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1、1 第二代移动通信系统向第三代移动通信系统演进 徐国鑫 北京邮电大学无线通信新技术研究室 Xuguoxin 2 1 3G网络基本概念2 无线网络的演进3 核心网的演进4 业务的演进 3 1 3G网络基本概念 4 Why3G 更高的带宽带来更多的应用 对消费者视频流 电视广播视频电话 视频剪辑 新闻 音乐 体育 增强型游戏 聊天 位置服务等 对于商业高速接入视频会议实时财经信息 5 移动通信各代典型系统特点 6 移动数据业务发展方向 7 频率因素比较 频率适用性 8 中国频率资源分配 TD SCDMA W CDMA 空中接口 TDD FDD 模式 20 15MHz 60 60MHz 频段 1 6
2、MHz 5MHz 射频带宽 可用性 从2003开始 目前 WLL 现在 现在 1 6MHz 15 85MHz TDD TD SCDMA 9 多址方式 10 第二代系统空中接口 GSM 微蜂窝小区结构工作频段 800 1900或900M 1800M数字化技术 语音信号数字化新的调制方式 GMSK QPSK等FDMA TDMA频谱利用率高 系统容量大便于实现通信安全保密信道宽度 200khz每个载波的用户数8个 11 用户的接入方式采用码分多址 CDMA 软容量 软切换 系统容量大抗多径衰落可运用话音激活 分集接收等先进技术频率800 1900信号带宽1 25MHz每个信道的用户数约为20个频道划
3、分方式 FDMA CDMA 第二代系统空中接口 CDMA 12 第三代数字蜂窝移动通信系统 3G的主要特点 支持移动多媒体业务宽带CDMA技术高频谱效率FDMA TDMA CDMA从电路交换到分组交换从媒体 media 到多媒体 Multi media 高保密性全球范围无缝漫游系统微蜂窝结构 3G 主流技术 WCDMAcdma2000TD SCDMA 13 Datarate Conversational Background 0816481284732048 Conversational Interactive Conversational Streaming Conversational V
4、oice FAX Collaborativeworking Audioclipdownl Videoclipdownl ShortMessaging CorporateDataAccess WEBBrowsing WAPApplications E mail Videostreaming MultimediaMessaging Videotelephony Audiostreaming Gaming 分组交换的服务质量 MobileDataEvolution 14 CDMA2000演进到3G 15 GSM演进到3G WCDMA 16 17 无缝网络运营 CoreNetwork CoreNetw
5、ork ApplicationServers ApplicationServers GSM GPRS EDGE GSM GPRS EDGE WCDMA WCDMA CoreNetwork ApplicationServers GSM GPRS EDGE GSM GPRS EDGE WCDMA WCDMA 节点重用 公共网络管理 传输共享 站点共享 流量管理 业务连续性 优化无线网络资源 增强终端用户体验 18 2 无线网络的演进 19 2G 无线接口 无线接口不同调制和信令如GSM900上行 890 915MHz下行 935 960MHz25MHz 124载波频率 200kHz一个基站可以有一
6、个或者更多的频率每个载波 270kbps 分成8个信道每个信道约为 33kbpsperchannel 2G GSM无线接口 21 CS1在所有情况下保证连接 信令和数据开始 CS2增强容量 可以在传输阶段采用CS3 CS4可以得到更高的传输速率但是只能在信道比较好的情况 2G 编码方式决定传输速率 C I MaxthroughputperGPRSchannel nettobitrate kbit sec CS4 CS3 CS2 CS1 当信道条件比较好的时候 采用高编码率 高载荷方式 22 7x 13 4kb s 94kbps 12345678 MS1MS2MS3MS4MS5MS6MS7MS8
7、 2x 13 4kb s 27kbps 12345678 2x 13 4kb s 27kbps 2x 13 4kb s 27kbps MS1MS2MS3MS4MS5MS6MS7MS8 GPRS传输速率实例 23 3G UMTS下行无线接口 24 下行DPCH编码 3G UMTS 25 上行DPCH调制 3G UMTS 26 AddCRC TailBits 268bits Pilot PowerControl TFCI DPCCHDataBits 15kbps 3840kcps SF 256 DataOVSFGenerator 3840kcps SF 64 244bits 1 3RateConv
8、 Coder 804bits 1stInterleaver 804bits RateMatching 490bits Gain 6dB Gain ComplexScrambling I OVSF2Generator 1 1 I 3840kcps 225ScrambleCodeGenerator Q 3840kcps Q 402bits FrameSegment 60kbps ControlOVSFGenerator Cch 256 0 Cch 64 16 IScrambleCode IScrambleCode Q Q DTCHDataBits 60kbps 120bits 96bits 360
