第7章第三代移动通信系统(3G).ppt

第7章第三代移动通信系统 3G 7 1概述3G标准比较 7 1概述 事实上 早在1985年 国际电信联盟 ITU 就提出了第三代移动通信系统的概念 当时称为未来公共陆地移动通信系统 后考虑到该系统预计在2000年左右商用 且工作于2000MHz频段 1996年更名为国际移动电信系统IMT 2000 InternationalMobileTelecomunication 2000 其主要特性有 1 全球化 IMT 2000是一个全球性的系统 它包括多种系统 在设计上具有高度的通用性 该系统中的业务以及它与固定网之间的业务可以兼容 能提供全球漫游 2 多媒体化 提供高质量的多媒体业务 如话音 可变速率数据 视频和高清晰图像等多种业务 3 综合化 能把现存的各类移动通信系统综合在统一的系统中 以提供多种服务 4 智能化 主要表现在智能网的引入 移动终端和基站采用软件无线电技术 5 个人化 用户可用惟一个人电信号码 PTN 在终端上获取所需要的电信业务 这就超越了传统的终端移动性 真正实现了个人移动性 图7 1IMT 2000系统的营运环境 3G标准比较 朱志亮Tel移动通信发展简述 1 无线通信概念的出现关键词 无线电台 蜂窝 终端小型化 AMPS2 第二代移动通信发展的主要动力关键词 欧洲 统一 数字 GSM TDMA 美国关键词 Qualcomm公司 IS 95 频谱 话音质量 保密 起步较晚第三代移动通信系统 3G 人们孜孜不倦地对新技术进行开发 其主要目的是为了满足市场更高的应用需求 手持机的迅速普及将驱动通信向个人化方向发展 互联网用户数以翻番的速度膨胀又带来了移动数据通信的发展机遇 特别是移动多媒体和高速数据业务的迅速发展 迫切需要设计和建设一种新的网络以提供更宽的工作频带 支持更加灵活的多种类业务 高速率数据 多媒体及对称或非对称业务等 并使移动终端能够在不同的网络间进行漫游 还有 对于不同的通信业务其性能要求也是不同的 对不同业务的实时性和服务质量的要求差别很大 大量业务还需要上下行不对称的服务 如浏览网页 下载音乐等 所有这些 3G系统都能够很好地予以满足 第三代移动通信的标准化过程 ITU要求IMT 2000RTT必须满足以下三种环境的要求 快速移动环境 最高速率达144kbit s 室外到室内或步行环境 最高速率达384kbit s 室内环境 最高速率达2Mbit s 为了能够在未来的全球化标准的竞赛中取得领先 各个地区 国家 公司及标准化组织纷纷提出了自己的技术标准 这10种提案中以欧洲的W CDMA技术和美国的CDMA2000技术最为看好 同时 中国的TD SCDMA技术由于其本身的技术先进性并得到中国政府 运营商和产业界的支持 也很受瞩目 通过一年半时间的评估和融合 1999年11月5日ITU在赫尔辛基举行的TG8 1第18次会议上 确认了如下5种第三代移动通信RTT 无线传输技术 技术 无线传输技术 RTT 主要包括多址技术 调制解调技术 信道编解码与交织 双工技术 信道结构和复用 帧结构 RF信道参数等 WCDMA WCDMA最初主要有Ericsson Nokia公司为代表的欧洲通信厂商提出 这些公司都在第二代移动通信技术和市场占尽了先机 并希望能够在第三代依然保持世界领先的地位 日本由于在第二代移动通信时代没有采用全球主流的技术标准 而是自己独立制订开发 很大程度制约了日本的设备厂商在世界范围内的作为 所以日本希望借第三代的契机 能够进入国际市场 以NTTDoCoMo为主的各个公司提出的技术与欧洲的WCDMA比较相似 二者相融合 成为现在的WCDMA系统 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 网络运营商可以通过在GSM网络上引入GPRS网络设备和新业务 培育数据业务消费群体 逐步过渡到3G