1. 无线上网卡上写支持gsm,gprs,edge,后面两个是数据传输方式我懂,gsm在这里代表什么,还能通话
GSM全名为:Global System for Mobile Communications,中文为全球移动通讯系统,俗称"全球通",是一种起源于欧洲的移动通信技术标准,是第二代移动通信技术,其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准,让用户使用一部手机就能行遍全球。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准,此前一直是采用蜂窝模拟移动技术,即第一代GSM技术(2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络)。目前,中国移动、中国联通各拥有一个GSM网,为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括 GSM 900:900MHz、GSM1800:1800MHz 及 GSM1900:1900MHz等几个频段 。GSM(全球移动通信系统)是一种广泛应用于欧洲及世界其他地方的数字移动电话系统。GSM使用的是时分多址的变体,并且它是目前三种数字无线电话技术(TDMA、GSM和CDMA)中使用最为广泛的一种。GSM将资料数字化,并将数据进行压缩,然后与其它的两个用户数据流一起从信道发送出去,另外的两个用户数据流都有各自的时隙。。GSM实际上是欧洲的无线电话标准,据GSM MoU联合委员会报道,GSM在全球有12亿的用户,并且用户遍布120多个国家。因为许多GSM网络操作员与其他国外操作员有漫游协议,因此当用户到其他国家之后,仍然可以继续使用他们的移动电话。
美国着名通信公司Sprint的一个辅助部门,美国个人通信正在使用GSM作为一种宽带个人通信服务的技术。这种个人通信服务将最终为爱立信、摩托罗拉以及诺基亚现在正在生产的手持机建立400多个基站。手持机包括电话、短信寻呼机和对讲机。
GSM及其他技术是无线移动通信的演进,无线移动通信包括高速电路交换数据、通用无线分组系统、基于GSM网络的数据增强型移动通信技术以及通用移动通信服务
[编辑本段]二.GSM历史:
1998年,目标为制订接替GSM的第三代移动电话(3G)规范的3GPP启动。3GPP也接受了维护和继续开发GSM规范的工作。ETSI是3GPP的成员之一。
在发展的过程中,GSM系统的功能不断得到丰富,从而能够提供更多样的服务。由GSM系统首先引入的短信息服务(SMS)提供了一种新颖、便捷、廉价的通讯方式。
1994年,GSM实现了基于电路交换的数据业务和传真服务。1999年,WAP协议使得用户可以通过手机访问互联网。
2000年后开始商用的通用分组无线服务(GPRS)使得GSM系统能够以效率更高的分组方式提供数据通讯。
2003年, EDGE技术开始商用,提供了接近3G的数据通讯能力。
目前,3GPP组织还在发展GSM标准,以便利用已经大量部署的GSM基础设施,平滑地向3G[2]技术演进。
[编辑本段]三.GSM特点
1.GSM使用上直观的特点:
GSM系统有几项重要特点:防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。
2.GSM的技术特点:
1.频谱效率。由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术,使系统具有高频谱效率。
2.容量。由于每个信道传输带宽增加,使同频复用栽干比要求降低至9dB,故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小(模拟系统为7/21);加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数,使GSM系统的容量效率(每兆赫每小区的信道数)比TACS系统高3~5倍。
3.话音质量。鉴于数字传输技术的特点以及GSM规范中有关空中接口和话音编码的定义,在门限值以上时,话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。
4.开放的接口。GSM标准所提供的开放性接口,不仅限于空中接口,而且报刊网络直接以及网络中个设备实体之间,例如A接口和Abis接口。
5. 安全性。通过鉴权、加密和TMSI号码的使用,达到安全的目的。鉴权用来验证用户的入网权利。加密用于空中接口,由SIM卡和网络AUC的密钥决定。TMSI是一个由业务网络给用户指定的临时识别号,以防止有人跟踪而泄漏其地理位置。
6.与ISDN、PSTN等的互连。与其他网络的互连通常利用现有的接口,如ISUP或TUP等。
7.在SIM卡基础上实现漫游。漫游是移动通信的重要特征,它标志着用户可以从一个网络自动进入另一个网络。GSM系统可以提供全球漫游,当然也需要网络运营者之间的某些协议,例如计费。
GSM原理
GSM是Global System for Mobile Communication 的缩写。意思是全球移动通信系统。分GSM900、DCS1800和PCS1900三个频段,一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。PCS1900(PCS1900 - Personal Communications System operating in the 1,900MHz band.)则是别的一些国家使用的频段(如美国)。 GSM900/1800分别是工作在890~960mhz/1710~1880mhz频段的。GSM900的手机最大功率是8W(实际中移动台没这么大的功率,一般的手机最大功率是2W,车载台功能大), 而DCS1800的手机的最大功率是1W。
GSM900/DCS1800/PCS1900的区别: GSM900是初始的GSM 系统, MOBILE 的功率从输出1W-8W, GSM900的通道从1 ~124, DCS1800的通道从512~885; DCS1800是低功率的, 最高是1W;
GSM的频段:GSM900 小区半径35km 上行880~915MHZ 下行将925~960MHZ
PHASE2: 890~925MHZ 和935~960MHZ; 通道号1---124.
GSM1800小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率) 上行1710~1785MHZ 下行1805~1880MHZ。
PHASE2: SAME; 通道号 :512—885. 为高密度的用户.
GSM1900: 1850~1910MHZ 1930~1990MHZ
上行和下行组成一频率对, 上行就是手机发射、机站接收;下行就是基站到手机。 例如935-960 和890-915 相差45MHZ, 第二个通道上, 上行落后下行三个时系.
网络组成:
1. BTS 基站:base transceiver station 基站首要是收发器,收发器的多少决定小区的容量,一个收发器能支持8个用户。一个小区由3个天线,一个发射,两个接收(分级接收)。(收发器和天线的关系)???
a) 每个BTS都会有一套收发器。
b) 一个BTS覆盖一个小区,BTS发送BCH信号在RF信道的0时隙。BCH帮助Mobile识别/寻找网络。
c) 小区的手机用户容量依靠信道数
d) GSM空中接口的数据传输速率是13Kbps, 即BTS收发语音数据速率是13KB/S.
e) 有BTS命令手机设置其发射功率、迁时、切换。
2. BSC base station controller 基站控制器:
a) 几个BTS基站连接一个BSC, 基站安排信道配置、切换、和BTS连接BSC; 所有的BSC连接至MSC,
b) 每个BTS连结BSC用abis 接口,是2Mbps的连接。使用microwave link、optical fiber、 co-axial line等方式连接.
c) Microwave link 经常是最好的连接方式选择。
d) BSC连结MSC使用的是A口
e) 在BSC可提供小区广播等服务。
3. MSC mobile switching center 是网络的核心,呼叫建立、保持、和释放;链接BSC和PSTN、 认证、呼叫转接、短信息、收费等。当用户增加到一定数量时,可增加MSC;MSC与MSC之间使用GMSC连结(GATEWAY)
a) 当呼叫建立时,MSC起到保持通话和断开通话的功能。
b) 存储所有的用户数据和它们的相关特征。
c) 介于MS和PSTN之间,交换通信数据.
d) MSC是GSM 网络的心脏。是与别的GSM 网络、非GSM网络的连接口。
e) MSC主要功能:认证、位置更新、连接、收费、呼叫转接、SMS。
f) 当用户增加时,超过一个MSC的容量, 就需要多一个MSC, 就增加一倍的用户
4. TRAN------Trans coding/rate adapter unit 速率适配器。
a) TRAN转换13KB/S的GSM速率为标准的64KB/S; TRAN作为一MSC 的一部分。
b) Trans coding 也使用在下行时,将64kbps转换成16kbps.
