《G技术发展》word版.doc

毕业设计（论文）毕业设计（论文） 专专 业业 通信技术通信技术 班班 次次 姓姓 名名 指导老师指导老师 成成 都都 工工 业业 学学 院院 二 0 一 三 年 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 探索探索 3G3G 技术未来的发展前景和趋势技术未来的发展前景和趋势 摘要：摘要：近年来，随着我国经济的高速发展，人民的生活水平迅速提高，我国的 通信技术也在不断地提高。随着信息化的进程不断推进，人们已经越来越不满 足于现有的 GSM/CDMA 网络通信方式。为了满足人们的迫切需求，移动通信技术 的飞速发展和加入 WTO 后国内电信市场的逐步开放，则为这一需求的第三代移 动通信的应用做好了铺垫。3G 网络具有很好的灵活性，业务接入能力灵活，能 够提供丰富的业务。从市场的角度上来看，通信业务的竞争已迈上白热化的地 步，各个运营商都在不断地拓展自己的市场。从用户的角度上看，各种业务不 断地更新，使用户有了更多的选择。不管从哪种角度上看，未来的网络世界会 呈现出三种局面，一是服务层面上的 IP 世界；二是传送层面上的光世界；三十 接入层面上的无线世界。本论文主要通过介绍 3G 业务的发展历史及其结构，3G 技术的三大标准技术（CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA 标准）层面的比较急优势 分析和 3G 新兴业务的分析，参考大量的资料文献浅谈 3G 技术未来的发展前景 和趋势，本文的最后概述了 3G 的未来发展状况。 关键词关键词 3G 技术；CDMA2000；WCDMA；TD-SCDMA；3G 业务 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 I 目目 录录 第第 1 1 章章 绪论绪论1 1 1.1 研究意义1 1.2 国内外现状1 1.3 研究目标与内容1 第第 2 2 章章 3G3G 技术的发展历程及结构技术的发展历程及结构 3 3 2.1 3G 网络概述 .3 2.1.1 3G 网络发展背景及历程 4 2.1.2 3G 移动通信系统的网络结构组成 .6 2.1.2.1 UMTS R99 版本网络体系 .7 2.1.2.2 UMTS R4 版本网络体系 9 2.2 全球 3G 发展概况12 第第 3 3 章章 3G3G 业务的分类业务的分类 1 15 5 3.1 业务分类.15 3.1.1 基于用户需求的分类15 3.1.2 基于 QoS 的业务分类.15 3.2 主要商用业务.16 3.2.1 基于智能卡的应用管理箱的业务分类16 3.2.2 基于多媒体消息（MMS）的业务分类16 3.2.3 基于 GPS 的定位业务16 3.3 3G 业务的重要性 17 第第 4 4 章章 三大标准技术层面比较及优势分析三大标准技术层面比较及优势分析1 17 7 4.1 三大主流技术的特点及发展.18 4.1.1 CDMA2000 技术特点及发展 .18 4.1.2 WCDMA 技术特点及发展 18 4.1.3 TD-SCDMA 技术特点及发展 .19 4.2 三大标准的技术层面比较及优劣势分析.19 4.3 三大标准的演进能力分析.21 第第 5 5 章章 3G3G 技术未来发展趋势技术未来发展趋势 2 23 3 5.1 3G 网络的发展趋势 23 5.2 3G 业务的发展趋势 25 5.3 3G 终端的发展趋势 26 结语结语2 29 9 致谢致谢3 30 0 参考文献参考文献3 31 1 附录附录3 32 2 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 0 第 1 章 绪论 1.1 研究意义 3G 是英文 3rdGeneration 的缩写，是指第三代移动通信技术，是国际电信 联盟（ITU）于 1985 年首先提出的，当时被称为未来公众陆地移动通信系统 （FPLMTS） 。1996 年 ITU 将其更名为全球移动通信系统（IMT-2000） 。相对第一 代模拟制式手机（1G）和第二代 GSM、TDMA 等数字手机（2G） ，第三代移动通信 技术（3G） ，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G 服务能够同时传 送声音和数据信息，速率一般在几百 kbps 以上。而 3G 手机是将无线通信与国 际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，为了提供 3G 手机的各种服 务，无线网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、384kbps 以及 144kbps 的传输速度。通过对 3G 关键技术的分析，研究了 3G 技术的发展方向以及 3G 在我国的发展情况，总 结出 3G 全球概况、 演进趋势，移动网络宽带的大幅度扩展和更加丰富的业务 将为行业应用提供更强大的支持，数据业务将为今后的增长拓展新的空间。 1.2 国内外现状 从国际上看，目前日本、韩国的移动增值业务发展比较快，市场反应较好， 进入了一个良性循环的阶段，在移动通信领域处于领先地位。