脈沖信號(通常情況下)傳輸數據,因而佔用的頻帶非常寬,通常在幾GHz量級。
UWB技術與下列名詞是同義的:極短脈沖、無載波、時域、非正弦、正交函數和大相對帶寬無線/雷達信號。UWB脈沖通信由於其優良獨特的技術特性,越來越受到通信學術界和產業界的重視,並且也為社會各界所關注,將會在小范圍和室內大容量高速率無線多媒體通信、雷達、精密定位、穿牆透地探測、成像和測量等領域獲得日益廣泛的應用。
2、UWB概述
目前研究的UWB實質上是以占空比很低(低達0.5%)的沖擊脈沖作為信息載體的無載波擴譜技術。它是通過對具有很陡上升和下降時間的沖擊脈沖進行直接調制。典型的UWB直接發射沖擊脈沖串,不再具有傳統的中頻和射頻的概念,此時發射的信號可看成基帶信號(依常規無線電而言),也可看成射頻信號(從發射信號的頻譜分量考慮)。沖擊脈沖通常採用單周期高斯脈沖,一個信息比特可映射為數百個這樣的脈沖。單周期脈沖的寬度在ns級,具有很寬的頻譜。UWB開發了一個具有GHz容量和最高空間容量的新無線信道。
基於CDMA的UWB脈沖無線收發信機的基本組成如圖1所示。在發送端時鍾發生器產生一定重復周期的脈沖序列,用戶要傳輸的信息和表示該用戶地址的偽隨機碼分別或合成後對上述周期脈沖序列進行一定方式的調制,調制後的脈沖序列驅動脈沖產生電路,形成一定脈沖形狀和規律的脈沖序列,然後放大到所需功率,再耦合到UWB天線發射出去。
在接收端,UWB天線接收的信號經低雜訊放大器放大後,送到相關器的一個輸入端,相關器的另一個輸入端,加入一個本地產生的與發端同步的經用戶偽隨機碼調制的脈沖序列,接收端信號與本地同步的偽隨機碼調制的脈沖序列一起經過相關器中的相乘、積分和取樣保持運算,產生一個對用戶地址信息經過分離的信號,其中僅含用戶傳輸信息以及其他干擾。然後對該信號進行解調運算,即根據發端的調制方式對每個脈沖進行判決,恢復出所傳輸的信息。同步電路包括捕獲和跟蹤電路,其作用是准確提取時鍾脈沖的位置和重復周期的信息,並將其作用到本地的定時電路,產生接收機所需的各種時鍾和定時信號。
2.1 UWB主要指標
頻率范圍:3.1-10.6GHz;
系統功耗:1-4mW;
脈沖寬度:0.2-1.5 ns,重復周期:25ns-1ms;
發射功率:<-41.3dBm/MHz;
數據速率:幾十到幾百Mbit/s;
分解多路徑時延:≤1ns;
多徑衰落:≤5dB;
系統容量:大大高於3G系統;
空間容量:1000kB/m²。
3、UWB的關鍵技術
3.1 脈沖信號的產生
從本質上講,產生脈沖寬度為納秒級(10-9 s)的信號源是UWB技術的前提條件,單個無載波窄脈沖信號有兩個特點:一是激勵信號的波形為具有陡峭前後沿的單個短脈沖,二是激勵信號包括從直流到微波的很寬的頻譜。目前產生脈沖源的兩類方法為:(1)光電方法,基本原理是利用光導開關的陡峭上升/下降沿獲得脈沖信號。由激光脈沖信號激發得到的脈沖寬度可達到皮秒(10-12 s)量級,是最有發展前景的一種方法。(2)電子方法,基本原理是利用晶體管PN結反向加電,在雪崩狀態的導通瞬間獲得陡峭上升沿,整形後獲得極短脈沖,是目前應用最廣泛的方案。受晶體管耐壓特性的限制,這種方法一般只能產生幾十伏到上百伏的脈沖,脈沖的寬度可以達到1ns以下,實際通信中使用一長串的超短脈沖。
3.2 UWB的調制及多址方式
3.2.1 調制方式
UWB的傳輸功率受傳輸信號的功率譜密度限制,因而在兩個方面影響調制方式的選擇:一是對於每比特能量調制需要提供最佳的誤碼性能;二是調制方案的選擇影響了信號功率譜密度的結構,因此有可能把一些額外的限制加在傳輸功率上。
在UWB中,信息是調制在脈沖上傳遞的,既可以用單個脈沖傳遞不同的信息,也可以使用多個脈沖傳遞相同的信息。
(1)單脈沖調制