c) Trans coding在MSC\BSC\BTS中。
5. HLR Home location register归属位置寄存器。
a) 在MSC中有所有的用户数据库存在于HLR。HLR中有永久用户数据库。
b) 用户发出呼叫时,MSC从HLR之中获得用户数据。是用户核心数据库,大部分在SIM卡中的数据都可以在HLR中获得。
6. VLR visiting location register 访问位置寄存器。
a) 在VLR中有被激活的所有的用户号码。
b) 当别的MSC中的用户漫游到新的MSC时,MSC和HLR之间通信,新的MSC就将漫游的用户注册到它的VLR中。
c) 当手机漫游时,用户访问区被别的网络覆盖,而且归属位置网络批准它使用被访问的网络,它的用户信息将从HLR被拷贝到VLR(访问位置寄存器)中暂存。
7. 鉴权中心AUC----Authentication center
a) 是SIM 卡的验证过程。
b) 每个SIM卡有一个IMSI, 在IMSI有加密码
c) 在HLR中有IMSI和密码
d) 手机通信时,首先验证SIM 卡的合法性,由AUC 进行验证。
8. 装备身份注册:EIR----Equipment identify register
a) 包含了IMEI信息。所有的手机IMEI都存储在EIR中,是手机的数据库。
b) 在GSM中有助于验证当手机遗失时,运营商可以禁止已经报失手机的使用。
c) EIR分类:Permitted list\evaluation list\stolen list\unknown
9. 收费中心BC---Billing center
a) BC产生每一个用户的费用状况.
b) 直接连到MSC, 由MSC发送收费信息给BC(通话时)
c) BC处理按单位计费。
10. 操作运营中心:OMC----operation and maintenance center.
a) 每个GSM网络超过100 个BTS组成,每一个实体需要操作和维护。
b) 一些远程操纵是必要的,检测和远程进入。
c) 有时有两种OMC(不同的供应商),OMC-S: Deal with switch; OMC-R :deal with radio network。
11. 短信中心:SMSC信息通过短信息中心发到指定的手机。
a) 信息通过SMSC传输
b) 信息可通过人工终端(连到SMSC)发送。
c) 短信中心SMS CENTER---MSC/VLR----BSC----BTS.----MS
12. 语音服务中心:
a) 它拥有所有语音用户的数据库;
b) 它也存储了语音信息。
13. 设备报警:
a) BTS, BSC, Trans coder failure.
b) Link failure
c) Mole failure(transceiver, processor)
小区身份,网络中每个小区都由唯一的识别号,CI: Cell Identity. 一个小区由56个用户可同时通话
调制方式: GSM 采用的是0.3GMSK调制 高斯最小频移键控,0.3是描述滤波器带宽和比特率的关系,不是相位调制,是一种典型的数字调频调制,实际上是调频。0和1代表的是载波加减不同的频率+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变,两个频率表示频移键控; 语音编码速率时13kbps. 数据速率(调制速率)BIT传送速率是270.833Kbps。刚好是四倍于射频频移。这样一来就有效的减少调制频谱和提高了通道利用率. 高斯滤波: 剧烈的频率变化会导致频谱扩散, 所以用滤波器进行滤波平滑后, 减少频谱扩散; RF载频加67.708和减67.708KHZ; 靠频率转移.
GSM网络系统:手机和机站的接口是空中接口, 基站(BS)和基站控制台BSC是靠abis接口2Mbps的连接。(是光纤或者常用微波连接, DCS1800 Abis接口经常使用微波连接), 一个BSC控制20~30个BTS;基站控制台BSC到交换局是A口连接。 手机和基站的最大距离是34.9km。
手机开机后的步骤:
1. 首先搜索124个信道,即所有的BCH通道, 决定收到的广播信道BCH强度, (BCH 的承载的信息是距Mobile最近的BTS; 呼叫信息);
2. 跟网络同步时间和频率, 由FCH/SCH调整频率和时间
3. 解码BCH的子通道BCCH.
4. 网络检查SIM 卡的合法身份.是否是网络允许的SIM 卡。
5. 手机的位置更新.
6. 网络鉴权
手机主叫(MOC)过程:
1. 手机给基站发送通道需求,即手机发送一个短的随即接入突发脉冲.(RACH Burst)
2. 由BCH 指定传输信道. SDCCH
3. 手机和基站在独立专用信道(SDCCH)上通信.
4. 权限认证
5. 指定手机在一个业务信道(TCH)上通信.
6. 在TCH上进行语音通信.
手机被叫
1. BTS在PCH呼叫通道上使用SIM中的IMSI号码来呼叫用户。
2. 由手机发送RACH
3. 通道指定在BCH.
4. 手机和基站在SDCCH 上通信
5. 手机用户被鉴权
6. 手机被指定TCH通道。
7. 在TCH通道上进行语音和数据通信。
紧急呼叫:
1. GSM规格定义了112 为紧急呼叫号码
2. 112在手机有无SIM卡的情况下均可呼叫。
3. 在RACH 上, 手机112 建立紧急呼叫。
Authentication 鉴权:
1. 目的:验证用户身份(IMSI /SIM); 提供手机新的加密键。
2. 鉴权是在什么情况下:每一次注册、每次呼叫或被叫企图、执行一些增值服务、漫游时的位置更新。
切换handover: 切换是手机通信从一个小区/信道到另外一个小区/信道。
1. 上行和下行的接收质量报告
2. 上行和下行的接收信号强度
3. 距离,迁时
4. 干扰层。
5. 功率预算。
6. 切换包括:同一小区内部信道/时隙之间的切换。小区于小区之间。
加密ciphering: 语音和数据的保密、信号信息的保密;
手机位置更新location update:
1. MSC应知道呼叫手机的位置。
2. 手机连续的改变位置,手机在改变位置时通知MSC关于新位置。由MSC处理位置更新。
3. 手机位置更新过程:(location area identity LAI)
a) 手机改变位置区
b) 手机从BCCH 上读新的位置区
c) 发送RACH, 为通道需求。
d) 在AGCH上获得一个SDCCH.
e) 在SDCCH发送IMSI和新旧LAI位置更新需求给MSC
f) MSC开始认证
g) 如果认证成功,更新手机位置在VLR上
h) 发送确认信息给手机
i) 手机离开SDCCH, 进入空闲模式。
上行和下行:上行是手机通过上行频率发信息给基站,下行是相反。上行和下行组成一对频率对(45MHZ分割),上行滞后下行3个时隙;上行和下行使用相同的时隙号;上行和下行使用相同的通道号;上行和下行使用不同的波段。(间隔45MHZ)。
功率等级:
由于手机在小区内移动,它的发射功率要随着移动,当他靠近基站时,防止干扰别的用户功率要减小,当他远离基站是为防止衰减要增大发射功率。总共有19个功率等级, 功率等级存于手机的EEPROM中. 功率控制的好处是:手机可以省电、基站减少干扰。
1. 由基站在SACCH上发送命令手机改变发射功率
2. 改变功率是和路径的衰减成比例。TX Level 5 –33dbm ,19---5dbm。
3. 每个等级之间是间隔2dbm.
4. BTS需要在上行开始的Rxlev、Rxqual
5. 每480ms 发送报告给BSC 关于Rxlev、Rxqual。
6. 每一定时间跟初始的进行比较。
动态基站功率控制:
1. 目标是减少平均干扰
2. 基于MS发送的测量报告计算
3. 是否和BCH载波
4. 非强制性的
DTX 不连续发射:
1. 当语音中断的大部分时间里,允许无线发射器关掉。
2. 有DTX Handler处理器: 在发射端有语音激活检测、在发射端有背景声噪音、在切断时产生舒适噪音。
3. 不连续发射在上行和下行都有执行。不连续发射、不连续接收;
4. 在手机上执行不连续发射和不连续接收。
5. 在BTS接收时有不连续接收
时迁(定时提前):
Timing advance 就是为了保证信号能在准确的时间内到达BS, 当MS移动时, 随着MS距离BS 的远近, 上行传递的时延的可变,基站命令移动台提前发送。 由BS在SACCH信道上命令MS来改变它的迁时的大小. 手机在空闲模式时接收机站和解码BCH,在BCH中的SCH允许手机调整它的内部时间,当手机接收到SCH时不知道距离基站多远,通过SACH特殊的 短突发。当手机在下行的SACCH上获得迁时信息,才发送正常的突发,30KM 手机设置迟延100US.