日本的 KDDI(KDDI 是一家在日本市场经营时间较长的电信运营商，是日本的一个电信 服务提供商。KDDI 的前身是成立于 1953 年的 KDD 公司。)能够迅速发展壮大， 除了凭借成熟的 cdma2000 1x（1X 代表其载波一倍于 IS-95A 的带宽）技术、性 能稳定的终端之外，他们推出移动定位等极具吸引力的增值业务，是推动其网 络快速发展的一个重要因素。 在国内，中国移动的“移动梦网” 、 “M-zone” 、 “百宝箱” 、 “彩信”和中国 联通公司的“互动视界” 、 “彩 E” 、 “神奇宝典” 、 “定位之星” 、 “联通在信”等 业务，以时尚的品牌形象受到年轻人的喜爱。2001 年 6 月至 2003 年 8 月，进 行了 MTNet 测试；2003 年 10 月正式启动了第三代移动通信网络技术试验。 2004 年 9 月完成了第三代移动通信技术的现网测试。在现网测试阶段，涵盖了 TD-SCDMA、WCDMA 和 cdma2000 三种主流技术的 15 个国内外主要设备厂商的 25 套系统，分别在北京、上海、广州组成模拟商用环境，同时搭建了 WAP、MMS、 定位、JAVA、流媒体、多媒体邮件、BREW、可视电话等移动增值业务平台。到 2004 年 9 月底，我国移动用户数为 3.2 亿，占全球移动用户总数的 20%以上。 1.3 研究目标与内容 研究的目标是探索第三代移动通信（3G）技术在未来的发展前景以及未来 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 1 的发展趋势。 主要的内容包括 3G 技术的发展历程及其部分结构，了解和分析 3G 的三大 标准技术的优缺点及 3G 业务的分类状况和国内外的发展情况，以此作铺垫来探 索 3G 技术未来的发展前景和趋势。 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 2 第 2 章 3G 技术的发展历程及结构 2.12.1 3G3G 网络概述网络概述 3G 是英文 3rdGeneration 的缩写，是指第三代移动通信技术，是国际电信 联盟（ITU）于 1985 年首先提出的，当时被称为未来公众陆地移动通信系统 （FPLMTS） 。1996 年 ITU 将其更名为全球移动通信系统（IMT-2000） 。相对第一 代模拟制式手机（1G）和第二代 GSM、TDMA 等数字手机（2G） ，第三代移动通信 技术（3G） ，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。 国际电联组织专家组，在充分研究了频谱利用率、设备成本、组网能力、 可能提供的业务以及技术先进性等困扰第二代移动通信发展的问题后，提出了 第三代移动通信的最低要求 ITU-RM.1225 建议，其具体要求如下： 1. 四种工作环境下提供数据业务的要求 1. 移动卫星； 2. 高速移动：FDD,500km/h；TDD，120km/h，64-144kbit/s: 3. 室内外步行：30km/h，384kbit/s（手持机环境） ； 4. 室内固定用户：3km/h,2Mbit/s。 2. 全球无缝覆盖 3. 主要业务要求 1. 提供高质量话音； 2. 电路交换和分组交换数据的高质量传输； 3. 提供增值业务和智能网业务。 4. 和第二代移动通信系统兼容 综上所述，可以得出第三代移动通信的主要特点如下； 1).是从现有第二代移动通信演进和发展而来，并不是完全重新建设一个移 动通信网。 2).初期主要业务仍然是话音业务，数据业务将逐渐增加。 3).数据主要业务将主要是 Internet 所需的不对称的、基于分组交换 （IP）的业务。 4). 最主要达到的目标是全球漫游、高频谱利用率、低价格以及满足通信 个人化的要求。 目前，第三代移动通信发展中，主要有 FDD（频分双工）与 TDD(时分双工) 两种工作方式的系统。目前，在 3G 中最有代表性的三种主流技术当中，只有 TD-SCDMA 采用了时分双工（TDD）的模式，其他两种（WCDMA 和 cdma2000）都 采用频分双工（FDD）模式。 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 3 2.1.1 3G 网络发展背景及历程 第三代移动通信技术（3rd-generation，3G） ，是指支持高速数据传输的蜂 窝移动通讯技术。3G 服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百 kbps 以上。目前 3G 存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。 “3G” （英 语 3rd-generation）或“三代”是第三代移动通信技术的简称，是指支持高速 数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G 服务能够同时传送声音(通话)及数据信息 (电子邮件、即时通信等)。代表特征是提供高速数据业务。 相对第一代模拟制 式手机(1G)和第二代 GSM、CDMA 等数字手机 (2G)，第三代手机（3G）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,未来的 3G 必将与社区网站进行结合，WAP 与 web 的结合是一种趋势，比如现在流行的 微博客网站：大围脖、新浪微博等就已经将此应用加入进来。 