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东北大学博士论文 摘要 第三代移动通信系统无线资源分配优化策略的研究 摘要 随着移动通信的发展，移动通信用户数和i n t e r n e t 用户数急剧增加，人们 期望新一代移动通信系统不仅具有更大的容量，还要支持移动多媒体业务，除 了提供话音业务外，还支持低高速数据、图象等非话音业务的传输。不同业 务有不同的服务质量( q o s ) 要求，如对时延、误比特率、数据速率的要求不同。 无线蜂窝网络设计有两大目标：一是保证各类业务的q o s 要求，一是使 网络的资源利用率达到最大，这需要借助于无线资源管理。由于第三代移动通 信系统主要是自干扰系统，其容量受干扰的限制，需要合理地分配系统的资源。 第三代移动通信系统的无线资源管理主要包括呼叫允许控制、切换控制、功率 控制、拥塞控制、分组调度等。本文重点研究了c d m a 移动通信系统的呼叫 接入控制、c d m a 系统软切换控制、拥塞控制等。 针对3 g 移动通信系统支持多媒体业务的特点，提出了一种新的c d m a 系统的综合业务接入控制方案模型。根据网络中不同传输业务的不同o o s 要 求，将业务分成软切换业务，语音业务和m 级数据业务。在移动台提出业务 发送请求后，用基站的广播信号作为同步信息，把业务送到无线信道，很好地 解决了综合业务的冲突问题。当负载发生碰撞时，全部重叠；不发生碰撞时全 部存在。网络开通时，在保证软切换业务全部得到服务的基础上，基站周期读 取小区状态，决定语音业务及各级数据业务的入网概率。理论分析与计算机仿 真结果表明：该接入控制方案有效地保证了软切换最低切换失败概率，改善了 话音业务、一级数据业务及各级数据业务的服务质量，从而提高系统的服务质 量，保证了整个系统的工作性能。 针对c d m a 移动通信系统的特点，提出了一种基于双时钟的c d m a 移动 通信网络拥塞“软”处理方法。系统通过实时监测网络信干比s i r k 与门限s i r 。 比值，判断网络的工作情况。根据网络不同的拥塞程度。开启不同的控制时间 片( 双时钟) ，缓解网络拥塞，保证网络正常工作。仿真结果表明：该拥塞控制 方法硬件实现简单，并能动态分配移动通信网络资源，及时缓解、解除网络拥 塞，使系统能稳定工作，有效地保证了移动通信网络的服务质量，且具有缓解 拥塞时间短、呼叫等待处理时问短和呼损率低等特点。 针对c d m a 移动通信系统的特点，提出了融于速率控制策略的蜂窝移动 东北大学博士论文摘要 通信系统的拥塞“软处理”控制方法。通过对到达基站的呼叫采用设定排队门限 控制其到达的速率，以确保高优先级呼叫的服务质量；根据网络的实时运行情 况，应用双时钟的方法处理呼叫入网，力争有效地及时预防和缓解网络 j = j 塞状 况，使网络工作平稳，以达到最大限度地利用网络带宽。仿真结果表明：该控 制模型能合理地分配网络资源，使网络尽量公平、有效，具有实用性：尤其对 到达呼叫采用降速控制机制，提高了高优先级的呼叫服务质量，且具有缓解拥 塞时间短、呼叫等待处理时间短和呼损率低等特点。 针对c d m a 移动通信系统软切换的特点，提出了c d m a 移动通信系统软 切换的双队列模型。根据移动用户在切换区中运动方向变化情况，把软切换请 求分为真正的切换请求和虚假的切换请求，并分别储存在主队列和从队列中， 通过动态刷新，删除掉无用的虚假切换请求，尽量减少有用虚假切换请求的丢 失，有效地利用资源、合理地节省资源、缓解呼叫拥塞和切换拥塞，提高了系 统性能。计算机仿真结果表明：该模型硬件实现简单，软件实现方便：软切换 主队列具有很低的呼损率、较少的软切换等待时间和较短的排队长度，大大提 高了c d m a 移动通信系统的服务质量。 针对3 g 移动通信系统支持多媒体业务的特点，提出一种基于软切换双队 列策略的c d m a 移动通信系统多业务接入控制方法。其基本思想为：根据网 络的不同状况，动态控制各种切换呼叫、语音新呼叫和数据新呼叫入网；切换 呼叫比语音和数据新呼叫具有更高的优先权：由于数据业务为非实时业务，语 音切换业务比数据切换业务具有更高的优先级；语音为实时业务，语音新呼叫 比数据新呼叫具有更高的优先级；特别对软切换呼叫采用双队列机制，话音、 数据切换呼叫的切换失败概率、g o s 和信道利用率都有所改善。仿真结果表 明：随业务强度的增加，采用双队列模式时切换呼叫的切换失败概率比单队列 模式时明显降低，系统的g o s 亦比单队列模式明显降低，信道利用率有所提 高：保证了切换呼叫更高的服务质量，系统的综合性能得到了改善。 本文的研究结果表明：在未来无线宽带多业务的通信系统中，我们提出的 无线资源优化分配方案，可以使系统性能有很大的改善，同时也可扩大系统的 容量和增强系统的可靠性。 关键词：c d m a 呼叫允许控制软切换功率控制拥塞控制 i i 东北大学博士论文 a b s t r a e t r e s e a r c h eo nt h eo p t i m a lp o l i c yo fw i r e l e s sr e s o u r c e a l l o c a t ei n3 gm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m s a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s m o b i l eu s e r sa n di n t e r a c t u s e r sa r ei n c r e a s i n g d r a m a t i c a l l y p e o p l ee x p e c tt h a tn e x tg e n e r a t i o nm o b i l e c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s , c a np r o v i d el a r g