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12010第6章3G移动通信系统及其演进220103G融合了更多新技术以更高的数据传输能力和更大的系统容量力图满足人们多方面的移动通信需求,同时进一步促进了移动通信网络和互联网的融合。3G的演进向着移动宽带通信,全IP网络的方向发展,开拓更多全新的网络应用。320106.13G系统概述6.2WCDMA移动通信系统6.3TD-SCDMA移动通信系统6.4cdma2000移动通信系统6.53G的演进420106.13G系统概述6.1.13G移动通信标准6.1.23G移动通信业务6.1.33G商用概况第6章3G移动通信系统及其演进520103G是第三代移动通信系统的简称,又被ITU(国际电信联盟)称为IMT-2000,指在2000年左右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统。IMT-2000的标准化工作开始于1985年,在欧洲被称为UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem,通用移动通信系统)。ITU对第三代移动通信的基本速率要求见表6.1。第三代移动通信标准规范实际上由3GPP(3rdGenerationPartnershipProject,第三代移动通信伙伴项目)和3GPP2(3rdGenerationPartnershipProject2,第三代移动通信伙伴项目二)制定。第6章3G移动通信系统及其演进62010表6.1ITU对第三代移动通信的基本速率要求双工方式应用情景FDD系统TDD系统地面高速移动终端500km/h的移动速度下提供144kb/s的数据传输速率终端120km/h的移动速度下提供144kb/s的数据速率地面中、低速移动终端中、低速的移动速度下提供384kb/s的数据传输速率终端中、低速的移动速度下提供384kb/s的数据速率地面步行、室内固定用户终端步行的移动速度或固定不移动提供2Mb/s的数据传送速率终端步行的移动速度或固定不移动提供2Mb/s的数据传送速率第6章3G移动通信系统及其演进720103GPP成立于1998年12月,由欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、韩国的TTA和北美的ATIS五个标准化组织发起,目前已发展成为有200多家无线厂商和运营商参加的联盟。中国无线通信标准研究组(CWTS)于1999年6月在韩国正式签字加入了3GPP。3GPP主要是制订以GSM-MAP核心网为基础,全球陆地无线接入(UTRA)为无线接口的第三代技术规范。3GPP的技术规范组分为T(终端组),RAN(无线接入网组),CN(核心网组)和SA(业务和系统组)四个组。第6章3G移动通信系统及其演进820103GPP2成立于1999年1月,由美国TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA四个标准化组织发起。中国无线通信标准研究组(CWTS)于1999年6月在韩国正式签字加入了3GPP2。3GPP2主要是制订以ANSI-41核心网为基础,CDMA2000为无线接口的第三代技术规范。它的技术规范组分为TSG-X(系统间操作组),TSG-A(接入网组),TSG-C(cdma2000组)和TSG-S(业务和系统组)四个组。截至目前,ITU通过的3G无线传输技术标准共有四种,分别是2000年5月,ITU通过的WCDMA,cdma2000、TD-SCDMA和2007年10月,ITU通过的WiMAX。第6章3G移动通信系统及其演进920106.1.13G移动通信标准1.3G的目标(1)全球统一频谱、标准,实现全球无缝漫游。(2)更高的频谱效率,更低的建设成本。(3)能提供较高的服务质量和保密性能。(4)能提供足够的系统容量,方便2G系统的过渡和演进。(5)能提供多种业务,适应多种环境,具体数据速率要求表6-1中已经列出。