数字媒体概论课件.ppt

1、6/25/2023数字媒体概论数字媒体概论福州大学物理与信息工程学院6/25/2023第二章第二章 数字无线移动媒介数字无线移动媒介2.1、数字移动通信、数字移动通信2.2、无线互联网、无线互联网6/25/2023无线通信基本知识无线通信基本知识1.无线电技术的发展历史无线电技术的发展历史6/25/20232.电磁波频谱划分电磁波频谱划分频 段频 率波 长ELF（极低频）30300 Hz10 0001000 kmVF（音频）3003000 Hz1000100 kmVLF（甚低频）330 kHz10010 kmLF（低频）30300 kHz101 kmMF（中频）3003000 kHz10.1

2、kmHF（高频）330 MHz10010 mVHF（甚高频）30300 MHz101 m6/25/20232.电磁波频谱划分（续）电磁波频谱划分（续）UHF（特高频）3003000 MHz10010 cmSHF（超高频）330 GHz101 cmEHF（极高频）30300 GHz10.1 cm亚毫米波3003000 GHz10.1 mmP波段0.231 GHz13030 cmL波段12 GHz3015 cmS波段24 GHz157.5 cmC波段48 GHz7.53.75 mm6/25/20232.电磁波频谱划分（续）电磁波频谱划分（续）X波段812.5 GHz3.752.4 mmKu波段12

3、.518 GHz2.41.67 mmK波段1826.5 GHz1.671.13 mmKa波段26.540 GHz1.130.75 mm毫米波40300 GHz7.51 mm6/25/20233.各种无线电频段的基本用途各种无线电频段的基本用途频 段基本用途备注VHF和UHF(303000 MHz)电视广播、卫星通信、行业专用指挥系统、个人无线通信、气象雷达、地面/海事雷达、生物医学、工业加热等技术最成熟、应用最广泛、频谱最拥挤SHF(330 GHz)公用微波中继通信、卫星电视、导航、遥感、射电天文、宇宙研究、探测制导、军用雷达、电子对抗穿透大气层，广泛用于空间技术EHF(30300 GHz)各

4、种小型雷达、专用通信、外空研究、核物理工程尺寸更小，接近红外线，与近代物理学相关6/25/20234.常用移动通信系统频谱分布常用移动通信系统频谱分布系统IS-95IS-54GSMDCS-1800DECT CDMAWCDMA(CDMA2000)频带86989482484986989482484993596089091517101785180518801800190018852025211022001885202521102200多址CDMA-SS/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMACDMA/FDMACDMA/FDMA复用FDDFDDFDDFDDFD

5、D信道带宽MHz12503020020017281250440050006/25/2023第二章第二章 数字无线移动媒介数字无线移动媒介2.1、数字移动通信、数字移动通信2.2、无线互联网、无线互联网6/25/20232.1、数字移动通信、数字移动通信 1.当前移动通信发展的特点 2.移动通信技术的发展历程 3.短信业务6/25/20231.当前移动通信发展的特点当前移动通信发展的特点n移动通信支持的业务 （1）语音 （2）短消息：SMS，EMS，MMS （3）互联网接入 （4）移动电视 （5）移动商务:资讯、交易、娱乐 （6）互动游戏6/25/20231.当前移动通信发展的特点（续）当前移动

6、通信发展的特点（续）n 用户数持续增加，很快会成为第一通信手段用户数持续增加，很快会成为第一通信手段 （1）全球1/3国家移动用户数超过固定用户数。（2）发达国家移动电话市场趋于饱和。如欧洲平均普及率已经超过70%。（3）中国用户数超3.77亿，超过固定用户数。n 用户平均业务量下降，用户平均业务量下降，ARPU下降下降 （1）新增用户多为低端用户。（2）竞争激烈，资费下降。（3）数据业务仍处于起步阶段，业务量小、收入小。6/25/20231.当前移动通信发展的特点（续）当前移动通信发展的特点（续）n 移动通信技术更新加快，而业务发展明显滞后移动通信技术更新加快，而业务发展明显滞后 （1）GP

7、RS用户和业务量有限，适合移动业务的终端和应用有限。（2）3G面临的市场驱动压力 （3）目前最主要的数据业务仍然是短消息业务SMS，其他如WAP等业务量很小n 2G/2.5G/3G将长期共存发展将长期共存发展 6/25/2023总结总结n移动通信发展的焦点已经由用户数量的增长，转化为业务量和新业务的增长n由技术驱动转化为业务驱动。6/25/20232.1、数字移动通信、数字移动通信 1.当前移动通信发展的特点 2.移动通信技术的发展历程 3.短信业务6/25/20232.移动通信技术的发展历程移动通信技术的发展历程 根据移动通信所使用的技术方案不同，其发展过程为n 第一代移动通信系统（即1G，