對於單個脈沖,脈沖的幅度、位置和極性變化都可以用於傳遞信息。適用於UWB的主要單脈沖調制技術包括:脈沖幅度調制(PAM)、脈沖位置調制(PPM)、通斷鍵控(OOK)、二相調制(BPM)和跳時/直擴二進制相移鍵控調制TH/DS-BPSK等。
PAM是通過改變脈沖幅度的大小來傳遞信息的一種脈沖調制技術。PAM既可以改變脈沖幅度的極性,也可以僅改變脈沖幅度的絕對值大小。通常所講的PAM只改變脈沖幅度的絕對值。BPM和OOK是PAM的兩種簡化形式。BPM通過改變脈沖的正負極性來調制二元信息,所有脈沖幅度的絕對值相同。OOK通過脈沖的有無來傳遞信息。在PAM、BPM和OOK調制中,發射脈沖的時間間隔是固定不變的。實際上,我們也可以通過改變發射脈沖的時間間隔或發射脈沖相對於基準時間的位置來傳遞信息,這就是PPM的基本原理。在PPM中,脈沖的極性和幅度都不改變。
PAM、OOK和PPM共同的優點是可以通過非相干檢測恢復信息。PAM和PPM還可以通過多個幅度調制或多個位置調制提高信息傳輸速率。然而,PAM、OOK和PPM都有一個共同的缺點:經過這些方式調制的脈沖信號將出現線譜。線譜不僅會使UWB脈沖系統的信號難以滿足一定的頻譜要求(例如,FCC關於UWB信號頻譜的規定),而且還會降低功率的利用率。
就上述5種調制方式而言,綜合考慮可靠性、有效性和多址性能等因素,目前廣泛受關注的是後兩種調制方式??TH-PPM和TH/DS-BPSK。兩者的區別在於當採用匹配濾波器的單用戶檢測情況下,TH/DS-BPSK的性能要優於TH-PPM。而對TH/DS-BPSK而言,在速率較高時,應優先選擇DS-BPSK方式;速率較低時,由於TH-BPSK受遠近效應的影響較小,應選擇TH-BPSK方式。在採用最小均方誤差(MMSE)檢測方式的多用戶接收機應用情況時,兩者差別不大;但在速率較高時,TH/DS-BPSK的性能還是要優於TH-PPM系統。而BPM則可以避免線譜現象,並且是功率效率最高的脈沖調制技術。對於功率譜密度受約束和功率受限的UWB脈沖無線系統,為了獲得更好的通信質量或更高的通信容量,BPM是一種比較理想的脈沖調制技術。
(2)多脈沖調制
實際上,為了降低單個脈沖的幅度或提高抗干擾性能,在UWB脈沖無線系統中,往往採用多個脈沖傳遞相同的信息,這就是多脈沖調制的基本思想。
當採用多脈沖調制時,把傳輸相同信息的多個脈沖稱為一組脈沖,那麼,多脈沖調制過程可以分兩步:第一步為每組脈沖內部單個脈沖的調制;第二步為每組脈沖作為整體被調制。在第一步中,每組脈沖內部的單個脈沖通常採用PPM或BPM調制;在第二步中,每組脈沖作為整體通常可以採用PAM、PPM或BPM調制。一般把第一步稱為擴譜,而把第二步稱為信息調制。因而在第一步中,把PPM稱為跳時擴譜(TH-SS),即每組脈沖內部的每一個脈沖具有相同的幅度和極性,但具有不同的時間位置;把BPM稱為直接序列擴譜(DS-SS),即每組脈沖內部的每一個脈沖具有固定的時間間隔和相同的幅度,但具有不同的極性。在第二步中,根據需要傳輸的信息比特,PAM同時改變每組脈沖的幅度,PPM同時調節每組脈沖的時間位置,BPM同時改變每組脈沖的極性。這樣,把第一步和第二步組合起來不難得到以下多脈沖調制技術:TH-SS PPM、DS-SS PPM、TH-SS PAM、DS-SS PAM、TH-SS BPM和DS-SS BPM等。
4. 網路標準的有關標准
目前共有11個與區域網有關的標准,它們分別是:
IEEE 802.1── 通用網路概念及網橋等
IEEE 802.2── 邏輯鏈路控制等
IEEE 802.3──CSMA/CD訪問方法及物理層規定
IEEE802.4──ARCnet匯流排結構及訪問方法,物理層規定
IEEE 802.5──Token Ring訪問方法及物理層規定等
IEEE 802.6── 城域網的訪問方法及物理層規定
IEEE 802.7── 寬頻區域網
