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1、第四讲第三代移动通信系统1 第三代移动通信系统（3G）的发展历史 ITU TG8/1早在1985年就提出了第三代移动通信系统的概念，最初命名为FPLMTS（未来公共陆地移动通信系统），后在1996年更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunications 2000）。第三代移动通信系统的目标是：世界范围内设计上的高度一致性；与固定网络各种业务的相互兼容；高服务质量；全球范围内使用的小终端；具有全球漫游能力；支持多媒体功能及广泛业务的终端。为了实现上述目标，对第三代无线传输技术（RTT）提出了支持高速多媒体业务（高速移动环境：144Kbps，室外步行
2、环境：384Kbps，室内环境：2Mbps）、比现有系统有更高的频谱效率等基本要求。第三代移动通信标准发展大事记 1985年，未来公共陆地移动通信系统（FPLMTS）概念被提出。1991年，国际电联正式成立TG8/1任务组，负责FPLMTS标准制订工作。1992年，国际电联召开世界无线通信系统会议（WARC），对FPLMTS的频率进行了划分，这次会议成为第三代移动通信标准制订进程中的重要里程碑。1994年，ITU-T与ITU-R正式携手研究FPLMTS。1997年初，ITU发出通函，要求各国在1998年6月前，提交候选的IMT-2000无线接口技术方案。1998年6月，ITU共收到了15个有关
3、第三代移动通信无线接口的候选技术方案。1999年3月，ITU-R TG8/1第16次会议在巴西召开，此次会议确定了第三代移动通信技术的大格局。IMT-2000地面无线接口被分为两大组，即CDMA与TDMA。ITU-R TG8/1巴西会议结束不久，爱立信与高通达成了专利相互许可使用协议。1999年5月，国际运营者组织多伦多会议上30多家世界主要无线运营商以及十多家设备厂商针对CDMA FDD技术达成了融合协议。1999年6月，ITU-R TG8/1第17次会议在北京召开，这次会议不仅全面确定了第三代移动通信无线接口最终规范的详细框架，而且在进一步推进CDMA技术融合方面取得了重大成果。1999年
4、10月，ITU-R TG8/1最后一次会议将最终完成第三代移动通信无线接口标准的制订工作。2000年，ITU将完成第三代移动通信网络部分标准的制订。4.2 第三代移动通信系统的无线接口标准 10月25日到11月5日在芬兰赫尔辛基召开的ITU TG8/1第18次会议最终通过了IMT-2000无线接口技术规范建议(IMT.RSPC)。最终确立了IMT-2000所包含的无线接口技术标准。 这次会议的最主要的结论是，通过了IMT-2000无线接口技术规范建议(IMT.RSPC)。将无线接口的标准明确为以下5个标准： CDMA技术：IMT-2000 CDMA DS 对应WCDMAIMT-2000 CDM
5、A MC 对应 cdma2000IMT-2000 CDMA TDD 对应 TD-SCDMA和UTRA TDDTDMA技术：IMT-2000 TDMA SC 对应UWC-136IMT-2000 FDMA/TDMA 对应 DECT上述5个名称，ITU又进一步简化为IMT-DS、IMT-MC、IMT-TD、IMT-SC和IMT-FT。见下图，可以说IMT-2000的地面无线接口标准有5个标准构成。图1 IMT-2000地面无线接口标准 下面对三个CDMA技术做简要说明：IMT-2000 CDMA DS (IMT-DS): IMT-2000 CDMA DS，是3GPP的WCDMA技术与3GPP2的cd
6、ma2000技术的直接扩频部分(DS)融合后的技术，仍称为WCDMA。此标准将同时支持GSM MAP和ANSI-41两个核心网络。 IMT-2000 CDMA MC (IMT-MC): IMT-2000 CDMA MC，即cdma2000。在融合后，只含多载波方式。即1X、3X、6X、9X等。此标准也将同时支持ANSI-41和GSM MAP两大核心网。 IMT-2000 CDMA TDD (IMT-TD): IMT-2000 CDMA TDD目前实际上包括了低码片速率TD-SCDMA和高码片速率UTRA TDD(TD-CDMA)两个技术。目前两个技术的物理层完全分开，分别采用我国CWTS和3G
7、PP的两套技术规范。2层和3层基本相同。目前这两个技术虽然已经进行了部分关键内容的融合，包括： (1)码片速率3.84Mcps和1.28Mcps(3.84Mcps的1/3)； (2)层2、层3基本一致，采用3GPP的技术规范，定义了部分兼容互可(hooks)，以便制定兼容TD-SCDMA的相应扩展协议(extension) 应该说，目前的两个CDMA TDD技术既没有融合为一个标准，也不是两个完全不同的标准。已经具备了进一步融合的基础，需经过技术上的协调之后，使二者最大程度地融合之后，才可称为融合的CDMA TDD标准。所以说CDMA TDD的融合工作正进入关键时期，估计在2000年全部完成。
8、4.3 无线接口与核心网的关系 目前虽然无线接口的标准基本确定，但核心网的大部分标准需要在2000年完成。从核心网的角度看，主要采用了在第二代两大核心网GSM MAP和ANSI-41的基础上演进的路线。一般来讲，有两大发展和演进路线： GSM MAP+WCDMA/CDMA TDD 3GPP制定标准。无线接口99年完成，网络部分2000年完成。 一般来讲GSM运营者和日本NTT DoCoMo会沿着此路线发展。图2 IMT-2000CDMA无线接口技术与核心网的关系 ANSI-41+cdma2000 由3GPP2制定标准。无线接口99年底完成，网络部分2000年完成。cdmaOne的运营商，特别是
