第三代移动通信技术在国内的应用及发展分析

上海理工大学本科毕业(设计)论文1第一章第三代移动通信技术的相关知识1.13G概述3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术[1]。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G)，第三代手机一般地讲，是指将无线通信与国际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2Mbps(兆字节／每秒)、384kbps(千字节／每秒)以及144kbps的传输速度。这样的解释或许太枯燥了，简单地说，3G实际上就是一个宽带的无线网络。而启动这个无线宽带网络的意义在于它可以为用户实施各种新的应用，提供更为宽广的平台。1.23G的历史从1G到2G在3G出现之前，其实是没有1G和2G的。换句话说，1G到2G这个名词是随着3G的出现而为了有别于以往的行动通讯技术才应运而生。在80年代初期，个人通讯系统(Personalcommunicationsystem：PCS)开始流行，当时有许多国家提倡应该要在个人通讯上实现移动化(mobile)，为了实现这个需求，各种不同的通讯技术纷纷被提出，如早期的卫星电话就是一个最好的例子。当时无线基地台建置成本还是相当高昂时，卫星电话等许多空中无线通讯平台都是被看好的技术，但是最后普及的却是美国的AMPS系统。AMPS系统最早是在70年代美国开始试验，后来在1981年斯堪第那维亚开始了商业化服务，而日本在1980年也开始了商业运转。早期AMPS系统是提供给车辆上可用电话为主要目的，客户锁定为特定的商业人士。但是后来因为广受欢迎，价格渐渐普及化，而AMPS也系统不断地在改良，到了1990年中，美国将AMPS系统变成一个全国性的服务。它最大的特色是采用了细胞式(或称蜂窝式，因为每一个基地台彼此间服务的范围彼此紧邻而成一个细胞网络)系统，可以允许每一个人可以在一个基地台的服务范围内可以拨出和接收电话。这是现今所有行动电话网络的始祖，即使到现在全世界的行动电话还是采用地面蜂巢网络得架构，丝毫没有改变。AMPS系统即是我们所俗称的1G。一直到1990年，AMPS系统趋于饱和，于是许多公司提出其它的解决方案。北美提出两种解决方案，欧洲提出一种。北美两种方案分别是NA-TDMA与CDMA系统，欧洲则提出GSM系统。这三种即是俗称的2G，而CDMA后来则演变成所有3G相关技术的先趋。GSM系统台湾翻成「泛欧式数字细胞行动通信系统」，但是实际上他的全名是行动通信全球系统「GlobalSystemforMobileCommunication」。1982年欧洲的AMPS系统已经进入了商业部署，但是欧洲当局预期行动电话将会有长足的进步，于是促使「欧洲邮电管理会议」研拟新的行动电话技术。该会议成立一个特别行动电话小组（GroupSpecialMobileorSpecialMobileGroup），而该小组的成员以开头的第一个字母自称GSM，这就是GSM的由来。GSM主要设计的目的是可3G网络在国内的应用及发展分析2以国际漫游，这也是其它标准如CDMAIS-95没有的优点。而GSM也不同于AMPS系统，它是纯数字的讯号，不像AMPS是模拟讯号，所以GSM可以提供较高的数据传输服务频宽，最高可达9,600b/s，以当时而言已经是很够用了。GSM因为目标放在国际漫游上，所以后来全球市场将近70%都是GSM系统，而采用CDMA标准的国家如美国、加拿大、韩国这些国家，因为无法与其它国家互通而被有些使用者冠上了「通讯孤岛」之类的称号，这是GSM非常成功的一点。NA-TDMA是美国所提出的另一个AMPS改进方案。TDMA全文是分时多任务接取（TimeDivisionMultipleAccess），NA指的是北美，所以NA-TDMA指的是北美分时多任务接取系统。NA-TDMA经过许多版本的修订，最后主要的版本是IS-136（InterimStandard136，中期标准136号）。IS-136是AMPS的延伸，可以在AMPS系统环境上操作，可以提供短信息服务。北美很多提供IS-136服务的公司标到1900MHz的频段，而后来IS-136中模拟话音通道的技术采用GSM技术，这也就是为什么后来我们的三频手机（GSM900、1800、1900）可以在北美某些地方使用的缘故。值得一提的是，GSM一开始设计时允许用户数据与手机分离，于是有SIM卡的设计，但是CDMA与NA-TDMA没有，所以CDMA与NA-TDMA的手机号码是烧在手机上不能随意更改的。经过了AMPS系统与GSM、CDMA与NA-TDMA等系统改进，国际电信联盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）在1990年就提出3G的概念，称为IMT-2000标准（InternationalMobileTelecommunication2000）。但是这个标准只是提出一个大略的描述，说明3G应该具备什么样的特性，达到什么样的要求。到了1998年，ITU接受15个关于IMT-2000的技术标准建议案，其中采用卫星的有六个，9个采用地面基地台建议案（又是一次卫星与地面技术之争）。而地面建议案中，如果是采用多任务接取技术的项目，有八种采用CDMA相关技术，所以CDMA几乎是成为IMT-2000标准的主流。[2]而后的两个重要组织确定了这些标准之中何者出线。一个是3GPP，一个是3GPP2，各组织成员纷纷在ITU提案希望可以争取关于标准之制订。一直到了1999年11月，从所有相关建议案中选出了四项技术，分别是WCDMA、cdma2000、UTRATDD、EDGE。EDGE是IS-136的升级版本，UTRATDD后来变成了TD-SCDMA。3G的标准演变就此确定。[3]1.33G发展的外部环境（3G与Wi-Fi技术）谈到一个事物的发展，其周边环境如何也是必须要提及的。因为没有任何一个事物、任何一项技术可以脱离周围的环境而发展。3G也是如此。在3G诞生并发展的同时，也有着多种其他的网络技术在发展着，其中就有目前发展势头也非常良好的WI-FI。