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1、蜂窝移动通信标准以及标准组织介绍,更新:2010-03-25,2 August 2020,1,本课程的目的,2 August 2020,2,1,能够了解目前主要的移动通信标准和技术 2,能够按时间理清各种通信标准的演进历史 3,了解未来通信标准的发展方向,目录,通信的目的/范围/媒介 早期通信的演进历史 现代移动通信的演进 3G移动通信标准介绍 4G移动通信标准介绍 通信标准组织介绍,2 August 2020,3,通信的目的范围和媒介,通信的目的:语音沟通 数据传输(图像 ,文件,视频等) 通信的距离:跨省/国际 距离在上千公里 市区内 距离在几十,几百公里; 办公区内 距离几米几十米; 通
2、信的媒介:电缆传输 光缆传输 电磁波传输 红外线传输 通信的方向:单向(广播) 双向 语音通信的特点:可容忍少量的错误;不能容忍传输延迟; 数据传输的特点:可容忍传输延迟; 不能容忍传输错误;,2 August 2020,4,早期通信的演进,人类用电来实现通信:莫尔斯发明有线电报-1837年 马可尼发明无线电报-1895年 贝尔发明有线电话-1876年 马可尼公司进行第一次广播-1920年,2 August 2020,Confidentiality Label,5,现代移动通信的发展,第一代模拟移动通信网:-1G(这里G指Generation) 1978年贝尔实验室建立AMPS实现第一个蜂窝移
3、动通信网 欧洲的NMT450,英国的TACS,美国的AMPS 第二代数字移动通信网:-2G 80年代末期开始 欧洲的GSM系统,美国的IS-95系统,日本的PDC系统,2 August 2020,Confidentiality Label,6,现代移动通信的发展,第三代数字移动通信网:-3G 欧洲的WCDMA系统 美国的IS-2000系统 中国的TD-SCDMA系统 WiMax系统 未来有可能成为4G的技术: LTE:长期演进 WiMax:传输距离最远 UMB:传输速率最高,2 August 2020,Confidentiality Label,7,GSM标准的由来,当时的现状:第一代模拟移动
4、通信标准不统一。欧洲各国系统不统一,用户无法漫游。如:北欧NMT450,英国TACS,西德C450,法国Radiocom2000,意大利RTMI 所以欧洲各国要联合制定一个统一的移动通信标准 第一阶段:CEPT(欧洲邮电行政大会)委托“移动专家组”(法语GSM)起草标准。 第二阶段:ETSI(欧洲电信标准协会)接手制定了第一版标准-1990年 第三阶段:GSM被重新定义为“全球移动通信系统”推广到全世界。 第四阶段:3GPP从ETSI接手GSM标准,推出基于GSM的3G标准UMTS。 1992年1月,芬兰的Oy Radiolinja Ab成为第一个商业运营的GSM网络。 亚洲最早的GSM运营网
5、络是香港电讯CSL.,8,GSM标准的演进-GPRS和EGPRS,当时的现状:用户期望更快的数据传输和替代呼叫的低成本服务 采取的措施:增加GSM的数据传输能力,引入SMS: 在GSM Release97版本中引入了GPRS通用分组无线服务 在GSM Release99版本中引入了EGPRS增强型GPRS服务 用户除了传统的语音业务外,还增加了: 短信SMS/Web浏览/Email邮件收发等数据业务。 EDGE是对GPRS在射频上进行改进; 运营商碍于3G高昂的费用,将EDGE作为3G的过渡标准,9,CDMAOne标准的由来,高通和TIA/EIA(美国电信和工业标准协会)制定的2G移动通信标准
6、。 标准的名称定位:IS-95(即暂时标准95) 该标准基于CDMA技术发展而来。GSM基于TDMA技术。二者竞争关系。 CDMAOne是CDG为该通信系统申请的商业注册名称。 澄清一点: CDMA是一种多址技术,习惯上的原因,现在用CDMA来简称采用CDMA技术的通信标准。这在有时候容易引起混淆。 世界上第一个商用CDMA网络在香港开通-1995年 主要用在北美地区.,10,3G是怎么回事,第一代手机是模拟手机,无法传输数字服务; 第二代手机是数字手机,提供低速率传输(几kbps)如GSM/CDMAOne 2.5代手机提供中速率传输(几十kbps至一百多kbps)如EDGE 第三代手机整合了
7、移动通信与互联网,提供几百kbs到2Mbps的速率 第四代实现100Mbps 第五代。 总之一句话:在有限的频谱资源条件下,不断提高移动通信终端的传输速率。 通俗的讲3G就是不断提高手机的上网下载速度。让运营商捞更多的钱。,11,3G的演进历史,ITU(国际电信联盟) ITU隶属联合国,前身是CCITT,成立于1865年。日内瓦 ITU的任务:制定国际电信管理制度和标准,统一分配频谱资源。如电话号码规范,H.263视频标准等。 ITU最早于1985年提出全球统一的移动通信标准,命名为FPLMTS未来公众陆地移动通信系统 ITU1996年提出了3G的具体通信目标: 2000年在2000MHz频段
8、实现2000kbps速率。 并将FPLMTS更名为IMT-2000。标准制定进入实质阶段。,12,五个IMT-2000的无线空中接口标准,1999年ITU批准了五个IMT-2000的无线电接口, IMT-MC Multi-Carrier- IMT-多载波 也称为CDMA2000,2G cdmaOne(IS-95)的继承者 IMT-DS Direct Spread -IMT-直扩 也称为WCDMA 或 UTRA-FDD IMT-TC Time-Code IMT-时间码 称为TD-SCDMA 或UTRA-TDD IMT-SC Single Carrier IMT-单载波 也称为EDGE, IMT-