9、bits 360bits 110bits 90bits DPDCHDataBits 20msFrames 40msFrames 10msFrames 49kbps AddCRC TailBits 1 3RateConv Coder 1stInterleaver RateMatching 11kbps Segment Match DCCHDataBits TrCHMux 60kbps CCTrCH 2ndInterleaver 上行DPCH编码 调制 3G UMTS 27 下行物理层传输速率 3G UMTS 28 上行物理层传输速率 3G UMTS 29 CodeDomainPower W cd
10、ma 3G UMTS 30 1 硬切换移动台在不同频率或不同系统 GSM 之间的切换2 软切换移动台在同一频率下的不同基站之间的切换3 更软切换移动台在同一基站的不同扇区之间的切换 WCDMA的切换 3G UMTS 31 更软切换 在BTS内部完成基站和移动台都按照RAKE接收机方式接收 软切换 网络需要一条独立的传输链路UL DL分集方式不同MS MRCRAKE合并RNC 帧选择合并 软切换与更软切换 3G UMTS 32 WCDMA压缩模式与切换 在压缩模式下需要更多发射功率 影响WCDMA系统的覆盖 在压缩模式帧中不能进行功率控制 需要更高的Eb N0 影响WCDMA容量 正常帧 压缩模
11、式 正常帧 测量间隙 3G UMTS 33 3 核心网的演进 34 GSM GPRS网络结构 35 GPRS接口 HLR SGSN PDN BSS Gb Gr GGSN Gn GGSNExt PLMN Gp VLR Gs Gc Gi SMS GMSC Gd 36 2G网络 移动台 基站子系统 TDM PSTN AUC HLR SCP SIM BTS BSC SubscriberIdentityModule SIM 存储 IMSI 识别用户 秘钥授权 以及其他用户信息可以通过密码保护允许个人移动型 MobileEquipment InternationalMobileEquipmentIdent
12、ity IMEI BaseTransceiverStation BTS aka BaseStation 无线收发信机 定义小区频率在800 900 1800和1900MHz无线链路规程最常用多个频率 载波 BTS BaseStationController BSC 无线信道建立切换跳频编解码器Transcoders TCU GSM的编解码器 13kbps标准与G 703 64kbps之间转换 ME Um Abis A 37 2GGSM 基站子系统 TDM PSTN AUC HLR BTS BSC BaseTransceiverStations TDME1 T1 BTS BaseStationC
13、ontrollerIncludingTRAU TCU 取决于供应商 设计和地形 城市和郊区 每个BSC约10 40BTSs Um Abis A 38 BSC BSC BSC 2GGSM MSC MSC连接固定网 SS7 像一个标准的PSTN ISDN交换机附加下列功能 登记授权位置更新切换集成VLR漫游用户的呼叫路由 39 2GGSM 核心网 语音 TDMISUP SS7 PSTN AUC HLR SCP SIM BTS BSC SignalingSystemNo 7 SS7 分组信令网 VLR EIR AuC Auth centerEIR EquipIDregisterSCP Service
14、controlpoint Um Abis A 40 GPRS漫游 Internet HLR Gp Visited Home HLR Gp IPSec InternetLL Homeservices IR 33RoamingIR 34GRX GRXGPRSRoamingExchange similartoanInternetpeeringexchange HSS HomeSubscriberServices 41 3GPPR4网络结构 MSC SCP HLR MSC RAN RAN RAN TDM MSCServer SCP HLR RAN RAN RAN TDM ATM IP MGW MGW
15、MSCServer TUP ISUP BICC TUP ISUP 注 R99与R4的分组域无变化 图中未画出 R99 R4 H 248 H 248 MAPOverTDM MAPOverTDM IP CAPOverTDM CAPOverTDM IP 承载独立呼叫控制bearerindependentcallcontrolBICC 42 3GPPR5网络结构图 43 CallStateControlFunction CSCF HomeSubscriberServer HSS TransportSignallingGatewayFunction T SWG RoamingSignallingGate
16、wayFunction R SGW CompositeGatewayMediaGatewayControlFunction MGCF MediaGatewayFunction MGW MultimediaResourceFunction MRF MSCServerGatewayMSCServer 44 4 业务的演进 45 向3G网络演进的策略 46 GSM WCDMA 语音 GSM GPRS Web浏览 SMS MMS WCDMA QoS流 GSM GPRS WCDMA WCDMA GSM GPRS 视频电话 业务连续性策略 相同业务提供 无缝切换 不中断 相同业务 47 8oftheworld s10biggestoperatorshavealreadyselectedUMTS WCDMA 10largestOperatorsSubscriptions million 50 ormore majorityownedChinaMobile150 1GSMUMTS WCDMAVodafone90 2GSMUMTS WCDMAChinaUnicom79 8GSM CDMAtobeconf