信道介绍:
1. BCH 广播信道:
BCH就象灯塔, 在每一小区的任何时候, 都有BCH在ARFCN上,使手机能发现网络, 并使手机同步于网络,并且BCH信号的强度告诉手机那个是距它最近的GSM网络; 手机几乎每30秒会报告相邻小区的BCH 功率, 以便于由基站决定是否切换.?? 每一小区使用的BCH频率通道都不同, 通道被远距离的小区重复使用; 小区中的所有的手机接收BCH. 在ARFCN上有BCH信道. BCH的信息在下行的通道0时系, 其他时系用于业务信息TCH; 使MS 同步, 运载控制信息和呼叫信息. 和网络身份信息。所有手机的呼叫信息都在BCH上。BCH由FCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH、SACCH组成。基站产生的BCH在零时隙,
a) FCH: frequency correction channel 在BCH上重复使用特别的BURST, 让手机开机时调整它的频率.
b) SCH: synchronization channel, 在FCH后, 调整时间.
c) BCCH: 广播控制信道, 带有网络身份.
d) CCCH: 共用控制信道, 它的子通道PCH(PAGING CHANNEL)在CCCH上. 手机能认出并用一个RACH作出反应.; 还有子通道AGCH 访问认可通道, 命令手机进入SDCCH或TCH.
2. CCCH共用控制信道: 是双向控制信道, CCCH和BCH在多帧上分享0时隙;CCCH包括RACH; PCH; AGCH; CBCH; PCH呼叫通道 用于运载IMSI报知手机有呼叫、PCH是下行通道,
3. DCCH专用控制信道: 双向控制信道, 由三个子通道组成:SDCCH,FACCH,SACCH.。
SDCCH独立专用控制信道:指定TCH之前的过渡信道,话务建立和用户验证. SDCCH 独立专用控制信道: 在呼叫建立时, 于BCH 和TCH之间起连接作用.
SACCH 慢速相关控制信道:
上行: 接收信号质量报告、接收信号RX LEVEL 报告、相邻小区的BCH 功率报告。通道功率;手机的状态.
下行:命令MS的TX 功率控制的命令、小区信道配置、迁时、跳频。
FACCH 快速相关控制信道:由BTS用作命令手机切换,
上行: 中断TCH信号、切换时快速信息交换。
下行: 中断TCH. 控制BITS
SACCH和FACCH的区别: SACCH报告基站说有另外的小区可提供给手机更好的信号质量, 切换是必要的.在段时间内, 由于SACCH 没有足够的带宽, 所以在短时间内由FACCH取代TCH; 切换就发生了. FACCH象一个TCH. 当听到语音有小的中断时, 可能发生了切换.
4. TCH业务信道: 通话时使用的信道. 运载语音信息、是双向的用于手机和基站交换语音信息 ,TCH full rate 26 frames是 120ms。包含24carry speech, 1个idle , 1个sacch。TCH half rate 26 frames 是120ms ; 包含24carry speech , 2个sacch.
5. RACH随机接入信道:
由手机发送短的突发给基站,即呼叫需求;由MS使用来从基站获取注意; 手机并不知道路经的迟延, 所以手机发短的BURST, 当手机在下行的RACH上获得迁时时, 手机才发正常的BURST.
6. 手机测量报告:
SACCH的测量报告提供给GSM系统。每个手机测量服务小区的功率,也测量相邻小区的BCH功率;手机也测量在TCH上接收的信号的强度和质量。通过SACCH将接收RxLev(dbm)和RXQuaL(be mapped directly to bit error ratio)报告给所在服务小区。
7. 接收表现:GSM接收器要在复杂的无限环境中有效的操作。接收器要适应多径和多普勒衰减,低信号、高信号、以及别的收发射器或别的用户的干扰。要能以最小的比特误码率解调0.3GMSK 信号。GSM的语音通道的语音信息编码为Ia和Ib带有错误纠正,而Ⅱbits没有错误纠正。互调测试手机在GSM波段的对两个干扰的选择,
IMEI 是 international mobile equipment identity 国际移动设备识别号就是手机串号,每一个手机都有一唯一的不同于别的手机的串号。IMSI:international mobile subscriber identity国际移动用户识别号 是手机用户进入网络的正确身份。15位IMSI存于SIM卡中.
SIM subscriber identity mole : 由4-8位的PIN码,3次错误的输入卡就停止工作;8位的PUK码,10次错误的输入SIM卡就被永久的锁住。SIM卡包含有:串号、IMSI、鉴权算法 加密、网络代码、PIN PUK、充电信息。SIM 卡: 保持有所有的用户信息,(IMSI\ 允许的网络单); 存有最后的位置信息. 拨打信 息和存储信息.存储电话号码等。
Dual band & al mode:
1. al band : 双带,手机有频率开关,可工作在两个频率段
2. al mode 双重模式 在手机中,mode 是所使用发射技术的类型, 数字模式和模拟模式。手机支持AMPS和TDMA, 能按需要的模式转换。AMPS是模拟的。
Mobile Station ISDN number: (MSISDN): 也就是手机号码。
小区接入技术:
1. FDMA: frequency division multiple access: 每个通话放在一个单独的频率上。
2. TDMA: Time division multiple access: 在指定的频率上,通话在固定的时间段上。
3. CDMA: Code division multiple access 每个通话都有唯一的代码。
时分多址接入技术:
1. GSM 使用了TDMA 和FDMA多路传输:124 Frequency channels for GSM900; 100khz channel; mobile share ARFCN by TDMA. 0.3GMSK Molation 270.833kbits/sec.
2. 在GSM系统中有124个频道, 频道间隔是200khz; 每个频道由8个用户共享, 在时间上进行时分复用。就是说信号的发送是突发的不是连续的发送的。上行和下行规定使用相同的信道号(ARFCN)和时系号,而且基站和移动台相差三个时系,即上行电路落后于下行电路三个时系时间。
物理通道和逻辑通道:
物理通道: 被描述在时域和频域; 是实际的频率和时域, 由频道或绝对射频信道号和时系共同决定的。TS number 和ARFCN的组合就是物理信道。
逻辑通道; 是在物理通道上,在任何频率和时系可能是业务信道或是控制信道.
