第10讲3G移动通信系统介绍

3G移动通信系统介绍MSMSBSSEIRMSCMSCHLRVLRAUCOMCPDNPSTNISDNCDMA系统基本结构GSM系统基本结构BSCMSMSEIRMSCMSCHLRVLRAUCOMCPDNPSTNISDNBTSBTSBTSBSCBTSBTSBTS网络交换子系统基站子系统移动台公共网IMT-2000无线接口标准CDMATDMAIMT-DSWCDMAIMT-MCcdma2000IMT-TCTD-CDMATD-SCDMAIMT-SCUWC-136IMT-FTDECT第三代移动通信标准化格局ITU-TWP3/11、SG2、SG13、SG16IMT-2000ITU亚太3GPP3GPP2ETSISMGARIBTTCTTA欧洲北美ITU-RWP8FCWTST1P1TIAIMT－2000主流提案（3个）WCDMA提案宽带直接序列扩频CDMA方案，由欧洲电信标准协会(ETsI)提交，该系统可由GSM系统平滑演进。目前WCDMA提案由3GPP组织进行全面规范。IMT－2000主流提案cdma2000提案多载波cdma方案。由美国通信工业协会(TIA)提交，该系统可由窄带cdma(Is一95)兼容过渡。其间分为两个阶段，即cdma20001XRTT和cdma20003xRTT。目前cDMA2000提案由3GPP2组织进行全面规范IMT－2000主流提案TD—SCDMA提案时分同步CDMA方案，由大唐公司代表中国、以信息产业部电信科学技术研究院(cATT)的名义提交，可以在GsM系统上演进，在非对称频段上具有显著优势。该提案已被3GPP的R4版本接纳，标志着TD—scDMA技术已经真正得到世界各大通信运营商和设备制造商的认可，成为全球第三代移动通信网络建设的重要选择方案之一。185019001950200020502100215022002250ITUEuropeUSAMSSPCSADBBCDCEFAFEMSSReserveBroadcastauxiliary2165MHz1990MHz1850190019502000205021002150220022501880MHz1980MHzUMTSGSM1800DECTMSS1885MHz2025MHz2010MHzIMT2000MSSUMTSJapanMSSIMT2000MSSIMT2000PHS18951918BC1885AA’2170MHzIMT20002110MHz2170MHzMSSMSSCDMATDDWLLFDDWLL19802025MHzGSM1800CDMAFDDWLL196019201945Chinacellular(1)cellular(2)cellular(2)1805MHz1865186518701885189018951910193019451965197019753G频谱分配第三代伙伴项目－3GPP和3GPP23GPP由欧洲的ETSI、日本ARIB、TTC、韩国TTA、美国的T1和中国CWTS六个标准化组织组成。宗旨是制定以GSM为核心网，WCDMA和CDMATDD(TD-SCDMA和UTRATDD)融合技术为无线接口的标准。3GPP2由美国的ANSI（TIA）、日本ARIB、TTC、韩国TTA和中国CWTS五个标准化组织组成。宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心网，cdma2000为无线接口的标准。（IS-41标准：用在AMPS系统、IS-136系统和IS-95系统中实现漫游）3GPPcdma2000-1XEV的技术标准，其中用高通公司技术的称为HDR(HDR:高速数据传输)，用摩托罗拉和***公司联合开发的技术称为1xTreme；LTE:长期演进（上行50M/s，下行100M/s）LTEEDGE:增强型数据速率GSM演进;LTE:长期演进（上行50M/s，下行100M/s）HSDPA:高速下行分组接入LTE用户速率与移动性的关系10KbpsWideArea/HighMobilityShortDistance/LowMobilityUserBitRate144Kbps384Kbps2MbpsEvolved2ndGenerationSystems(GSM-HSCSD,GPRS,IS-95B)2ndGenerationSystems(GSM,IS-95,IS-136,PDC)GSM-EDGEIMT-2000第三代统一规范的必要性全球统一频谱，减少频谱冲突跨体制、跨区域的全球漫游大规模生产，降低运营和终端成本减少投资和开发风险，解决知识产权冲突，避免多种系统的选择问题用户、运营者和生产商三者均可获益各国在ITU进行了真诚合作，达成一致：采用IMT-2000家族的概念3G的三大主流技术标准比较1.WCDMA系统概述移动通信的发展和WCDMA的演进UMTS网络单元构成UTRAN接口功能UMTS的含义UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移动通信系统）是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。WCDMA系统结构和功能IuUTRANUEUuCNUTRAN：UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork（全球地面无线接入网）CN：CoreNetwork（核心网）UE：UserEquipment（用户设备）（1）ME（TheMobileEquipment），提供应用和服务（2）USIM（TheUMTSSubsriberModule），提供用户身份识别WCDMA系统结构UTRAN结构RNC：无线网络控制器NodeB：基站RNSRNCRNSRNC核心网络（CN）NodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIubUEUEUuUu核心网络的演进INTERNETSGSNGGSNIP骨干网GbHLRPLMNGSMBSSMSCGMSCAINTERNET/宽带网3GWCDMA+++++Iu-psIu-csCS域PS域终端无线接入核心网外部网络SGSN:服务GPRS支持节点GGSN：网关GPRS支持节点R99、R4核心网络结构MSCSCPHLRMSCRANRANRANTDMMSCServerSCPHLRRANRANRANTDM/ATM/IPCS-MGWCS-MGWMSCServerTUP/ISUP/BICCTUP/ISUP注：R99与R4的分组域无变化，图中未画出。