第10讲3G移动通信系统介绍.ppt

3G移动通信系统介绍 CDMA系统基本结构 GSM系统基本结构 BSC MS MS EIR MSC MSC HLR VLR AUC OMC PDN PSTN ISDN BTS BTS BTS BSC BTS BTS BTS 网络交换子系统 基站子系统 移动台 公共网 IMT 2000无线接口标准 CDMATDMA IMT DSWCDMA IMT MCcdma2000 IMT TCTD CDMATD SCDMA IMT SCUWC 136 IMT FTDECT 第三代移动通信标准化格局 IMT 2000主流提案 3个 WCDMA提案宽带直接序列扩频CDMA方案 由欧洲电信标准协会 ETsI 提交 该系统可由GSM系统平滑演进 目前WCDMA提案由3GPP组织进行全面规范 IMT 2000主流提案 cdma2000提案多载波cdma方案 由美国通信工业协会 TIA 提交 该系统可由窄带cdma Is一95 兼容过渡 其间分为两个阶段 即cdma20001XRTT和cdma20003xRTT 目前cDMA2000提案由3GPP2组织进行全面规范 IMT 2000主流提案 TD SCDMA提案时分同步CDMA方案 由大唐公司代表中国 以信息产业部电信科学技术研究院 cATT 的名义提交 可以在GsM系统上演进 在非对称频段上具有显著优势 该提案已被3GPP的R4版本接纳 标志着TD scDMA技术已经真正得到世界各大通信运营商和设备制造商的认可 成为全球第三代移动通信网络建设的重要选择方案之一 3G频谱分配 第三代伙伴项目 3GPP和3GPP2 3GPP由欧洲的ETSI 日本ARIB TTC 韩国TTA 美国的T1和中国CWTS六个标准化组织组成 宗旨是制定以GSM为核心网 WCDMA和CDMATDD TD SCDMA和UTRATDD 融合技术为无线接口的标准 3GPP2由美国的ANSI TIA 日本ARIB TTC 韩国TTA和中国CWTS五个标准化组织组成 宗旨是制定以ANSI IS 41为核心网 cdma2000为无线接口的标准 IS 41标准 用在AMPS系统 IS 136系统和IS 95系统中实现漫游 3GPPcdma2000 1XEV的技术标准 其中用高通公司技术的称为HDR HDR 高速数据传输 用摩托罗拉和 公司联合开发的技术称为1xTreme LTE 长期演进 上行50M s 下行100M s LTE EDGE 增强型数据速率GSM演进 LTE 长期演进 上行50M s 下行100M s HSDPA 高速下行分组接入 LTE 用户速率与移动性的关系 10Kbps WideArea HighMobility ShortDistance LowMobility UserBitRate 144Kbps 384Kbps 2Mbps Evolved2ndGenerationSystems GSM HSCSD GPRS IS 95B 2ndGenerationSystems GSM IS 95 IS 136 PDC GSM EDGE IMT 2000 第三代统一规范的必要性 全球统一频谱 减少频谱冲突跨体制 跨区域的全球漫游大规模生产 降低运营和终端成本减少投资和开发风险 解决知识产权冲突 避免多种系统的选择问题用户 运营者和生产商三者均可获益各国在ITU进行了真诚合作 达成一致 采用IMT 2000家族的概念 3G的三大主流技术标准比较 1 WCDMA系统概述 移动通信的发展和WCDMA的演进UMTS网络单元构成UTRAN接口功能 UMTS的含义 UMTS UniversalMobileTelecommunicationsSystem 通用移动通信系统 是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统 通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统 WCDMA系统结构和功能 UTRAN UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork 全球地面无线接入网 CN CoreNetwork 核心网 UE UserEquipment 用户设备 1 ME TheMobileEquipment 提供应用和服务 2 USIM TheUMTSSubsriberModule 提供用户身份识别WCDMA系统结构 UTRAN结构 RNC 无线网络控制器NodeB 基站 核心网络的演进 SGSN 服务GPRS支持节点GGSN 网关GPRS支持节点 R99 R4核心网络结构 MSC SCP HLR MSC RAN RAN RAN TDM MSCServer SCP HLR RAN RAN RAN TDM ATM IP CS MGW CS MGW MSCServer TUP ISUP BICC TUP ISUP 注 R99与R4的分组域无变化 图中未画出 R99 R4 H 248 H 248 MAPOverTDM MAPOverTDM IP CAPOverTDM CAPOverTDM IP SCP 业务控制电NodeB 基站 3GR4组网 3GPP的演进过程 WCDMAFDD引入Iu接口GSM GPRS核心网 WCDMA协议版本的演进 继承2G GSM和GPRS 