移動通信

前言

　　近年來，無線通信與移動通信技術(shù)一直是人們關(guān)注的熱門話題。尤其是進入21世紀以來，隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對能夠隨時隨地提供信息服務(wù)的移動計算與寬帶無線通信的需求越來越迫切。無處不在的網(wǎng)絡(luò)終端、以人為本、個性化、智能化的移動計算以及方便快捷的無線接入、無線互連等新概念和新產(chǎn)品，已經(jīng)逐漸融入人們的日常生活和工作領(lǐng)域。隨之而來的便攜式終端以及與無線通信相關(guān)的新技術(shù)、新名詞層出不窮，其中，短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展更是百花齊放，令人目不暇接。正是由于無線頻率資源的日益珍貴，短距離寬帶無線通信技術(shù)的應(yīng)用有著廣闊的市場前景，因而受到世界各國工業(yè)界和研究機構(gòu)的廣泛關(guān)注。近來常見的熱門話題中，除了蜂窩移動通信的各種技術(shù)標準，如GSM、CDMA、w.CDMA以外，還包括無線局域網(wǎng)（WLAN）、無線個域網(wǎng)（WPAN）等。相關(guān)有代表性的短距離無線通信技術(shù)標準有：IEEE 802.11b、IEEE 802.11a、IEEE 802.11g、Bluetooth、HiperLAN2、LJWB等。其中，比較成熟的產(chǎn)品所遵行的技術(shù)標準是以IEEE 802.1lb和藍牙為主。雖然這些技術(shù)標準目前還在不斷發(fā)展之中，但已經(jīng)展現(xiàn)出其強大的生命力?！　o線移動通信與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的主要區(qū)別就是，借助在空中傳播的電磁波取代原有的電纜來傳輸信息，從而可以給人們提供一種非常方便快捷的通信方式。正是由于傳輸媒介的不同以及通信終端的可移動性，無線移動通信的技術(shù)解決方案與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)通信就會有很多不同。因此，無論是多年從事電信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的工程技術(shù)人員和管理人員，還是即將走上工作崗位的高校畢業(yè)生，都迫切需要學(xué)習(xí)和了解無線通信與移動通信的關(guān)鍵技術(shù)及其系統(tǒng)化完整解決方案。本書正是針對這一需求而編寫的一本講授無線移動通信系統(tǒng)的教材，并配有精心編輯且可免費下載的PowerPoint授課幻燈片。本書講授無線移動通信技術(shù)的特點是“高屋建瓴、鉤玄提要”，目的是為讀者提供一個關(guān)于無線移動通信系統(tǒng)的完整形象?；谶@種廣闊的視角，書中并未對所涉及的各種無線移動通信技術(shù)標準和系統(tǒng)的具體技術(shù)細節(jié)進行贅述，而是抓住無線移動通信技術(shù)方案的本質(zhì)及其關(guān)鍵技術(shù)加以論述，并且將其與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進行對比，從而使讀者能夠加深理解，迅速掌握有關(guān)無線移動通信系統(tǒng)的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)。還可以讓讀者在未來面對各種新興無線移動通信技術(shù)的時候，能夠很快抓住本質(zhì)，觸類旁通，舉一反三，從容應(yīng)對，而不至于陷入技術(shù)枝節(jié)、手忙腳亂、不得要領(lǐng)。本書體現(xiàn)了較高的學(xué)術(shù)水平，是作者多年在德國著名大學(xué)講授移動通信課程的經(jīng)驗積累，其中包括與學(xué)生們長期交流、交互學(xué)習(xí)的體會。作者在書中每一章的后面都提出一些問題，以供讀者在復(fù)習(xí)時做參考。本書語言通俗易懂，實用性很強。因此，我們可以說，這是一本關(guān)于無線移動通信系統(tǒng)不可多得的教材。

內(nèi)容概要

　　《移動通信（第2版）（翻譯版）》是移動通信領(lǐng)域的導(dǎo)論，主要討論數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?！兑苿油ㄐ牛ǖ?版）（翻譯版）》主要適用于選修計算機網(wǎng)絡(luò)或通信課程的電氣工程或計算機科學(xué)專業(yè)的學(xué)生、從事固定網(wǎng)絡(luò)相關(guān)工作并且想要了解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)未來發(fā)展趨勢的工程師以及想要對移動通信有全面了解的管理人員。要求讀者對通信知識有基本了解并且掌握有關(guān)因特網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)的一般性知識。雖然已經(jīng)存在專注于特定技術(shù)的各種資源，但是《移動通信（第2版）（翻譯版）》試圖從計算機科學(xué)的視角去涵蓋移動通信的各個方面。此外，《移動通信（第2版）（翻譯版）》還指出了不同技術(shù)解決方案的共同屬性，并闡明眾所周知的從固定網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)支持終端系統(tǒng)移動性和無線接入網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)和應(yīng)用的集成。如果讀者對某個主題的細節(jié)信息感興趣，他／她能夠從中找到許多有關(guān)研究型參考文獻或網(wǎng)站的索引。