第6章3G移动通信系统及其演进1020106.1.13G移动通信标准2.3G网络的发展进程3GPP建立的第三代移动通信技术标准称为通用陆地无线接入(UTRA),其中包括UTRAFDD/WCDMA和UTRATDD/TD-SCDMA,UTRA是基于GSM-MAP核心网的第三代通信标准,TD-SCDMA核心网与WCDMA核心网基本相同,所不同的地方在于无线接入网络部分。(1)WCDMA、TD-SCDMA发展历程。R99版本中WCDMA依然采用GSM/GPRS核心网的结构,但是采用新的空中接口协议。R4版本完成了中国提出的TD-SCDMA标准化工作,同时引入了软交换的概念,将电路域的控制与业务分离,便于向全IP核心网结构过渡。R5版本将IP从核心网扩展到无线接入网,形成全IP的网络结构,将分组域控制与业务分离,在R4基础上增加了IP多媒体子系统(IMS),同时在无线传输中引入HSDPA。R6版本引入HSUPA(高速上行链路分组接入)技术,目前R7等版本正在完善中。第6章3G移动通信系统及其演进1120106.1.13G移动通信标准3GPP2主要制定了cdma2000相关标准。cdma2000标准体系主要分为无线网和核心网两大部分,无线网与核心网技术的演进是分阶段、各自独立进行的,而WCDMA/TD-SCDMA的演进则是无线网和核心网同时进行的。(2)cdma2000发展历程。①cdma2000无线技术的发展历程:CDMA系统的无线接口经历了IS-95、IS-95A、IS-95B、cdma20001x/EV-DO和1x/EV-DV几个发展阶段。第6章3G移动通信系统及其演进1220106.1.13G移动通信标准cdma2000系统的一个载波带宽为1.25MHz。如果系统分别独立使用每个载波,则被称为1x系统;如果系统将3个载波捆绑使用,则称为3x系统。1x系统的下一个发展阶段被叫做lx/EV-DO,其中EV是演进的缩写,而DO是指仅支持数据(DataOnly)。但是由于引入了TDMA的技术,使lx/EV-DO不能前向兼容。在实际使用中,1x/EV-DO系统需要使用独立的载波,移动台也需要使用双模方式来支持语音和数据。3GPP2制定了1x/EV-DV的标准,即可以与1x系统共存于同一个载波中。第6章3G移动通信系统及其演进1320106.1.13G移动通信标准②cdma2000核心网发展历程:基于cdma2000的核心网架构是基于3GPP2制定的全IP网络架构。全IP网络的演进共分为4个阶段。阶段0:基于传统的电路模式,核心网标准为ANSI41。阶段1:是向全IP网络演进过程中的增强型网络,分组网络能力扩大,接入网和分组网络信令和承载开始分离,信令用IP进行传输。阶段2:引入软交换思想,信令和承载开始独立演变并采用IP进行传输,核心网和接入网也开始分离。引入了传统MS域(LegacyMSDomain,LMSD)概念,在IP核心网中支持传统的终端,以及多媒体域IMS的一些实体。阶段3也称为多媒体域,包括分组数据子系统(PDS)和IP多媒体子系统(IMS),目前正在研究。移动网络的最终目标是实现全IP网络及空中接口IP化。第6章3G移动通信系统及其演进1420106.1.13G移动通信标准3.IMT-2000的频谱划分ITU对第三代移动通信系统划分了230MHz频带,即上行1885~2025MHz、下行2110~2200MHz。其中1980~2010MHz和2170~2200MHz用于移动卫星业务(MSS),其它频段上下行不对称,考虑可采用FDD和TDD双工方式,此种频谱安排在WRC1992会议上通过。在2000年的WRC2000大会上,在WRC1992基础上又批准了519MHz附加频段,即806~960MHz、1710~1885MHz、2500~2690MHz。具体在中国3G的频谱安排如图6-1所示,其中TDD方式分配了155MHz。图6-1中国3G的频谱安排第6章3G移动通信系统及其演进1520106.1.23G移动通信业务3G移动通信业务比2G业务有了较大的扩展,数据传输和应用能力有了很大的提高。