以下就着重比较2者，让我们看看，3G是否更有发展前景呢。WI-FI（WirelessFidelity），就是无线保真。其技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的使2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。其目前可使用的标准有两个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b，IEEE802.11g，IEEE802.11n。该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。上海理工大学本科毕业(设计)论文3Wi-Fi技术突出的优势在于[6]：其一，无线电波的覆盖范围广，基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50英尺左右约合15米，而Wi-Fi的半径则可达300英尺左右约合100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交换机。据悉，该款产品能够把目前Wi-Fi无线网络300英尺接近100米的通信距离扩大到4英里约6.5公里。其二，虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待改进，但传输速度非常快，可以达到11mbps，符合个人和社会信息化的需求。其三，厂商进入该领域的门槛比较低。厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。这样，由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100米的地方，用户只要将支持无线LAN的笔记本电脑或PDA拿到该区域内，即可高速接入因特网。也就是说，厂商不用耗费资金来进行网络布线接入，从而节省了大量的成本。拿WiFi与3G来比较，一般而言，3G拥有涵盖范围广、语音通讯与高移动性等优点，但建置成本高与静止时2Mbps的传输速率远逊于WiFi等缺点；而WLAN则有建置成本较低与固定范围内较高传输速率等优势，此外，VoWLAN正快速发展，一旦这样的技术成熟后，WLAN对于语音资料的传输成本上也将相较于3G来的低，不过WLAN只能在固定范围中提供有限移动性[11]。所以，既然这两个技术各擅胜场，且有互补的可能性，因此整合彼此的长处将可能带来更大的好处，例如在户外没有WLAN提供的地方或高速移动下，3G就是目前必备的解决方案，相反的，在户外有WLAN服务提供的地方则当然优先使用WLAN以获得较高数据传输率与较低成本的通讯，故这样一来在保障移动性的前提下，降低了整体的通讯成本，并也提供了更高品质的语音与数据服务。WI-FI有2点是优于3G的：它当前已经存在；它的部署费用便宜。但是WiFi技术也存在一个与3G相同的问题：没有人确切地知道如何利用它来赚钱。WI-FI究竟是不是会取代3G，我们是否有必要继续3G网络的建设呢？也许是有威胁的，但是目前3G市场的发展却给予了我们希望，我们有理由相信，不久的将来3G将步入我们的生活。这里还有一个不争的事实，现在全球已经部署的WCDMA基站已经成千上万，整个移动产业为3G付出了太多太多，不论是制造业、运营业。从这个角度出发，3G也不会轻易被抛弃，3G在全球进入成熟的商用和繁荣期只是时间上的问题。3G网络在国内的应用及发展分析4第二章3G的国际应用状况分析名词解释总是空洞的，但3G实质上的内涵却是丰富的。其实，用户真正关心的不是什么是3G，而是3G究竟有何用。带着这个疑问，让我们看一下国外3G网络的发展现状吧，毕竟了解国外的3G业务、借鉴国外运营商的运营经验，可以让我们的3G之路更平坦一些。2.1国外3G业务开展状况随着相关技术的日益成熟，目前全世界已经有十几家运营商开始正式运营3G业务。在日本，有日本最大的国有运营商NTT子公司NTTDoCoMo推出的FOMA业务、第二大运营商KDDI推出的基于CDMA20001X的3G业务；在韩国，其国内最大的移动通信运营商SKTelecom目前运营的主要包括NATE跟JUNE在内的3G业务也已经有3年的时间了；在欧洲，香港和黄电信在意大利、英国、奥地利、瑞典与丹麦的五家子公司共同推出了“3”业务；奥地利的Mobilkom、瑞典的Teliasonera、Vodafone在德国与葡萄牙的两家子公司葡萄牙的TMN、以及斯洛文尼亚的MOBITEL等6家欧洲电信运营商也开始经营3G业务。随着电信业的逐步复苏，相信会有越来越多的电信运营商加入3G业务的经营中来。3G业务依据不同的层次可以分为不同的种类：按照运营网络传输的内容来划分，可以分为语音业务与数据业务，包括基本通话业务、视像业务、视频业务、图片业务；按照面向用户需求的业务划分，可以分为通信类业务、资讯类业务、娱乐类业务及互联网业务。由于各地的文化、需求层次不同，运营商在不同的区域内主推的业务不尽相同，各个区域的用户对于不同的3G种类也有不同的偏好：在欧洲，通信、资讯类的业务比较受人们的欢迎；在亚洲日韩地区，娱乐类的业务则更容易为用户所接受。下面的部分就是试从用户需求的角度，对国外的3G应用做一个粗线条的整理。2.1.1通信类业务通信类业务通常包括基础话音业务、视像业务，以及利用手机终端进行即时通信的相关业务。（1）基础话音业务：3G虽然以数据业务区别于现有的2G业务，但是专家们认为，传统的话音业务在3G时代还是会占有很大的比例。无论手机终端如何发展，运营商提供的数据业务有多丰富，通话毕竟是手机的基础功能，话音业务显然会在3G初期占据业务的大额比例。况且，3G时代的基本话音业务比起2G来更有价格优势，其通话质量显著提高，失真率降低，有望接近于固定电话的音质。（2）视像业务：视像业务是3G时代的最引人关注的业务之一。通过3G终端的摄像装置以及3G网络上海理工大学本科毕业(设计)论文5高速的数据传输，电话两端的用户可以看见彼此的影像，从而实现对话双方