R99R4H.248H.248MAPOverTDMMAPOverTDM/IPCAPOverTDMCAPOverTDM/IPSCP:业务控制电NodeB：基站3GR4组网3GPP的演进过程WCDMAFDD引入Iu接口GSM/GPRS核心网R99核心网CS域控制与承载分离R4核心网分组域引入IP多媒体域（IMS）引入HSDPAR5无线接口及业务增强R6WCDMA协议版本的演进R4R5R99继承2G（GSM和GPRS）所有的业务和功能核心网分CS电路域和PS分组域接入网引入WCDMAUTRAN核心网和接入网之间的Iu接口基于ATM继承WCDMAR99所有的业务和功能电路域结构的变化：控制和承载相分离，MSC可以用合一或SERVER、MGW分离结构实现电路域引入分组话音，支持多种传输技术：TDM，ATM，IP继承WCDMAR4所有的业务和功能核心网增加IM（IP多媒体域）RAN向IP方向发展增强的IPQoS能力，支持端到端的IP多媒体业务200020012002功能冻结点2.CDMA发展进程-CDMA20001X是后续网络发展的基础，语音容量是IS95的两倍，可提供153.6Kbps的数据业务（Release0）-CDMA20001XEV-DO（EvolutionData-Optimized）在专用载频上实现高速分组数据业务-CDMA20001XEV-DV(EvolutionData&Voice)兼容1X,实现综合的语音和高速分组数据业务-CDMA20001X后续演进有两种选择：1X-1xEV-DO;1X-1xEV-DV2001200019981995IS-95AIS-95BCDMA20001XRelease0/AEVDVRel.C2004EVDORel.0及增强EVDORel.AEVDVRel.DCDMA2000-1X的网络结构分组子系统交换子系统基站子系统BSCPCFBTS1RADIUSHAPDSN/FAPSTNMSC/VLRHLR/ACIPOMC-SOMC-ROMC-PBTS2PDSN：分组数据业务节点AAA：鉴权、授权、计费服务器HA：归属代理FA：外部代理PCF：分组控制功能RADIUS：归属IP网络HomeIPNetworkHomeAAAMobileStationMobileClientHomeISPPrivateNetworkVisitedProviderHomeProviderVisitedAccessProviderNetworkMSC/VLRVisitedAAAAccessNetworkBSC,PCFFAHLRHomeAccessProviderNetworkAAAServerAAABrokerNetworkR-Pinterface,A10/A11MIP/GREIPNetworkPDSNFirewallIPnetworkSS7NetworkHACDMA2000-1X的核心网PDSN：分组数据业务节点AAA：鉴权、授权、计费服务器HA：归属代理FA：外部代理PCF：分组控制功能RADIUS：归属IP网络TD-SCDMA技术的评估结果•中国的TD-SCDMA提案完全符合并超出ITU的最低要求•验证了TD-SCDMA技术的优势，如:–由于采用智能天线和同步CDMA技术，所以容量大–成本低–适合非对称数据的传输–频段使用灵活TD-SCDMA的标准化情况1998年11月TG8/1伦敦会议明确TD-SCDMA符合IMT-2000要求，适应于所有环境应用。1999年3月完成TD-SCDMA关键参数1999年4月成立中国无线通信标准研究组(CWTS)，组织国内几十个单位共同制定移动通信标准；1999年10月完成提交到ITU的TD-SCDMA无线接口技术规范；1999年11月TG8/1会议通过TD-CDMA作为RSPC建议CDMATDD一个标准(5.3节)2000年5月ITU-RRA-2000正式批准RKEY(M.1455)和RSPC建议(M.1457)TD-SCDMA在3GPP的标准化中国在ITU一直倡导TDD的融合1999年初主办多次TDD融合专题研讨会，并开始向3GPP提交文稿；1999年5月CWTS加入3GPP；1999年9月运营者融合组织(OHG)包括TD-SCDMA的两种码片速率的CDMATDD方式；1999年10月TD-SCDMA正式开始在3GPP的标准化；1999年底基本接受保留两个TDD优势，明确标准化计划，即2000年6月完成技术报告计划；R00完成标准化；3GPP在Release4，即2001年3月完成低码片速率(TD-SCDMA)的标准化工作；核心网分为基于GSM/GPRS(R99、R4)和全IP(R5)两个阶段。TDD和FDDFDD适合于大区制的全国系统适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等TDD适合于高密度用户地区：适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数据业务、特别是互联网方式的业务能提供成本低廉的设备IMT2000的CDMATDD标准概况两种CDMATDDRTT：TD-SCDMA和UTRATDD两种TDD方案的异同：项目TD-SCDMAUTRATDD带宽和码片速率1.6MHz/1.28Mcps5MHz/3.84Mcps帧结构7时隙/5ms15时隙/10ms智能天线使用难使用多用户检测使用使用软件无线电全面使用部分使用切换接力切换硬切换相同技术：信道编码和交织、调制(QPSK)、DCA、TDX、ODMA等等