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. 网络制式有几种 分别代表什么意思
提到手机支持频段,首先应明确频段实质上是硬性划分的,这主要是由于频率资源的有限导致, 目前我国主要由信息产业部负责相关事宜。
我国手机常用的频段主要有CDMA手机占用的CDMA1X,800MHZ频段;GSM手机占用的900/1800/1900MHZ 频段;近两年的GSM1X双模占用的900/1800MHZ频段;3G占用的900/1800/1900/2100MHz频段。
GSM频段:我国GSM手机占用频段主要是900MHZ和1800MHZ。实质上1800MHZ也是由于手机用户数量 的激增,造成了手机通信网络系统处于超负荷运转状态,最终导致了手机在通信时很容易出现类似于 掉线、串音、话音质量不好、难以上网等故障现象。为了解决这些故障现象,越来越多的手机运营商 和生产商开始意识到解决这个问题的迫切性,并不断采取相关措施来进一步扩容手机网络系统,于是 GSM1800Mhz便应运而生了,又被称为DCS1800(数字蜂窝系统),它的出现,使基于GSM900、1800的 双频网络变为现实。
使用GSM900/GSM1800双频手机,用户可以在GSM900与GSM1800之间自由切换,可以有效地避免以 往掉话,通话难和音质差等问题,较以前只使用GSM900网的通话更加方便。
下面我们对GSM900与GSM1800这两个频段进行一下简单的比较:
为了能进一步扩大手机网络系统的运行容量,提高手机通信时的语音质量,最近在市场上又推出 了一种“三频手机”。
所谓的“三频”就是包含3个工作频率,这三个工作频率就是GSM900Mhz、DCS1800Mhz以及 PCS1900Mhz,依此类推,所谓的“三频手机”就是指手机可以同时接收GSM900M、DCS1800Mhz以及 PCS1900Mhz这三个频率段的信号,从中做出选择,那一频段的的信号强,就选择那一基站的信号, 如果一方接不通,可以自由转到别一个频段的信号上。它实际上就是扩大了手机的接通率。在一些手 机用户比较集中的地区,尤其合适使用三频手机,因为三频手机能够灵活地在GSM900、DCS1800和 PCS1900之间进行切换,以便始终保持通话不断及通话质量。PCS1900兆网,是北美地区(美国、 加拿大)及欧洲国家通信网络领域普遍使用的网段。
由于三频手机能同时工作在三个不同频率的网段之中,因此三频手机无疑具有这三种网络的特点。 从技术角度而言,GSM1800因为频段高,使得信号穿透能力强,因此在高楼林立的复杂环境中能带来 良好的通话质量和通信覆盖;而PCS1900频道,在北美地区(美国、加拿大)及欧洲地区有着良好的 通信能力,这无疑为那些频繁来往于洲际间的人士提供了他们所需要的服务。
对于运营商而言,三频段网络的构筑,则彻底地缓解了GSM900所存在的频段与容量的问题,使得 网络进一步优化,热点地区的话务量高峰得到有效缓解,接通率更高,从而使业务量大大提升。
对于用户而言,三频手机的出现对其影响将是最为深远的,同时又将是最实际的,因为使用三频 手机,通过三频网络的漫游,掉话现象将大大减少,手机的应用将更加自由。三频手机可以使用户自 由地在五大洲120个国家进行通信。
CDMA频段:CDMA 1X:CDMA 1X采用扩频速率为SR1,即指前向信道和反向信道均用码片速率 1.2288Mbit/s的单载波直接系列扩频方式。因此它可以方便地与IS-95(A/B)后向兼容,实现平滑 过渡。由于CDMA 1X采用了反向相干解调、快速前向功控、发送分集、Turbo编码等新技术,其容量比 IS-95大为提高。在相同条件下,对普通话音业务而言,容量大致为IS-95系统的两倍。CDMA 1X网络 可以作为话音业务的承载平台,也可以作为无线接入Internet分组数据承载平台,既可以为用户提 供传统的话音业务,也可以为用户提供端对端分组传输模式的数据业务。
CDMA 800MHZ:联通在初建CDMA网络之时,正逢电信长城移交给联通,使联通轻松获得了800MHz 频段上的双向10M频率资源,而这就使联通具有了宝贵的频率资源。因此,联通就利用其在800MHZ频 段上的资源建立了CDMA网络。
CDMA网络是由联通统一建设和运营,这一独家运营权所能带来的市场空间也是很明显的。有了 CDMA网的支持,联通可以实现许多新的增值数据业务,由此可能会赢得更多CDMA用户。
目前,手机制式主要包括GSM、CDMA、3G三种,手机自问世至今,经历了第一代模拟制式手机(1G) 、第二代GSM、TDMA等数字手机(2G)、第2.5代移动通信技术CDMA和第三代移动通信技术3G。
模拟网:模拟网的信号以模拟方式进行调制,其模拟级数采用的是频分多址。(移动通信规定的频段 为905—915MHZ,每25KHZ为个信道,支持一对用户通话)。中国的模拟网有A网(Motorola设备)及B网 (Ericsson设备)之分,现在两网己实现互通。
模拟网信号失真度小,因而音质可与有限电话比美。且由于建设较早,覆盖完善,全国大部分县级 城市均有覆盖。模拟网的缺点是其信道数量相对较少,保密性差。
GSM数字网:GSM:GSM(Global System For Mobile Communication)网即全球移动通信系统,又称 “全球通”,很多公司参与了标准的制定工作。GSM数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和 制造厂家组成的标准化委员会设计出来的,它是在蜂窝系统的基础上发展而成。我国自1994年底开始, 在十多个省市筹建GSM蜂窝移动通信网,其发展势头世人皆叹,到现在GSM数字网已覆盖全国30多个省 (区、市),300多个地区和2000多个县市,并可与40多个国家实现漫游。
GSM采用的是数字调制技术,其关键技术之一是时分多址(每个用户在某一时隙上选用载频且只能在特 定时间下收信息),GSM系统有几项重要特点:防盗拷能力佳、网络容量大、号码资源丰富、通话清晰、 稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量底等。因此其话音清晰,保密容易,能提 供的数据传输服务较多。GSM网能支持的用户数量为模拟网的1.8-2倍。
由于GSM发展极快,在其900MHZ频段满以后,又开辟了GSMl800频段,手机工作在900MHZ和1.8GHZ频 段以及GSM1900MHz等几个频段。
GPRS:GPRS是General Packet Radio Service的英文简称,中文为通用无线分组业务,是一种基于 GSM系统的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。相对原来GSM的拨号方式的电路 交换数据传送方式,GPRS是分组交换技术,具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、 “高速传输”、“自如切换”的优点。通俗地讲,GPRS是一项高速数据处理的技术,方法是以“分组” 的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信过渡的过渡技术,但是 它在许多方面都具有显着的优势。
由于使用了“分组”技术,用户上网相对稳定,避免了不必要的短线带来的困扰。此外,使用GPRS上 网的方法与WAP并不同,用WAP上网就如在家中上网,先“拨号连接”,而上网后便不能同时使用该电 话线,但GPRS就较为优越,下载资料和通话是可以同时进行。从技术上来说,声音的传送(即通话)继 续使用GSM,而数据的传送便可使用GPRS,这样的话,就把移动电话的应用提升到一个更高的层次。 而且发展GPRS技术也十分“经济”,因为只须沿用现有的GSM网络来发展即可。GPRS的用途十分广泛, 包括通过手机发送及接收电子邮件,在互联网上浏览等。
TDMA:TDMA是Time Division Multiple Access的缩写,这是一种用Time-Division Multiplexing (时分多址)来提供无线数字服务的技术,它代表的是一种移动电话系统的数字信号传输技术。TDMA 把一个射频分成多个时隙,再把这些时隙分给多组通话。这样,一个射频可以同时支持多个数据频道, 目前该技术已成为今天的D-AMPS和GSM系统的基础。
GSM数字机和模拟手机话音相比
GSM数字手机的话音是被数字化之后才在无线信道上传送的,它不像模拟移动电话那样容易被干扰, 因此通话时话音清晰、干扰小。但是,因传送的是数字化的话音,也存在话音有些失真的缺点。机时 模拟手机的话音失真度比GSM数字机要好。现在,有关部门正在研究开发更先进的话音数字化编码技 术,以降低GSM手机的话音失真度。