e rc a p a c i t y a n d s u p p o r t m o b i l e m u l t i m e d i as e r v i c e s b e s i d e sp r o v i d i n gr e a l t i m es p e e c hs e r v i c e ，n e x t g e n e r a t i o n m o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m sa r er e q u i r e dt os u p p o r tn o nr e a l t i m es e r v i c e ss u c h a sl o w h i g hr a t ed a t a ，p i c t u r e se t c h e t e r o g e n e o u ss e r v i c e sh a v ed i f f e r e n tq u a l i t y o fs e r v i c e ( q o s ) r e q u i r e m e n t s ，f o re x a m p l e ，t h er e q u i r e m e n t so ft i m ed e l a y ，e r r o r b i tr a t e ，a n dt r a n s m i s s i o nr a t ef o rh e t e r o g e n e o u ss e r v i c e sa r ed i f f e r e n c e t h e r ea r et w om a i no b j e c t sf o rw i r e l e s sn e t w o r kd e s i g n ，o n ei st og u a r a n t e e q o sr e q u i r e m e n t so fh e t e r o g e n e o u ss e r v i c e s ，a n dt h eo t h e ri st om a k er e s o u r c e u t i l i z a t i o nm a x i m i z e d t h i sr e c u r st or a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t ( r r m ) c d m a s y s t e mi s as e l f - i n t e r f e r e do n e ，t h ec a p a c i t yo fw h i c hi sl i m i t e db yc o c h a n n e l i n t e r f e r e n c e i t sn e c e s s a r yt oa s s i g ns y s t e mr e s o u r c e sr e a s o n a b l y r a d i or e s o u r c e m a n a g e m e n tf o rt h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m si n c l u d e sc a l l a d m i s s i o nc o n t r o l ，h a n d o f f c o n t r o l ，p o w e rc o n t r o l ，l o a dc o n t r o l a n d p a c k e t s c h e d u l i n g t h i sd i s s e r t a t i o np a y sa t t e n t i o no nc a l la d m i s s i o nc o n t r o l ，h a n d o f f c o n t r 0 1 p o w e rc o n t r o la n dl o a dc o n t r o lf o rm o b i l em u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o n s y s t e m s a i mf o rt h ep e c u l i a r i t yo f3 gs y s t e mt h a tc a nt r a n s m i tm u l t i t r a f f i c ，ac d m a s y s t e m sc a l la d m i s s i o nc o n t r o lp o l i c yf o rm u l t i s e r v i c e sw i r e l e s sc e l l u l a rm o b i l e s y s t e mh a sb e e np r o p o s e d t h et r a f f i ci sb r a n c h e do u ti n t oh a n d o f ft r a f f i c ，v o i c e t r a f f i ca n dmc l a s sd a t at r a f f i ci nl i g b tt h ed i f f e r e n c eq o s a f t e rt h em o b i l es t a t i o n a s kt os e n di n f o r m a t i o n ，t h eb a s i cs t a t i o nw i l ls e n dt h ei n f o r m a t i o nt ow i r e l e s s c h a n n e lw i t ht h eb s sc o n v e y a n c es i n g l ea st h es y n c h r o n i z ei n f o r m a t i o n t