2021一级建造师 《通广实务》专业技术-蜂窝移动通信系统

一、本节历年分值统计

移动通信系统分值统计.jpg

二、本节知识点串讲(含考点统计)

  • 第1小节:移动通信系统组网技术及发展(最多考过2分)

①移动通信技术主要特点

分无线(负责用户接入)、有线(完成网络功能)2部分。
特点(2019):
无线电波传播复杂;
移动台在强干扰下工作,除了外部干扰,移动台还会受到互调干扰、邻道干扰和同频干扰,尤其同频干扰是移动通信特有;
容量有限,因频谱资源非常有限;
系统复杂。

②移动通信发展历程

第一代:模拟蜂窝语音移动通信系统,频分多址FDMA技术;

第二代:数字蜂窝语音移动通信系统,TDMA的欧洲GSM体制和CDMA美国体制;后续又基于GSM发展出无线分组交换技术GPRS的2.5G;

第三代:窄带数据多媒体移动通信系统,WCDMA(GSM)、CDMA2000(CDMA)和TD-SCDMA(中国标准、侧重无线接入网和终端部分,核心网部分与WCDMA共享一致);

第四代:宽带数据多媒体移动通信系统,3G的长期演进(LTE),正交频分复用OFDM和多入多出MIMO技术为核心。有LTE-TDD和LTE-FDD两种方式,主要区别在于无线接入部分的空口标准不同;

第五代:技术创新在无线技术和网络技术两个方面,无线技术是大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入(2018),网络技术是SDN和NFV的新型网络架构。

③数字移动通信的组网技术

小区制(解决频谱资源有限的问题):

覆盖公路、河流等,带状网,宜用定向天线;
覆盖城市,蜂窝网,每个小区半径1-10公里。

相邻小区不能使用相同信道(同频干扰),不同信道小区组成1个区群,小区数量称为区群小区数。

同频小区的距离,掌握计算公式:3倍区群小区数开根号后再乘小区半径。这个距离越远,系统抗同频干扰性能越好。

基站采用全向天线,放小区中间,叫中心激励;
基站采用3幅定向天线,放六边形3个顶点上,把小区分成3个120度扇形区域覆盖,叫顶点激励。

用户密度不均匀或密度变换时(典型场景大学校园),设定小区面积和数量的方法,叫小区分裂。分裂后的小区分别设置基站,并相应降低天线高度和减小发射机数量。

越区切换:
硬切换,采用TDMA的GSM系统;
软切换,CDMA特有;
接力切换,TD-SCDMA特有技术。

位置更新:
正常的位置更新:到达另一个基站时的必须过程;
周期性位置更新:移动台定时报告自己位置,逾期未报,认为已经关机或不在服务区,不再对它寻呼,用于处理移动台进入信号盲区和忽然断电的情况。
用户开关机:每次开关机,都会给系统发送指令,告诉系统自己可以被寻呼及位置信息。

  • 第2小节:第二代蜂窝移动通信系统(最多考过2分)

①网络构成
移动台MS、基站子系统BSS、移动交换子系统NSS、操作维护子系统OSS组成。
其中NSS由移动交换中心MSC、访问位置寄存器VLR、归属位置寄存器HLR、移动设备识别寄存器ELR、鉴权中心AUC组成。(2007)

注:从2007年考题分析,考点很细。

②GSM系统和CDMA系统对比
工作频率:GSM在900M和1800M;CDMA在800M。
多址技术:GSN采取时分多址TDMA(2011);CDMA是扩频多址。
切换技术:GSM硬切换;CDMA软切换。
优点:CDMA系统容量大、通信质量更佳、频率规划灵活、频带利用率高(2006)。
干扰特性:GSM是干扰受限系统(2018);CDMA是自干扰系统(2017)。

  • 第3小节:第三代蜂窝移动通信系统(最多考过2分)**

①基本特征
工作在2GHz频段,最高速率2M/S的移动多媒体系统。
开始有全球统一标准,可实现全球范围内无缝漫游。

②网络构成
用户设备ME、无线接入网UTRAN、核心网。
其中核心网从逻辑上分为电路域、分组域和电路域分组域共有部分。

③3种网络制式对比

双工模式:WCDMA和CDMA2000是FDD;TD-SCDMA是TDD;
基站同步:WCDMA可选,其它必须(2010);
扩展码速率:3.84、1.2288、1.28;
载波带宽:5MHz、1.25MHz、1.6MHz;
干扰特性:WCDMA干扰受限(源于GSM);TD-SCDMA自干扰;
切换方式:更软的切换(无缝切换)、软切换、接力切换。

