水平 移交
屋内
18
简单参考模型
应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
网络层
网络层
数据链路层 数据链路层
物理层
物理层
应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
电波
媒介
19
移动通信对分层模型的影响
应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
20
服务区域 新应用程序，多媒体 自适应应用程序 拥塞和流控制 服务质量 寻址, 路由,
敛”)
2
移动通信
两方面的移动特性:
用户移动: 用户通信(无线) “无论何时何地何人”
设备便携性: 设备可以在任何时候任何地点连接到网络
无线 vs. 移动
例子
固定计算机
酒店中的笔记本电脑
古建筑中的无线网
个人数字助理 (PDA)
对移动通信的需求使得我们需要将无线网络加入到现有的固定网络中:
局域网: IEEE 802.11标准，ETSI欧洲电信标准协会(HIPERLAN超级无 线局域网)
第1章:
简介
1
计算机在下一个十年中是怎样的?
计算机被集成, 而技术潜在地成为背景
体积小, 价格低, 便携, 可替换- 不再有独立的设备 计算机能识别用户的环境并作出适当的反应(“位置感知, 背景感知”)
移动无线技术方面的进展
小体积设备中融入更强的计算能力 低电力消耗 更高的带宽 重叠覆盖 多样化的接口: 无线局域网, 无线广域网, 无线周边区域网(“无处不在, 汇聚收
无线电波接口对所有人开放，基站可以被模拟，从而吸引来自移动电话的呼 叫.
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无线通信的早期历史
很多人在历史上使用光进行通讯
日光反射, 旗帜 („旗语“), ... 公元前150 年采用烟信号进行通讯; 1794, 光电报, 克劳德 沙普
电磁波在这里具有特别的重要性: 1831 法拉第证明电磁感应 J. 麦克斯韦 (1831-79): 电磁场理论，波动方程 (1864) H. 赫兹 (1857-94): 实验证明空间电子传输的波动性 (1888)
关于 IMT-2000的决定 一个“家庭”的几个“成员” : UMTS, cdma2000, DECT, …
WAP开始 (无线应用协议) 以及i-mode手机上网服务 面向统一的因特网/移动通信系统的第一步 通过手机访问很多服务
2000 具有更高数据传输率的GSM HSCSD 提供高达57,6kbit/s (数据电路) 首个GPRS 试验得到高达50 kbit/s (面向分组!)
1998 制订后继的GSM
用于通用移动电话服务UMTS (通用移动通讯系统) 作为欧洲提议来应用于IMT2000
铱星系统
66 个卫星 (+6 备用的), 1.6GHz 用于移动电话
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无线通讯的历史V
1999 额外无线局域网标准 IEEE 标准 802.11b, 2.4-2.5GHz, 11Mbit/s 蓝牙, 2.4Ghz, <1Mbit/s
Internet: 具有 移动IP扩展的互联网协议
广域网: 如 3G 数据服务
3
应用 I
车载设备
传送新闻，道路状况，天气，音乐 个人通信 通过GPS得到位置信息 当地区域临时网当车辆通过时预防交通事故, 导航系统, 以及其他信息
紧急状况
及早传输患者数据到医院，当前状态，初步诊断等 在地震、台风、火灾等时替代一个固有设备进行运作 危机时, 战争时, ...
应用 II
旅行推销员
直接访问储存在中央位置的客户资料 向所有代理者提供一致的数据 移动办公室
替代固定网
遥控传感器, 例如天气, 地球运动, 建筑安全 贸易灵活性显示 古建筑内的局域网
娱乐, 教育, ...
户外因特网连接 拥有卫星定位信息的智能旅行向导 提供多用户游戏的周边临时网络
UMTS, GSM 115 kbit/s
LAN 100 Mbit/s, WLAN 54 Mbit/s
GSM/EDGE 384 kbit/s, DSL/WLAN 3 Mbit/s
GSM 115 kbit/s, WLAN 11 Mbit/s
6
UMTS 2 Mbit/s
UMTS, GSM 384 kbit/s
UMTS 拍卖/选美 乐极生悲 (德国支付50 B$ 得到了6 个牌照!)
2001 3G 系统开始 Cdma2000 开始用在韩国，稍后是美国, UMTS 在欧洲实验
今日如何? 显然的, 这书太老了!