CDMA数字网:CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access),它是在数字技术的分 支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。它能够满足市场对移动通信容量 和品质的高要求,具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆 盖广等特点,可以大量减少投资和降低运营成本。
业内运营者们正努力在他们的系统中增加用户数量,降低每位用户的费用,创造更大的利润并积极加 强市场渗透。码分多址技术就是解决这一问题的数字通信技术之一。
其优势为:
高效的频带利用率和更大的网络容量
简化网络规化
提高通话质量
增强保密性
提高覆盖特性
延长用户通话时间
软音量和“软”切换
上网速度更快
目前国内采用CDMA技术的“中国长城移动通信网”已在北京,上海,广州,西安等地开通。
CDMA是数字网络技术的最新发展,美国是发源地并且应用最广泛。CDMA手机话音清晰,接近有线电话, 信号覆盖好,不易掉话。
CDMA手机与GSM手机相比:CDMA手机具有以下优点:CDMA手机采用了先进的切换技术:软切换技术 (即切换是先接续好后再中断),使得CDMA手机的通话可以与固定电话媲美;使用CDMA网络,运营商的 投资相对减少,这就为CDMA手机资费的下调预留了空间;因采用以拓频通信为基础的一种调制和多址 通信方式,其容量比模拟技术高10倍,超过GSM网络约4倍;基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频 应用成为可能,从而使手机从只能打电话和发送短信息等狭窄的服务中走向宽带多媒体应用。
GSM1X:所谓GSM1X就是指支持两种制式网络的双模手机,主要有GSM/PHS与GSM/CDMA两种双模手机, 比GSM/GPRS大大提高了上网的速度,其中GSM/PHS手机目前仅有Sanyo的PDG-G1000(即台湾大众电信销 售的J100与UT的UT818),GSM/CDMA双模手机则主要是国内上市的三星、LG与摩托罗拉三款型号。
GSM1x可以作为一种技术方案,使中国联通在保留已有的GSM业务层和SIM卡用户特征的基础上,让其 现有的GSM用户享受到增强的CDMA 1X业务的好处。
GSM1x集中了CDMA 1X 和GSM-MAP的优势,是使用任何频率的GSM运营商均可采用提供CDMA 1X业务的解 决方案。
GSM1x可以最大限度地利用运营商在现有GSM-MAP网络上的投资,并保留系统中能够提供的所有主要 功能和业务。GSM1x能够提高运营商的话音和数据容量,同时支持在一个GSM网上叠加CDMA 1X网络, 使用基于SIM卡的GSM/CDMA双模手机,以及推动跨GSM和CDMA双网的全球漫游。
3G:3G是第三代移动通信技术,是下一代移动通信系统的通称。标准主要有GSM/GPRS/WCDMA /EDGE/ TD-SCDMA。3G系统致力于为用户提供更好的语音、文本和数据服务。与现有的技术相比较而言, 3G技术的主要优点是能极大地增加系统容量、提高通信质量和数据传输速率。此外利用在不同网络间 的无缝漫游技术,可将无线通信系统和Internet连接起来,从而可对移动终端用户提供更多更高级的 服务。
3G技术的标准:国际电信联盟(ITU)早在2000年5月即确定了W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三个主流 3G标准。
WCDMA:WCDMA全名是(Wideband Code Division Multiple Access ),中文译名为“宽带分码多工 存取”, WCDMA源于欧洲和日本几种技术的融合。它采用MC FDD双工模式,与GSM网络有良好的兼容 性和互操作性。作为一项新技术,它在技术成熟性方面不及CDMA2000,但其优势在于GSM的广泛采用 能为其升级带来方便。因此,近段时间也倍受各大厂商的青睐。WCDMA采用最新的异步传输模式 (ATM)微信元传输协议,能够允许在一条线路上传送更多的语音呼叫,呼叫数由现在的30个提高到 300个,在人口密集的地区线路将不在容易堵塞。WCDMA采用直扩(MC)模式,载波带宽为5MHz,它 可支持384Kbps到2Mbps不等的数据传输速率,在高速移动的状态,可提供384Kbps的传输速率,在低 速或是室内环境下,则可提供高达2Mbps的传输速率。而GSM系统目前只能传送9.6Kbps,固定线路 Modem也只是56Kbps的速率,由此可见WCDMA是无线的宽带通讯。
此外,在同一些传输通道中,它还可以提供电路交换和分包交换的服务,因此,消费者可以同 时利用交换方式接听电话,然后以分包交换方式访问因特网,这样的技术可以提高移 动电话的使用 效率,使得我们可以超过越在同一时间只能做语音或数据传输的服务的限制。
在费用方面,WCDMA因为是借助分包交换的技术,所以,网络使用的费用不是以接入的时间计算, 而是以消费者的数据传输量来定。
EDGE:EDGE的英文全称为EnhancedDataratefor GSM Evolution,中文含义为“改进数据率GSM服务”, 它是一种基于GSM/GPRS网络的数据增强型移动通信市场的亮点,先后有美国的CingularWireless和 AT&TWireless、智利的TelefonicaMoviles、我国香港特区的CSL和泰国的AIS开通了基于 EDGE的服务。与此同时,一些欧洲的移动运营商对EDGE也开始表现出兴趣,其中TIM和TeliaSonera 都明确表示将采用EDGE技术。该技术主要在于能够使用宽带服务,能够让使用800、900、1800、 1900MHz频段的网络提供第三代移动通信网络的部分功能,并且能大大改进目前在GSM和TDMA/136上 提供的标准化服务。该技术可以提供384kbps的广域数据通信服务和大约2Mbps的局域数据通信服务, 这样可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。
EDGE的概念是Ericsson公司于1997年第一次向ETSI提出的,同年,ETSI批准了EDGE的可行性研究, 这对以后EDGE的发展铺平了道路。尽管EDGE仍然使用了GSM载波带宽和时隙结构,但它也能够用于其 他的蜂窝通信系统。EDGE可以被视为一个提供高比特率、并且因此促进蜂窝移动系统向第三代功能演 进的、有效的通用无线接口技术。在此基础上,统一无线通信论坛(UWCC)评估了用于TDMA/136的 EDGE技术,并且于1998年1月批准了该技术。
EDGE提供了一个从GPRS到第三代移动通信的过渡性方案,从而使现有的网络运营商可以最大限度地 利用现有的无线网络设备,在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。 由于GDGE是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术,因此也有人称它为 “二代半”技术。EDGE同样充分利用了现有的GSM资源,保护了对GSM作出的投资,目前已有的大部 分设备都可以继续在EDGE中使用。EDGE能提供三组业务:EGPRS业务:最大速率≥384kbps48kbps/BP; T-ECSD业务:透明增强型电路交换业务,最高速率≥32kpbs/Bp;NT-ECSD:非透明增强型电路交换 业务,最高速率≥28.8kbps。
从技术角度具体而言,EDGE的技术不同于GSM的优势在于:
8 PSK 空中接口模式
增强型的AMR编码方式
MCS1~9九种信道编码方式
链路自适应
递增冗余传输
RLC窗口大小自动调整
TD-SCDMA: TD-SCDMA全名是Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access (时分 同步的码分多址技术)是ITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一,它得到了CWTS及 3GPP的全面支持,是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准,是可替代UTRA-FDD的方案,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、多时隙、可变扩 频系统、自适应功率调整等技术。TD-SCDMA传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称业务 负载关系的频谱分配的最佳利用率。因此,TD-SCDMA通过最佳自适应资源的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。在最终的版本里,计划让TD―SCDMA 无线网络与INTERNET直接相连。
