WCDMA网络基础知识

中国联通白城市网络分公司网络优化中心2020年4月WCDMA网络基础知识1第一章WCDMA网络基础知识.学习完此课程，您将会：–了解本公司GSM、GPRS、WCDMA移动通信网络的业务能力和特点–了解GSM与WCDMA网络的关系–掌握WCDMA与TD-SCDMA、cdma2000网络相比WCDMA的技术优势2.第一节移动通信技术的发展第二节WCDMA系统结构第三节WCDMA与GSM的网络关系3第一章WCDMA网络基础知识第一节移动通信技术的发展•一、移动通信发展的历程•移动通信的发展始于20世纪20年代在军事及某些特殊领域的使用，40年代逐步向民用扩展，70年代后是蜂窝移动通信蓬勃发展的时期，其发展过程可分为四个阶段：第一代移动通信系统（1G，FirstGeneration）、第二代移动通信系统（2G，SecondGeneration）、第三代移动通信系统（3G，ThirdGeneration）及后三代/第四代移动通信系统(B3G/4G，SystemsBeyonde3G)。4第一章WCDMA网络基础知识1、第一代移动通信系统第一代移动通信系统始于80年代，主要采用模拟调制、频分多址和蜂窝MPS制式。第一代系统主要的优点是无线覆盖采用蜂窝组网技术，它有效地解决了频率资源有限而用户无限增长这一矛盾。它的主要缺点有以下几点：（1）各系统间没有公共接口，设备之间不兼容。（2）只支持单一的语音业务，数字承载业务很难开展。（3）采用频分多址（FDMA），频率利用率低，无法适应大容量的要求。（4）安全性差，易于被窃听，易做“假机”。5第一章WCDMA网络基础知识2、第二代数字移动通信系统•由于第一代模拟蜂窝系统存在上述缺点，人们对移动通信的技术提出了更高的要求，90年代开发了基于数字传输、时分多址（TDMA）和窄带码分多址(CDMA)的数字移动通信系统，称之为第二代数字移动通信系统。典型的代表系统有欧洲的GSM（GlobalSystemforMobile/GroupSpecialMobile）,美国的CDMAIS95、日本的PDC。我国建设第二代数字蜂窝移动通信网引入的是GSM和CDMAIS95网络，分别由中国联通、中国移动和中国电信运营。第二代数字移动通信系统完全克服了第一代的缺点，在业务、频谱利用率、漫游、保密性等方面有较大的改进，第二代系统的主要优点有：6第一章WCDMA网络基础知识（1）业务种类繁多，提供三类业务，即电信业务，承载业务和补充业务。以话音业务为主，并提供低速率以电路型为主的数据业务。（2）频谱利用率，系统容量大。由于采用高效调制器、信道编码、交织、均衡和话音编码技术，使系统具备高频谱效率，比模拟系统的容量高3倍以上。（3）能自动漫游。终端引入了SIM卡，将用户和终端设备分离，支持用户漫游功能。（4）话音质量比第一代好。鉴于数字传输技术的特点，在门限值以上时，话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。（5）保密性好。对移动台识别码加密，可使窃听者无法确定用户的移动台电话号码，对用户位置起到了保密作用。对移动用户的话音、信令数据和识别码加密，可使非法窃听者无法收到通信的具体内容。7第一章WCDMA网络基础知识第二代数字移动通信系统的主要缺点：（1）频带窄，数据功能差，不能支持高速数据业务、慢速图像与电视图像等多媒体业务。如使用GSM手机上网，理论上只能达到9.6kb/s的上网速度。（2）全球不同的第二代移动通信系统彼此间不能兼容，使用的频率也不一样，全球漫游比较困难。（3）切换容易掉话8第一章WCDMA网络基础知识基于第二代的数字移动蜂窝网已经足以满足人们对于话音移动通信的需求，但是对数据业务需求日益增高，特别是Internet的发展大大推动了这种需要。因此，GSM系统在其Phase2和Phase2+规范中提出了两种高速数据业务的模型。一是基于高速数据比特率和电路交换的HSCSD（高速电路交换数据），二是基于分组交换数据的GPRS（通用分组无线业务）。