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1、项目一 3G移动通信基础,项目背景,在通信发展历史上，移动通信的发展速度非常迅猛，特别是近20年来，移动通信系统的发展及更新换代让人眼花缭乱。移动通信的最终目标是实现任何人在任何地点、任何时间与其它任何人进行任何方式的通信，只有移动通信才能最大限度满足人们日益增长的随时随地进行信息交流的需求。当前，第三代移动通信系统在全世界引起广泛的关注。在介绍第三代移动通信系统的建设和维护之前，先让我们来简单回顾一下移动通信系统的发展历程和基本原理。,项目目标,1. 了解移动通信的发展和分类 2. 了解3G主流国际标准 3. 熟悉TD-SCDMA通信系统的基本原理 4. 熟悉CDMA2000通信系统的基本原
2、理 5. 了解WCDMA通信系统,1.1 移动通信的发展和分类 1.1.1 移动通信的发展,1. 第一代蜂窝移动通信系统 2. 第二代蜂窝移动通信系统 3. 第三代蜂窝移动通信系统 第三代移动通信系统将形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，是一个满足城市和偏远地区各种用户密度，支持高速移动环境，提供持话音、数据和多媒体等多种业务（最高速率可达2Mbps）的先进移动通信网，基本实现个人通信的要求。,图1-1 移动通信发展历程,1.1.2 3G移动通信的分类,中国提出的TDSCDMA（Time Division DuplexSynchronous Code Division Multiple Ac
3、cess）建议标准与欧洲、日本提出的W-CDMA和美国提出的CDMA2000标准一起成为世界3G移动通信三大主流标准之一。,表1-1 三种主流3G标准主要技术性能的比较,1.1.3 3G移动通信的频谱规划,图1-2 中国3G频谱分配图,1.2 3G UMTS网络结构和接口 1.2.1 UMTS网络结构,UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)即通用移动通信系统。UMTS是国际标准化组织3GPP制定的全球3G标准之一。UMTS作为一个完整的3G移动通信技术标准，UMTS并不仅限于定义空中接口。除WCDMA作为首选空中接口技术获得不断完善外，
4、UMTS还相继引入了TD-SCDMA和HSDPA技术。TD-SCDMA、W-CDMA（依照IMT-2000的定义）只是一个空中接口，而UMTS才是一个用于3G全球移动通讯的完整协议栈，可用来代替GSM。,UMTS系统由核心网CN、无线接入网UTRAN和手机终端UE三部分组成。UTRAN由基站控制器RNC和基站Node B组成。,图1-3 UMTS网络简化结构与接口,1.2.2 UTRAN 接入网结构与接口,1. UTRAN的网络元素 RNC（Radio Network Controller）无线网络控制器主要负责接入网无线资源的管理，包括接纳控制、功率控制、负载控制、切换和包调度等方面。通过R
5、RC（无线资源管理）协议执行的相应进程来完成这些功能。 节点B（NodeB）主要功能是进行空中接口的物理层处理，如信道交织和编码、速率匹配和扩频等等。同时它也执行无线资源管理部分的内环功控。,2. UTRAN接口类型 UTRAN由一组RNS（Radio Network Subsystems）组成，通过Iu接口和核心网相连，Iu接口是一个开放的接口，它可以分为电路域的Iu-CS接口和分组域的Iu-PS接口。 每一个RNS包括一个RNC和一个或多个Node B，Node B和RNC之间通过Iub接口进行通信，用来传输RNC和NodeB之间的信令及无线接口的数据。 Iur接口是两个RNC之间的逻辑接