小灵通
小灵通又名无线市话PAS(Personal Access Phone System),是一种新型的个人无线接入系统,它 采用先进的PHS微蜂窝技术,将市话传输交换与无线接入技术有机结合在一起,利用市话的交换传输 资源,以无线方式提供给一定范围内具备移动漫游性能的个人通信终端.简言之,“小灵通”就是 通过一定的技术手段,将原来只能固定使用的电话改变成为随身携带和移动使用的无线电话。
手机制式的发展
1G(first generation)表示第一代移动通讯技术。代表为现已淘汰的模拟移动网。
2G(second generation)表示第二代移动通讯技术。代表为GSM。以数字语音传输技术为核心。
2.5G是基于2G与3G之间的过渡类型。比2G在速度、带宽上有所提高。可使现有GSM网络轻易地实 现与高速数据分组的简便接入。
目前已经进行商业应用的2.5G(Generation)移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术,突破 了2G电路交换技术对数据传输速率的制约,引入了分组交换技术,从而使数据传输速率有了质 的突破,是一种介于2G与3G之间的过度技术。2.5G的出现主要是由于3G是个相当浩大的工程, 所牵扯的层面较多且复杂,要从目前的2G一下迈向3G是不可能马上实现的。代表为:GPRS, HSCSD、WAP、EDGE、蓝芽(Bluetooth)、EPOC等技术。
3G是英文3rd Generation的缩写,指第三代移动通信技术。目前我国3G标准还没有颁布。相对 第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G),第三代手机一般是指将无线通 信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够方便、快捷的处理图像、 音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 为手机融入多媒体元素提供强大的支持。但为了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的 数据传输速度,也就是说在任何环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千 字节/每秒)以及144kbps的传输速度。2G网络提供的带宽是9.6Kpbs。2.5G增加到56Kpbs。 3G将具有更宽的带宽,其传输速度将达到100-300Kbps,不仅能传输话音,还能传输数据, 从而提供快捷、方便的无线应用。
3. 寻找现在的网络新技术资料
IPv6
IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写,它是IETF设计的用于替代现行版本IP协议-IPv4-的下一代IP协议。
目前我们使用的第二代互联网IPV4技术,核心技术属于美国。它的最大问题是网络地址资源有限,从理论上讲,IPV4技术可使用的IP地址有43亿个,其中北美占有3/4,约30亿个,而人口最多的亚洲只有不到4亿个,中国只有3千多万个,只相当于美国麻省理工学院的数量。地址不足,严重地制约了我国及其他国家互联网的应用和发展。
与IPV4相比,IPV6具有以下几个优势:首先就是网络地址近乎无限,根据这项技术,其网络地址可以达到2的128次方个,如果说IPV4的地址总数为一小桶沙子的话,那么IPV6的地址总数就像是地球那么大的一桶沙子。其次就是由于每个人都可以拥有一个以上的IP地址,网络的安全性能将大大提高。第三就是数据传输速度将大大提高。IPv6的主要优势还体现在以下几方面:提高网络的整体吞吐量、改善服务质量(QoS)、支持即插即用和移动性、更好实现多播功能。 根据这项技术,如果说IPV4实现的只是人机对话,而IPV6则扩展到任意事物之间的对话,它不仅可以为人类服务,还将服务于众多硬件设备,如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等,它将是无时不在,无处不在的深入社会每个角落的真正的宽带网。而且它所带来的经济效益将非常巨大.当然,IPv6并非十全十美、一劳永逸,不可能解决所有问题。IPv6只能在发展中不断完善,也不可能在一夜之间发生,过渡需要时间和成本,但从长远看,IPv6有利于互联网的持续和长久发展。 目前,国际互联网组织已经决定成立两个专门工作组,制定相应的国际标准。
IPv6 FAQ
1. 什么是IP? 什么是IPv4? 什么是IPv6?
目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议,是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4),它的下一个版本就是IPv6。IPv6正处在不断发展和完善的过程中,它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。
2. IPv6与IPv4相比有什么特点和优点?
1)更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32,即有2^32-1个地址;而IPv6中IP地址的长度为128,即有2^128-1个地址。
2)更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则,这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网,大大减小了路由器中路由表的长度,提高了路由器转发数据包的速度。
3)增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow-control)。这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会,为服务质量(QoS)控制提供了良好的网络平台.
4)加入了对自动配置(Auto-configuration)的支持.这是对DHCP协议的改进和扩展,使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷.
5)更高的安全性.在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验,这极大的增强了网络安全.
3. 我们需要2^128-1个IP地址吗?
需要.随着电子技术及网络技术的发展,计算机网络将进入人们的日常生活,可能身边的每一样东西都需要连入全球因特网.并且,准确的说,使用IPv6的网络并没有2^128-1个能充分利用的地址.首先,要实现IP地址的自动配置,局域网所使用的子网的前缀必须等于64,但是很少有一个局域网能容纳2^64个网络终端;其次,由于IPv6的地址分配必须遵循聚类的原则,地址的浪费在所难免.
4. 我想了解一下IPv6,该怎么做呢?
看RFC! 这是最省钱也是最保险的办法,就是枯燥一点.目前国内介绍IPv6的书至少有一本: IPv6--the new Internet protocol(second edition)/新因特网协议IPv6(第二版),清华大学出版社,1999 介绍IPv6网络编程(Unix平台)的书也至少有一本: Unix Network Programming Volume I (Second Edition)/Unix网络编程卷一(第二版),清华大学出版社,1998
5. 我想试一试IPv6,该做些什么呢?
你需要三样东西:支持IPv6的操作系统;支持IPv6的软件;与因特网的连接.
1)目前支持IPv6的操作系统有:Windows Vista,Linux(内核版本至少是2.2.1,最好是2.2.12以上),FreeBSD(4.x系列已经支持IPv6,更早的版本需要给内核打补丁),WindowsNT/2000(需要去微软的网站下一个补丁程序),NetBSD,OpenBSD,Solaris(这些就不熟了),等等等等.目前肯定不支持IPv6的操作系统是(我知道的)Windows系列中Windows98及其以前的版本.
2)支持IPv6的操作系统一般都会自带一些支持IPv6的网络程序(Linux的情况比较特殊,有的软件可能本身支持IPv6但在编译的时候没有打开相应的选项,这是因为不同的发布商对IPv6重要性及可用性的看法各不相同).但是,这些操作系统自带的程序往往并不是最好的,你可能需要到网上去找一些好用的支持IPv6的软件.