3G 与 2G 的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球 范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、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，同时也要考虑与已有 第二代系统的良好兼容性。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(兆比特/每秒)、384kbps(千比特/每秒)以及 144kbps 的传输速度（此数 值根据网络环境会发生变化)。 对于第三代通信网络，目前国内支持国际电联确定三个无线接口标准，分 别是中国电信的 CDMA2000，中国联通的 WCDMA，中国移动的 TD-SCDMA，GSM 设 备采用的是时分多址，而 CDMA 使用码分扩频技术，先进功率和话音激活至少可 提供大于 3 倍 GSM 网络容量，业界将 CDMA 技术作为 3G 的主流技术，国际电联 确定三个无线接口标准，分别是 CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA。原中国联通的 CDMA 现在卖给中国电信，中国电信已经将 CDMA 升级到 3G 网络，3G 主要特征是 可提供移动宽带多媒体业务。 1995 年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音通话。 1996 到 1997 年出现的第二代 GSM、CDMA 等数字制式手机（2G）便增加了 接收数据的功能，如接收电子邮件或网页。 其实，3G 并不是 2009 年诞生的，早在 2007 年国外就已经产生 3G 了，而 中国也于 2008 年成功开发出中国 3G，下行速度峰值理论可达 3.6Mbit/s（一般 2.8Mbit/s） ，上行速度峰值也可达 384kbit/s。不可能像网上说的每秒 2G，当 然，下一部电影也不可能瞬间完成。 其中“3”代表着 3G 时代下的移动+宽带+固网+手机电视+融合，更大 胆的猜想是暗喻中国移动将超越现有 3G 概念，在 TD-LTE 时代提供适合上述融 合业务应用的网络支撑、终端、服务等等，引领人们进入真正的 3G 生活。因此 G3 是个很庞杂的概念，除非中国移动出尔反尔要推“G3”自有品牌的手机，否 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 4 则结果就只有一个战略性品牌，将涵盖全球通、神州行、动感地带等等品 牌业务。 2000 年 5 月，国际电信联盟正式公布第三代移动通信标准，我国提交的 TD-SCDMA 正式成为国际标准，与欧洲 WCDMA、美国 CDMA2000 成为 3G 时代最主 流的三大技术之一。 2008 年 5 月 24 日，工业和信息化部、国家发改委、财政部联合发布关 于深化电信体制改革的通告 ，鼓励中国电信收购中国联通(600050,股吧)CDMA 网（包括资产和用户） ，中国联通与中国网通合并，中国网通的基础电信业务并 入中国电信，中国铁通并入中国移动，国内电信运营商由 6 家变为 3 家。 2008 年 6 月 2 日，中国联通向中国网通提出以协议安排方式对两家公司实施合并， 每股中国网通股份将换取 1.508 股中国联通股份，每股中国网通美国存托股份 换取 3.016 股中国联通美国存托股份。同时，中国电信将以总价 1100 亿元收购 联通 CDMA 网络。 2008 年 7 月 29 日，中国电信集团宣布未来三年投资 800 亿 元发展 CDMA 业务，并提出在三年内把 CDMA 用户数由目前约 4300 万增至 1 亿， 届时在中国移动通信市场的占有率将达 15%。 2008 年 10 月 15 日，网通红筹公 司在香港联交所和纽约证券交易所退市。 2008 年 8 月，工信部发布关于同 意中国移动通信集团公司开展试商用工作的批复 ，同意中国移动在全国建立 TD 网络并开展试商用。 2008 年 10 月 1 日，中国电信开始与中国联通进行 C 网 交割，并于 60 天内完成。 2008 年 10 月 15 日，新联通公司正式成立，此次电 信重组改革在资本市场层面的工作全部结束。 2008 年 12 月 22 日，中国电信 发布移动业务品牌“天翼“，189 号段在部分省市投入试商用，全面转型为全业 务运营商。 12 月 31 日，国务院常务会议通过决议，同意启动 3G 牌照发放工 作。 3G 通信是移动通信市场经历了第一代模拟技术的移动通信业务的引入，在 第二代数字移动通信市场的蓬勃发展中被引入日程的。在当今 Internet 数据业 务不断升温中，在固定接入速率(HDSL、ADSL、VDSL)不断提升的背景下，3G 移 动通信系统也看到了市场的曙光，益发为电信运营商、通信设备制造商和普通 用户所关注。 3G 在中国是中国最大的专业化 3G 手机网络商务服务平台的注册商标。