第三代移动通信网的技术倾1.doc

第三代移动通信网的技术倾向摘要简述未来的第三代移动通信网IMT2000准备提供高速数据业务的基本设想，即在移动核心网中加设通用分组无线电业务，以便连往Internet。进而说明空中接口倾向于使用宽带码分多址和时分双工的制式，而在无线电接入网中加设无线电网络控制器，该控制器与基台之间则利用异步转移模式及其新型适配层的交换技术和信令规约。关键词 移动通信 数据通信 码分多址 异步转移模式1第三代移动通信和IMT-2000城市蜂窝网无线移动通信发展迅速，尤其从第一代的模拟电话网过渡至第二代的数字电话网后，使用移动终端的用户数更是逐年激增。近年在世界各地流行广泛的第二代移动通信GSM9001800，正在积极计划准备向全球统一通用的第三代移动通信IMT2000（International Mobile Telecommunications）进化。关于第三代移动通信网，很多人认为移动通信不能停留在电话通信和仅仅连通传统有公用交换电话网（PSTN），还应容许个人便携的膝上计算机在半移动时间（即步行休止时间）接入Internet，进行数据通信或索取WWW信息。同时还要出便携计算机适当配备简单的摄像和显示、话筒和喇叭，以及手写板等必要装置，实现无线多媒体通信。移动通信的核心网要提供较多的数据通信，就必须采用互联网规约传输控制规约（IPTCP），也即必须利用IP技术。IMT-2000的基本设想是把无线接入网功能与移动核心网功能分开。无线接入网使一定地区范围内所有用户的移动终端能够经过它的功能连通核心网，使用各种通信业务。而移动核心网则一方面由移动交换中心（MSC）在需要时连往市内公用通信网（PSTNISDN）。另一方面又可按移动用户需要连往Internet或其它以IP为基础的分组网，因而设置通用分组无线业务（GPRS，General Packet Radio Services）。第二代移动通信GSM原来主要提供电话，附带传输低速数据，不超过9.6kbS。现在计划第三代移动通信的核心网采用GPRS，容许高速数据通信至170kbS。又如空中接口使用W-CDMA，较远距离的数据通信速率可达384kbS，较近距离则可达2MbS。在大楼内部的无线局域网移动通信，如用WATM和WIP，数据速率可高达20MbS。因此，第三代移动通信适应高速数据通信和多媒体通信，需要利用新的技术。由此可见，第三代移动通信网必须具有较大的带宽容量和较远的覆盖距离，必须有能力提供固定数据速率和随机速率的数据通信业务，特别要能够让移动（或半移动）用户方便地完成对Internetintranet的宽带接入，进行多媒体通信。该通信网还可引用新型业务和技术，对用户提供价格较低的通信业务和移动终端。2空中接口利用WCDMA和TDD在第二代蜂窝网中，移动终端（MT）与基台（BS）之间的无线空中接口有TDMA与CDMA两种不同的多址方式。从运用实践来比较，各有一定的优缺点。由于CDMA网的容量稍大，话音质童稍佳，又因为CDMA采用功率控制，移动用户越区时有软交接（Soft Handover）的优点，所以一般认为CDMA比TDMA优越。IS-95型CDMA系统扩频所用带宽原来采用1.25MHz，属于窄带CDMA研究后，现在采用5MHz或更大的带宽。再对各项有关技术和测试反复研究和比较，认为这种宽带CDMA（WCDMA）对蜂窝网发展更有利。在近年探讨第三代蜂窝网的过程中，不少单位主张其空中接口一律采用WCDMA，而有关其接入网等的设计，也应地按照WCDMA的空中接口办理。从移动终端至基台的无线双工联系本来采用频分双工（FDD），即双向有各自的频段。当空中接回采用WCDMA时，也可是FDD，如一个方向用1920MHz1980MHz频段，另一个方向用2110MHz2170MHz。不过，有些研究单位主张WCDMA采用时分双工（TDD），即双向使用同一频段，但又有各自的时段。现在看来，第三代蜂窝移动通信网从MT至BS的空中接口，似乎应妥慎考虑这种WCDMA结合TDD方案的优越性，况且将来无线移动通信的业务越来越繁忙，无线电频谱资源的节约利用必须受到高度重视。3接入网利用ATM交换技术前面已经提到，蜂窝无线移动通信网的结构除了用户的移动终端外，有接入网和核心网两大部分，并从核心网连至公用固定通信网。近年来，由于移动通信用户的需求除了传统电话通信外，还要接入Internet进行数据通信，而且这种业务增长非常快。所以移动核心网除包含原来的MSC，得以连通PSTNISDN外，还包含新设的GPRS，用来连通InternetIntranet。至于无线接入网，主要包含蜂窝网的许多无线电基台和无线网控制器，这种控制器比原来的基台控制器具有更多功能，不仅用于移动电话业务，而且承担用户数据业务的控制。鉴于ATM技术适合通信网的各类不同业务，尤其适合高速多媒体业务，IMT2000设计者曾精心考虑在基于W-CDMA的蜂窝无线接入网中，使用ATM交换和复接技术。在接入网中，无线网控制器（RNC）要控制多个基台。在进行软交接时，MT保持联系的几个BS可能分属于不同的RNC，但其中有一个是主要的RNC，称为SRNC（servinRNC）。当MT与某一BS通信时，S-RNC与这个BS之间建立ATM自适应层（AAL2）连接，并在该BS终止此连接，即MT中无此适配层。在软交接时，MT与几个BS通信，S-RNC就为几个BS建立这种连接，会持续较长时间。软交接对SRNC与几个BS的AAL2连接有一定的QoS要求，例如必须满足严格的时延和抖动条件。这也是ATM网必须完成的任务。可以说，在WCDMA接入网，S-RNC的主要作用是控制与交接有关的BS，建立和消除这些BS的软交接，以及控制无线电传输和带宽，以满足SRNC与BS之间和BS与MT之间的时延要求。总的来说，WCDMA的软交接对传输网设计有四点要求：（1）对于一般接入网，需要建立或拆除从任一个RNC至任一个BS或RNC的传输通路。这就要求各个RNC能交换AAL2连接。（2）为了让用户完善地进行软交接，这些传输通路应该快速建立或拆除，例如在100ms或更短的时间。（3）由于CDMA要求软交接的各路同步，所以不管其实际载送的用户应用数据如何，所有软交接的各路同样有严格的时延和抖动要求。（4）长的数据分组应该分割，使得可按时间精确的短分组进行交织。这些要求表明：无线接入网的内部连接必须具有严格的QoS控制。目前最有希望能满足这些要求的技术就是ATM及其适配层AAL2。由于SRNC可能连至不同的核心网，诸如电话网和分组数据网，ATM的适配层对于电话业务是AAL2，对于IP数据业务则以AAL5较好。蜂窝网设计一般能够满足AAL2交换最主要的要求，AAL2网只是有效地用作接入网中各个RNC和BS相互间的传送，不到达用户MT。4新的AAL2信令规约建立或拆除AAL2端与瑞间的连接，则需