3)如果你想真正尝试IPv6,一定要连网,起码要有一个局域网环境.
IPv6包头
IPv6包头对IPv4包头做了部分改进,去掉了一些不必要或很少用的字段,增加了部分能更好提供实时支持的字段。
IPv6包结构
IPv6包由IPv6包头、扩展包头和上层协议数据单元三部分组成,见图1。
图1、IPv6包结构
·IPv6包头
40字节固定长度,在本文的稍后部分将有详细论述。
·扩展包头
IPv6包头设计中对原IPv4包头所做的一项重要改进就是将所有可选字段移出IPv6包头,置于扩展头中。由于大多数IPv6扩展头不受中转路由器检查,因此改进后的IPv6包头可以提高路由器转发效率。
IPv6扩展头可以没有,也可以有一个或多个。IPv6所做的另一个改进之处是:与IPv4选项不同,IPv6扩展头长度不固定,便于日后扩充新增选项,这一特征加上选项的处理方式使得IPv6选项能得以真正的利用。
·上层协议数据单元(PDU)
PDU由传输头及其负载(如ICMPv6消息、或UDP消息等)组成。而IPv6包有效负载则包括IPv6扩展头和PDU,通常所能允许的最大字节数为65,535字节,大于该字节数的负载可通过使用扩展头中的Jumbo Payload选项进行发送。
IPv6包头
图2、IPv6包头格式
IPv6包头长度固定为40字节,去掉了IPv4中一切可选项,只包括8个必要的字段,因此尽管IPv6地址长度为IPv4的四倍,IPv6包头长度仅为IPv4包头长度的两倍。
Version(版本号):4位,IP协议版本号,值= 6。
Traffice Class(通信类别):8位,指示IPv6数据流通信类别或优先级。功能类似于IPv4的服务类型(TOS)字段。
Flow Label(流标记):20位,IPv6新增字段,标记需要IPv6路由器特殊处理的数据流。该字段用于某些对连接的服务质量有特殊要求的通信,诸如音频或视频等实时数据传输。在IPv6中,同一信源和信宿之间可以有多种不同的数据流,彼此之间以非“0”流标记区分。如果不要求路由器做特殊处理,则该字段值置为“0”。
Payload Length(负载长度):16位负载长度。负载长度包括扩展头和上层PDU,16位最多可表示65,535字节负载长度。超过这一字节数的负载,该字段值置为“0”,使用扩展头逐个跳段(Hop-by-Hop)选项中的巨量负载(Jumbo Payload)选项。
Next Header(下一包头):8位,识别紧跟IPv6头后的包头类型,如扩展头(有的话)或某个传输层协议头(诸如TCP,UDP或着ICMPv6)。
Hop Limit(跳段数限制):8位,类似于IPv4的TTL(生命期)字段。与IPv4用时间来限定包的生命期不同,IPv6用包在路由器之间的转发次数来限定包的生命期。包每经过一次转发,该字段减1,减到0时就把这个包丢弃。
Source Address(源地址):128位,发送方主机地址。
Destination Address(目的地址):128位,在大多数情况下,目的地址即信宿地址。但如果存在路由扩展头的话,目的地址可能是发送方路由表中下一个路由器接口。
IPv6扩展包头
IPv6将所有的可选项都移出IPv6包头,置于扩展头中。由于除Hop-by-Hop选项扩展头外,其他扩展头不受中转路由器检查或处理,这样就能提高路由器处理包含选项的IPv6分组的性能。
通常,一个典型的IPv6包,没有扩展头。仅当需要路由器或目的节点做某些特殊处理时,才由发送方添加一个或多个扩展头。与IPv4不同,IPv6扩展头长度任意,不受40字节限制,但是为了提高处理选项头和传输层协议的性能,扩展头总是8字节长度的整数倍。
目前,RFC 2460中定义了以下6个IPv6扩展头:Hop-by-Hop(逐个跳段)选项包头、目的地选项包头、路由包头、分段包头、认证包头和ESP协议包头。
1)Hop-by-Hop选项包头
包含分组传送过程中,每个路由器都必须检查和处理的特殊参数选项。
Hop-by-Hop选项包头中的选项描述一个分组的某些特性或用于提供填充。这些选项有:
·Pad1选项(选项类型为0),填充单字节。
·PadN选项(选项类型为1),填充2个以上字节。
·Jumbo Payload选项(选项类型为194),用于传送超大分组。使用Jumbo Payload选项,分组有效载荷长度最大可达4,294,967,295字节。负载长度超过65,535字节的IPv6包称为“超大包”。
·路由器警告选项(选项类型为5),提醒路由器分组内容需要做特殊处理。路由器警告选项用于组播收听者发现和RSVP(资源预定)协议。
2)目的地选项包头
需要被中间目的地或最终目的地检查的信息。有两种用法:
·如果存在路由扩展头,则每一个中转路由器都要处理这些选项。
·如果没有路由扩展头,则只有最终目的节点需要处理这些选项。
3)路由包头
类似于IPv4的松散源路由。IPv6的源节点可以利用路由扩展包头指定一个松散源路由,即分组从信源到信宿需要经过的中转路由器列表。
4)分段包头
提供分段和重装服务。当分组大于链路最大传输单元(MTU)时,源节点负责对分组进行分段,并在分段扩展包头中提供重装信息。
IPv6包的不可分段部分包括:IPv6包头、Hop-by-Hop选项包头、目的地选项包头(适用于中转路由器)和路由包头。IPv6包的可分段部分包括:认证包头、ESP协议包头、目的地选项包头(适用于最终目的地)和上层协议数据单元PDU。
注:a、在IPv6中,只有源节点才能对负载进行分段。 b、IPv6超大包不能使用该项服务。
5)认证包头
提供数据源认证、数据完整性检查和反重播保护。认证包头不提供数据加密服务,需要加密服务的数据包,可以结合使用ESP协议。
6)ESP协议包头
提供加密服务。
UWB(Ultra-Wideband,超宽带)脉冲无线传输技术是近两三年在国际上兴起的一种无线通信革命性的通信技术,与其他无线通信技术相比有很大不同:不需要使用载波,而是依靠持续的、时间非常短的基带脉冲信号(通常情况下)传输数据,因而占用的频带非常宽,通常在几GHz量级。
UWB技术与下列名词是同义的:极短脉冲、无载波、时域、非正弦、正交函数和大相对带宽无线/雷达信号。UWB脉冲通信由于其优良独特的技术特性,越来越受到通信学术界和产业界的重视,并且也为社会各界所关注,将会在小范围和室内大容量高速率无线多媒体通信、雷达、精密定位、穿墙透地探测、成像和测量等领域获得日益广泛的应用。
2、UWB概述
目前研究的UWB实质上是以占空比很低(低达0.5%)的冲击脉冲作为信息载体的无载波扩谱技术。它是通过对具有很陡上升和下降时间的冲击脉冲进行直接调制。典型的UWB直接发射冲击脉冲串,不再具有传统的中频和射频的概念,此时发射的信号可看成基带信号(依常规无线电而言),也可看成射频信号(从发射信号的频谱分量考虑)。冲击脉冲通常采用单周期高斯脉冲,一个信息比特可映射为数百个这样的脉冲。单周期脉冲的宽度在ns级,具有很宽的频谱。UWB开发了一个具有GHz容量和最高空间容量的新无线信道。
基于CDMA的UWB脉冲无线收发信机的基本组成如图1所示。在发送端时钟发生器产生一定重复周期的脉冲序列,用户要传输的信息和表示该用户地址的伪随机码分别或合成后对上述周期脉冲序列进行一定方式的调制,调制后的脉冲序列驱动脉冲产生电路,形成一定脉冲形状和规律的脉冲序列,然后放大到所需功率,再耦合到UWB天线发射出去。
在接收端,UWB天线接收的信号经低噪声放大器放大后,送到相关器的一个输入端,相关器的另一个输入端,加入一个本地产生的与发端同步的经用户伪随机码调制的脉冲序列,接收端信号与本地同步的伪随机码调制的脉冲序列一起经过相关器中的相乘、积分和取样保持运算,产生一个对用户地址信息经过分离的信号,其中仅含用户传输信息以及其他干扰。然后对该信号进行解调运算,即根据发端的调制方式对每个脉冲进行判决,恢复出所传输的信息。同步电路包括捕获和跟踪电路,其作用是准确提取时钟脉冲的位置和重复周期的信息,并将其作用到本地的定时电路,产生接收机所需的各种时钟和定时信号。
2.1 UWB主要指标
频率范围:3.1-10.6GHz;
系统功耗:1-4mW;
脉冲宽度:0.2-1.5 ns,重复周期:25ns-1ms;
发射功率:<-41.3dBm/MHz;
数据速率:几十到几百Mbit/s;
分解多路径时延:≤1ns;
多径衰落:≤5dB;
系统容量:大大高于3G系统;
空间容量:1000kB/m²。
3、UWB的关键技术
3.1 脉冲信号的产生