3G 中包括行业、企业、产品、服务和贸易功能等，是企业在 3G 网络上实现 wap 网 站建设、行业新媒体传播、移动商务运营、无线及时沟通的集成型系统服务平 台，其行业整合的推广理念和 3G 网络无线通讯的全新营销模式，形成一个的 3G 无线信息网络。它的所有功能设置和增值服务，都为使用者提供完善、高效 的 3G 体验，完美体现 3G 时代强势商务内涵。 中国已经成为全球最大的移动通信消费国，2008 年中国移动通信用户已经 超过 6 亿，手机新闻、手机博客、手机收发邮件等一系列移动互联网的新发展 得到普及，然而这一切都仅仅被应用于个人，移动商务的应用需求越来越迫切， 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 5 让企业通过移动互联网实现企业与用户之间的信息互动，并由此开展深层次、 全方位应用是今天企业的最大需求，伴随工业和信息化部的成立， “3G 中国” 的启动成为下一步“以信息化带动工业化”的重要举措。 2008 年 6 月 2 日，中国电信、中国联通及中国网通 H 股公司均发公告，公 布了电信重组细节，而此时，距离 5 月 23 日上述运营商由于电信重组停牌，刚 刚过去 6 个半交易日。随着电信重组方案的确定：中国移动+铁通=中国移动， 中国联通(CDMA 网)+中国电信=中国电信，中国联通(GSM 网)+中国网通=中国联 通,从而中国电信运营商形成了三足鼎立之势。在本次电信重组中，中国铁通被 并入中国移动集团，变成了中国移动一家全资子公司。那么此前中国铁通无论 是固定电话用户还是宽带用户都被转成中国移动的用户。伴随着“六合三”的 改革重组完成后，3 张 3G 牌照也将发放，有专家估计，按进度国家或将在今年 第四季发放 3G 牌，最快明年第三季中国将步入第三代移动通信时代。将发放的 3 张 3G 牌基本采用三个不同标准，TDSCDMA（时分同步码分多址）为中国自 主研发的 3G 标准，目前已被国际电信联盟接受，与 WCDMA（宽带码分多址）和 CDMA2000 合称世界 3G 的三大主流标准。 2.1.2 3G 移动通信系统的网络结构组成 如下图是第三代移动通信系统简单的结构示意图；如图 2-1 所示 图 2-1 第三代移动通信系统示意图 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 6 3G 网络 UMTS 网络是第三代移动通信的主流体系，它分为 R99、R4、R5/R6 四个阶段。.下面主要介绍相对成熟的 R99 和 R4 版本的 UMTS 网络体系 。 2.1.2.1 UMTS R99 版本网络体系 UMTS R99 版本网络体系, UMTS R99 版本和 GSM 的区别在于接入网部分，核 心网的结构仍以演进的 GSM 核心网为基础。UMTS R99 版本在 GSM 的基础上引入 了全新的 5MHz 每载频的宽带码分多址接入网，采纳了功率控制、软切换及更软 切换等 CDMA 关键技术，基站只做基带处理和扩频，接入系统智能集中于 RNC 统 一管理，引入了适于分组数据传输的协议和机制,数据速率可支持 144Kbit/s 、384Kbit/s ,理论上可达 2Mbit/s 新的 WCDMA 无线接口技术。基站和 RNC 之间 采用基于 ATM 的 Iub 接口,RNC 分别通过基于 ATM AAL2 的 Iu-CS 和 AAL5 的 Iu- PS 分别与核心网的 CS 域和 PS 域相连。 UMTS R99 版本新增网络节点及其功能 RNC 。RNC 无线网络控制器主要负责 无线资源的管理。一面它通过 Iu 接口同电路域和分组域核心网相连，一面它负 责管理和控制 Node B，并负责空中接口与 UE 之间的 L1 以上的协议处理。在无 线接入网络中，它处于承上启下的关键地位。在逻辑上，它和 GSM 中的 BSC 相 对应。 RNC 的主要担任 CRNC、SRNC、DRNC 三种角色。 RNC 的实现以下功能： 主要支持对 WCDMA Node B 的控制和管理。 1.支持包括 Iu 承载、Iub 承载、Iur 承载、无线承载等在内的无线接入资 源 的管理和分配。 2.支持包括软切换、硬切换、与 GSM/GPRS 的系统间切换、小区更新、URA 更新、寻呼等各种移动性管理工作其中包括支持通过 Iur 接口的宏分集功能。 3.支持各种电路域和分组数据业务数据传输。 4.支持对控制信令的完整性检查以及对用户数据的加密和解密等安全性功 能。 5.支持对 UE 的接入控制、负载过载的拥塞控制等系统接入功能。 6.支持广播域广播信息业务。 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 7 UMTS R99 版本的网络体系图见下图 2-2 BSS BSC UTRAN or RNS RNC CN domain Node B Node B A IuPS Iur Iubis USIM ME MS or UE domain Cu Uu MSC SGSN Gs GGSN GMSC Gn HLR Gr Gc C D E AuC H EIR F Gf Gi PSTN IuCS Gb VLR B Gp VLR G BTS BTS Um RNC Abis SIM SIM-ME i/f or MSC B PSTN PSTN cell AN domain Towards external PSTN/CS domain Towards external IP/CS domain 图 2-2 UMTS R99 版本网络体系 N Nodeode B B UMTS 中 Node B 的主要功能是基带处理和扩频，接入系统的智能性统一集 中在 RNC 进行处理。 