无线通信入门1
标签（空格分隔）： GSM CDMA WCDMA 无线通信
读了一个月的相关文档读的痛不欲生, 偶然发现一本好书<<大话无线通信>>, 对我这种对无线通信类新入门的小学森有着重大的解释说明作用, 这本书使我对于有些晦涩的逻辑情景以及相关概念有了更加深刻的认识, 通过记录加深一下对无线的理解以及方便对以后的查阅参考.
关于无线通信的tips:
多看, 多看, 多看..看到能闭着眼把流程图画出来, 很多疑问自然就清楚了
无线通信和有线通信的区别，简单的说，其实只有两点：接口和信道
基站如何区分手机？
- 我们让手机工作在不同的频率上用以区分他们， 就如同一男一女合唱，他们的声音是很容易分辨的， 因为声波工作在不同的频段。
- 无线通信系统都是有自己的时间体系的， 比如GSM, 在中心交换机里用晶振产生时间然后一级一级往下传送时钟, 形成全网时间的统一, 如果让手机工作在不同时间里, 那么也可以区分它们.
手机如何找到基站?
- 基站它总是一刻不停的想歪广播信息, 以方便手机找到它.
手机又如何才能听到基站的广播信息, 从而去锁定基站?
- 对于GSM系统而言, 不同的基站广播信息时所使用的频率不同, 这样GSM手机必须扫描整个频段, 按信号的强度从最强信号开始逐一检查, 知道找到合适的基站的广播, 这有点像听广播, 我们拿着收音机调, 调到一个信号最强的台然后收听广播.
- 对于CDMA手机, 基站固定使用一个频率广播信息, 手机只要调谐到这个频率, 就可以收到基站的指引信息, 从而找到基站. 系统的控制载频在整个CDMA通信网络中是统一的, 比如不管在哪里只要拨打110就能得到警察的帮助.
基站广播的内容是什么?
- 对于GSM系统而言, 由于需要调整接收频率用来正确接收广播信息, 首先需要广播频率校正信号, 此外, 由于GSM是一个时分复用系统, 的同步很重要, 那么接下来的信息就是同步信号. CDMA系统与GSM系统类似, 首先是广播导频信号和同步型号, 然后再广播基站的标识和空中接口的结构参数.
广播之间如何避免干扰?
- GSM相邻的基站采取不同的频率, 工作的频率不同, 自然不会产生干扰, 如同两个人唱歌, 一个唱男低音, 一个唱女高音, 谁也干扰不着谁.
- CDMA系统中采用的是一个固定的频率, 但是扩频码不一样, 也不会产生干扰, 就好比一堆导游, 一个说中文, 一个说英文, 一个说法语, 谁也干扰不着谁.
基站如何找到手机?
基站显示将一个城市的无线网络划成若干位置区(类似城市的片区划分), 手机通过侦听广播信息得知自己所在的位置区, 如果发现自己的位置区发生了变化, 则主动联系无线网络, 上报自己的位置, 无线网络收到手机发来的位置变更消息后, 就把他记载在数据库里, 这个数据库称为位置寄存器(location register). 等以后无线网络收到对手机的被叫请求后, 就首先查找位置寄存器, 确定手机当前所处的位置区, 再将被叫的请求发送到该位置的基站, 由这些基站对手机新型寻呼.
位置变更消息还有个时效性的问题。 有时候你手机所处的位置区并没有变更， 但网络也无法找到你， 比如你的手机电池没电了， 或是SIM卡被拔出来了， 还有一种可能是你的手机位置发生了变化， 但是网络无法得知， 比如说你进入了无网络覆盖的区域。 在这种情况下， 继续对你寻呼无疑是浪费了网络的资源， 为了避免造成浪费， 我们通常设定一个周期型的时间， 要求手机每隔一定时间， 不管位置区有没有变化， 都要向网络回报以下自己当前所在的位置, 对于逾时未报的, 就把它当做"网络不可及", 知道收到它的下一次位置更新再改变状态.
位置区的划分需要寻找一个平衡, 划得太大了浪费寻呼资源, 划的太小了手机随便移动就要上报位置区变更, 同样浪费系统资源.
简单的说, 就是手机的位置是通过手机自己来通知基站的, 而更新信息一种是通过手机自己告知基站, 另一种是有个类似于网络的timeout值, 过了这个点, 就超时了, 而且这两种方法是同时用的, 缺一不可.
如何识别手机用户的身份?
在移动通信系统中, 用户是通过终端来访问网络的, 因此对用户的鉴别就相当于对终端的鉴别.
在GSM系统中, 用户的标识称为IMSI(International Mobile Subscriber Identity, 国际移动用户识别)号, 你可以把它理解为身份证号, 对于整个系统而言, 每个用户的IMSI号是唯一的, 用以标识和区分用户, IMSI号存储于SIM卡, SIM可以独立于终端, 另外, 核心网络也存储了IMSI号, 好与sim卡中的信息进行比对.
CDMA系统中用户的标识是32bit的电子序列号(ESN, Electronic Serial Number), 也和IMSI一样存在SIM卡和核心网络.
但是只有IMSI号不能识别一个用户, 就好比有身份证但是身份证不一定是真的, 所以在GSM系统的鉴权体制里, 采用的是"用户标识 + 密码"的方式来识别一个用户是否合法.
手机打电话或者上网之前, 首先要向移动网络提供自己的用户标识和密码, 移动网络收到后和数据库进行比对, 如果一致, 就认为你是合法用户.
如何保证对话不被他人窃听?
额..通信有加密的.
如何保证"移动"着打电话不会有问题
用户总会从一个基站覆盖的范围转移到另一个基站的覆盖范围, 那么用户与一个基站的通信也不可避免的要转到另一个基站上去, 这就是"Handover"--切换.
- 硬切换 终端首先切断与原来基站内的联系, 然后再接入新的基站, 在切换的过程中通信会发生瞬时的终端.
- 软切换 若终端盒相邻的两个基站同事保持联系, 当终端彻底进入某一个基站的覆盖区域后, 才断开与另一个基站的联系, 切换器件没有终端通话, 我们称值为"软切换".
对GSM来说, 它只有一套信号滤波器, 滤波器锁定在目前通信的工作频点, 而GSM的临区工作频点是不一样的, 要完成切换, 必须更改当前信号滤波器的频段, 等调谐到切换的频率擦能和新的基站建立通信, 因此必然有个先断后连的"硬切换"过程. 而对于CDMA来说, 软切换要简单很多, 因为它的所有载频都在一个频段. 但当它因为系统扩容上了二载频, 三载频以后, 同样也会面临只能硬切换的问题.
什么时候需要切换?
在无线通信里, 通常有两个参数来衡量是否需要切换: 接收信号的强度和通话质量. 手机是有一定灵敏度的, 信号太弱了将无法征程工作. 通常信号的强度越强, 通话质量越好, 切换的时候往往会涉及多个基站, 一个基站只了解自身的信号和资源情况, 而并不了解其他基站的具体情况, 因此通常要将终端以及基站本身测量的信号接收的强度上报给基站控制器, 最后由基站控制器决定是否进行切换.