9、FT Frequency Time IMT-频率时间 也称为DECT 2007年10月19日,ITU会议批准移动WiMAX作为第6个标准。 称为:IMT-2000 OFDMA TDD WMAN,2 August 2020,Confidentiality Label,13,UMTS-欧洲对IMT-2000系统的回应,通用移动通讯系统(Universal Mobile Telecommunications System)。 由欧洲的GSM移动通信系统演进而来。又叫3GSM=3G+GSM。 UMTS采用WCDMA技术实现其无线空中接口。即手机与基站之间的通信方式。 所以WCDMA仅是UMTS系统的一
10、部分。UMTS才是完整的3G通信系统,可以完全取代2G的GSM通信系统。 UMTS现在是全球使用率最高的3G移动通行标准。 UMTS完全兼容原来的GSM系统,用户可以实现UMTS到GSM的漫游。 世界上第一个UMTS网络2001年在马恩岛由Manx Telecom投入运营,2 August 2020,Confidentiality Label,14,UMTS的提出和维护者-3GPP,第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project)成立于1998年12月 成员有欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、中国的CCSA、韩国的TTA和北美的ATIS。 3GP
11、P的目标是在IMT-2000计划范围内制订和实现全球性的3G系统规范。它致力于GSM到UMTS(WCDMA)的演化。 3GPP和3GPP2两者实际上存在一定竞争关系,3GPP组织的存在很大程度上是为了避开高通公司在CDMA标准方面的专利。3GPP2致力于以IS-95(CDMAOne)向3G过渡,和高通公司关系更加紧密。,2 August 2020,Confidentiality Label,15,UMTS的演进,UMTS由GSM/GPRS发展而来; 2000年初期提供384kbps的速率; 2002年增加了HSDPA技术,下行速率提高到14.4Mbps-Rel5 2004年增加了HSUPA技术
12、,上行速率提高到5.7Mbps-Rel6 2007年增加了HSPA+技术,下行速率提高到42Mbps-Rel7 2008年增加了LTE技术,为新的全IP第四代通信系统-Rel8 2010年计划LTE Advanced,争取成为IMT-Advanced标准-Rel10,2 August 2020,Confidentiality Label,16,CDMA2000 1xEV-美国对于IMT-2000系统的回应,美国通信行业协会TIA基于第二代移动通信标准CDMAOne开发出了新的符合IMT-2000标准的CDMA2000标准。 CDMA2000标准主要经历三个阶段: CDMA2000 1xRTT
13、支持最高144kbps速率 (2.75G技术) CDMA2000 1xEV 包括EVDO和EVDV两个阶段: EV_DO:下行3.1Mbps/上行1.8Mbps EV_DV:速率同EVDO;同时支持语音用户 CDMA2000 3x:利用一对3载波提高传输速率。 UMB:C2K EVDO RelC,下行280Mbps。2008年11月13日卒,2 August 2020,Confidentiality Label,17,CDMA2000 1x EV-DO的三个版本速率,EV-DO采用了将语音和数据分别在两个载波上传输的方法提高传输速率。 0版本:下行速率2.4Mbps A版本:下行速率3.1Mb
14、ps B版本:下行速率9.3Mbps EV-DO与IS-95,IS-2000相比,射频电路相同,运营商可以很容易的实现EV-DO系统的升级与部署。无需更换射频系统。,2 August 2020,Confidentiality Label,18,CDMA2000标准的提出和维护-3GPP2,第三代合作伙伴计划2(3rd Generation Partnership Project2)也成立于1998年12月 成员有美国的TIA、日本的ARIB和TTC、中国的CCSA、韩国的TTA. 3GPP2的目标是在IMT-2000计划范围内制订和实现全球性的3G系统规范。它致力于CDMAOne到CDMA20
15、00 EVDO的演化。 高通是3GPP2的主要有力支持者,与3GPP存在竞争关系。,2 August 2020,Confidentiality Label,19,TD-SCDMA-中国对IMT-2000系统的回应,TD-SCDMA时分双工-同步码分多址。最早由西门子研究,后来将核心技术卖予大唐电信,于1999年6月提交给ITU做为待选3G技术。较WCDMA和CDMA2000都晚。 因中国政府支持,且中国市场庞大,所以受到大多数通信设备制造厂商的重视。 TD与另外两种3G标准的速率比较: TD-HSDPA: 2.8Mbps EVDO RelA: 3.1Mbps WCDMA- HSDPA: 7.2
16、Mbps,总结之欧洲,标准:1G(NMT450)-2G(GSM)-2.5G(GPRS)-2.75G(EGPRS)-3G(UMTS采用WCDMA做为其空中接口标准)-3.5G(HSDPA)-3.75G(HSPA+)-3.9G(LTE)-4G(LTE-Advanced) 组织:1G(各国)-2G(ETSI)-2.5G之后(3GPP) ETSI:欧洲电信标准协会-1988年(GSM/DECT) 3GPP: 第三代合作伙伴计划 GPRS:通用分组无线服务 UMTS:Universal Mobile Telecommunications System LTE:Long Term Evolution,2 August 2020,Confidentiality Label,21,总结之美国,标准: