第9章3g移动通信系统

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1、移动通信,第 9 章 3G移动通信系统,主要内容,9.1 3G概述 9.2 3G技术 9.3 3G终端 9.4 3G业务,9.1 3G概述,9.1.1 3G发展背景 9.1.2 3G典型特征 9.1.3 3G演进历程 9.1.4 3G标准化组织 9.1.5 3G发展历程,9.1.1 3G发展背景,ITU将3G命名为: IMT-2000，它的寓意是：,第三代移动通信系统 The 3rd Generation Mobile Communication System（3G）,在2000MHz（2GHz）频段运行 可承载2000kbps峰值数据传输业务 在公元2000年左右商用部署 为全球标准设计，即

2、为IMT (International Mobile Telecommunications),9.1.1 3G发展背景,第三代移动通信系统（3G系统）可以定义为：一种能提供多种类型、高质量、高速率的多媒体业务；能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力；与其他移动通信系统、固定网络系统、数据网络系统相兼容；主要以小型便携式终端，在任何时间、任何地点、进行任何种类通信的移动通信系统。 第三代移动通信系统最初的研究工作开始于1985年，当时国际上第一代的模拟移动通信系统正在大规模发展，第二代移动通信系统刚刚出现。国际电信联盟（ITU）成立了工作组，突出了未来公共陆地移动通信系统（FPLMTS），其目的是

3、形成全球统一的频率与统一的标准，实现全球无缝漫游，并提供多种业务。1996年，FPLMTS正式更名为国际移动通信2000（IMT-2000）。欧洲电线标准协会（ETSI）从1987年开始研究，将该系统称为通用移动通信系统（UMTS）。经过多年的磨合，ITU最终通过了4种主流的IMT-2000无线接口规范。,产生背景: 20世纪90年代数字蜂窝移动通信系统(2G)的极大成功； 对数据业务和多媒体移动通信需求； 2G系统技术局限性和业务承载能力有限； 2G只解决地区间漫游，未达到全球统一标准； 有的国家由于没采用国际标准，技术产品无法向世界推广，急于重新开始； 因特网技术发展，给电信系统发展以鼓励

4、； 技术进步使3G系统建设成为可能； 按ITU计划，10年一代的基本规律，时间节点到达(1998)。,9.1.1 3G发展背景,国际大事记： 1997年开始，ITU开始向全球征集3G技术标准的备选提案； 2000年5月，在土耳其召开的国际电联全会上，WCDMA、cdma2000以及TD-SCDMA被正式批准为国际标准； 2000年10月，韩国SK电讯部署了全球首个CDMA20001X网络； 2001年10月，日本NTT DoCoMo推出了全球首个WCDMA商用服务； 2002年10月，中国政府对3G频率做出规划，三种标准均获得频率资源。TD-SCDMA产业联盟成立，产业化进程加速； 2004年

5、2月，英国沃达丰在全球推动3G商用，市场竞争加剧；,9.1.1 3G发展背景,1997年，正式成立第三代3G评估研究小组，并提交了中国的TD-SCDMA标准； 1999年，开发国内第一批3G项目； 2001年，启动3G攻关及部分专项； 2004年3月31日，大唐宣布，国产3G标准手机面市，2005年上半年批量生产； 2006年1月20日，信产部宣布TD-SCDMA为我国通信行业标准 ； 2008年12月31日，国务院同意启动3G牌照发放工作； 2009年1月7日，工信部向国内三家电信运营商发放3G牌照； 2009年1月7日，中国移动发布了自己的3G品牌G3； 2009年4月16日，中国电信举办

6、了主题为“天翼畅游3G”的3G业务发布会； 2009年5月17日，中国联通正式启动3G业务试商用。,9.1.1 3G发展背景,9.1.2 3G典型特征,一. MIT-2000的基本要求,ITU最初的想法是，IMT-2000不但要满足多速率、多环境、多业务的要求，还应能通过一个统一的系统来实现。因此，它有以下几项基本要求： 1）全球性标准。 2）全球使用公共频带。 3）能够提供具有全球性使用的小型终端。 4）具有全球漫游能力。 5）在多种环境下支持高速的分组数据传输速率。 ITU规定，第三代移动通信系统的无线传输技术必须满足以下3种传输速率要求：在快速移动环境下（车载用户），最高传输速率达到14