UMTS论坛将3G业务分为6类,即移动Internet接入、定制信息和娱乐业务、多媒体短消息业务、基于位置的业务、移动Intranet/Extranet接入业务和增强语音(含可视电话服务);按照应用层QoS的业务分类,3GPP定义了4种基本业务类型,即会话类业务、流媒体类业务、交互类业务和背景类业务;按照媒体的表现形式,3G业务可以分为文本业务、视频业务和多媒体业务。从用户使用的角度,3G业务可有如下分类:1.通信类业务。2.娱乐类业务。3.资讯类业务。4.互联网业务。5.金融业务。6.位置服务。7.监控服务。第6章3G移动通信系统及其演进1620106.1.33G商用概况3G网络的首次商用成功是2001年10月,日本运营商NTTDoCoMo的WCDMA正式投产运营。截至2009年5月初,全球共有284个WCDMA/HSPA商用网络,分布在120个国家地区。代表运营商包括:英国沃达丰、日本NTTDoCoMo、和记黄埔3、西班牙电信、德国电信、法国电信、意大利电信、美国AT&T、中国联通等全球绝大多数运营商。主要设备商包括:爱立信、华为、诺基亚西门子、中兴、阿尔卡特朗讯、摩托罗拉(OEM华为设备)等。全球共有106个CDMA20001xEV-DO商用网络,还有40个EV-DO网络正在部署之中。代表运营商包括:美国Verizon+Alltel、Sprint、日本KDDI、中国电信、印度Reliance、Tata等。主要设备商包括:阿尔卡特朗讯、中兴、华为、摩托罗拉等。第6章3G移动通信系统及其演进1720106.1.33G商用概况TD-SCDMA网络目前主要在中国部署。主要设备商包括:大唐移动、中兴、上海贝尔、鼎桥等。2009年1月7日,工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放了3张3G牌照。其中,中国移动获得TD-SCDMA牌照,中国联通和中国电信分别获得WCDMA和CDMA2000牌照,我国通信行业正式进入3G时代。截至2009年底,三家电信运营商共完成3G基站建设32.5万个,3G用户超过1500万户。第6章3G移动通信系统及其演进1820106.2WCDMA移动通信系统6.2.1WCDMA系统网络结构6.2.2WCDMA系统技术特点6.2.3WCDMA系统信道结构第6章3G移动通信系统及其演进192010在这里应该首先说明一下,一般来讲一个通用移动通信网络在功能上由核心网(CN)、无线接入网(UTRAN)、用户设备(UE)等组成。实际中我们为了表示不同的网络常以无线接入网(空中接口)的不同来加以区分。我们所熟知的WCDMA、TD-SCDMA及cdma2000都是指的空中接口。至于核心网则有可能相同也有可能是不同的,而且还分别演进有不同的版本。比如WCDMA、TD-SCDMA的核心网基本是相同的,而cdma2000的核心网与前两者是不同的。3GPP的第一个标准是WCDMA系统的R99版本,其中依然采用GSM/GPRS核心网的结构,当然空中接口协议是全新的。6.2.1WCDMA系统网络结构第6章3G移动通信系统及其演进2020106.2.1WCDMA系统网络结构下面以R99版本为例来说明WCDMA系统的网络结构。R99版本与第二代移动通信系统在逻辑结构上基本相同。由下列3个主要部分组成。图6-3WCDMA网络结构第6章3G移动通信系统及其演进2120106.2.1WCDMA系统网络结构(1)用户设备(UserEquipment,UE),它一般是一个多媒体的用户终端,包括移动台和一些定制的专用设备。(2)无线接入网(UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork,UTRAN),它包含一个或几个无线网络子系统RNS,而一个RNS则是由一个无线网络控制器RNC和一个或几个节点B(NodeB)组成的,它与第二代移动通信系统对应关系是:NodeB对应于BTS,RNC对应于BSC,RNS对应于BSS。(3)移动核心网(CoreNetwork,CN),包括电路交换CS、分组交换PS和广播BS3个主要部分。第6章3G移动通信系统及其演进22
本文标题:第6章3G移动通信系统及其演进
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