从本质上讲,产生脉冲宽度为纳秒级(10-9 s)的信号源是UWB技术的前提条件,单个无载波窄脉冲信号有两个特点:一是激励信号的波形为具有陡峭前后沿的单个短脉冲,二是激励信号包括从直流到微波的很宽的频谱。目前产生脉冲源的两类方法为:(1)光电方法,基本原理是利用光导开关的陡峭上升/下降沿获得脉冲信号。由激光脉冲信号激发得到的脉冲宽度可达到皮秒(10-12 s)量级,是最有发展前景的一种方法。(2)电子方法,基本原理是利用晶体管PN结反向加电,在雪崩状态的导通瞬间获得陡峭上升沿,整形后获得极短脉冲,是目前应用最广泛的方案。受晶体管耐压特性的限制,这种方法一般只能产生几十伏到上百伏的脉冲,脉冲的宽度可以达到1ns以下,实际通信中使用一长串的超短脉冲。
3.2 UWB的调制及多址方式
3.2.1 调制方式
UWB的传输功率受传输信号的功率谱密度限制,因而在两个方面影响调制方式的选择:一是对于每比特能量调制需要提供最佳的误码性能;二是调制方案的选择影响了信号功率谱密度的结构,因此有可能把一些额外的限制加在传输功率上。
在UWB中,信息是调制在脉冲上传递的,既可以用单个脉冲传递不同的信息,也可以使用多个脉冲传递相同的信息。
(1)单脉冲调制
对于单个脉冲,脉冲的幅度、位置和极性变化都可以用于传递信息。适用于UWB的主要单脉冲调制技术包括:脉冲幅度调制(PAM)、脉冲位置调制(PPM)、通断键控(OOK)、二相调制(BPM)和跳时/直扩二进制相移键控调制TH/DS-BPSK等。
PAM是通过改变脉冲幅度的大小来传递信息的一种脉冲调制技术。PAM既可以改变脉冲幅度的极性,也可以仅改变脉冲幅度的绝对值大小。通常所讲的PAM只改变脉冲幅度的绝对值。BPM和OOK是PAM的两种简化形式。BPM通过改变脉冲的正负极性来调制二元信息,所有脉冲幅度的绝对值相同。OOK通过脉冲的有无来传递信息。在PAM、BPM和OOK调制中,发射脉冲的时间间隔是固定不变的。实际上,我们也可以通过改变发射脉冲的时间间隔或发射脉冲相对于基准时间的位置来传递信息,这就是PPM的基本原理。在PPM中,脉冲的极性和幅度都不改变。
PAM、OOK和PPM共同的优点是可以通过非相干检测恢复信息。PAM和PPM还可以通过多个幅度调制或多个位置调制提高信息传输速率。然而,PAM、OOK和PPM都有一个共同的缺点:经过这些方式调制的脉冲信号将出现线谱。线谱不仅会使UWB脉冲系统的信号难以满足一定的频谱要求(例如,FCC关于UWB信号频谱的规定),而且还会降低功率的利用率。
就上述5种调制方式而言,综合考虑可靠性、有效性和多址性能等因素,目前广泛受关注的是后两种调制方式??TH-PPM和TH/DS-BPSK。两者的区别在于当采用匹配滤波器的单用户检测情况下,TH/DS-BPSK的性能要优于TH-PPM。而对TH/DS-BPSK而言,在速率较高时,应优先选择DS-BPSK方式;速率较低时,由于TH-BPSK受远近效应的影响较小,应选择TH-BPSK方式。在采用最小均方误差(MMSE)检测方式的多用户接收机应用情况时,两者差别不大;但在速率较高时,TH/DS-BPSK的性能还是要优于TH-PPM系统。而BPM则可以避免线谱现象,并且是功率效率最高的脉冲调制技术。对于功率谱密度受约束和功率受限的UWB脉冲无线系统,为了获得更好的通信质量或更高的通信容量,BPM是一种比较理想的脉冲调制技术。
(2)多脉冲调制
实际上,为了降低单个脉冲的幅度或提高抗干扰性能,在UWB脉冲无线系统中,往往采用多个脉冲传递相同的信息,这就是多脉冲调制的基本思想。
当采用多脉冲调制时,把传输相同信息的多个脉冲称为一组脉冲,那么,多脉冲调制过程可以分两步:第一步为每组脉冲内部单个脉冲的调制;第二步为每组脉冲作为整体被调制。在第一步中,每组脉冲内部的单个脉冲通常采用PPM或BPM调制;在第二步中,每组脉冲作为整体通常可以采用PAM、PPM或BPM调制。一般把第一步称为扩谱,而把第二步称为信息调制。因而在第一步中,把PPM称为跳时扩谱(TH-SS),即每组脉冲内部的每一个脉冲具有相同的幅度和极性,但具有不同的时间位置;把BPM称为直接序列扩谱(DS-SS),即每组脉冲内部的每一个脉冲具有固定的时间间隔和相同的幅度,但具有不同的极性。在第二步中,根据需要传输的信息比特,PAM同时改变每组脉冲的幅度,PPM同时调节每组脉冲的时间位置,BPM同时改变每组脉冲的极性。这样,把第一步和第二步组合起来不难得到以下多脉冲调制技术:TH-SS PPM、DS-SS PPM、TH-SS PAM、DS-SS PAM、TH-SS BPM和DS-SS BPM等。
4. 网络标准的有关标准
目前共有11个与局域网有关的标准,它们分别是:
IEEE 802.1── 通用网络概念及网桥等
IEEE 802.2── 逻辑链路控制等
IEEE 802.3──CSMA/CD访问方法及物理层规定
IEEE802.4──ARCnet总线结构及访问方法,物理层规定
IEEE 802.5──Token Ring访问方法及物理层规定等
IEEE 802.6── 城域网的访问方法及物理层规定
IEEE 802.7── 宽带局域网
IEEE 802.8── 光纤局域网(FDDI)
IEEE 802.9── ISDN局域网
IEEE 802.10── 网络的安全
IEEE 802.11──无线局域网
是指打印服务器连接在网络上能过支持的网络标准,一般的打印服务器只能支持IEEE802.3系列的协议。 由于2.4GHz频带已经被到处使用,采用5GHz的频带让802.11a具有更少冲突的优点。然而,高载波频率也带来了负面效果。802.11a几乎被限制在直线范围内使用,这导致必须使用更多的接入点;同样还意味着802.11a不能传播得像802.11b那么远,因为它更容易被吸收。
尽管2003年的世界无线电通信会议让802.11a在全球的应用变得更容易,不同的国家还是有不同的规定支持。美国和日本已经出现了相关规定对802.11a进行了认可,但是在其它地区,如欧盟,管理机构却考虑使用欧洲的HIPERLAN标准,而且在2002年中期禁止在欧洲使用802.11a。在美国,2003年中期联邦通信委员会的决定可能会为802.11a提供更多的频谱。
在52个OFDM副载波中,48个用于传输数据,4个是引示副载波(pilot carrier),每一个带宽为0.3125MHz(20MHz/64),可以是二相移相键控(BPSK),四相移相键控(QPSK),16-QAM或者64-QAM。总带宽为20MHz,占用带宽为16.6MHz。符号时间为4毫秒,保护间隔0.8毫秒。实际产生和解码正交分量的过程都是在基带中由DSP完成,然后由发射器将频率提升到5GHz。每一个副载波都需要用复数来表示。时域信号通过逆向快速傅里叶变换产生。接收器将信号降频至20MHz,重新采样并通过快速傅里叶变换来重新获得原始系数。使用OFDM的好处包括减少接收时的多路效应,增加了频谱效率。
802.11a产品于2001年开始销售,比802.11b的产品还要晚,这是因为产品中5GHz的组件研制成功太慢。由于802.11b已经被广泛采用了,802.11a没有被广泛的采用。再加上802.11a的一些弱点,和一些地方的规定限制,使得它的使用范围更窄了。802.11a设备厂商为了应对这样的市场匮乏,对技术进行了改进(802.11a技术已经与802.11b在很多特性上都很相近了),并开发了可以使用不止一种802.11标准的技术。已经有了可以同时支持802.11a和b,或者a、b、g都支持的双频,双模式或者三模式的的无线网卡,它们可以自动根据情况选择标准。同样,也出现了移动适配器和接入设备能同时支持所有的这些标准。 IEEE 802.11g在2003年7月被通过。其载波的频率为2.4GHz(跟802.11b相同),原始传送速度为54Mbit/s,净传输速度约为24.7Mbit/s(跟802.11a相同)。802.11g的设备向下与802.11b兼容。
其后有些无线路由器厂商因应市场需要而在IEEE 802.11g的标准上另行开发新标准,并将理论传输速度提升至108Mbit/s 或125Mbit/s。 在802.11n有两个提议在互相竞争中:
WWiSE (World-Wide Spectrum Efficiency) 以Broadcom为首的一些厂商支持。
TGn Sync 由Intel与Philips所支持。
802.11n增加了对于MIMO的标准,使用多个发射和接收天线来允许更高的数据传输率,并使用了Alamouti coding coding schemes 来增加传输范围。 IEEE 802.11k阐述了无线局域网中频谱测量所能提供的服务,并以协议方式规定了测量的类型及接收发送的格式。此协议制定了几种有测量价值的频谱资源信息,并建立了一种请求/报告机制,使测量的需求和结果在不同终端之间进行通信。协议制定小组的工作目标是要使终端设备能够通过对测量信息的量读做出相应的传输调整,为此,协议制定小组定义了测量类型。