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覆盖网络- 全球的目标
整合各类相异的具有多样传输特性的固定和移动网络
垂直 移交
城域
区域
机构基站
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无线通讯的历史 I
1896 古格里莫·马可尼
首次实现无线电报 长波通讯, 需要高传输功率 (> 200kw)
1907 商业线路跨大西洋连接
超大基站 (30个100米高的天线)
1915 无线语音传输介于纽约- 旧金山 1920 马可尼发现短波
电离层反射 更小的发射机和接收机，得益于真空管的发明 (1906,李·德·福雷斯特和 罗伯
14
无线通讯的历史III
1991 制订DECT
数字欧洲无绳电话(今日: 数字增强无绳电磁通讯) 1880-1900MHz, ~100-500m范围, 120个双向频道, 1.2Mbit/s 数据传
输, 语音加密, 身份验证, 最大支持每平方公里几万个用户, 用于超过 50个国家
1992 GSM开始
数据遗失
更高的便携性已被提前包含于设计中 (如 遗失, 被盗)
有限的用户接口
在手指大小和便携性上折中 整合字符/语音识别, 抽象符号
有限的存储
价值有限的带有移动部件的大容量存储器 闪存或者别的替代品？
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无线网与固定网的对比
由于干扰带来的更高的丢失率
例如引擎和闪电发出的信号
频率的限制性规定
设备定位 递交 身份验证 多路传输 媒体访问控制
加密 调制 干扰 减弱 频率
7
卫星定位服务
定位感知服务
任何一种设备比如打印机,传真机,电话,服务器等等都存在于局部环境
后继服务
自动电话转接，将实际工作区传输到当前位置
信息服务
„推送“:例如 当前的超市特别折扣商品 „拉取“: 例如 黑森林樱桃蛋糕在哪儿?
私密性
谁能获得位置信息
8
移动设备
传呼机 • 只能接收 •极少量的显示 •简单的文字信息
特·冯·列本)
13
无线通讯的Байду номын сангаас史II
1928 很多TV广播试验(跨大西洋, 彩色 TV, TV新闻) 1933 调频(E. H. 阿姆斯壮) 1979 NMT北欧移动电话系统在450MHz频率上应用 (斯堪旳纳维亚半
岛国家) 1982 开始GSM设计
目标: 带漫游的泛欧数字移动电话系统
1983 开始进行美国AMPS (高级移动电话系统,模拟信号) 1984 CT-1 标准 (欧洲) 用于无绳电话
4
典型应用: 道路交通
UMTS, WLAN, DAB, DVB, GSM, cdma2000, TETRA, ...
个人旅行助理, PDA, 笔记本, GSM, UMTS, WLAN, 蓝牙, ...
5
移动及无线服务 –永远最佳连接
DSL/ WLAN 3 Mbit/s
GSM/GPRS 53 kbit/s 蓝牙 500 kbit/s
传感器, 嵌入式控制器
PDA •图像显示 •字符识别 •简单的 WWW
便携式笔记本电脑 • 全功能 • 标准应用程序

移动电话 • 语音, 数据 • 简单的图像显示
性能
9
掌上电脑 • 少量按键 • 标准应用程序的简单版本
设备便携性带来的影响
电力消耗
有限的计算能力, 低质量显示, 受电池容量所限的少量的储存装置
频率必须被协调, 有用的频率几乎已经全用上了
低传输率
局域上几Mbit/s, 现有的区域上, 如53kbit/s 是用了 GSM/GPRS
更高的延迟，更不稳定
连接建立时间在使用GSM时是在几秒的范围内, 其他的无线系统是几百毫秒 ，而空中接口和RAN则延迟更长.
Lower security, simpler active attacking低安全性，简单的主动访问性
ETSI, 标准化类型 1: 5.15 - 5.30GHz, 23.5Mbit/s 推荐类型 2 和 3 (both 5GHz) 和4 (17GHz) 作为无线ATM-网络 (高达155Mbit/s)
1997 Wireless LAN - IEEE802.11
IEEE 标准, 2.4 - 2.5GHz 和红外线, 2Mbit/s 已经很多(专有的) 产品开始应用
in D as D1 and D2, 全数码, 900MHz, 124个频道 自动定位，移交，蜂窝型 欧洲漫游- 现在是世界漫游，超过200个国家 服务: 9.6kbit/s的数据传输, 传真, 语音, ...
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无线通讯的历史IV
1996 HiperLAN超级无线局域网(高性能电波局域网)