GPRS采用高速率自适应编码方案，最高速率可达到171kbps。这两种业务通常被称为2.5G。GPRS在中国移动和中国联通已建网并投入商用。9第一章WCDMA网络基础知识GPRS网络是在GSM网络的基础上发展的移动数据网。GPRS网络分为两个部分：无线接入网以及核心网。无线接入网在移动台和基站子系统（BSS）之间传递数据；核心网在基站子系统和标准数据网边缘路由器之间传递数据。GPRS的基本功能就是在移动终端和标准数据网的路由器之间传递分组业务。GPRS网络结构在GSM网络的基础上增加了SGSN(GPRS业务支持节点)、GGSN（GPRS网关支持节点）和PTMSC(点对多点业务中心)等功能实体。GPRS网络与GSM使用同样的基站，但需要对基站的软件进行更新并且采用支持GPRS的移动台。由ETSI（欧洲电信标准协会）发展的EDGE（GSM演进增强型数据率系统），采用8-PSK（8相移键控）调制方式，理论上能够支持高达384kbps的数据率。EDGE比GPRS更为先进，但是还是没有达到3G系统高达2Mbps的速率要求。EDGE被称为是一种2.75G技术。10第一章WCDMA网络基础知识3、为什么要发展第三代移动通信•在Internet、电子商务、多媒体通信飞速发展的今天，人们对于数据业务的需要日益迫切。2G系统虽然可以比较好地提供移动语音通信，但是对于用户在移动中享用数据和媒体通信需求方面却显得力不从心。此外，2G系统频谱资源有限、频谱利用率低、对移动多媒体业务的支持有限（只能提供话音与低速数据业务），以及2G各系统之间不兼容导致了系统的容量较小，难以满足高速宽带业务的需求和不能实现用户全球漫游。在这种情况下，发展3G移动通信是第二代移动通信前进的必然结果。发展第三代移动通信的主要目的：满足未来移动用户容量的需求和提供移动数据和多媒体通信业务。11第一章WCDMA网络基础知识.电话怎么老掉线？用户密度急剧增长数据业务需求不断提高2G系统受空中接口及网络能力的限制，难以满足市场的需求。But…UMTS12第一章WCDMA网络基础知识4、第三代移动通信系统•第三代移动通信技术的理论研究、技术开发和标准制定工作起始于80年代中期，国际电信联盟ITU着手制订了新一代蜂窝移动通信网标准。当时，称为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS，FuturePublicLandMobileTelecommunicationSystem），1996年更名为IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000），意即该系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kbps，这个名为IMT-2000的第三代蜂窝移动通信标准于2000年正式颁布，欧洲提出WCDMA，美国提出cdma2000，以及我国提出的TD-SCDMA均被ITU正式确定为第三代蜂窝移动通信标准。13第一章WCDMA网络基础知识14第一章WCDMA网络基础知识①更高和灵活的传输速率；丰富多彩的业务服务。②高品质的话音质量；更大的容量，更低的代价。③更低的发射功率，全球漫游，全球统一频段、统一标准。④高频谱效率。⑤高服务质量，高保密性能。⑥提供多媒体业务，速率最高到2Mb/s。⑦易于第二代系统的过渡、演进。15第一章WCDMA网络基础知识16第一章WCDMA网络基础知识5、第四代移动通信系统在2G向3G网络平滑过渡之时，关于B3G/4G等未来移动通信的研究也正在进行，B3G又被称为4G，是国际电信联盟ITU在1999年底随着第三代移动通信标准的尘埃落定之后提出的。2000年10月ITU在加拿大蒙特利尔市成立了“IMT2000andBeyond”工作组，开始了对4G的研究，我国在2002年3月也正式宣布和启动4G通信系统的研究工作。4G是一个可称为宽带接入和分布式网络，4G最大的数据传输速率超过100Mbps，这个速率是3G移动电话速率的50倍。