作者簡介

　　Jochen Schi11er，是德國柏林自由大學(xué)計算機科學(xué)學(xué)會計算機系統(tǒng)與信息通信學(xué)工作組組長，他分別于1993年和1996年獲德國卡爾斯魯厄大學(xué)計算機科學(xué)碩士和博士學(xué)位。之后，他在瑞典烏普薩拉大學(xué)做博士后，致力于一些工業(yè)合作項目以及歐洲項目。2001年4月起，他任柏林自由大學(xué)全職教授。研究重點是移動與無線通信、通信體系結(jié)構(gòu)和嵌入式設(shè)備的操作系統(tǒng)以及、通信系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量問題。他是IEEE與GI的會員，并且在多家網(wǎng)絡(luò)與通信商業(yè)公司擔(dān)任顧問。

書籍目錄

第一章 緒論1.1 應(yīng)用1.1.1 車輛1.1.2 應(yīng)急通信1.1.3 商用通信1.1.4 替代有線網(wǎng)絡(luò)1.1.5 信息娛樂及其他1.1.6 與位置相關(guān)的業(yè)務(wù)1.1.7 移動與無線設(shè)備1.2 無線通信簡史1.3 移動通信市場1.4 一些公開的研究課題1.5 一個簡化的參考模型1.6 綜述1.7 復(fù)習(xí)題1.8 參考文獻第二章 無線傳輸2.1 無線傳輸頻率2.1.1 規(guī)劃2.2 信號2.3 天線2.4 信號傳播2.4.1 無線信號的路徑損耗2.4.2 其他信號傳播效應(yīng)2.4.3 多徑傳播2.5 多路復(fù)用2.5.1 空分多路復(fù)用2.5.2 頻分多路復(fù)用2.5.3 時分多路復(fù)用2.5.4 碼分多路復(fù)用2.6 調(diào)制2.6.1 幅移鍵控2.6.2 頻移鍵控2.6.3 相移鍵控2.6.4 一級頻移鍵控2.6.5 一級相移鍵控2.6.6 多載波調(diào)制2.7 擴頻2.7.1 直接序列擴頻2.7.2 跳頻擴頻2.8 蜂窩系統(tǒng)2.9 小結(jié)2.1 0復(fù)習(xí)題2.1 1參考文獻第三章 媒質(zhì)接入控制3.1 專用MAC：機制的由來3.1.1 隱藏的終端和暴露的終端3.1.2 近的終端和遠的終端3.2 SDMA3.3 FDMA3.4 TDMA3.4.1 固定TDM3.4.2 傳統(tǒng)A1oha3.4.3 分隙A1oha3.4.4 載波偵聽多址接入3.4.5 按需分配多址接入3.4.6 PRMA分組預(yù)留多址接入3.4.7 預(yù)留TDMA3.4.8 帶沖突避免的多址接入3.4.9 輪詢3.4.1 0禁音偵聽多址接入3.5 CDMA3.5.1 擴展A1oha多址接入3.6 Sf17F／CDMA的比較3.7 復(fù)習(xí)題3.8 參考文獻第四章 通信系統(tǒng)4.1 GSM4.1.1 移動業(yè)務(wù)4.1.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)4.1.3 無線接口4.1.4 協(xié)議4.1.5 定位與呼叫4.1.6 越區(qū)切換4.1.7 安全性4.1.8 新型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)4.2 DECT4.2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)4.2.2 協(xié)議體系結(jié)構(gòu)4.3 TETRA4.4 UMTS與IMT.2 0004.4.1 UMTS的版本和標準化4.4.2 uMTs系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)4.4.4 UTRAN4.4.5 核心網(wǎng)4.4.6 越區(qū)切換4.5 小結(jié)4.6 復(fù)習(xí)題4.7 參考文獻第五章 衛(wèi)星系統(tǒng)5.1 歷史5.2 應(yīng)用5.3 基礎(chǔ)知識5.3.1 GEO5.3.2 1Eo5.3.3 MEO5.4 路由選擇5.5 定位5.6 越區(qū)切換5.7 示例5.8 小結(jié)5.9 復(fù)習(xí)題5.1 0參考文獻第六章 廣播系統(tǒng)6.1 概述6.2 數(shù)據(jù)的循環(huán)重發(fā)6.3 數(shù)字音頻廣播6.3.1 多媒體目標傳輸協(xié)議6.4 數(shù)字視頻廣播6.4.1 DVB數(shù)字廣播6.4.2 用于高速因特網(wǎng)接入的DVB6.5 廣播與移動通信的融合6.6 小結(jié)6.7 復(fù)習(xí)題6.8 參考文獻第七章 無線局域網(wǎng)7.1 紅外線與無線傳輸7.2 基礎(chǔ)架構(gòu)網(wǎng)和自組網(wǎng)7.3 IEEE802.1 17.3.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)7.3.2 協(xié)議體系結(jié)構(gòu)7.3.3 物理層7.3.4 媒質(zhì)訪問控制層7.3.5 MAC管理7.3.6 802.1 1b7.3.7 802.1 1a7.4 HIPER1AN7.4.1 歷史上的HIPER1AN7.4.2 WATM7.4.3 BRAN7.4.4 Hiper1AN27.5 藍牙7.5.1 用戶環(huán)境7.5.2 體系結(jié)構(gòu)7.5.3 射頻層7.5.4 基帶層7.5.5 鏈路管理器協(xié)議7.5.6 12CAP7.5.7 安全性7.5.8 SDP7.5.9 應(yīng)用規(guī)范7.5.1 0IEEE802.1 57.6 小結(jié)7.7 復(fù)習(xí)題7.8 參考文獻第八章 移動網(wǎng)絡(luò)層8.1 移動IP8.1.1 目標、設(shè)想和要求8.1.2 實體和術(shù)語8.1.3 IP分組傳遞8.1.4 代理發(fā)現(xiàn)8.1.5 注冊8.1.6 隧道化和封裝8.1.7 優(yōu)化8.1.8 反向隧道化8.1.9 IPv68.1.1 0IP微移動性支持8.2 動態(tài)主機配置協(xié)議8.3 移動自組網(wǎng)8.3.1 路由選擇8.3.2 目標序列距離向量8.3.3 動態(tài)源路由選擇8.3.4 另一種度量8.3.5 自組路由選擇協(xié)議概述8.4 小結(jié)8.5 復(fù)習(xí)題8.6 參考文獻第九章 移動傳輸層9.1 傳統(tǒng)TCP9.1.1 擁塞控制9.1.2 慢啟動9.1.3 快速重傳／快速恢復(fù)9.1.4 移動性的含義9.2 傳統(tǒng)的TCP改進方法9.2.1 間接TCP9.2.2 窺探TCP9.2.3 移動TCP9.2.4 快速重傳／快速恢復(fù)9.2.5 傳輸／超時凍結(jié)9.2.6 選擇性重傳9.2.7 面向事務(wù)處理的TCP9.3 2.5 G／3G無線網(wǎng)絡(luò)上的TCP9.4 性能增強Proxy代理9.5 小結(jié)9.6 復(fù)習(xí)題9.7 參考文獻第十章 移動性支撐10.1 文件系統(tǒng)10.1.1 一致性10.1.2 Coda10.1.3 1itt1eWork10.1.4 Ficus10.1.5 MIo-NFS10.1.6 Rover10.2 萬維網(wǎng)10.2.1 超文本傳輸協(xié)議10.2.2 超文本標記語言10.2.3 有助于無線接入的一些方法10.2.4 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)10.3 無線應(yīng)用協(xié)議（版本1.X）10.3.1 體系結(jié)構(gòu)10.3.2 無線數(shù)據(jù)報協(xié)議10.3.3 無線傳輸層安全10.3.4 無線事務(wù)處理協(xié)議10.3.5 無線會話協(xié)議10.3.6 無線應(yīng)用環(huán)境10.3.7 無線標記語言10.3.8 WM1Script10.3.9 無線電話應(yīng)用10.3.1 0推送體系結(jié)構(gòu)10.3.1 1推送／提取業(yè)務(wù)10.3.1 2WAP1.X的協(xié)議棧舉例10.4 i-mode10.5 SyncM110.6 WAP2.010.7 小結(jié)10.8 復(fù)習(xí)題10.9 參考文獻第十一章 展望11.1 未來網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)11.2 參考文獻附錄1縮略語附錄2名詞解釋英漢對照表