所有的业务和功能核心网分CS电路域和PS分组域接入网引入WCDMAUTRAN核心网和接入网之间的Iu接口基于ATM 继承WCDMAR99所有的业务和功能电路域结构的变化 控制和承载相分离 MSC可以用合一或SERVER MGW分离结构实现电路域引入分组话音 支持多种传输技术 TDM ATM IP 继承WCDMAR4所有的业务和功能核心网增加IM IP多媒体域 RAN向IP方向发展增强的IPQoS能力 支持端到端的IP多媒体业务 2000 2001 2002 功能冻结点 2 CDMA发展进程 CDMA20001X是后续网络发展的基础 语音容量是IS95的两倍 可提供153 6Kbps的数据业务 Release0 CDMA20001XEV DO EvolutionData Optimized 在专用载频上实现高速分组数据业务CDMA20001XEV DV EvolutionData1X 1xEV DV CDMA2000 1X的网络结构 PDSN 分组数据业务节点AAA 鉴权 授权 计费服务器HA 归属代理FA 外部代理PCF 分组控制功能RADIUS 归属IP网络 HomeIPNetwork HomeAAA MobileStationMobileClient HomeISPPrivateNetworkVisitedProviderHomeProvider VisitedAccessProviderNetwork MSC VLR VisitedAAA AccessNetworkBSC PCF FA HLR HomeAccessProviderNetwork AAAServer AAABrokerNetwork R Pinterface A10 A11MIP GRE IPNetwork PDSN Firewall IPnetwork SS7Network HA CDMA2000 1X的核心网 PDSN 分组数据业务节点AAA 鉴权 授权 计费服务器HA 归属代理FA 外部代理PCF 分组控制功能RADIUS 归属IP网络 TD SCDMA技术的评估结果 中国的TD SCDMA提案完全符合并超出ITU的最低要求验证了TD SCDMA技术的优势 如 由于采用智能天线和同步CDMA技术 所以容量大成本低适合非对称数据的传输频段使用灵活 TD SCDMA的标准化情况 1998年11月TG8 1伦敦会议明确TD SCDMA符合IMT 2000要求 适应于所有环境应用 1999年3月完成TD SCDMA关键参数1999年4月成立中国无线通信标准研究组 CWTS 组织国内几十个单位共同制定移动通信标准 1999年10月完成提交到ITU的TD SCDMA无线接口技术规范 1999年11月TG8 1会议通过TD CDMA作为RSPC建议CDMATDD一个标准 5 3节 2000年5月ITU RRA 2000正式批准RKEY M 1455 和RSPC建议 M 1457 TD SCDMA在3GPP的标准化 中国在ITU一直倡导TDD的融合1999年初主办多次TDD融合专题研讨会 并开始向3GPP提交文稿 1999年5月CWTS加入3GPP 1999年9月运营者融合组织 OHG 包括TD SCDMA的两种码片速率的CDMATDD方式 1999年10月TD SCDMA正式开始在3GPP的标准化 1999年底基本接受保留两个TDD优势 明确标准化计划 即2000年6月完成技术报告计划 R00完成标准化 3GPP在Release4 即2001年3月完成低码片速率 TD SCDMA 的标准化工作 核心网分为基于GSM GPRS R99 R4 和全IP R5 两个阶段 TDD和FDD FDD适合于大区制的全国系统适合于对称业务 如话音 交互式实时数据业务等TDD适合于高密度用户地区 适合于对称及不对称的数据业务 如话音 实时数据业务 特别是互联网方式的业务能提供成本低廉的设备 IMT2000的CDMATDD标准概况 两种CDMATDDRTT TD SCDMA和UTRATDD两种TDD方案的异同 项目TD SCDMAUTRATDD带宽和码片速率1 6MHz 1 28Mcps5MHz 3 84Mcps帧结构7时隙 5ms15时隙 10ms智能天线使用难使用多用户检测使用使用软件无线电全面使用部分使用切换接力切换硬切换相同技术 信道编码和交织 调制 QPSK DCA TDX ODMA等等设计思想 全面满足IMT2000要求室内系统 作为FDD的补充 TD SCDMA的关键技术 智能天线 多用户检测多时隙的TDMA DS CDMA 帧结构 同步CDMA用软件无线电技术实现信道编码和交织 和3GPP相同 接力切换 TD SCDMA系统的优势 有利于频谱的有效利用 不需要成对的频段 分配频段也比较简单 而WCDMA系统的FDD技术却需要成对的频段 更适用于不对称的业务 因为上下行资源可以灵活分配 因此更适用于Internet 多媒体应用和文件传输业务 而WCDMA系统此时只能是浪费一个上行频段 便于使用诸如智能天线等新技术 上下行链路的相关性 上下行工作于同一频率 因此对称的电波传播特性使之便于使用诸如智能天线等新技术 达到提高性能 降低成本的作用 而WCDMA上下行不使用同一个频段 因此不具备相关性 TDD设备成本较低 主要是由于信道是对应的 因此就可能简化接收机 无收发隔离的要求 可以使用单片IC来实现射频收发信机 TD SCDM