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1、,探讨3G时代的移动通信 杨崑,概述,移动通信市场整体保持高速增长，3G在移动网络中所占的份额在不断增大； 业界针对目前3G技术的不足开始寻求替代技术或升级技术； 国内的TD-SCDMA规模网络应用技术试验进入友好用户阶段，移动新业务逐渐丰富； 行业的蓬勃发展和急需解决的问题并存。,3G的技术发展 市场状况 新技术的竞争 业务的创新,3G的基本技术描述,3G的概念,3G（ThethirdGeneration，第三代移动通信系统）延伸了模拟以及数字移动系统的发展，；相对于第二代系统，其主要区别不是技术，而在于信号传输的速率以及网络服务的特性； 2000年5月，国际电联(ITU)经对IMT-200
2、0无线接口技术标准的10个候选方案的频谱效率、网络接口、QoS、技术复杂性、覆盖率、灵活性和设备体积等诸多方面的全面评估，正式确认了五种标准，分别是MS-CDMA、DS-CDMA、TD-CDMA、SC-TDMA和MC-TDMA，这是一个以CDMA技术为主体，兼顾TDMA技术，包含FDD和TDD两种双工方式的多元化体系标准家族。 世界标准化组织对3G系统的目标为： 全球统一频段统一标准全球无缝覆盖 高效的频谱效率 高服务质量高保密性能 易于2G系统演进过渡 提供多媒体业务：车速环境144kbps、步行环境384kbps、室内环境2048kbps。,目前采用的3G标准,欧洲的WCDMA标准:主要技
3、术指标是支持高速数据传输(慢速移动时384kb/s，室内走动时2Mb/s)，异步BS，支持可变速传输，帧长10ms，码片速率3.84Mb/s；WCDMA和GSM有很好的继承性；支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，包括爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商，占有最大的3G市场份额; 美国的CDMA2000标准:cdma2000是从cdmaOne演进而来的，是一个体系结构（cdma2000family）；cdma2000的发起者主要以美国和韩国为主的以IS-95CDMA为标准的制造商和运营公司，继承了IS-95窄带CDMA系统的技术特点，网络运营商同样可以在
4、窄带CDMA网络中更换或增加部分网络设备过渡到3G；由美国高通公司为主导，摩托罗拉、Lucent和三星支持该标准，目前使用地区主要有日本、韩国和北美; 中国的TD-SCDMA标准：1999年6月大唐电信向国际电信联盟(ITU)提出这一标准的审核，并于2000年4月通过，成为继WCDMA和CDMA2000之后的第三个得到认可的3G标准；TD-SCDMA在现在的基础上会进一步从产品技术层面进一步发展，包括支持HSDPA，HSUPA等数据能力更强的技术，同时未来也会向长期的演进方向发展，TD-SCDMA还要支持双模多模终端，以及多频点等。,三种主流标准的比较,cdma2000网络特点： 继承2GCD
5、MA的网络引入以WIN（无线智能网）为基本架构的业务平台； 在IWF（网管互联接口）的基础上扩展为宽带分组网络； 无线接入网以ATM交换机为平台提供丰富的适配层接口； 空中接口兼容IS95； WCDMA、TD-SCDMA网络特点： 核心网络基于GSM/GPRS网络的演进并保持与GSM/GPRS网络的兼容性； 核心网络可基于TDM、ATM和IP技术并向全IP的网络结构演； 核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分分别完成电路型业务和分组型业务； UTRAN基于ATM技术统一处理语音和分组业务并向IP方向发展； MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制的移动性管理机制的核心； TD-SCDMA在
