【网络通信】3g无线基础知识

3G无线基础知识无线技术相关术语解释GSM/2GGSM（全球移动通信：GlobalSystemForMobileCommunication）是1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准，它采用数字通信技术，统一的网络标准，使通信质量得以保证，并可以开发出更多的新业务供用户使用。GSM移动通信网的传输速度为9.6K/s。目前，全球的GSM移动用户已经超过5亿，覆盖了1/12的人口，GSM技术在世界数字移动电话领域所占的比例已经超过70%。由于GSM相对模拟移动通讯技术是第二代移动通信技术，所以简称2G。目前，我国拥有2.6亿GSM用户（数据截止5月底，中国移动GSM用户数量1.9亿，中国联通GSM用户数量0.7亿），中国移动成为世界第一大GSM运营网络。GPRSGPRS（通用无线分组业务：GeneralPacketRadioService）是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的，广域的无线IP连接。简单的说，GPRS是一项高速数据处理的技术，其方法是以“分组”的形式传送数据。网络容量只在所需时分配，不要时就释放，这种发送方式称为统计复用。目前，GPRS移动通信网的传输速度可达115k/s。GPRS是在GSM基础上发展起来的技术，是介于第二代数字通信和第三代分组型移动业务之间的一种技术，所以通常称为2.5G。但是目前中国移动所部署的GPRS网络，根据有关部门测试，目前GPRS的下行平均速率大约是20Kbps，上行平均速率还不到5Kbps，远低于其理论值。WAPWAP（无线应用协议：WirelessApplicationProtocol）是移动通信与互联网结合的第一阶段性产物。这项技术让使用者可以用手机之类的无线装置上网，透过小型屏幕遨游在各个网站之间。而这些网站也必须以WML（无线标记语言）编写，相当于国际互联网上的HTML（超文件标记语言）。打个比喻，GPRS和GSM都是马路，而WAP是在马路上的汽车。中国移动开通GPRS之后，WAP就行驶在GSM和GPRS两条马路上，而行驶在GPRS的马路上可以提高数据传输速度。因此，现有WAP上的内容一样可以通过GPRS进行浏览和应用。WAP是2.5G的协议。2.5G其它2.5G技术2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术，目前出现的2.5G衔接技术还包括：HSCSD、EDGE、EPOC等。HSCSD（高速电路交换数据服务：HighSpeedCircuitSwitchedData）是GSM网络的升级版本，能够透过多重时分同时进行传输，而不是只有单一时分而已，因此能够将传输速度大幅提升到平常的二至三倍。目前新加坡M1与新加坡电讯的移动电话都采用HSCSD系统，其传输速度能够达到57.6kbps。EDGE（全球增强型数据提升率：EnhancedDataratesforGlobalEvolution）完全以目前的GSM标准为架构，不但能够将GPRS的功能发挥到极限，还可以透过目前的无线网络提供宽频多媒体的服务。EDGE是一种基于GSM/GPRS网络的数据增强型移动通信技术，通常又被人们称为2.75代技术，GSM运营商可以在现有频谱范围内进一步的演进实现。EDGE的理论上移动传输速度可以达到384kbps，静止传输速度可以达到2Mbps（实际速率在80～130kbps）。可以应用在诸如无线多媒体、电子邮件、网络信息娱乐以及电视会议上。3G3G是3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机是指将无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2M/s、384k/s以及144k/s的传输速度。CDMA被认为是第三代移动通信（3G）技术的首选，目前的标准有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。一个重要的提示：了宽/窄带的分水岭数据问题（骨干网传输速率在2.5Gbyte以上、接入网传输速率达到1Mbyte的网络定义为宽带），所以显然所有2G和2.5G的产品和技术都不是宽带技术，而能称得上宽带技术的只有3G及其后续技术。据说现在是有人要跳过3G，直接研究4G，不过具体的细节就不知道了。CDMACDMA（码分多址：Code-DivisionMultipleAccess）是数字移动通信进程中出现的一种先进的无线扩频通信技术，它能够满足市场对移动通信容量和品质的高要求，具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆覆盖广等特点，可以大量减少投资和降低运营成本。CDMA最早由美国高通公司推出，近几年由于技术和市场等多种因素作用得以迅速发展，截止2003年底根据CDMA发展组织（CDG）（）宣布全球CDMA用户总量已突破1.88亿（包含CDMAOne和CDMA2000）。3G的标准国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》（简称IMT-2000）。W-CDMA：即WidebandCDMA，也称为CDMADirectSpread，意为宽频分码多重存取，其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、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。