h e c r i s i sq u e s t i o n sw i l lb ec o p i e dw i t hv e r yg o o d ，w h e nt h el o a d sc r i s i s a l l t h et r a f f i cw i l lo v e r l a p ：w h e nt h el o a d sd o nn o tc f is is a n da l lt h et r a f f i cw i l l e x i s t w h e nt h et i e t w o r ki so p e n ，t h eh a n d o f fc a l l sa r ea l ls e r v i c e d a n dt h e l i i 东北大学博士论文a b s t r a c t b s a s i ss t a t i o n ) w i l ld e a lw i t ht h ev o i c ec a l l sa n de v e r yd a t ec a l l si n t ot h e n e t w o r k ，i ns i g h to ft h er e a l - t i m en e t w o r ks t a t e t h er e s u l to ft h e o r ya n a l y s ta n d c o m p u t e re m u l a t i o ni s ：t h i sp o l i c yr e d u c e sh a n d o f ff a i l u r ep r o b a b i l i t ye v i d e n t l y , w h i l en e wc a l l sb l o c k i n gp r o b a b i l i t yi sh a r d l yc h a n g e d ，t oi m p r o v et h es y s t e m p e r f o r m a n c e a i mf o rt h e p e c u l i a r i t yo fc d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e mab a s e d o u b l ec l o c kc o n g e s t i o n c o n t r o l “s o f t ”p r o c e s sm e t h o d f o rc d m am o b i l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k sh a sb e e np r o p o s e d t h ec o n t r o lm o d e lc a r lb er e a l i z e d e a s i l yo nh a r d w a r e t h em e t h o dw a ss i m u l a t e do na ne x p e r i m e n t a ls y s t e m i t s p e r f o r m a n c eh a sb e e na n a l y z e d ，i ti sp r o v e dt h a tt h em o d e lc a na l l o c a t eb a n d w i d t h d y n a m i c a l l y ，u t i l i z e dr e s o u r c ee f f e c t i v e l y , e l i m i n a t ec o n g e s t i o n0 1 1t i m e w i t h d o u b l ec l o c k ，e n s u r et h eq o so fc d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k s m o r e o v e r ，i tm a k e sc e l td r o pr a t i ol e s sa n dw a i t i n gt i m es h o r t e r ，c o n g e s t i o ni sf r e e q u i c k l y a i mf o rt h ep e c u l i a r i t yo fc d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，ac o n g e s t i o n “s o f t ”p r o c e s s m e t h o d c r a s i s i n g a c c e s s - r a t ec o n t r 0 1i nc e l l u l a rm o b i l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k sh a sb e e np r o p o s e d t h ec o n t r o lm o d e lc a nb er e a l i z e d e a s i l y o nh a r d w a r e t h em e t h o dw a ss i m u l a t e do na l le x p e r i m e n t a ls y s t e m ，i t s p e r f o r m a n c eh a sb e e na n a l y z e d i ti sp r o v e dt h a tt h em o d e lc a na l l o c a t eb a n d w i d t h d y n a m i c a l l y , u t i l i z e dr e s o u r c ee f f e c t i v e l y ：t h ed o u b l e - c