7、4kbps；在步行环境下，最高传输速率达到384kbps；在固定位置环境下，最高传输速率达到2Mbps。,二. IMT-2000的基本特点,多址方式：无一例外的选用CDMA技术； 业务能力：增强了对中高速数据业务的支持（多媒体，互联网业务）； 网络结构：针对数据业务进行了优化，无论是传输技术，还是控制协议都支持分组业务； 关键技术：使用一些新技术，如快速寻呼、发射分集、前向闭环功率控制、Turbo码及新型语音处理器； 系统性能：容量大、质量高及支持复杂业务。,二. IMT-2000的基本特点,安全体制：总体而言，3G的安全体制是建立在2G的体制基础之上。一方面，保留了2G的优良安全策略；另一方

8、面，改进了其中的很多不足。对3G中出现的新业务也提供安全保护。 安全目标：防范伪基站攻击、用户身份截取、伪用户攻击、搭线窃听、弱密钥攻击、截取来话攻击、欺骗网络或用户的拒绝式服务攻击等。对于军用网络，很多攻击方式更需要加强防范。,二. IMT-2000的基本特点,防范伪基站攻击，所有2G系统不具备。 在射频接口加密上，更长的密钥长度和更稳健的加密算法。 提供各服务网之间的安全保护机制。 从交换机到基站之间的链路也受到保护。 提供数据完整性保护。,与2G相比的改进：,9.1.3 3G演进历程,一. 1999年10月ITU举行的会议确定了5种方案，经过多年的市场发展，逐渐成为主流的三大标准是： I

9、MT-2000 CDMA DS（即WCDMA） 第三代移动通信伙伴计划（3GPP） IMT-2000 CDMA MC（即cdma2000） 第三代移动通信伙伴计划2（3GPP2） IMT-2000 CDMA TC（即TD-SCDMA） 原中国无线通信标准组（CWTS，现在更名为中国通信标准化协会，CCSA）,9.1.3 3G演进历程,二. 在蜂窝移动通信系统演进的同时，无线宽带接入系统也迅速发展： 微波接入全球互通（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX）是无线宽带接入技术的代表。以IEEE 802.16 的系列宽频无线标准为

10、基础。 2007年10月19日，ITU正式接纳移动WiMAX加入IMT-2000，命名为OFDMA TDD WMAN，成为第6种3G空中技术方案和第4种3G标准。,三. 4种3G标准的空中接口参数,1. WCDMA空中接口参数,2. cdma2000空中接口参数,3. TD-SCDMA空中接口参数,4. WiMAX（IEEE 802.16e）空口参数,四. 基站同步方式：同步/异步,同步的含义：所有基站（BTS）的时钟同步（时钟由GPS时钟等提供），所有的时隙相同，所有的BTS使用同样一个PN码（使用不同的偏置来表示不同的基站，因此也必须全网同步），这样移动台在做同步切换时，新旧小区是同步的，

11、是移动台来计算提前量。不用匹配BTS，可以提高切换成功率，减少切换时间。 异步的含义：基站采用不同时钟，当要发生切换的时候需要移动台和新基站同时计算新的时间提前量，并在移动台进行切换请求进入新基站时，由新基站把提前量发给移动台。,四. 基站同步方式：同步/异步,特点：基站间同步的好处是，切换时BSC已经知道基站间的时间关系，则不需要MS上报目标基站和源基站之间的时间关系可以直接进行切换。基站异步时，BSC则需要MS测量目标基站和源基站之间的时间关系，从而确定切换后的定时。 适用场合：同步切换需要网络中的基站间同步，适用于同一BTS的小区间切换，不用重新计算TA （时间提前量）。异步切换则不需要

