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3G技术综述方案发展部庞勇议程•移动通信的历史与演进•网络架构的演进•业务的演进•应用•总结议程•移动通信的历史与演进•网络架构的演进•业务的演进•应用•总结最早的移动电话（1924）CourtesyofRichHoward电信服务用户统计02004006008001000120019911992199319941995199619971998199920002001固话用户数移动用户数(百万)交叉点为2002年5月123456712345675722112345673蜂窝移动技术•频率调制•天线分集•蜂窝概念–贝尔实验室(1957&1960)•频率重用–通常每7个小区一组•扇区划分改善频率重用–例如3个扇区•切换•端局交换机改进–HLR、寻呼、切换第一代系统（1G）•AdvancedMobilePhoneService(AMPS)–美国试验(’78)；日本(’79)和美国(’83)部署–800MHz频段–仍然在美国广泛使用•NordicMobileTelephony(NMT)–瑞典、挪威、丹麦、芬兰–1981年投入使用；现在已基本上消亡–450MHz频段；后来也使用900MHz频段(NMT900)•TotalAccessCommunicationsSystem(TACS)–英国设计；类似AMPS；1985年部署–900MHz频段–少量TACS-900系统仍在欧洲使用–中国的模拟系统为TACS+第二代系统（2G）•数字系统•利用技术提高容量–语声压缩；数字信号处理•采用并扩展“智能网”概念•改善欺诈预防•增加新业务•2G系统多样性–GSM–IS-95CDMA(cdmaOne)–IS-54/IS-136TDMA（北美）–PDC（日本）–iDEN–DECT和PHS（小灵通）GSM•GlobalSystemforMobile–欧洲联合开发，1982年启动–专注于泛欧无缝漫游•1991年开始商用–时分多址(8时隙，200KHz)–900MHz频段；后扩充1800MHz频段–1900MHz频段(美国PCS频段)•GSM是目前的主导标准–接口定义清晰；市场竞争者多–90年代后期网络效应（麦特卡夫定律）开始起作用–现在三频GSM手机可以全球漫游CDMA•码分多址–共享相同频带–3G的基本接入技术•Qualcomm演示(1989)–提高容量，简化网络规划•香港首先部署(1994)•韩国非常成功–1996年就突破一百万用户•美国运营商Verizon和Sprint采用•通往3G的最简单途径IS-95(cdmaOne)•TIA标准：IS-95/ANSI-95(1993)•IS-95部署于800MHz频段–J-STD-08变种部署于1900MHz频段•用于美国PCS频段•标准发展–解决问题，增加数据服务•IS-95A(14.4kbps)•IS-95B(64kbps)——2.5G•IS-95A/B均符合J-STD-08•核心网均采用TIAIS-41/ANSI41D-AMPS/TDMA&PDC•时分多址–3时隙，30kHz•IS-54/IS-136标准由TIA制定–1993年部署–AT&TWireless和Cingular采用IS-136•计划过渡到GSM，再向W-CDMA演进•PDC是日本的主导标准–1994年部署–NTTDoCoMo拥有最大的PDC网络•i-modeiDEN•Motorola专利系统–时分多址–基于GSM架构•800MHz专用移动无线电(PMR)频段–刚好在800MHz蜂窝频段之下•特殊协议–支持快速“Push-to-Talk”–对老式PMR服务的数字替代•Nextel采用–Nextel在美国市场上拥有最高的ARPU•提供“DirectConnect”品牌的push-to-talk业务DECT和PHS•时分多址•DigitalEuropeanCordlessTelephony–企业应用（例如无线PBX）–极小蜂窝；楼内传播问题–高带宽(32Kbps信道)–高质量话音及ISDN数据服务•PersonalHandiphoneService–性能类似(32Kbps信道)–曾经在日本城市（高人口密度）部署•4信道基站使用一条ISDNBRI线路•基站安装于电话亭顶部–目前在中国大量部署（小灵通）2G市场分布Numberofsubscribersintheworld(Jul2001)GSM71%USTDMA10%CDMA12%PDC7%Source:EMCWorldCellular/GSMAssociation3G远景•全球漫游•多媒体（话音、数据和视频）•提升数据速率–移动中384Kbps，静止时2Mbps•提高容量（更高的频谱效率）•IP架构•目前存在的问题–还没有无线数据的“KillerApp”–厂商驱动国际标准化•ITU（国际电信联合会）–无线电标准及频谱•IMT-2000–ITU的3G全称（UmbrellaName）–InternationalMobileTelecommunications2000•国家及地区性标准化组织协作开展3G合作项目–ARIB、TIA、TTA、TTC、CWTS、T1、ETSI•3GPartnershipProjects（3GPP&3GPP2）–关注接入及核心网络的发展IMT-2000远景内涵卫星宏蜂窝微蜂窝城区室内微微蜂窝全球性郊区基本终端PDA终端音频/可视终端包括LAN、WAN和卫星业务IMT-2000无线电标准•IMT-SC*单载波（UWC-136）：EDGE–GSM演进（TDMA）；200KHz信道；“2.75G”•IMT-MC*多载波CDMA：CDMA2000–IS-95CDMA（cdmaOne）演进•IMT-DS*直扩CDMA：W-CDMA–3GPP新方案；UTRANFDD•IMT-TC**时间码CDMA–3GPP新方案；UTRANTDD–中国新方案；TD-SCDMA•IMT-FT**FDMA/TDMA（原有的DECT）*成对频谱；**不成对频谱CDMA2000•源自QualcommCDMA–cdmaOneorIS-95•更佳的2G到3G过渡方案–cdmaOne运营商不需要另外的频谱–3x保证比UMTS即W-CDMA更高的数据速率•比W-CDMA更优的频谱效率（?）