l o c k “s o f t p r o c e s sm e t h o d i su s e dt op r e v e n ta n de l i m i n a t ec o n g e s t i o no nt i m et oe n s u r et h eq o so fc e l l u l a r m o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k s ；m o r e o v e r , ar e d u c i n gr a t em e t h o di su t i l i z e dt o e n s u r et h eq o so fa d v a n c e rc a l l i nc d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k s ： i t m a k e sc e l ld r o pr a t i ol e s sa n dw a i t i n gt i m es h o r t e r ，c o n g e s t i o ni sf r e eq u i c k l y a i mf o rt h ep e c u l i a r i t yo fo fs o f t h a n d o v e ro fc d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o n s y s t e m ，ad o u b l eq u e u e sm o d e lo fs o f t - h a n d o v e ri nc d m a m o b i l ec o m m u n i c a t i o n n e t w o r k sh a sb e e np r o p o s e d t h em o d e ld i v i d e st h es o f t h a n d o v e rc a l li n t or e a l s o f t - h a n d o v e rc a l la n df a l s es o f t h a n d o v e rc a l la n ds t o r e st h e mi nm a i nq u e u ea n d i nf o l l o w i n gq u e u ed i f f e r e n t l y , s ot h a tt h ed r o pr a t i oo fu s e f u lf a l s es o f t - h a n d o v e r c a l lh a sb e e nd e c r e a s e d ，a n dt h es y s t e mr e s o u r c ec a nb eu t i l i z e da n ds a v e d e f f e c t i v e l y ，m o r e o v e r ，t h ec o n g e s t i o no fc a l la n ds o f t h a n d o v e rc a nb ee l i m i n a t e d ， a n dt h es y s t e mp e r f o r m a n c ec a nb ei m p r o v e d t h em e t h o dw a ss i m u l a t e da n d c o m p a r e dw i t hq u e u em o d e lb a s i n go nd i r e c t i o no na ne x p e r i m e n t a ls y s t e m ，i ti s p r o v e dt h a tt h em o d e lc a nr e d u c ec o m p l e x i t ya n dc o s ti l lh a r d w a r e ，a n db eu s e di n s o f t w a r ee a s i l y a 1 s od o s ei tm a k et h es c l f l - h a n d o v e rw a i t i n gt i m eo fm a i nq u e u e v e r yl e s sa n dt h el e n g t hi nm a i nq u e u ev e r ys h o r t ，a n dm a k et h ec a l ld r o pr a t i o 东北大学博士论文a b s t r a c t l e a s t t h eq o si nc d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k sh a sb e e ni m p r o v e d q u i c k l y a i mf o rt h ep e c u l i a r i t yo f3 gs y s t e mt h a tc a nt r a n s m i tm u l t i t r a f f i c ，am e t h o d o fc a l la c c e s sc o n t r o lf o rm u l t i - c l a s st r a f f i cb a s e do ns o f t - h a n d o f fd o u b l eq u e u e si n c d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k sh a sb e e np r o p o s e d ，a n dd i f f e r e n tt r a f f i c a r eg i v e nd i f f e r e n tp r i o r i t ya c c o r d ；as