注:WCDMA虽然源于GSM,但切换方式不一样。

④3种网络制式特点

WCDMA:与GSM兼容性好(2006),采用了更软的切换技术(2015)。

CDMA2000:采用功率控制和反向电路的门控发射机技术,延长手机电池续航,采用软切换技术。

TD-SCDMA:智能天线技术,接力切换技术(2009、14、16)。

注:接力切换可以提供切换成功率,克服切换时对临近基站频道的占用,是系统容量增加。

  • 第4小节:第四代蜂窝移动通信系统(最多考过3分)

①主要特征
更快终端移动速度250公里/h(2016);
全IP网络架构,承载与控制分离,取消电路域,只有分组域,语音业务由ISS提供的VoIP实现。

②网络架构

由用户设备、增强无线接入网E-UTRAN、增强分组核心网EPC三部分组成,以及外围的IP多媒体子系统IMS和中心数据库设备等。
E-UTRAN由多个eNodeB组成,eNodeB使用X2接口。
EPC由NME、SGW、RGW、PCRF组成(2019)。

③工作模式对比(2019)

LTE的意思是指长期演进技术。
TDD相当于单车道同时承载上传下载业务,通过时间控制谁用;
FDD相当于双车道分别负责上传和下载。

频率利用:TDD上下链路对称,需要占用更多带宽资源;FDD灵活配置频率,方便使用零散频段。TDD更适合非对称业务;FDD更支持对称业务。
注:教材此处刚好优缺点写反了,但没有改,考试还以教材为准。
效率:TDD增加时间开销,降低频谱效率。

建设成本:TDD上下信道一致性,可以共用设备单元,降低设备成本。但时间同步又增加网络建设成本。

新技术:TDD便于利用智能天线、功率控制等技术,同时也减少信道测量,有效降低移动终端的处理复杂性。

④关键技术

正交频分复用OFDM技术:一个信道再划分多个正交子信道,减小信号干扰,提高频谱利用率。

多输入输出MIMO技术:即电磁波空间分集接收技术。

智能天线技术。

软件无线电技术:类似于SDN,核心思想时再靠近天线处尽可能多的使用宽带D/A和A/D变换器。

基于IP的核心网。

  • 第5小节:第五代蜂窝移动通信系统(最多考过1分)****

与前面几代不同,5G是面向业务应用和用户体验的新网络,是一个多业务多技术融合的网络。

①5G的业务需求

云业务:要求端到端时延小于5ms,数据速率大于1G/s。
虚拟现实:要求端到端时延小于5ms,网速大于300M/s,移动小区数据吞吐量大于10G。
高清视频:4K视频称为标配业务。
物联网:海量数据连接要求5G提供充足支撑能力。无人驾驶等要求网络时延缩小到1ms。

②5G的技术需求(7个指标)

峰值数率:比4G提升20到50倍,达到20-59G。任何地方都具备1G的用户体系速率。
时延:缩减到4G的1/10,端到端5ms,空口1ms。
同时连接数:比4G提10倍,最终达到120亿个连接。
移动性:
小区频谱效率:
小区边缘吞吐量:
Bit成本效率:4G的50倍以上。

③中国5G
关键技术指标:峰值数率、用户体验速率、连接数密度、端到端时延、移动性。
性能指标:频谱效率、能效、成本效率。

具体指标:(2019)
设备密集度:达到600万个/平方公里;
流量密度:大于20T/平方公里;
移动性:达到500公里/h,高铁良好用户体验;
用户体验速率:为G量级,传输速率比4G提高10到100倍;
端到端时延:达到毫秒级,比4G降低1/10或1/5。
实现百倍能效增加、10倍频谱效率增加、百倍成本效率增加。

中国5G四个技术场景:
连续广域覆盖
热点高容量
低功耗大连接
低时延高可靠

中国5G核心技术:
大规模天线阵列
超密集组网
全频谱接入
新型多址技术
新型网络架构

中国5G两条技术路线:
5G新空口(主要方向)和4G演进。

中国5G将引入全新的网络技术,SDN和NFV将成为5G网络的重要特征。

注:5G技术路线和全新网络技术,教材放在中国5G下面,但不知道究竟是所有5G还是单指中国5G。


  • 专业技术部分确实是整理的太痛苦了,不展开吧,感觉根本没整理透。展开吧,随便一个知识点就能展开半天,浩如烟海的感觉。

有缘看到这里,麻烦顺手点个赞!谢谢。

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