WCDMA cdma2000 CDMA2000是在IS 95系统的基础上由Qualcomm Lucent Motorola和Nortel等公司一起提出的 CDMA2000技术的选择和设计最大限度地考虑和IS 95系统的后向兼容 很多基本参数和特性都是相同的 cdma2000标准是一个体系结构 称为cdma2000family 它同样还包含一系列的子标准 cdma2000的发起者主要以美国和韩国为主的以IS 95CDMA为标准的制造商和运营公司 cdma2000继承了IS 95窄带CDMA系统的技术特点 网络运营商同样可以在窄带CDMA网络中更换或增加部分网络设备过渡到3G cdma2000 TD SCDMA目前主要是西门子公司和中国大唐集团在开发 较前两个技术标准而言 对TD SCDMA进行大力支持和结成产业联盟的企业还比较少 TD SCDMA TD SCDMA 现代电信技术的发展 尤其是近十多年来移动通信技术的发展过程告诉我们 标准是现代技术发展的核心 谁拥有了标准 掌握了大量的专利权 谁就赢得了主动权 占领了高科技的制高点 由于种种原因 我国在移动通信技术方面 错过了第一代移动通信发展的机遇 而在第二代时期仅仅赶上了个 末班车 为外国产品进行散件组装 从而使我国80 以上的市场被外企所占有 实践证明 市场之争归根到底是技术之争 标准之争 三流的企业做产品 二流的企业做技术 一流的企业做标准 TD SCDMA TD SCDMA系统全面满足IMT 2000的基本要求 采用不需配对频率的TDD 时分双工 工作方式 以及FDMA TDMA CDMA相结合的多址接入方式 同时使用1 28Mcps的低码片速率 扩频带宽为1 6MHz TD SCDMA系统的优势 主要体现在 TD SCDMA 1 频谱灵活性和支持蜂窝网的能力仅需要1 6MHz 单载波 的最小带宽 不需要成对的频率 若带宽为5MHz则支持3个载波 在一个地区可组成蜂窝网 2 高频谱利用率TD SCDMA频谱利用率高 抗干扰能力强 系统容量大 适用于人口密集的大 中城市传输对称与非对称业务 3 适用于多种使用环境TD CDMA系统全面满足ITU的要求 适用于多种环境 4 设备成本低设备成本低 系统性能价格比高 具有我国自主的知识产权 在网络规划 系统设计 工程建设以及为国内运营商提供长期技术支持和技术服务等方面带来方便 可大大节省系统建设投资和运营成本 TD SCDMA发展现状 TD SCDMA 时分同步码分多址 是由大唐电信科技产业集团代表中国提交 并于2000年5月被国际电联接纳 2001年3月被3GPP认可的世界第三代移动通信的三大标准之一 作为目前全球正在进行大规模商业产品开发的TDD产品 一方面 世界各国均已预留TDD频率 另一方面 TDD在全球的统一频段 也有利于TD的全球漫游 这些都使得TD SCDMA在未来的竞争力不言而喻 2000年5月 TD SCDMA被国际电联批准为3G国际标准2001年3月 TD SCDMA标准被3GPP正式接纳2002年10月 信产部公布3G频谱规划 划分了155兆TDD频段2002年10月 TD SCDMA产业联盟成立2004年10月 TD SCDMA顺利结束MTNet测试 成绩喜人2005年7月 TD SCDMA顺利结束产业化专项测试 TD SCDMA发展里程碑 标准创立阶段 技术验证阶段 产品开发阶段 从98年6月标准提出到2000年5月被ITU接纳及2001年3月被3GPP接纳 从98年底到2002年12月MTNet内部测试第二阶段完成 从2002年2月大唐移动成立到2004年底 正式进入产业化阶段 2005年上半年产品进入市场 规模化发展以及3G后技术的跟进与发展 市场应用阶段 成长轨迹 以联盟企业为主导 众多企业共同参与的TD SCDMA产业发展环境已经形成 我国作为经济后发国家 要实现产业结构的调整必须把握新兴的产业机遇 