6、频谱利用率、系统效率（实现软切换和软容量能力）、对定时系统要求、对宏蜂窝/蜂窝/微蜂窝组网的支持、对高速移动的支持方面低于WCDMA。,3G对业务的支持能力增强,3G网络在核心网层面可以采用统一的平台，现在IMS也为这种创造一定条件，现在除了3GPP、IMS，已经成为3GPP2，成为NGN重要的基础；由于带宽能力的增加，3G网络支持的业务形式不再以话音业务作为主要服务，数据和多媒体业务成为主要推动力; 对3G的最大期望是利用其较高的数据传输速率开展各类型视频业务，包括收听音乐、下载歌曲，手机电视、视频监控等； 游戏等互动娱乐业务也是给予很高期望的业务，利用手机中日渐普及的JAVA功能，开展单机
7、游戏下载或在线游戏； 基于3G高传输速率特点而设计的信息业务得到进一步的发展，包括从股市信息到时事新闻，从天气预报到旅游信息等各种生活中实用的信息； 利用定位技术衍生出一系列相关的服务，例如地图定位； 功能齐备的手机终端对移动办公支持能力更强，辅以搜索等功能手机可成为移动电脑； 依靠3G网络在安全性上的保证，手机可能成为人们手中的移动银行； 除了以上介绍的几种业务类型，3G时代人们还可以获得用手机和电脑互联传输信息，以及用手机召开商务会议等服务。,3G技术的进一步发展,3G网络技术正在逐步向E3G过渡,在实际的应用中发现，现有3G网络还不能达到原先预期的业务支持能力： 传承于2G网络的话音交换
8、部分系统仍采用了电路交换的方式，不支持全网IP； 再加之3G在全球缺乏统一的标准、占用不同的频段，给网络的无缝覆盖和全球漫游都带来很大障碍； 用户在使用中的速率要求也没有得到很好满足，最初3G用户计划在慢速移动和静止状态下的数据接收速率在2M以上，而实际只达到几百k，不足以满足日益多样的音/视频业务的需要； 此外还存在手机问题、与原有网络的兼容问题等； 从2000年开始，相关组织就后3G(Beyond3G)、4G的技术和标准开展研究工作，期望能够解决3G系统留下的不足；目前很多技术上的难点尚有待突破，总的努力方向已经明：提供更高速率、更低功率、更低的成本以及更多样便捷的服务。,移动运营商的技术
9、演进方向,目前出现不同的演进路线： 沿着CDMA2000路线演进，发展到CDMA2000的DO（DoRevA版本可以提升上行速率；RevB是多载波的技术，不被看好；RevC采用OFDM有了更高的传输能力，下行达到100M到1G，下行也要达到50-100M； 沿着WCDMA和TD-SCDMA，HSDPA、HSUPA是另外一条路线，其后发展到HSPA阶段，LTE是这个技术分支长期演进技术，速度从下行100M，上行50M； 新的方向是基于WiMAX技术，在802.16e基础上提出新的增强技术：802.16m，能力比LTE和RevC更强。,4G网络的技术需求,目前受到普遍认同的对4G网络的要求有以下几
10、点: 用户可以在任何地点、任何时间、以任何方式不受限制地接入网络;网络可以实现真正的全球无缝覆盖和漫游; 拥有更高的数据传输速率，最高速率可达100Mbit/s，全面支持各类数据业务; 全IP核心网络，支持基于IPv6的网络互联; 更低的发射功率，更高的频谱利用率; 对各类业务的便捷接入等。 为了实现这些更高要求，4G网络会逐步形成为一个三层结构，包括接入层、承载层和应用层；4G网络将会是一个全面开放，互通互融的网络；这包括对用户、服务提供商等均提供良好易用的接口。,E3G涉及的关键技术,正交频分复用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是4
11、G网络最重要的关键技术之一；在频分多址(FDMA)的系统里，系统将带宽划分为很多个子信道，相邻信道间需要保留一定的频带作为保护频段，以降低干扰，同时浪费宝贵的带宽资源；OFDM把系统带宽根据频率特性划分为多个相互正交的子信道，各信道之间不需要保留保护频段，并通过一些辅助技术就可以保证用户间信号不互相干扰，提高了系统的频带利用率；此外还具有很强的抗衰落和抗干扰能力，尤其适合于高速率的传输要求； 由于移动终端的功能日趋复杂，软件无线电技术的引入在于利用数字信号处理软件代替常规的硬件电路实现无线部分的功能；软件无线电技术提供一个可编程的控制的平台，将数/模和模/数转转换功能的完成尽可能地放在靠近天线