o f t h a n d o f fd o u b l eq u e u e sm o d e li su s e dt o d e c r e a s eh a n d o f ff a i l u r ep r o b a b i l i t i e s ，a u d i oh a n d o f fc a l l sh a v et h eh i g h e rp r i o r i t y l e v e lt h a nd a t ah a n d o f fc a l l s ；h a n d o f fc a l l sh a v et h eh i g h e rp r i o r i t yl e v e lt h a nn e w a u d i oa n dd a t ac a l l s ，a n dn e wa u d i oc a l l sh a v et h eh i g h e rp r i o r i t yl e v e lt h a nn e w d a t ac a l l s ；t h ed i f f e r e n tc a l l sa r ec o n t r o l l e dt oe n t e rt h en e t w o r k sd e p e n d i n go n d i f f e r e n tn e t w o r k sc o n d i t i o n t h ec o n t r o lm o d e lc a nb er e a l i z e d e a s i l y o n h a r d w a r e ，i tw a ss i m u l a t e do na ne x p e r i m e n t a ls y s t e m ，i t sp e r f o r m a n c eh a sb e e n a n a l y z e d ，i ti sp r o v e dt h a tt h em o d e lc a na l l o c a t eb a n d w i d t hd y n a m i c a l l y ，u t i l i z e d r e s o u r c e e f f e c t i v e l yt oe n s u r et h eq o sf o rd i f f e r e n tt r a f f i co fc d m am o b i l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k s ；i tm a k e sc a l ld r o pr a t i ol e s sa n d w a i t i n gt i m es h o r t e l i naw o r d ，t h er e s o u r c ea l l o c a t i o na l g o r i t h m sp r o p o s e di nt h i sd i s s e r t a t i o na r e v e r yh e l p f u li nt h ei m p r o v e m e n t so ft h ep e r f o r m a n c e ，c a p a c i t ya n ds t a b i l i t yo ft h e s y s t e m k e y w o r d s ：c d m a ，c a l la d m i s s i o nc o n t r o l ，s o f t h a n d o f f , p o w e rc o n t r o l ，l o a d c o n t r o l v 东北大学博士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 蜂窝移动通信系统的发展概述 蜂窝组网理论由美国贝尔实验室提出，是移动通信发展引发的构想，是构 造移动通信网的一种新方法。从8 0 年代初开始，蜂窝理论进入移动通信。第 一代蜂窝移动通信系统是模拟移动通信系统，利用模拟传输方式实现话音业 务，包括美国的a m p s 【1 】( 先进的移动电话业务) 、英国的t a c s ( 全接入通 信系统) 、斯堪的纳维亚的n m t ( 北欧移动电话) 以及日本的n t t ( 日本电 话和电报) 等。第二代蜂窝移动通信系统是数字蜂窝移动通信系统，利用数字 传输方式实现话音和低码率数据业务。其容量和频谱利用率高于第一代，包括 g s m ( 全球移动通信系统) 、p d c ( 个人数字蜂窝) 、c d m ao n e ( i s - 9 5 ) 以 及u s t d m a ( i s 1 3 6 ) 。第二代进一步向第三代演变，提供更先进的业务， 如速率为1 0 0 2 0 0 k b p s 的电路和分组交换数据业务，这些演变的系统称为2 5 代系统，如g p r s 2 j ( 一般分组无线业务) 。除了增强第二代移动通信系统支 持数据业务的能力外，以i t u ( 国际电信联盟) 为首的许多国际组织和机构， 致力于第三代移动通信系统的研究开发及相关标准的制定。 i m t - 2 0 0 0 系统构成【3 】见图1 1 ，它主要有四个功能子系统构成，即核心网 ( c n ) 、无线接入网( r a n ) 、移动台( m t ) 和用户识别模块i m ) 组成。分别对应 于g s m 系统的交换子系统( s s s ) 、基站子系统( b s s ) 、移动台( m s ) 和s i m 卡。 图1 2 为第三代移动通信系统分层结构图。其中：物理层( p h y ) ：由一系列下行 物理信道和上行物理信道组成；链路层：由媒体接入控制( m a c ) 子层和链路 接入控制( l a c ) 子层组成，分别完成对物理层资源的管理以及业务质量控制； 高层：负责完成各种业务呼叫信令处理以及对各种业务的控制和处理，相当于 0 s i 模型中网络层以上各层的集合。 