6、口。 Uu空中接口（无线接口）主要用来建立、重配置和释放各种无线承载业务。和Iu接口一样，空中接口也是一个完全开放的接口。,1.2.3 UTRAN通用协议模型,图1-4 UTRAN地面接口的通用协议模型,1.2.4 Iu接口,图1-5 Iu接口结构,图1-6 Iu接口协议结构 CS域,图1-7 Iu接口协议结构 PS域,图1-8 Iu接口协议结构BC域,1.2.5 Iub接口,图1-9 Iub接口协议结构,1.2.6 Iur接口,图1-10 Iur接口协议结构,1.2.7 空中接口Uu,图1-11 第三代移动通信系统空中接口协议结构,1.3 TD-SCDMA基本原理 1.3.1 TD-SCDM
7、A物理信道帧结构,图1-12 TD-SCDMA的物理信道帧结构,1.3.2 TD-SCDMA系统中的信道,在TD-SCDMA系统中，存在三种信道模式：逻辑信道、传输信道和物理信道。见图3-8所示。逻辑信道是媒介接入控制MAC子层向上层无线链路控制RLC提供服务，它描述的是传送什么类型的信息。传输信道作为物理层向高层提供的服务，它描述的是信息如何在空中接口上传输。在TD-SCDMA系统通过物理信道直接把需要传送的信息发送出去，也就是说在空中传输的都是物理信道承载的信息。,表1-2传输信道名称,表1-3传输信道的功能,表1-4 逻辑信道名称,表1-5逻辑信道的功能表,逻辑信道、传输信道、物理信道映
8、射关系见下图1-16所示。,1.3.3 TD-SCDMA数据简要发送过程,图1-17 TD-SCDMA数据简要发送过程,1.4CDMA2000基本原理,cdma2000 1x/1XEV-DO网络架构 cdma2000 1x EV-DO 信道 cdma2000 1XEV-DO 数据业务流程,引言,cdma 2000主要是由IS-95和IS-41标准发展而来。它与AMPS、D-AMPS和IS-95有较好的兼容性。 cdma2000在标准研究的前期，为适应3G的高速数据和多媒体业务，提出了cdma2000-1x（单载波，1X代表其载波1倍于IS-95A的带宽）和cdma2000-3x多载波，3X代表
9、3倍于IS-95A的带宽）两个发展策略。,cdma2000-1x,cdma2000-1x是CDMA2000第三代无线通信系统的第一阶段，是1999年6月由ITU确立的标准，称为2.75G移动通信系统。 cdma2000-1x与IS-95A/B完全兼容，并与IS-95B系统的频段共享或重叠。cdma2000-1x网络部分引入了分组交换方式，支持移动IP业务，可以提供144kb/s的数据业务，容量比cdma_One（IS-95A/B网络的简称）高一倍，增加了辅助码分信道等，可以对一个用户同时承载多个数据流和多种业务，为支持各种多媒体分组业务打下基础。,1x-EV标准,1x-EV分为两个发展阶段：
10、第一阶段1x-EV-DO（Data Only）要求在标准的1.25MHz专用信道中，下行分组数据业务达到2.4Mb/s的峰值速率。1x EV-DO 是一种专为高速分组数据传送而优化设计的CDMA2000 空中接口技术，是对CDMA2000 1x网络在提供数据业务方面的一个有效的增强手段。已经发展出Rev 0 和Rev A 等两个版本。 第二阶段1x EV-DV（Data and Voice）目标是在一个载波的宽度（1.25MHz）内，不仅实现高速的语音和非实时的分组数据业务，而且能够提供实时的多媒体业务，最高数据速率大于5Mb/s。,CDMA标准演进,中国CDMA网频点,中国CDMA网800M
11、Hz一共有7个载波的宽带，根据原先联通DO技术体制，频率规划按照1x从频段高段往下走，DO从低段开始往上走的原则进行。,1.4.1 cdma2000 1x/1XEV-DO网络架构,cdma2000 1x网络系统架构如下图所示，网元与网元之间采用不同的协议及接口。,与IS-95相比，CDMA2000 1x核心网中的PCF和PDSN是两个新增模块，通过支持移动IP协议的A10、A11接口互联，可以支持分组数据业务传输。而以MSC/VLR为核心的网络部份，支持话音和增强的电路交换型数据业务，与IS-95一样，MSC/VLR与HLR/AC之间的接口基于ANSI-41协议。,cdma2000 1x EV