也就是要抓住由于技术更新换代所带来的新兴产业机会 只有在这样的产业领域 我们的劣势才能充分规避 我们的后发优势才能得以充分施展 时间周期 2 1 3 4 5 6 技术代际 后发国家发挥后发优势的最佳时机 技术路径已为发达国家设定 产业格局稳定 后发国家只能跟随 技术更替时先发国家的劣势 已有的雄厚产业基础可能由于技术的升级而价值全失 转移成本巨大 技术更替时后发国家的优势 原有基础基本空白 便于产业重塑 不存在转移成本和沉没成本问题 典型案例 二十世纪八十年代初期 中国与印度相比在通讯领域存在巨大的差距 当中国的电话交换机尚以落后的步进制交换机为主时 印度已普及了当时属于先进技术的纵横制交换机 且规模远比中国大 而当数字技术的发展使得程控交换机成为通讯领域的新兴技术时 印度因全部更新代价巨大而迟疑不决 而中国则毫不犹豫地抓住机遇迅速替代并普及了程控交换机 今天 中国与印度相比已在通讯领域取得了绝对领先地位 从产业大背景来看 移动通信产业是事关国民经济发展的重要战略性产业 国家必须具有主导产业发展的能力 资金以及技术双重密集型特征 是基础性 先导性以及战略性产业 产业价值链较长 具有明显的产业带动和辐射效应 国家的基础通信设施 关系到国家安全 从产业发展规律来看 移动通信正处于新老技术更替的关键时期 从TD自身的技术特点来看 TD自身的技术优势 不但完全能够承载3G运营服务 给运营企业和用户带来非凡的价值 也将为我国在后3G及4G阶段争取先发优势奠定坚实基础 终端成本远低于WCDMA和cdma2000 系统设备综合成本要低30 频谱利用率高 容量大 不仅能够满足话音的需求 而且在数据通信方面的优势更加明显网络规划简单 具有呼吸效应微弱 各类业务覆盖半径基本相同 对原有站点利用率高等特点采用的关键技术是公认的B3G发展方向 并且MIMO和OFDM技术更容易引入 TD SCDMA是我国通信业实现科技资助创新的典范 3G业务发展趋势 话音业务 话音业务作为基本通信方式 不会弱化能够提供更好的通话语音质量话音业务是运营商收入的基本保证 数据业务 数据业务的培育是一个长期过程数据业务是吸引力和品牌 是最具潜力的业务3G数据业务主体是基于不对称数据业务的具体应用创新的3G数据业务价值链体现了运营商的核心竞争力 数据业务的提供能力将成为运营商竞争3G的关键所在 UMTS UniversalMobileTelecommunicationSystem 4G浅析 3G系统的局限性1 不能支持较高的通信速率 平均速率只能达到384kbit s2 不能提供动态范围多速率业务 3 不能真正实现不同频段的不同业务环境间的无缝漫游 2000年10月6日国际电信联盟 ITU 在加拿大蒙特利尔市成立了 IMT2000andBeyond 工作组 开始了对4G的研究 未来的通信系统具备以下特征 a 用户可以在任何地点 任何时间以任何方式不受限地接入网络中来 b 移动终端可以是任何类型的 c 用户可以自由地选择业务 应用和网络 d 可以实现非常先进的移动电子商务 e 新的技术可以非常容易地被引入到系统和业务中来 未来的4G系统至少具备以下的基本条件 1 具有很高的数据传输速率 对于大范围高速移动用户 250km h 数据速率为2Mbit s 对于中速移动用户 60km h 数据速率为20Mbbit s 对于低速移动用户 室内或步行者 数据速率为100Mbit s 2 实现真正的无缝漫游 4G移动通信系统实现全球统一的标准 能使各类媒体 通信主机及网络之间进行 无缝连接 真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信 3 高度智能化的网络 采用智能技术的4G通信系统将是一个高度自治 自适应的网络 采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行