Node B 的功能有： 1.空中接口发送/接收 2.调制/解调 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 8 3.CDMA 物理通道编码 4.微分集 5.差错处理 6.闭环功率控制 2.1.2.2 UMTS R4 版本网络体系 UMTS R4 版本是在 R99 版本上引入了软交换的概念。将核心网电路域内 （G）MSC 实体用（G）MSC Server 和 MGW 来取代，网络采用开放式结构，实现 了呼叫控制和承载分离。MSC Server 完成呼叫相关的功能，MGW 完成媒体转换 以及用户业务的传递；语音分组化，UTRAN 与核心网话音承载方式均由分组方 式完成，实现了统计复用功能，达到网络带宽动态分配；由于优化了话音编解 码转换器，改善了 WCDMA 系统网络内部话音分组包的时延，提高了话音质量， 编解码转换有可能只需在与 PSTN 的公网网关上实现，同时提高了核心网传输资 源的利用率。 支持 SS7 信令在两个功能实体间通过不同的网络方式传输，包括 MTP、ATM、IP 网络来传输。 在无线接入网部分，网络结构没有变动，增加的只是一些接口协议的增强 功能和特性，主要特性包括低码片速率 TDD、UTRA FDD 直放站、TDD Node B 同 步、对 Iub 和 Iur 上的 AAL2 连接的 QoS 优化、 Iu 上 RAB(无线接入承载)的 QoS 协商、Iur 和 Iub 的 RRM(无线资源管理)的优化、 Iub、Iur 和 Iu 上的传输 承载的修改过程、WCDMA1800/1900 和在软切换中的 DSCH 功率控制的改进。 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 9 UMTS R4 版本的网络体系图见下图 2-3 BSS BSC RNS RNC CN Node B Node B IuPS Iur Iub USIM ME MS Cu Uu MSC server SGSN Gs GGSN GMSC server Gn HLR Gr Gc C D Nc H EIR F Gf Gi PSTN IuCS VLR B Gp VLR G BTS BTS Um RNC Abis SIM SIM-ME i/f or MSC server B PSTN cell CS-MGW CS-MGW CS- MGW AuC Nb Mc Mc Nb PSTN PSTN Nc Mc A Gb E 图 2-3 UMTS R4 版本网络体系 UMTSUMTS R4R4 版本新增网络节点及功能版本新增网络节点及功能 1 1）MSCMSC Server/VLRServer/VLR MSC Server/VLR 作为 WCDMA 核心网电路域业务处理中心，它的主要工作是 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 10 完成 WCDMA 所有电路域的业务处理，主要包含 GSM/UMTS MSC 中的呼叫控制和移 动控制部分，它负责对由移动发起和移动终结的电路域的呼叫控制，接收用户/ 网络信令，并将它转化为网络/网络信令。此外它还保存移动用户的业务数据和 与 CAMEL 有关的数据，对应于 MGW，它是电路域业务处理的控制面。 MSC Server 还保存移动用户的业务数据和与 CAMEL 有关的数据。 MSC Server/VLR 功能有： 1.用户移动性管理：包括位置更新、切换/重定位功能等； 2.CDMA 电路域业务处理：包括语音业务、短消息、电路型数据业务等； 3.MGW 资源控制和管理：主要为电路型业务分配资源； 4.进行用户跟踪； 5.计费管理； 6.作为互通 MSC（IWMSC） ，它提供短消息中心的接口，支持短消息向短消息中 心提交； 7.作为汇接 MSC（TMSC）：MSC 具有转接呼叫的功能； 8.用户信息管理：存储当前控制区域中活动用户动态信息（例如位置信息等） 和签约信息； 2 2）MGWMGW MGW 连接 PSTN/PLMN 和 UTRAN，是 PSTN/PLMN 网络的传输终结点，通过 IuCS 与 UTRAN 连接。MGW 可以接收来自电路交换网的承载通道，也可以接收 来自于分组网络的媒体流，是电路域业务处理的传输承载处理中心，为 UMTS 提 供必要的传输资源。在 Iu 接口上，MGW 可以支持媒体转换、承载控制以及净荷 处理，可以支持 CS 业务的不同的 Iu 接口类型（基于 AAL2/ATM 或基于 RTP/UDP/IP） 。MGW 处于用户平面。 MGW 功能如下： 1.完全依从 H.248 协议要求，可以通过该协议控制管理 MGW 资源； 2.支持 RNC、BSC 的接入（用户面） ； 3.支持各种媒体流的传输； 4.完成各种媒体流之间的格式转换，如 IP-PCM，PCM-IP 等转换； 5.支持用户面数据传输和用户面相关协议处理，包括 UP 面协议处理、语音编 解码等处理； 6.