8、以模拟技术为主）n 第二代移动通信系统（即2G，以窄带数字技术为主）-2.5G，过渡技术，GPRS等n 第三代移动通信系统IMT-2000宽带移动通信系统（即3G）n 第四代蜂窝移动通信系统（即4G）6/25/20232.数字移动通信技术的发展历程数字移动通信技术的发展历程（1）最早的移动通信）最早的移动通信 马可尼发明无线通信设备，轮船上发送越洋无线电报 支持业务支持业务 无线电报 特点特点 使用通断两种状态表示信号6/25/2023（2）第一代移动通信系统uAMPS(高级移动电话)系统 -美国纽约 -模拟蜂窝蜂窝电话系统 支持业务支持业务 -语音 特点特点 -使用模拟调制技术 -采用7小区

9、复用6/25/2023（3）第二代数字移动通信系统uGSM（Group Special Mobile）移动通信系统 -欧洲标准 -基于TDMA的数字蜂窝移动通信系统 -GSM是世界上第一个对数字调制、网络层结构和业务作了规定的蜂窝系统。支持业务 -数字语音，短信息 特点 -每个载频分为8个物理信道（时隙）-全速率信道的速率为13kbit/s，半速率为6.5kbit/s -上行频率890MHz915MHz，下行频率935 MHz960MHz -载频间隔为200KHz，上/下行各分配124个载波频率 6/25/2023（3）第二代数字移动通信系统u窄带CDMA系统IS-95 -美国TIA正式颁布的

10、窄带CDMA(N-CDMA)标准 -基于CDMA技术的数字蜂窝移动通信系统 支持业务 -数字语音 特点 -使用CDMA技术，可以方便进行软切换 -IS-95B可提供的理论最大比特速率为115kbit/s，实际只能实现64kbit/s 6/25/2023（4）2.5代移动通信技术 目前已经进行商业应用的2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术，由于3G是个相当浩大的工程，所牵扯的层面多且复杂，要从目前的2G迈向3G不可能一下就衔接得上，因此出现了介于2G和3G之间的2.5G。常见的2.5G技术：GPRSCDMA 2000 1x6/25/2023（4）2.5代移动通信技术uGPRS（Gen

11、eral Packet Radio Service）GPRS在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络，同时在网络上增加一些硬件设备和软件升级，形成了一个新的网络逻辑实体，提供端到端的、广域的无线IP连接。支持业务 -数据服务，无线上网 特点 -使用分组交换技术 -提供了非常灵活的波特率，从小于100bps到大于171.2kbps -升级到EDGE，总带宽可达总带宽达到384kbps 6/25/2023（4）2.5代移动通信技术uCDMA2000 1x cdma2000-1X原意是指cdma2000的第一阶段(速率高于IS-95，低于2Mbit/s)，可支持308kibit/s的数据传输、网络

12、部份引入分组交换，可支持移动IP业务。支持业务 -数据业务，无线上网 特点 -容易升级到3GCDMA2000 3x -数据传输速率：用户153.6kbps；BTS 384 kbps 6/25/2023（5）第三代数字移动通信系统 3G是英文3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代数字手机(2G)，第三代手机一般地讲，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

13、在室内、室外和行车的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。6/25/2023（5）第三代数字移动通信系统 国际电信联盟(ITU)在2000年5月确了三个无线接口标准，写入3G技术指导性文件2000年国际移动通讯计划(简称IMT-2000)，它们分别是：W-CDMACDMA2000TD-SCDMA6/25/2023WCDMA Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread,意为宽频分码多重存取，其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、

14、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。6/25/2023CDMA 2000 CDMA 2000也称为CDMA Multi-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMA One数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMA One结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA 200

15、0的支持者不如WCDMA多。不过CDMA 2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。6/25/2023TD-SCDMA 该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出。该标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。6/25/2023（6）发展中的4G技术 第四代移动通信的概念可称为

16、宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和互操作的广播网络（基于地面和卫星系统）。第四代移动通信将在不同的固定和无线平台以及跨越不同频带的网络运行中提供无线服务。4G系统还是多功能集成的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。第四代移动通信（4G）可以定义为是具有广带移动和无缝业务的移动通信系统。6/25/2023（6）发展中的4G技术普遍认为4G应该具备以下特点：多种业务的完整融合 移动中的高速切换 高度智能化的网络6/25/2023（7）蜂窝和复用方式 蜂窝蜂窝 -频率重用 -小区分裂 复用方式（多址接入方式）复用