东北大学博士学位论文第一章绪论 j i 一盯秒 i 一丁一 i 二。家l 一： ： ： 一一 ： l 庭成员的核心网 罩奉奉罩 u i m m 接口 ( u l 劬 无线接口r a n - c n 接hn n i 接口 ( u n i ) 用户识别模块( u i 蝴 无线接入( r n ) 用户终端( 岫核心网c o r en e t w o r k ( c n ) 图i 1i m t 2 0 0 嘞能模型及接口 f i g 1 1i m t 一2 0 0 0f u n c t i o nm o d e la n da s s e m b leo r a 2 东北大学博士学位论文第一章绪论 1 9 9 9 年1 0 月2 5 日到儿月5 日在芬兰赫尔辛基召开的i t ut g 8 i 第1 8 次会议最终通过了i m t 一2 0 0 0 无线接口技术规范建议( i m t 。r s p c ) 。最终确立了 i m t - 2 0 0 0 所包含的无线接口技术标准1 4 1 。这次会议的最主要的结论是，通过 了i m t - 2 0 0 0 无线接口技术规范建议( i m t ，r s p c ) 。将无线接口的标准明确为5 个标准，即：i m t 一2 0 0 0c d m ad s 对应w c d m a ； i m t 一2 0 0 0c d m am c 对应 c d m a 2 0 0 0 ：i m t 一2 0 0 0c d m at d d 对应t d - s c d m a 和u t r at d d ：i m t 一2 0 0 0t d m a s c 对应u w c 1 3 5 ；i m t - 2 0 0 0f d m a t d m a 对应d e c t 。上述5 个名称，i t u 又 进一步简化为i m t d s 、i m t m c 、i m t - t d 、i m t - s c 和i m t f t ，如图1 3 ，可以说 i m t 一2 0 0 0 的地面无线接口标准有5 个标准构成。 图1 3i m t - 2 0 0 0 地面无线接口标准 f i g 1 3i m t 一2 0 0 0f l o o rw i r e l e s s a s s e m b l e s t a n d a r d 在这5 种技术规范中，以其中3 种c d m a 技术为主流1 5 】。即频分双工方式 的m c c d m a ( c d m a 2 0 0 0 ) 和d s c d m a ( w c d m a ) ，时分双工方式的c d m at d d ( t d s c d m a 和u t r at d d ) 。 第三代移动通信系统的特点是宽带化、智能化、个人化，具有大容量，高 速率，多业务，多码率以及变码率的特点，支持移动多媒体业务，可以为一个 用户同时提供多种业务，而不同业务具有不同的服务质量要求。 1 2 第三代移动通信系统在国内、外的研究现状 欧洲、美国、日本以及韩国、中国都在积极开展第三代移动通信系统的研 究工作。在欧洲，有关第三代移动通信系统的标准化工作主要在e t s i ( 欧洲 东北大学博士学位论文第一章绪论 电信标准化协会) 内进行，由s m g ( s p e c i a l m o b i l e g r o u p ) 负责。e t s i 定 义的第三代移动通信网络称为u m t s 6 l ( 通用移动通信系统) ，具有与 i m t - 2 0 0 0 基本相同的功能。最早实行的r a c e 3 l ( r e s e a r c ha n da d v a n c e d c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g i e si ne u r o p e ) 计划，是第三代移动通信系统的基础 研究。1 9 9 5 年，欧洲又提出了a c t s 3 j ( a d v a n c e dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g i e s a n ds e r v i c e s ) 计划，以支持移动通信系统的研究和开发。r a c e 和a c t s 在 第三代移动通信系统方面的研究成果为e t s i 制定相应的标准提供了重要的 参考。e t s is m g 的工作重点在无线传输技术( r t t ) 及网络结构方面，对 r t t 的研究包括w c d m a ( 由e r i c s s o n 公司提出) 和t d m 彤c d m a ( 由 s i e m e n s 公司提出) 。w c d m a 和r m m c d m a 都作为u m t s i m t 2 0 0 0 的 r 1 陌候选方案，其中w c d m a 用于f d d ( 频分双工) 方式，而t d m a c d m a 用于t d d ( 时分双工) 方式。 日本的第三代移动通信系统的标准化研究工作主 要由a _ r i b ( t h ea s s o c i a t i o nf o rr a d i oi n d u s t r i e sa n db u s i n e s s 对应于i t u r ) 和t t c ( t h et e l e c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yc o m m i t t e e ，对应于i t u t ) 负责。 a e i b 通过对几种r t t 方案的比较，最终选择w c d m a ，其绝大部分参数与 e t s i 的w c d m 一致。不过，a r i b 的w c d m a 既可用于f d d ，也可用于 t d d 。 