12、的位置，终端可以通过加载不同的软件来实现不同的通信协议和标准；这样使用了软件无线电的终端就可以方便地接入不同的网络和业务平台。,E3G涉及的关键技术,无线信道的随机性和衰落特性对在无线信道中使用的调制和编码技术有着很高的要求；当用户处于高速运动、低速移动和静止状态时系统应能够提供不同标准的传输速率，这也就要求在不同状态下系统将采用不同的调制和编码技术，尽可能充分地利用当时的信道环境；自适应调制和编码技术就是指实时检测当前的信道情况，并根据信道的可用情况来确定调制和编码方式，以保证当前的信道容量得到最充分的利用（Turbo编码、高阶调制方式、高性能的前向纠错码）； 基于自适应天线原理，利用空分多
13、址使天线根据信号情况调整自身的空间分布的智能天线技术，可以增强接收信号能量并消除或抑制干扰信号从而改善信号的接收效果，提高信道容量的目的； 多输入多输出(MIMO)技术、分集技术、IP技术、多用户检测、定位技术、切换技术等也是4G网络中的研究重点。,4G的技术展望,4G采用的通信技术来源于传统通信技术，但在通话质量及数据通信速度方面都有了显著的改善；同时确保了投资成本的降低；但由于技术基础和演进路线的区别，产业利益造成标准分割的问题依旧存： 欧洲国家建议4G应采纳有效地使用频谱的数据通信技术，并且基于IPv6，进而把现有的各种不同的网络融合在一起（卫星和平流层通信系统、数字广播电视系统、各种蜂
14、窝和准蜂窝系统、无线本地环路和无线局域网，并且可以和2G、3G兼容）； 日本希望建立一个单一的4G全球标准，NTTDoCoMo公司已经试验了基于可变扩展因子技术的正交频率和码分复用技术（VSF/OFCDM）的空中接口，在像OFDM一样采用多载波的同时，进行与CDMA相同的扩散处理来增大容量； 美国则希望在宽带无线接入技术基础进行扩展； 国际上目前对4G的研究还处于初期阶段，其基本需求、核心技术还处于萌芽阶段。但较为明确的一点是，4G的实用期定在2010年以后。这符合移动通信技术每10年产生一代新体制的发展规律。,新的宽带无线技术带来了竞争,移动通信新技术的发展不仅仅是3G/4G，由于宽带无线接
15、入技术的发展，使得移动宽带具有更多的可选方案；这新技术有一个共同的特点：基于OFDM和MIMO技术； WiMAX的提出迫使移动通信的技术加速，这样造成WiMAX本身技术也在不断更新； WiMAX在不断寻求自己的市场定位和频谱解决方案，因此WiMAX希望进入3G系列标准之一；几方形成更为复杂的竞争关系。,标准化研究进展,ITU决定在2008年开始向世界各国征集4G候选技术标准，并将在今年10月召开的2007年世界无线通信大会（WRC-07）上，探讨3G和后3G系统未来发展与频率有关的问题；3G在ITU的正式名称是IMT-2000，ITU给当前研究的B3G/4G命名为IMT-Advanced； 我
16、国B3G/4G项目（FuTURE计划）组的一些专家预测，按照“IMT-Advanced”这个名称的含义，各国提交给ITU的B3G/4G标准提案必将包含多种技术方案，而形成世界统一的标准将比IMT-2000还难，预计2010年才能确定； 目前国家已经启动了面向IMT-Advanced的标准化工作，下一步将协调国内运营、制造、高校和研究院所的力量共同参与。,3G的技术演进 市场状况 新技术的竞争 业务的创新,全球的市场状况,全球的移动通信市场继续高速发展,全球的移动通信呈现更加高速的增长态势，从2000年以来全球移动通信用户以每年2亿左右无速度发展，到今年九月份全球移动通信用户突破26亿，仅仅1-9月份有4.77亿新移动用户产生； 移动通信客户超过固定客户在2002年已经发生，全球有166多个国家移动用户超过固定； 根据信息产业部的最新统计，今年前五个月，我国移动电话用户保持快速增长，新增3351.4万用户，达到了4.95亿，已经接近了5亿大关，这为今后3G，乃至4G的发展准备好了庞大的市场规模和容量。,移动通信网络在实现2G向3G的过渡,目前全球