4G手机所能提供的业务包括高质量的影像多媒体业务在内的各种数据业务和话音业务，可以接受高分辨率的电影和电视节目。4G的网络结构将是一个采用全IP的网络结构，也就是说，它不仅核心网采用IP网，整个无线接口也要采用IP技术。4G网络采用许多新的技术和新的方法来支撑，包括自适应编码调制技术（AMC，AdaptiveModulationandCoding）,智能天线技术、软件无线电技术以及网络优化和安全性等。另外为了使4G与各种通信网融合，4G网络必须支持多种协议。17第一章WCDMA网络基础知识18第一章WCDMA网络基础知识二、技术名词•移动通信：•指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。包括的系统有无绳电话、无线寻呼、蜂窝移动通信、卫星移动通信等。•蜂窝小区：•将一个移动通信服务区划分成许多彼此邻接的正六边形为基本几何图形的无线覆盖区域，把这种正六边形无线小区的覆盖范围称之为蜂窝小区。•GSM：“全球通”的简称，属于第二代数字蜂窝移动通信系统。主要业务是语音，支持电路交换的9.6kps或14.4kps数据业务。•GPRS：通用分组无线业务的简称。GPRS基于GSM系统的无线分组数据传输系统，数据传输速率最高达到171.2kb/s，适合于突发性强的数据传输，如互联网浏览、电子商务事务、收发电子邮件等。被称为2.5G。•3G用户：使用3G终端并至少使用3G网络的可视电话、手机音乐、手机上网、手机电视中一项业务。19第一章WCDMA网络基础知识EDGE：GSM演进增强型数据速率系统，采用8-PSK（8相移键控）调制方式，能够支持高达384kbps的数据率。EDGE被称为2.75G。FDD：频分双工，采用两个对称的频率信道来分别发射和接收信号，发射和接收信道之间存在着一定的频段保护间隔。TDD：时分双工，接收和发射在同一频率信道(即载波)的不同时隙，用保证时间来分离接收和发射信道。CDMA：码分多址的简称。WCDMA：宽带码分多址的简称，提供多媒体业务，速率最高为2Mb/s。属于第三代数字蜂窝移动通信系统，由中国联通运营。TD-SCDMA：时分双工同步码分多址的简称。提供多媒体业务，速率最高到2Mb/s。属于第三代数字蜂窝移动通信系统，由中国移动运营。cdma20001x：多载波码分多址系统，1x表示扩频使用一个1.25MHz的载波，cdma20001x是cdma2000第三代无线通信系统的第一个阶段。主要特点是与现有的IS-95A/B标准后向兼容，由中国电信运营。20第一章WCDMA网络基础知识B3G：是实时、宽带以及无缝覆盖的全IP多媒体无缝通信系统，它不是现在概念中的第一、二、三代，而是广泛用于各种电信环境的无线系统的总和，包括蜂窝系统、WLAN等，支持各种空中接口，完成各个系统间的平滑切换。适合分组突发业务系统，在步行环境、车速环境下的峰值传输速率应分别达到1Gbps和100Mbps。UTRAN：是UMTS系统全新的无线接入网，包括基站（NodeB）和无线网络控制器（RNC）两部分。HSDPA：高速下行分组接入的简称，3GPP在R5版本的协议中提出了基于WCDMA的增强型技术，即高速下行分组接入（HSDPA）技术，适用于突发性分组数据业务，最高下行速率达到14.4Mbps。HSUPA：高速上行分组接入的简称。HSUPA通过采用多码传输、HARQ、基于NodeB的快速调度等关键技术，使得单小区最大上行数据吞吐率达到5.76Mbit/s，增强了WCDMA上行链路的数据业务承载能力和频谱利用率。21第一章WCDMA网络基础知识HSPA+:是HSPA（3GPPR6）的向下演进版本，是上、下行能力增强的一项技术，采用64QAM使其网络能够支持最高21Mbps的下载速率。LTE：3G系统长期演进方案。LTE方案是3G系统至B3G系统平滑演进的一个重要阶段，即在3G中引入一些B3G的新技术，如OFDM、MIMO等技术，达到提高系统性能的目的。达到下行100Mbps、上行50Mbps的峰值数据速率，无线接入网的时延低于10ms。