在美国，第三代移动通信系统的标准化工作主要 由t i a ( t e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r ya s s o c i a t i o n ) 和t 1 p 1 负责，另外c d g ( c d m a d e v e l o p m e n tg r o u p ) 也在参与对c d m a 的标准化工作【3 j 。t 1 p 1 提 出的w c d m a n a ，与欧洲e t s l 日本a r i b 的w c d m a 有很多相似之处。 t i a 4 5 3 提出了u w c 1 3 6 ，t i a 4 5 5 提出了c d m a 2 0 0 0 ( 由i s 一9 5 演变而来) 。 除此之外，t 1 a 4 6 1 还提出了一种和第二代网络无任何联系的r t t 方案 w i m sw c d m a 。由t 1 p 1 提出的w - c d m an a 与t r 4 6 1 提出的w i m s w c d m a 合并，形成w p ，c d m a 方案。 韩国由n a ( t h et e l e c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya s s o c i a t i o n ) 负责第三代 移动通信系统的标准化工作，t r a 提出了两套方案，一是t t a l ，二是t t a 2 。 订a 1 对应于多带同步w c d m a ，与e t s i ，a r i b ，t i p l 的w c d m a 相似； t t a 2 对应于异步w c d m a ，与t r 4 5 5 的c d m a 2 0 0 0 相似。为研究w c d m a 东北大学博士学位论文第一章绪论 和c d m a 2 0 0 ，分别成立了3 g p p 7 】和3 g p p 2 8 1 。 中国的第三代移动通信系统的标准化由c a t t 负责，提出了具有自主知 识产权的t d s c d m a 方案，被i t u r 正式接纳，正在完成3 g p p 的标准化 工作。我国提出的另一项标准l a s c d m a 正在被列为3 g p p 2 的增强型数据 业务三种候选方案之一。 1 3 第三代移动通信系统的0 0 8 概述 第三代移动通信系统的目标是支持多种业务，且用户对q o s 的要求越来越 高，保证q o s 是网络运营商和通信系统能否取得成功的关键。无线移动通信系 统有其独特的性质，它的q o s 要求及控制机制和固定网的不同，q o s 是第三代 移动通信系统研究工作的一个关键问题。 对q o s 的一般要求有：q o s 的参数不应受到一个或几个外部q o s 控制机 制的限制，但q o s 应能够通过使用u m t s 规定的控制机制来提供不同级别的 q o s 9 j ；所有的参数及所有的参数组合必须有明确的意义；q o s 机制必须允许 有效地使用无线容量，允许核心网和接入网独立地进化，允许u m t s 网进化。 q o s 是用一组参数来定义的，这些参数必须满足下列准则【1 0 】：q o s 控制机制应 在m s 和3 g 网关节点间对等的基础上提供q o s 参数控制，能够和现在的q o s 方法进行有效地交互工作；q o s 机制应提供应用需求和u m t s 业务间的映射； 另外，q o s 应能够通过使用u m t s 规定的控制机制来提供不同级别的q o s 1 1 1 ； 在3 0 服务节点内，对所有的分组模式通信需要采用基于会话( s e s s i o n ) 的方法， 因此u m t s 的q o s 必须紧密地链接，它的基本特性是每个地址多个q o s 流： u m t s 应提供有限的q o s 定义；由q o s 引起的开销和额外的复杂性应尽量低， 网络传输和存储的状态信息的数量也应尽量少；q o s 应支持有效的资源利用； q o s 参数需要支持非对称承载业务；应用应能指明其数据传输的q o s 值；q o s 的作用应是动态的，即在活动的进程期间可以修改q o s 参数；参数的数量应尽 量少( 增加参数的数量，也增加了系统的复杂性) ；系统应满足用户的q o s 要求， 包括在核心网内改变s g s n 。 为了实现一定的网络q o s ，必须从业务的起点到业务的终点建立具有明确 定义的属性和功能的承载业务。一个承载业务包括能够提供协议的q o s 所有 东北大学博士学位论文第一章绪论 方面。这些方面包含在控制信令、用户平面传输和q o s 管理功能之中。u m t s 承载业务的分层结构示于图1 4 ，每层的承载业务利用下层提供的业务来提供 自己的业务l l “。 从一个t e 到另一个t e 的业务要经过网络的不同的承载业务。一个t e 通过使用移动终端( m t ) 连接到u m t s 网络。应用级的端到端业务使用下层网 络的承载业务，它利用t em t 局部承载业务、u m t s 承载业务和外部承载业务 来实现。u m t s 承载业务由两部分组成，无线接入承载业务和核心网承载业务。 两种业务反映了在各自蜂窝网络拓扑上实现u m t s 承载业务的最优方法。 图1 4u i t s 的承载业务分层结构 f i g 1 4u i t sb e a r e rs e r v i c el a y e rs t r u c t u r e 无线接入承载业务在m r 和c n i u 边缘节点问提供信令和用户数据的保密 传输，这种传输保证协商的u m t s 承载业务的q o s 或对信令保证缺省的q o s 。 此业务基于无线接口的特性对正在移动的mt 也保持其q o s 。如果支持不对 称的差错保护，它将由下层无线承载业务来提供。u m t s 核心网的核心网承载 业务利用c n 路由器将u m t sc n i u 边缘节点和外部网络联结起来。此业务的 作用是有效地控制和利用骨干网来提供协商的u m t s 承载业务。u m t s 分组 6 东北大学博士学位论文第一章绪论 核心网将支持有不同q o s 要求的各种骨干网承载业务。无线接入承载业务通 过无线承载业务和lu 承载业务来实现。 表1