支持 DTMF、TONE 等资源的处理； 7.支持回声抑制功能。 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 11 3 3）3G3G 接口接口 WCDMA 网络具有以下主要接口： 1Uu 接口：UE 与 Node B 之间的接口 2Iub 接口：Node B 与 RNC 之间的接口 3Iur 接口：RNC 与 RNC 之间的接口 4IuCS 接口：RNC 与 MSC 之间的接口 5IuPS 接口：RNC 与 SGSN 之间的接口 6B 接口：MSC（Server）与 VLR 之间的接口 7C 接口：MSC（Server）与 HLR 之间的接口 8D 接口：GMSC（server）与 HLR 之间的接口 9E 接口：MSC 与 MSC 之间的接口 10Gc 接口：GGSN 与 HLR 之间的接口 11Gi 接口：GGSN 与外部数据网之间的接口 12Gn 接口：SGSN 与 GGSN 之间的接口 13Gr 接口：SGSN 与 HLR 之间的接口 14Gs 接口：SGSN 与 MSC/VLR 之间的接口 15Nc 接口：MSC（Server）与 GMSC（Server）之间的接口 16Nb 接口：MGW 与 MGW 之间的接口 17Mc 接口：MSC（Server）与 MGW 之间的接口 2.2 全球 3G 发展概况 日本：日本：日本在3G 政策方面采用了政企合作的方式。日本政府选择通力和日 本电信委员会(TTC)等政府机构和企业密切合作，共同致力于日本3G 通信的发 展。从全球3G 发展现状来看，日本的这种做法取得了很好的成效。 日本3G 产业政策都是由政府和企业通力协作，共同研究后制定出来的。不论是 在日本向国际电信联盟推荐3G 技术标准，或者是确定3G 牌照的发放方式的时候， 都是如此。 由日本3G 应用的发展来看，日本的政企合作模式是成功的。经过几年发展，日 本在3G 应用领域引领全球。日本拥有全球最多的3G 用户，而且在3G 的重要应 用领域数据业务方面处于领先地位。移动数据业务收入已经占到了两家 主要移动运营商总收入的20%以上。 不仅如此，日本还非常注重产业链的上下游合作。移动运营商利用移动门户平 台管理 CP 和 SP，利用和制造商合作进行手机定制来控制终端环节。 美国：（美国：（3G3G 发展后来居上）发展后来居上） 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 12 美国作为世界上的头号强国，经济、科技、军事无不领先全球，可是偏偏 在3G 移动通信领域走在了别人后面。是什么原因造成美国3G 移动通信领域走在 别人后面的？我个人认为有以下两点。 1）管制过度 初期落后 美国的产业政策，贯穿其中的主线就是维护市场竞争，反对垄断。在电信市场 方面，美国的管制政策也未脱离这一中心主题。首先是1984年分拆 AT通过不同的相位偏置区分不同的小区和用户;射频 带宽从 1.25MHz 到 20MHz 可调;快速前向和反向功率控制;下行信道中采用公共 连续导频方式进行相干检测，提高系统容量;码片速率分别为 1.2288Mcps 和 3.6864Mcps，多载波方式能很好地兼容 IS-95 网络;核心网络给予 ANSI-41 网络 的演进，并保持与 ANSI-41 网络的兼容性;支持软切换和更软切换;在同步方式 上 cdma2000 与 IS-95 相同，基站间同步采用 GPS 方式等。 从 2000 年开始，3GPP2 就在 cdma2000 1X 基础上制定了 1X 的增强技术， 即 1X EV 的标准，目前 1X EV 分为两个阶段。在 CDMA2000 1X EV 两个发展阶段 中，第一阶段是 cdma2000 1X EV-DO，支持平均速率 650kbit/s、最高可达 2.4Mbit/s 速率的高速数据业务;第二阶段为 cdma20001X EV-DV，它属于数据、 话音改进型，具有数据信道与话音信道合一的特点，可同时传输数据和话音两 种业务，最大数率可达到 5Mbit/s。 4.1.2 WCDMA 技术特点及发展 WCDMA 的发起者主要是欧洲和日本标准化组织和厂商，WCDMA 继承了第二 代移动通信体制 GSM 标准化程度高和开放性好的特点，标准化进展顺利。WCDMA 支持高速数据传输(慢速移动时 384kbit/s，室内走动时 2Mbit/s)，支持可变速 传输。其主要特点如下:基站支持异步和同步的基站运行方式，组网方便、灵活;调 制方式方面上行为 BPSK，下行为 QPSK;导频辅助的相干解调方式;适应多种速率 的传输，同时对多速率、多媒体的业务可通过改变扩频比和多码并行传送的方 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 18 式来实现;上、下行快速、高效的功率控制大大减少了系统的多址干扰，提高了 系统容量，同时也降低了传输的功率;核心网络基于 GSM/GPRS 网络的演进，并 保持与 GSM/GPRS 网络的兼容性;支持软切换和更软切换，切换方式包括三种， 即扇区间软切换、小区间软切换和载频间硬切换等。 