9、采用与cdmaOne相同频段提供cdma2000业务的运营者，对此路线比较感兴趣。 为了使第三代的运营者不受第二代网络的制约，第三代移动通信的标准还可使无线接口和核心网络能够相互独立，即不同的核心网络以标准的接口可灵活接入不同的无线接口。即增加了另外两条发展路线： ANSI-41+WCDMA/CDMA TDD和 主要是在WCDMA无线接入网部分增加兼容ANSI-41核心网的相关内容。目前这部分由3GPP2配合3GPP来制定。99年完成兼容互可(hooks)部分，2000年1季度完成整个扩展协议(extension)部分。 目前韩国的运营商对此路线很感兴趣。 GSM MAP+cdma2000 主
10、要是在cdma2000无线接入网部分增加兼容GSM MAP核心网的相关内容。由3GPP配合3GPP2来制定。计划2000年初完成兼容互可(hooks)部分，2000年6月完成整个扩展协议(extension)部分。 上述四条发展路线如图2所示。4.4 第三代移动通信网络标准化现状及发展趋势4.4.1. IMT-2000的系统结构图3 IMT-2000功能子系统和接口图3为ITU定义的IMT-2000的功能子系统和接口。从图中可以看到，IMT-2000系统由终端(UIM+MT)、无线接入网(RAN)和核心网(CN)三部分构成。除了无线接口外，无线接入网和核心网两部分的标准化工作对IMT-2000
11、整个系统和网络来将，是非常重要的，本文主要针对这两部分进行介绍。根据ITU在1997年定义的家族概念，这两部分的标准化主要由家族成员内部进行标准化。目前的家族成员主要有两个，一个是基于GSM MAP网络，另一个基于ANSI-41的核心网，分别由3GPP和3GPP2进行标准化。而两个“家族成员”网络之间的互连互通将通过网络-网络接口(NNI)来完成，ITU正在制订该接口的技术要求，详细的技术规范可望在今年年底完成。4.4.2. IMT-2000第一阶段无线接入网络与核心网的标准化情况图4 IMT-2000 CDMA技术无线接口技术与核心网的关系如前所述，IMT-2000的无线接入网络与核心网的标
12、准化主要由基于GSM MAP网络和基于ANSI-41两类。此两大网络与IMT-2000的三个主流CDMA无线接口技术的对应关系见图4。从图中可以看出，虽然一般来讲WCDMA和CDMA TDD对应GSM MAP核心网，cdma2000对应ANSI-41核心网。但目前的标准可以允许任意无线接口同时兼容两个核心网络，也就是通过在无线接口定义相应的兼容协议，通过各系统标准的RAN-CN接口，接入不同的核心网。在第三代移动通信的标准化活动中，国际电联一直起著领导和引导的作用，并且为标准的融合起了重要的作用。目前在ITU-R的WP8F和ITU-T的WP3/11分别进行无线和核心网的研究工作。目前还在探讨由
13、ITU-T和ITU-R联合成立一个IMT-2000研究组，以加强IMT-2000的研究工作。除了ITU之外，两个跨区域标准化组织联合体，即两个第三代伙伴项目3GPP(由欧洲ETSI、日本ARIB/TTC、美国T1、韩国TTA和中国CWTS构成)和3GPP2(由美国TIA、日本ARIB/TTC、韩国TTA和中国CWTS构成)则正在紧张地进行详细的标准化工作。1. 3GPP的标准化进展3GPP主要制定基于GSM MAP核心网，WCDMA和CDMA TDD为无线接口的标准，称为UTRA。即图2的路线活GGSM MAP+WCDMA/CDMA TDD。同时也在无线接口定义与ANSI-41核心网兼容的协议
14、，实现路线愈GANSI-41+WCDMA/CDMA TDD图5 基于演进的GSM核心网的第三代系统3GPP标准的制定目前分为99年版本和2000年版本。99年版本将在今年3月全部完成，它的核心网将完全在第二代MSC+GPRS的网络基础上演进，而无线接入网(RAN)则是全新的，见图5。从图中可以看出，核心网基于GSM的电路交换网络(MSC)和分组交换网络(GPRS)平台，以实现第二代向第三代网络的平滑演进。通过无线接入网络新定义的Iu接口，与核心网连接。Iu接口包括支持电路交换业务的Iu-CS和支持分组交换的Iu-PS两部分，分别实现电路和分组型业务。无线接入网由RNC和节点B两个物理实体构成，
15、分别对应第二代网络的BSC和BTS。除Iu接口外，还定义了Iub和Iur接口，见图6。Iur接口，见图6。图6 UTRA无线接入网络的构成目前定义的Iu、Iub和Iur接口协议的传输网络层规定了ATM和IP两种方式，供运营者和厂家选择。2. 3GPP2的标准化情况3GPP2主要制定基于ANSI-41核心网，cdma2000为无线接口的标准，即图4的路线礁ANSI-41+cdma2000。同时也在无线接口定义与GSM MAP核心网兼容的协议，实现路线扬GSM MAP+cdma2000。3GPP2的标准化也是分阶段进行的，而且第二代与第三代之间无论无线还是核心网部分都是平滑过渡的。99年3GPP2完成了cdma2000-1X(单载波)和cdma2000-3X(多载波)无线接口的标准。A接口在原来的基础新增加了支持移动IP的A10、A11协议，核心网部分则引入新的分组交换节点接入IP网络，以支持IP业务，同时电路型业务仍然由原来的MSC支持。见图7所示。图7 基