17、方式（多址接入方式）-FDMA -TDMA -CDMA -SPMA6/25/20232.1、数字移动通信、数字移动通信 1.当前移动通信发展的特点 2.移动通信技术的发展历程 3.短信业务6/25/20233.短信息业务 短消息作为一项极具吸引力和人气的增值业务，越来越成为以话音业务为主导的移动通信网络的另一个重要卖点。种类繁多的数据增值业务是基于短消息这种移动数据通信手段的，如手机银行、手机证券、信息点播、移动OICQ业务、无线电子邮件、无线数据和传真等。我们在这里把这些业务统称为短信息业务。6/25/2023（1）短信息市场概况 中国的手机短信业务在2000年正式启动 据有关调查表明：20

18、03年世界范围内手机短信总量为4428亿条。率先开展此项业务的欧洲，短信息业务像风暴一样席卷欧洲大陆，预计至2010年每月发送量达280亿条 在中国，两大移动运营商正逐步实现短消息的互连互通。短消息和基于短消息的各种新业务层出不穷。2004年全国手机移动短信业务量达到2177.6亿条，截至2005年9月底中国移动电话用户逾3.77亿户，共完成发送短信2185亿条。短信所蕴涵的巨大的潜在商机受到运营商的高度重视。6/25/2023（2）短信息技术原理 短消息的种类短消息的种类-SMSShort Messaging Service短信业务-EMS Enhanced Message Service增

19、强短信业务-MMSMultimedia Messaging Service多媒体短信业务 6/25/2023SMS 可以通过手机等移动设备发送文本型短信。SMS这个术语最早在80年代初期出现，但一直到了90年代初才开始进入商用市场，并且一直到1999年，该业务才在世界各国迅速蔓延，并有持续爆炸性的增长趋势。目前SMS只是在手机内建立一段文字后再发送给朋友，简单方便易用，这种短信的长度被限定在140字节之内。SMS以简单方便的使用功能受到大众的欢迎，却始终是属于第一代的无线数据服务，在内容和应用方面存在技术标准的限制。6/25/2023SMS SMS采用存储转发机制。SMS传送数据包的工作由移动

20、网络中的短信中心而不是终端用户来完成，如果用户不在服务区内，短信就被存储在短信中心，等用户出现之后再转发给他。另外采用传递确认机制。在电路交换数据环境中，连接是端到端的，所以用户能够知道连接是否完成，以及数据传递的情况，但在GPRS环境中，附属于GPRS承载体的终端是“永远在线”的，它在任何时候都准备透明地(相对于用户而言)传送或接收数据，这样一来，检查数据包是否发送成功的任务就落到了用户头上，对于每一次分组数据业务，其相应的成本也会比SMS高。6/25/2023SMS SMS的常见应用 -信息交换 -SMS邮件通知 -SMS发送邮件 -提供象新闻、天气、娱乐信息和股票价格等的服务信息定制 -

21、余额查询 -企业短信商务平台6/25/2023EMS EMS的优势除了可以像SMS那样发送文本短信之外，还可发简单的图像、声音和动画等信息，仍然可以运行在原有SMS运行的网络上，发送途径和操作也没有差别。该标准属于开放式的，任何对EMS感兴趣的第三方公司或个人都可以在此平台上开发应用软件和服务。6/25/2023EMS EMS能够将简单音调、图片、声音、动画、文本集成到一起，然后在EMS手机上显示，例如，当短信中出现感叹号时演奏相关的音调，或者把简单的黑白图片和文本及声音效果同时展示出来。EMS是SMS的增强版本，也使用信令信道，通过短信中心存储和转发短信，实现原理也比较相似，无须对基础网络进

22、行升级。从SMS向EMS的升级是透明的，实施EMS对现有的短信中心几乎没有任何影响。6/25/2023EMS EMS对现有的短信中心所要做的最大修改是运营商计费系统，毕竟EMS和SMS属于不同类别的业务，一条EMS短信的容量可能是SMS的好几倍，在EMS中有些格式的字占用的空间也比SMS大很多，故定价策略不应采取“一刀切”的方案。在这种情况下，短信中心就需要增加一些模块，记录相关的技术值并生成相应的呼叫详情记录。6/25/2023MMS MMS在概念上与SMS和EMS非常相似，可以理解为是SMS向多媒体的演进。但与SMS和EMS不同的是，MMS对于信息内容的大小或复杂性几乎没有任何限制。MMS