12、-DO网络系统架构,1. AT AT是为用户提供数据连接的设备。它可以与计算设备（如个人电脑）连接，或自身为一个独立的数据设备（如手机）。AT包括移动设备（Mobile Equipment，ME）和用户识别模块（User Identity Module，UIM）两部分。,2. AN AN是在分组网（主要为因特网）和接入终端之间提供数据连接的网络设备，完成基站收发、呼叫控制及移动性管理等功能。 AN由基站控制器BSC和基站收发信机BTS组成。通常，BTS完成Um接口物理层协议功能，BSC完成Um接口其他协议层功能、呼叫控制及移动性管理功能。A8/A9、A12、A13接口在AN的附着点是BSC；B
13、SC与BTS之间通过Abis接口相连。Abis接口是非标准接口，在CDMA2000相关规范中未规定其协议层结构。,3. AN-AAA AN-AAA是接入网执行接入鉴权和对用户进行授权的逻辑实体。通过A12接口与AN交换接入鉴权的参数及结果。在空中接口PPP-LCP协商阶段，可以协商进行CHAP鉴权。在AT与AN之间完成CHAP查询-响应（Challenge-Response）信令交互后，AN向AN-AAA发送A12接入请求消息，请求AN-AAA对该消息所指示的用户进行鉴权。AN-AAA根据所收到的鉴权参数和保存的鉴权算法，计算鉴权结果，并返回鉴权成功或失败指示。若鉴权成功，则同时返回用户标识M
14、NID（或IMSI），用作建立R-P会话时的用户标识。,4. PCF PCF与AN配合完成与分组数据业务有关的无线信道控制功能。A9接口承载信令，用于维护BSS到PCF之间的A8数据连接。 具体实现时，PCF可以与AN合设，此时A8/A9接口变成AN/PCF的内部接口。A10/A11接口用于承载PCF和PDSN之间的信令和数据，A11接口承载信令，用于维护BSS到PCF之间的A10数据连接。PCF通过A10/A11接口与PDSN进行通信。1X EV-DO的PCF与CDMA2000 1X的PCF的功能相同。,5. PDSN 在1x EV-DO网络中，PDSN作为网络接入服务器（Network A
15、ccess Server，NAS）主要完成以下三方面的功能： 负责建立、维持和释放与AT之间的PPP连接。 负责完成移动IP接入时的代理注册。 转发来自AT或因特网的业务数据。,6. AAA AAA负责管理分组网用户的权限、开通的业务、认证信息、计费数据等内容。由于AAA采用的主要协议是RADIUS，故AAA也常被称为RADIUS服务器。 AAA可以分为VAAA、HAAA和BAAA等三类。 VAAA向HAAA转发来自PDSN的用户鉴权请求； HAAA执行用户鉴权，并返回鉴权结果，同时进行用户授权； VAAA收到鉴权结果后，保存计费信息，并向PDSN转发用户授权。,1.4.2 cdma2000
16、1x EV-DO 信道,1EV-DO 物理信道时隙结构 1X EV-DO的前向信道以TDM为主，以CDM为辅。1X EV-DO 前向链路传送以时隙为单位，1个复帧周期长为256时隙，包含16帧，每帧16个时隙。每个时隙为5/3ms，由2048个码片组成。 导频信道、MAC信道及业务/控制信道之间时分复用；RPC子信道与DRCLock 子信道之间时分复用；不同用户的RPC/DRCLock子信道与RA子信道码分复用。,前向链路时隙结构图,有数据业务时，业务信道时隙处于激活状态，各信道按一定顺序和码片数进行复用；没有数据业务时，业务信道时隙处于空闲状态，只传送MAC 信道和导频信道。,反向链路时隙结构图,1X EV-DO的反向信道以CDM为主，以TDM为辅。1个反向帧长包含16个时隙，80/3ms26.66ms。1个帧含4个子帧，每个子帧含4个时隙，每个子帧含一个功控比特。,2EV-DO A信道组成,前向信道组成,注：灰色填充子信道只在EV-DO RevA中,前向信道功能,pilot导频信道主要作用是引导手机捕获系统，手机通过导频信道完