–尚在争论•CDMA2000核心网欠成熟–cmdaOne的接口是厂商专有的–CDMA2000厂商有望符合3GPP2规范UMTS（W-CDMA）•宽带CDMA–UniversalMobileTelephoneService（UMTS）•欧洲提交的标准•GSM运营商的过渡途径–发挥GSM的主导地位•需要新频谱–5MHz（对称）•在欧洲及其它一些地区是强制系统•欧洲已经拍卖了新频谱–现在看来价格过高TD-SCDMA•时分同步CDMA•中国开发（与西方的谈判工具？）–相对不成熟，但是具有庞大的开发计划•很好地匹配非对称业务流量•单频带–不成对频谱；低至1.6MHz；高频谱效率的时分双工（TDD）•成本相对很低–手机更小，成本更低–功耗更低•功率放大器线性要求很高–相对较难满足规范CDMAGSMTDMAPHS(IP-Based)64KbpsGPRS115KbpsCDMA1xRTT144KbpsEDGE384Kbpscdma20001X-EV-DVOver2.4MbpsW-CDMA(UMTS)Upto2Mbps2G2.5G2.75G3G1992-2000+2001+2003+1G1984-1996+2003-2004+TACSNMTAMPSGSM/GPRS(Overlay)115Kbps9.6Kbps9.6Kbps14.4Kbps/64Kbps9.6KbpsPDCAnalogVoiceDigitalVoicePacketDataIntermediateMultimediaMultimediaPHSTD-SCDMA2Mbps?9.6KbpsiDEN(Overlay)iDENSource:U.S.BancorpPiperJaffray向3G过渡移动无线频谱BandsFrequenciesGSM/(MHz)(MHz)RegionsEDGEWCDMACDMA2000450450-467Europexx480478-496Europex800824-894Americaxx900880-960Europe/APACxx1500JapanPDCx17001750-1870Koreax18001710-1880Europe/APACxxx19001850-1990Americaxxx21001885-2025&2100-2200Europe/APACxx25002500-2690ITUProposalxCDMA演进途径的优势难以抵消从GSM转向cdmaOne的成本全球漫游的前景•多种语声编码(AMR,EVRC,SMV,…)•多频段–800,900,1800,1900,2100,2500,…?MHz•多调制方式–GSM/TDMA,W-CDMA,CDMA2000,TD-SCMDA•手持终端（多频多模）–芯片技术–软件无线电–电池多址无线电技术1G–频分多址30KHz30KHz30KHz30KHz30KHz30KHz30KHz30KHzFrequencyFDMA-FrequencyDivisionMultipleAccess2G–时分多址FrequencyTime200KHz200KHz200KHz200KHzOnetimeslot=0.577msOneTDMAframe=8timeslotsTDMA-TimeDivisionMultipleAccess2G&3G–码分多址•CodeDivisionMultipleAccess•扩频调制–最初为军用开发–抗干扰–编码调制•所有用户共享相同（大块）频谱–1:1频率重用–软切换•3G无线电标准的基础–CDMA2000、W-CDMA、TD-SCDMACourtesyofSureshGoyal&RichHowardCourtesyofSureshGoyal&RichHowardCourtesyofSureshGoyal&RichHoward议程•移动通信的历史与演进•网络架构的演进•业务的演进•应用•总结核心网架构演进•当前存在两种广泛部署的架构•GSM-MAP：GSM运营商采用–MobileApplicationPart•基于SS7•定义附加的移动性、认证等信令•ANSI-41MAP：AMPS、TDMA、cdmaOne–TIA/ANSI标准–CellularRadioTelecommunicationsInter-systemOperation•各自向共同的“AllIP”远景演进–“AllIP”仍在定义中–GAIT提供一条互操作途径•GSMANSIInteroperabilityTeam•例如漫游BTSBaseTransceiverStationBSCBaseStationController典型2G架构MSCMobileSwitchingCenterVLRVisitorLocationRegisterHLRHomeLocationRegisterBTSBSCMSC/VLRHLRBSCGMSCCOBSCBSCMSC/VLRCOPSTNPLMNCOTandemTandemSMS-SCPSDN网络分层•与PSTN一样，2G移动网络也具有网络分层–传输平面–信令平面•一些网元仅存在于信令平面–HLR、VLR、SMSCenter、…MSCHLRMSCVLRTransportPlane(Voice)SignalingPlane(SS7)MSCSMS-SC核心网络的信令•基于SS7–ISUP以及特殊应用部分•GSMMAP和ANSI-41服务–移动性、呼叫处理、认证、O&M–补充业务–SMS,…•用于移动性管理的位置寄存器–HLR•永久数据–VLR•漫游终端的本地数据PSTN-to-MobileCall(STP)(SCP)PSTNPLMN(SSP)(SSP)BSSMSPLMN(Home)(Visitor)(STP)HLRG