23、不但可以传输文字短信，还可以传送图像、影像和音频，因此，MMS带来最大的变化是各运营商可发展更多元化的移动通信服务。MMS既可收发多媒体短信，还可以收发包含附件的邮件等。而从用户角度来看，多媒体应多媒体应用用将是吸引他们使用的关键。6/25/2023MMS 从技术上来看，MMS绝对不是像SMS那么简单的技术，说的简单一些，MMS是封装在WAP协议之上的高层应用程序利用这种高层应用程序可以实现包括图像、音频信息、视频信息、数据以及文本等多媒体信息在内的信息传送。6/25/2023MMS 业内人士有的把它看作是电子邮件的替代品，有的把它看作是明信片的电子版，当然更多的是看作多媒体化的SMS。就好像

24、收音机到电视机的发展一样，多媒体短信与原有的普通短信比较，除了基本的文字信息以外，更配有丰富的彩色图片、声音、动画等多媒体的内容。通过MMS，手机可以收发多媒体短信，包括文本、声音、图像、视频等，MMS支持手机贺卡、手机图片、手机屏保、手机地图、商业卡片、卡通、交互式视频等多媒体业务。6/25/2023MMS MMS作为一种新兴的移动数据业务，MMS的发展需要多方面的合作和支持，包括网络运营商、设备制造商、内容提供商等。但是，实施MMS并不是一件轻松的事，为了实现新的承载业务，网络基础设施需要更新，MMS终端也必须流行起来，并且，还要有丰富、精彩的内容来推动应用的发展。6/25/2023SMS

25、、EMS、MMS技术对比 SMS短信息 EMS增强短信 MMS多媒体短信 英文全称Short Messaging ServiceEnhanced Messaging ServiceMultimedia Messaging Service发送文字 支持 支持支持发送单色图片 不支持支持支持发送彩色图片 不支持不支持支持发送铃声 不支持支持支持发送音频流 不支持不支持支持手机接收 无需设置 无需设置设置多媒体短信中心服务器的URL，以及专用的GPRS帐号 手机发送 设置SMS短信中心号码设置SMS短信中心号码6/25/2023MMS的制作简述 需要有图象处理工具以及基本的处理知识需要有图象处理工具

26、以及基本的处理知识（例如Photoshop、ImageEditor等可以编辑处理以及制作图象的工具）-制作的图象一般都是101 X 80个象素以内，所以来源的图像并不需要太高的解像度。如果需要录制自己的声音的话，你还需要如果需要录制自己的声音的话，你还需要到麦克风以及录音软件到麦克风以及录音软件 -用声音转换工具将录音转换成支持MMS格式的 AMR 格式的文档 6/25/2023MMS的制作简述 各手机厂商推出的各手机厂商推出的PC套件套件 -Nokia -SonyEricsson 通用开发工具通用开发工具 -媒飞色舞V1.06/25/2023第二章第二章 数字无线移动媒介数字无线移动媒介2.

27、1、数字移动通信、数字移动通信2.2、无线互联网、无线互联网6/25/20232.2、无线互联网、无线互联网 1.无线互联网接入技术 2.WAP 3.i-mode6/25/2023u无线上网的三个条件:-无线通信终端 -无线通信运营商 -内容提供商6/25/20231.无线互联网接入技术n移动网络接入技术移动网络接入技术 -GPRS -CDMA-1X未来：-3G -4G6/25/20231.无线互联网接入技术n固定无线网络接入技术固定无线网络接入技术 -LMDS(本地多点业务分配系统)-MMDS(多路多点业务分配系统)未来：-WiMAX（无线城域网）6/25/20231.无线互联网接入技术n无

28、线局域网接入技术无线局域网接入技术 -Wi-Fi -Bluetooth(蓝牙)-IrDA(Infrared Data Association,红外)-HomeRF未来：-UWB(超宽带)6/25/20232.2、无线互联网、无线互联网 1.无线互联网接入技术 2.WAP 3.i-mode6/25/20232.WAP 1997年,由爱立信、诺基亚、摩托罗拉、P等公司共同发起了WAP Forum,随后业界众多的公司纷纷加入，并于1998年4月 提出了WAP标准第一版。WAP的全称是“Wireless Application Protocol”，目的是为了在手机以及其他无线设备上面传送和显示数据，以

29、及提供各种电信服务。6/25/2023市场定位结合电子信息领域当前两大快速发展的技术：Internet技术和无线网络技术。无线上网设备从一开始就被设计成为易用型，即使没有使用过电脑的用户也可 以很快的利用手机快速的在国际互联网上面找到自己想要的信息。手机并不是为在国际互联网上面专门冲浪而设计的，其目的是使得用户 在移动的过程中可以方便快捷的存取到互联网上面资料。6/25/2023WAP制定的目标nWAP将Internet技术和无线网络技术相结合，旨在通过定义一个开放的全球无线应用框架和网络协议标准，将Internet上的应用和服务引入移动电话等无线终端。nWAP就是在移动无线环境下对Inter