IEEE 802.8── 光纖區域網(FDDI)
IEEE 802.9── ISDN區域網
IEEE 802.10── 網路的安全
IEEE 802.11──無線區域網
是指列印伺服器連接在網路上能過支持的網路標准,一般的列印伺服器只能支持IEEE802.3系列的協議。 由於2.4GHz頻帶已經被到處使用,採用5GHz的頻帶讓802.11a具有更少沖突的優點。然而,高載波頻率也帶來了負面效果。802.11a幾乎被限制在直線范圍內使用,這導致必須使用更多的接入點;同樣還意味著802.11a不能傳播得像802.11b那麼遠,因為它更容易被吸收。
盡管2003年的世界無線電通信會議讓802.11a在全球的應用變得更容易,不同的國家還是有不同的規定支持。美國和日本已經出現了相關規定對802.11a進行了認可,但是在其它地區,如歐盟,管理機構卻考慮使用歐洲的HIPERLAN標准,而且在2002年中期禁止在歐洲使用802.11a。在美國,2003年中期聯邦通信委員會的決定可能會為802.11a提供更多的頻譜。
在52個OFDM副載波中,48個用於傳輸數據,4個是引示副載波(pilot carrier),每一個帶寬為0.3125MHz(20MHz/64),可以是二相移相鍵控(BPSK),四相移相鍵控(QPSK),16-QAM或者64-QAM。總帶寬為20MHz,佔用帶寬為16.6MHz。符號時間為4毫秒,保護間隔0.8毫秒。實際產生和解碼正交分量的過程都是在基帶中由DSP完成,然後由發射器將頻率提升到5GHz。每一個副載波都需要用復數來表示。時域信號通過逆向快速傅里葉變換產生。接收器將信號降頻至20MHz,重新采樣並通過快速傅里葉變換來重新獲得原始系數。使用OFDM的好處包括減少接收時的多路效應,增加了頻譜效率。
802.11a產品於2001年開始銷售,比802.11b的產品還要晚,這是因為產品中5GHz的組件研製成功太慢。由於802.11b已經被廣泛採用了,802.11a沒有被廣泛的採用。再加上802.11a的一些弱點,和一些地方的規定限制,使得它的使用范圍更窄了。802.11a設備廠商為了應對這樣的市場匱乏,對技術進行了改進(802.11a技術已經與802.11b在很多特性上都很相近了),並開發了可以使用不止一種802.11標準的技術。已經有了可以同時支持802.11a和b,或者a、b、g都支持的雙頻,雙模式或者三模式的的無線網卡,它們可以自動根據情況選擇標准。同樣,也出現了移動適配器和接入設備能同時支持所有的這些標准。 IEEE 802.11g在2003年7月被通過。其載波的頻率為2.4GHz(跟802.11b相同),原始傳送速度為54Mbit/s,凈傳輸速度約為24.7Mbit/s(跟802.11a相同)。802.11g的設備向下與802.11b兼容。
其後有些無線路由器廠商因應市場需要而在IEEE 802.11g的標准上另行開發新標准,並將理論傳輸速度提升至108Mbit/s 或125Mbit/s。 在802.11n有兩個提議在互相競爭中:
WWiSE (World-Wide Spectrum Efficiency) 以Broadcom為首的一些廠商支持。
TGn Sync 由Intel與Philips所支持。
802.11n增加了對於MIMO的標准,使用多個發射和接收天線來允許更高的數據傳輸率,並使用了Alamouti coding coding schemes 來增加傳輸范圍。 IEEE 802.11k闡述了無線區域網中頻譜測量所能提供的服務,並以協議方式規定了測量的類型及接收發送的格式。此協議制定了幾種有測量價值的頻譜資源信息,並建立了一種請求/報告機制,使測量的需求和結果在不同終端之間進行通信。協議制定小組的工作目標是要使終端設備能夠通過對測量信息的量讀做出相應的傳輸調整,為此,協議制定小組定義了測量類型。