3GPP 的 R99、R4、R5、R6 等各版本中，R6 尚未冻结;R5 虽已于 2002 年 3 月冻结，但目前正处于各厂家落实设备开发进程而大量提交 CR 的阶段，协议还 很不稳定，近两三年内尚不具备大规模网络建设条件;R4 于 2001 年 3 月冻结， 协议已基本稳定;3GPP R99 于 1999 年 12 月冻结，成熟稳定，目前已有多个网 络运营实例。上述不同版本的改进主要体现在核心网，无线网则改动不大。 4.1.3 TD-SCDMA 技术特点及发展 TD-SCDMA 目前主要是中国大唐集团和鼎桥公司在开发，TD-SCDMA 技术进展 迅速:顺利通过信息产业部 MTnet 一、二阶段测试的同时，成功的户外演示显 示出 TD-SCDMA 走向最终商用的不可逆转之势;3G 频谱规划的出台，TDD 获得了 总共 155M 的频谱资源，结合 TD-SCDMA 技术在频谱利用率方面的优势，必将为 TD-SCDMA 在未来的发展上提供广阔的空间;TD-SCDMA 试验网的成功试运行，也 进一步加速了 TD-SCDMA 的产业化及商用进程。TD-SCDMA 其主要技术特点为: 信号带宽为 1.6MHz;码片速率为 1.28Mchip/s;采用智能天线技术，提高了频谱 效率;采用同步 CDMA 技术，降低上行用户间的干扰和保持时隙宽度;接收机和发 射机采用软件无线电技术;采用联合检测技术，降低多址干扰;多时隙，具有上 下行不对称信道分配能力，适应数据业务;采用接力切换，降低掉话率，提高切 换的效率;核心网络基于 GSM/GPRS 网络的演进，并保持与它们的兼容性;基站间 采用 GPS 或者网络同步方式，降低基站间干扰。 4.2 三大标准的技术层面比较及优劣势分析 cdma2000、WCDMA 和 TD-SCDMA 同属 3G 的主流技术标准，但在技术上 cdma2000 和 WCDMA 是 FDD 的标准，而 TD-SCDMA 则是一个 TDD 标准。WCDMA 和 cdma2000 都满足 IMT-2000 提出的全部技术要求，包括支持高比特率多媒体业 务、分组数据和 IP 接入等。这两种系统的无线传输技术均基于 DS-CDMA 作为多 用户接入技术，单就技术来说，WCDMA 和 cdma2000 在技术先进性和发展成熟度 上各具优势，但总体来看，WCDMA 似乎更胜一筹，WCDMA 具备一定优势，各家电 信企业也因此更加倾向于采用该标准。另外，在传统网络基础和市场推广上， WCDMA 占据着更大的优势。由于全球移动系统有 85%都在用 GSM 系统，而 GSM 向 3G 过渡的最佳途径就是历经 GPRS 演进到 WCDMA，所以传统网络上的绝对优 势使得 cdma2000 难以对 WCDMA 形成真正的挑战。TD-SCDMA 技术的优点是能够 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 19 为网络运营商提供从第二代网络向通过现有的传输链接提供第三代业务的网络 的渐进、无缝的转换，频谱的利用率可能会比普通 GSM 高出 3 到 5 倍，这些技 术优势将会给运营商和终端 OEM 带来较以往更连贯的经营模式，并能够缩短类 似 3G 业务的面市时间，促进应用和内容的开发，后者是实现 ARPU 增长的关键 因素。作为 ITU-T 接受的低码片率 TDD 世界级标准，能够在一个移动连接过程 中大幅度地调节分配给上行链路和下行链路通信的时间比例，是 TD-SCDMA 的一 个独一无二的性能。这种特性最大限度地提高了频谱的利用率，对于在亚太区 呈现增长态势的移动互联网应用，频谱是一个紧缺的宝贵资源。 1.CDMA2000 主要优劣势分析 CDMA2000 的优点主要是产品成熟度较高，近期建网成本可能稍低;其次非 核心频段的产品已大规模商用，有成熟的组网经验，网规网优也比较容易;还有 CDMA20001X 商用终端种类较多，已经超过 300 种。当然 CDMA2000 也有缺点， 这主要包括:第一，将来的规模效应较小;第二，全球漫游能力有一定的局限性， 尤其在欧洲;第三，核心频段上的产品尚未成熟;第四，必须采用 GPS 同步，所 以存在一定的风险。 2.WCDMA 主要优劣势分析 WCDMA 的优势首先是规模效应大，全球漫游能力强，因为 GSM 网络用户占 移动用户的 70%以上，116 家获得 3G 牌照的运营商中的绝大多数(114 家)选择 了 WCDMA;第二，WCDMA 已有核心网基于 R4 软交换构架的商用产品，向全 IP 网 络演进的路线明确;第三，WCDMA 可以采用异步和同步方式，风险小。WCDMA 劣 势主要表现在:第一，标准和产品成熟度较低，版本更新频繁;第二，目前商用 终端种类 10 种左右，相对较少，并且互操作性有待验证;第三，目前商用用户 较少，市场有待进一步培育。 3.TD-SCDMA 主要优劣势分析 与 WCDMA 和 CDMA2000 共享的频分双工 FDD 模式不同的是，TD-SCDMA 所用 的时分双工 TDD 技术是国际电联选用的 3 种 3G 标准中惟一的 TDD 技术，TD- SCDMA 组网可以采用 TSM 和 LCR 两种方式。这使 TD-SCDMA 在某种程度上具有不 可替代的优越性，它不是其他制式的补充。TD-SCDMA 无线接入网可部署在现有 的 GSM 核心网基础上，这种方式已由 CWTS 制订为 TSM 标准。TSM 可以采用混合 组网和独立组网两种方式。