30、net上协议的优化和扩展。-由于终端和网络通信环境的差异，固定有线网上的协议并不能完全适用于移动无线环境 6/25/2023WAP协议实现的目标开放性 具有跨越多种终端设备和网络设施的能力；可靠性 提供一致的和可靠的服务应用平台；高效性 提供适于特定网络的服务质量（QoS）保证；安全性 对于电子商务等应用提供安全保障；个性化服务 根据用户需求定制网络服务。6/25/2023WAP规范 WAP规范是一种无线应用程序的编程模型和语言，它第一次定义了一个开放的标准结构和一套用来实现无线Internet访问的规范。主要包括以下组件：WAP编程模型 无线标记语言（WML）微浏览器规范轻量级协议栈 无线电

31、话应用（WTA）框架 WAP网关 6/25/2023WAP应用模型应用模型6/25/2023WAP支持业务新闻信息天气预报股票娱乐游戏航班查询交通饮食信息字典外汇E-mail聊天移动电子商务:：WAP应用的长期目标就是使手机成为真正意义上的个人助理，可以将通信、支付、交易等功能集于一身。6/25/2023WAP如何收费使用WAP会有两部分费用产生：使用中国移动网络产生的通信费 -GPRS是按流量进行计费使用服务产生的信息费 -订阅新闻 6/25/2023WAP应用模型26/25/2023手机仿真开发环境 所谓的手机仿真开发环境，也就是在普通的PC机器上面使用各种模拟器来模拟手机的真实环境，从而

32、方便WAP网站的开发，目前较为流行的模拟器主要有以下几个：Nokia ToolkitEricsson WapIDEUP.SDK(P)6/25/20232.2、无线互联网、无线互联网 1.无线互联网接入技术 2.WAP 3.i-mode6/25/20233.i-mode i-Mode（其中i代表information）是由日本电报电话公司（NTT）移动通信公司DoCoMo公司于1999年2月，推出的移动互联网技术。这种技术使得用户能够通过蜂窝电话使用Internet服务。i-Mode是基于数据信息包的传输技术，这意味着根据用户使用的信息量收费，而不是根据在线时长。6/25/2023如何得到i-m

33、ode要想得到i-Mode服务需要四个条件：一个具有内置浏览器、语音和包通讯能力的蜂窝电话一个包网络i-Mode服务器信息提供者 6/25/2023i-Mode蜂窝电话 i-Mode蜂窝电话使用cHTML微型浏览器。通过这个微型浏览器，只要输入网址或安装i-Mode搜索装置，然后按一下蜂窝电话上的专供i-Mode使用的按钮，即可实现上网目的。用户通过结合使用4个按钮（向前指针、向后指针、选择、倒退/停止），就可以完成一系列基本操作。6/25/2023i-Mode蜂窝电话6/25/2023浏览器 i-Mode基本与典型的HTML浏览器（如Internet Explorer或Netscape）的工

34、作方式相同。i-Mode使用压缩（compact）格式的HTML，即cHTML。6/25/2023用i-mode手机可以做什么6/25/2023资费资费 i-mode的收费分为基本费、资料使用费和增值服务费用。基本费只要300日元（合25元人民币）资料服务费是每传送一个128字节的封包，收取0.3日元（合2分人民币）增值服务如账户查询、餐厅指南等每次收取10 40日元，传送Email则按照字数每50字收取0.91.5日元。6/25/2023与WAP的区别n使用的标记语言不同使用的标记语言不同 I-mode 的内容是用Compact HTML写成的，因此可以兼容现行的大部分网络内容；而WAP使用

35、的是WML(Wireless Markup Language)，不遵守HTML标准，现有的网络内容必须转化为 WML内容才能被WAP所使用。n手机不同手机不同 I-mode手机在技术上比WAP手机复杂，需要更高的数据处理能力，但却更容易使用。n应用范围应用范围 i-mode由NTT DoCoMo开发，目前仅在日本使用；而WAP由无线移动电话行业开发，在全球范围内使用。6/25/2023发展前景uNTT DoCoMo计划把i-Mode服务推广到香港、中国大陆，最后以至欧洲、北美洲。u欧洲和美国已经出现了同时支持 WAP 和 i-mode 的网络门户。u当日本率先推行第三代无线传输技术3G-WCDMA后，使用i-Mode技术访问Internet的速度会变的很快。届时可以支持下载高质音乐、传输电视片、虚拟现实游戏、实时视频会议等应用。