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。CDMA2000：CDMA2000也称为CDMAMulti-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。TD-SCDMA：该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。3G、WLAN、Bluetooth三者关系之分析背景由于目前日本3G－FOMA商用情况和欧洲进行的3G试验并未取得人们预想的结果，导致各国运营商3G计划都进一步推迟；集团公司日前也将WLAN（无线局域网）和2.5G的GPRS相互整合提上议事日程，以加强无线上网的宽带化和适用性，填补3G推迟所带来的部分市场和技术空间；与此同时电信和网通也借助WLAN介入无线数据领域，并尝试用宽带、无线、数据等概念来混扰用户对3G、WLAN、Bluetooth三者的关系。在此背景下，可能会有人提出3G会受到2.5G与WLAN的联合夹击？而Bluetooth在这种关系中又处于何种地位？这三种技术彼此之间有什么关系？下面我们来看一下这些问题。3G、WLAN、Bluetooth这三种技术本质上是互补性的，尽管它们可能在边缘上是竞争的。下表是由三种技术之间大致的关系：可以看到这三种技术存在着某些关联，但差异也是相当明显的。WLAN目前得到广泛应用的技术是802.11家族，它是IEEE在1997年发表的第一个无线局域网标准，而现在媒体屡屡提到的802.11b是1999年9月被批准，它也被称为Wi-Fi（听起来有点像音乐发烧友说的Hi-Fi）,可支持11Mbps的共享接入速率；与此相似的是802.11a技术，它采用了5GHz的频段，其速率高达54Mbps，分频采用OFDM（正交频分复用）技术，但无障碍的接入距离降到30－50米；去年新出现的一个候选标准802.11g其实是一种混合标准，即能适应802.11b标准，又符合802.11a标准，它比802.11b速率快5倍，并和802.11b兼容。蓝牙技术是以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备的通信环境内建立一个特别连接的开放性全球规范，工作在2.4GHz频段，目前可支持1Mbps的数据速率，支持数据与语音业务，目前可实现无障碍的接入距离在10米左右（发射功率为4dBm时）。蓝牙技术研究小组SIG在2001年年初已出台蓝牙1.1标准（信道数据传输速率为1Mbps），2001年年底又出台了蓝牙标准2.0版(信道数据传输速率为2Mbps)。由于蓝牙与802.11b都工作在2.4GHz频段上，相互之间存在干扰，文献数据表明，使用DSSS直序扩频的802.11b其发射功率为20dBm时，将使蓝牙数据包的丢失率达到13.46%，因此去年4月IEEE的PAN（PersonalAreaNetwork）工作组提出一项议案，可使Bluetooth和802.11b同时工作，避免相互干扰。3G最早在1985年国际电讯联盟提出，当时考虑到该系统可能在2000年左右进入市场，工作频段在2000MHz，且最高业务速率为2000Kbps，故在1996年正式更名为IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000）。3G是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务的全球漫游移动通信网络，能实现静止2Mbps传输速度，中低速384Kbps，高速144Kbps速率的通信网；但由于各国、各厂商的利益差异，产生目前三大主流技术标准WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，而焦点集中在WCDMA（3GPP）和CDMA2000（3GPP2）上，随着3GPP和3GPP2的标准化工作逐渐深入和趋向稳定，ITU又将目光投向能提供更高无线传输速率和统一灵活的全IP网络平台的下下代移动通信标准，称为Beyond3G。迥异的技术属性下图是三种技术的移动性和相应带宽之间的比较图：WLAN提供了高带宽，但却是在有限的覆盖区域内(建筑物内以及户外的短距离)。根据大多数业界估计，即使1000个WLAN也不能在一个城域上提供足够的覆盖。与此相比，3G网络支持跨广域网络的移动性，但是数据吞吐速度明显低于WLAN。由于3G与WLAN在覆盖区域和带宽上具有不同优势和局限性，因此这两种技术支持不同的应用并满足不同的需要。在这种程度上，它们没有相互构成竞争威胁，而是相互补充。由于3G、无线局域网和蓝牙网络在技术属性上不同，因此在它们所支持的功能和应用上也不同。3G支持移动性3G网络是建立在蜂窝架构上的，最适于支持移动环境中的数据服务。蜂窝架构支持不同蜂窝之间的信号切换，从而向用户提供了全网络覆盖的移动性，这种移动性常常通过不同网络运营商之间的漫游协议进行扩展。当然，可供移动用户使用的带宽是有限的。WLAN无线局域网支持便携性WLAN无线局域网提供了大量的带宽，但是它覆盖区域有限(室内最多100米)。它所支持的应用经常通过像笔记本电脑这类便携式以数据为中心的设备访问，而非通过以电话为中心的设备进行访问。PDA和类似的小型设备也开始配置具有WLAN连接性，不过这一过程还处在幼年期。蓝牙网络只适于距离非常短的应用，很多情况下它们仅仅被用做线缆的替代物。3G支持语音和数据语音和数据信号在许多重要的方面不同：语音信号可以错误但不能容忍时延；数据信号能够允许时延但不能容忍错误。因此，为数据而优化的网络不适合于传送语音信号。反之，为语