TSM 混合组网时，其核心网设备使用现有的 GSM 核 心网设备，无线子系统以 A/Gb 接口接入核心网设备，TSM 独立组网时，则需要 新建 TSM 核心网设备，一般是 GSM 核心网设备。 当然，与前两种标准相比，尤其是与 WCDMA 比起来，TD-SCDMA 也有“尚显 稚嫩”的地方。比如，在对 CDMA 技术的利用方面，TD-SCDMA 因要与 GSM 的小 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 20 区兼容，小区复用系数为 3，降低了频谱利用率。又因为 TD-SCDMA 频带宽度窄， 不能充分利用多径，降低了系统效率，实现软切换和软容量能力较困难。另外， TD-SCDMA 系统要精确定时，小区间保持同步，对定时系统要求高。 4. .三大主流技术的网络基础、核心网、空中接口、码片速率、载频间隔、 扩频方式、同步和功控速度等主要技术特点如下表 4-1 所示。 表 4- 1 3G 主流标准性能对比 性能指标 标准 WCDMAcdma200TD-SCDMA 核心网 GSM MAPANSI-41GSM MAP 带宽 5MHz1.25MHz1.6MHz 多址方式 CDMACDMACDMA/TDMA 码片速率 3.84Mchip/s1.2288Mchip/s1.28Mchip/s 双工方式 FDD/TDDFDDTDD 帧长10ms/15 时隙/帧5、10、20、40、80 ms/16 时隙/帧 52ms/72 时隙/2 子帧/帧 语音编码自适应多速率语音 编码器（AMR） 可变速率声码其 IS-773、IS-127 自适应多速率语音编 码器（AMR） 信道编码卷积码和 Turbo 码卷积码和 Turbo 码卷积码和 Turbo 码 信道化码 前向 OVSF,扩频因 子 5124 方向 OVSF,扩频因 子 2564 前向:Walsh 和长码； 方向:Walsh 和准正 交码 OVSF，扩频因子 161 扰码前向：18 位 GOLD 码； 方向：24 位 GOLD 码 长码和短 PN 码长度固定为 16 的伪 随机码 功率控制开环+闭环开环+闭环开环+闭环 切换软切换软切换接力切换 导频结构 上行专用导频； 下行公共或专用导 频 上行专用导频； 下行公共或专用导 频 下行公共导频 DwPTS； 上行同步 UpPTS 基站同步同步/异步GPS 同步同步 通过上面的表格我们能很容易对三大主流标准的性能进行比较。 4.3 三大标准的演进能力分析 成都工业学院 通信工程系毕业设计论文 21 CDMA2000 在新技术的探索方面是所有 3G 技术中最活跃的。在无线接口方 面，为进一步加强 CDMA 1X 的竞争力，3GPP2 从 2000 年开始在 CDMA1X 基础上 制定 1X 的增强技术，即 1X EV 标准。目前专家把 1X EV 的发展分为了两个阶段， 第一阶段将以发展 1X EV-DO 为主，第二阶段则以 1X EV-DV 为发展目标。相对 WCDMA 来说，CDMA2000 已经是非常成熟，大概在明年，有更多的运营商会推出 CDMA2000 的业务，CDMA 的商业化进程将快于 WCDMA。就 CDMA2000 而言，它比 WCDMA 早几年将应用推向市场。之所以能做到这一点，关键是 CDMA2000 在设备 的射频部分、频率和带宽都没有变化。关键的变化是数字芯片，如果人们可以 以新的数字芯片加载一些软件，我们就可以从 IS95A 或 B 演进到 CDMA2000，并 可向后兼容。 从现有 GSM 网络演进到 WCDMA 网络时，不论采用哪种演进策略，都充分考 虑了如何改造和利用 2 代已有的长途骨干网、信令网、智能网、关口局及 HLR/AUC、SC 等设备。这样既最大限度地保护了运营商在 GSM/GPRS 等方面的已 有投资，又可以使运营商根据自己地区的业务开展情况和经营状况，逐步、渐 进地提供丰富的 3G 系统业务，从而达到优化自己的网络资源配置、简化网络结 构和便于运营、管理的目的。这充分体现了 WCDMA 系统对 GSM/GPRS 现网设施的 继承性和保护。但与 cdma2000 1X 相比，由 GSM 向 WCDMA 的兼容相对来讲则是 有限的。由于 GSM 与 WCDMA 分别采用 TDMA 和 CDMA 两种调制解调方式，因此由 GSM 向 WCDMA 的过渡中，除核心网可以保持兼容外，基站子系统几乎无法实现 兼容，TDMA 和 CDMA 两种调制解调方式存在本质差异，当 GSM 升级到第三代后， 必须对现有基站进行改造。这种不兼容使得现有的 GSM 手机无法在未来的 WCDMA 网络中使用，而未来的 WCDMA 手机也无法在现有的 GSM 网中使用，两者 之间必须由一种适合两种需求的双模或多频手机才能实现互通，而无法实现真 正意义上的平滑过渡。 由于 TD-SCDMA 的商用主要在国内市场率先实现，运营商在 TD-SCDMA 大规 模独立组网等方面经验的缺乏肯定影响其业务提供的进度，这将对新移动运营 商构成较严重的打击。另外，技术的可持续发展能力往往成为运营商(尤其是新 运营商)进行制式选择的重要考虑因素。WCDMA 有 HSDPA，cdma2000 有 EV-DO， 而在“2005 TD-SCDMA 国际峰会”上，TD-SCDMA 增强型技术也被首次提出。增 强型技术对于 3G 的意义并不仅仅限于数据速率的提升，在更高的频谱利用率的 基础上，还