章節(jié)摘錄

　　4.7 GSM　　GSM是當今全球最成功的數(shù)字移動通信系統(tǒng)——它在世界范圍內(nèi)的190多個國家有超過8億的用戶。20世紀80年代初，歐洲面臨著許多模擬移動電話系統(tǒng)共存的問題，它們大多建立在相似的標準之上（如NMT 450），但運行在有細微差別的載波頻率上。為了避免第二代全數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生相同的情況，1982年成立了移動專家小組（Groupe Speciale Mobile，GSM）。由這一小組開發(fā)的系統(tǒng)命名為全球移動通信系統(tǒng)（Global System for：Mobile Communications，GSM），采用ETSI（ETSI，2002）、（GSM協(xié)會，2002）的規(guī)范說明?；赨MTS背景以及3GPP的創(chuàng)建（第三代合作項目3GPP，2002a），GSM的整個發(fā)展過程轉(zhuǎn)到3GPP上來，并且聯(lián)合3G的開發(fā)做更深入的研究。3GPP給所有的GSM標準注入了新的內(nèi)容。然而，為保持與絕大部分GSM系統(tǒng)的一致性，GSM部分保留最初的版本（有關(guān)變化參見3GPP，2002a）。第4.4節(jié)將更詳細地描述目前正在使用的接口規(guī)范。　　GSM的主要目標就是提供一個移動電話系統(tǒng)，它能夠使用戶在整個歐洲漫游，并提供與ISDN和其他PSTN系統(tǒng)兼容的語音業(yè)務(wù)。最初的系統(tǒng)規(guī)范已經(jīng)有5 000多頁；新的業(yè)務(wù)，尤其是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，現(xiàn)在已經(jīng)加上了更多的規(guī)范細節(jié)。對ISDN參考模型熟悉的讀者將會看到許多相似的縮寫、參考點和接口。GSM標準的主要目的在于盡可能多地被采納。

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