12、网络中基站间的同步，适用于不同BTS的小区间切换，需重新计算TA。,四. 基站同步方式：同步/异步,不同系统的基站同步方式比较 GSM：同步； IS-95：同步； WCDMA：异步； cdma2000：同步（需GPS）； TD-SCDMA：同步（现阶段用GPS同步，支持北斗）； WiMAX：同步（需GPS）；,9.1.4 3G标准化组织,第三代移动通信标准制定方面主要有3个国际性标准组织：3GPP、3GPP2和OMA。在国内，中国无线通信标准研究组（CWTS，后成为中国通信标准化协会下属的无线通信技术工作委员会TC5）在不断参与国际标准研讨和定义的同时，也在加强我国的无线标准制定工作。,1.

13、3GPP,第三代移动通信伙伴计划3GPP： 于1998年年底发起成立，成员主要包括ARIB（日本）、ETSI（欧洲）、TTA（韩国）、TTC（日本）和T1P1（美国）。1999年后半年，原中国无线通信标准组（CWTS，现在更名为中国通信标准化协会，CCSA）也加入到3GPP中来并贡献了TD-SCDMA技术。,3GPP是积极倡导UMTS的标准化组织，旨在研究制定并推广基于演进的GSM核心网络的3G标准，即WCDMA、TD-SCDMA和EDGE。3GPP的目标是实现由2G网络到3G网络的平滑过渡，保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性。为了满足新的市场需求，3GPP规范不断增

14、添新特性来增强自身能力。为了向开发商提供稳定的实施平台并添加新特性，3GPP使用并行版本体制，主要版本有： 1）R99：最早出现的各种第三代规范被汇编成最初的99版本，于2000年3月完成，后续版本不再以年份命名。,1. 3GPP,2）Release 4：此后，全套3GPP规范被命名为Release 4（R4）。R4规范在2001年3月“冻结”，意为自即日起对R4，只允许进行必要的修正而推出修订版，不再添加新特性。 3）Release 5：如果规范在冻结期后发现需要添加新特性，则要制定一个新版本规范。目前，新特性正在添加到Release 5（R5）中。第一个R5的版本已在2002年3月冻结，未

15、能及时添加到R5中的新特性将包含在后续版本R6中。 目前除了以上版本，3GPP同时也陆续推出了Release 6、 Release 7、 Release 8、 Release 9、 Release 10等版本。,1. 3GPP,2. 3GPP2,第三代移动通信伙伴计划2 (3GPP2)： 由美国的TIA、日本的ARIB、日本的TTC和韩国的TTA发起，并于1999年1月成立，中国原无线通信标准研究组于1999年6月在韩国正式签字加入3GPP2。,3GPP2主要是制定以ANSI-41核心网为基础，cdma2000为无线接口的第三代技术规范，3GPP2内有四个小组具体制定技术规范，TSG-A主要负

16、责制定无线接入网的技术标准，TSG-C主要负责制定cdma2000的技术标准，TSG-S负责系统和业务方面， TSG-X负责核心网的技术标准。到目前为止，3GPP2发布的cdma2000的标准共有4个版本。 1）cdma2000 Release 0：这是cdma2000标准的第一个版本，由TLA于1999年6月制定完成。Release 0版本使用IS-95B的开销信道，并添加了新的业务信道和补充信道。3GPP2在此基础上发布了以后几个版本的标准。,2. 3GPP2,2）cdma2000 Release A：Release A于2000年3月由3GPP2制定完成，该版本中添加了新的开销信道及相应的信令。 3）cdma2000 Release B：Release B改动很少，于2002年4月由3GPP2制定完成。在该版本中，新添加了补救信道，该信道的作用是，在切换等状态下信道分配失效时，使移动台仍有一个最基本的信道可用，以提供保持连接的能力。 4）cdma2000 Release C：Release C于2002年5月由3GPP2制定完成。在该版本中，前向链路增加了对EV-