3G移动通信技术.doc

3G移动通信技术1.1 3G概述3G是英文3rdGeneration，指第三代移动通信技术1。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G)，第三代手机一般地讲，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。它能够处理图像、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。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(兆字节每秒)、384kbps(千字节每秒)以及144kbps的传输速度。简单地说，3G实际上就是一个宽带的无线网络。1.2 3G的历史从1G到2G 在3G出现之前，其实是没有1G和2G的。换句话说，1G到2G这个名词是随着3G的出现而为了有别于以往的行动通讯技术才应运而生。在80年代初期，个人通讯系统(Personal communication system：PCS)开始流行，当时有许多国家提倡应该要在个人通讯上实现移动化，为了实现这个需求，各种不同的通讯技术纷纷被提出，如早期的卫星电话就是一个最好的例子。当时无线基地台建置成本还是相当高昂时，卫星电话等许多空中无线通讯平台都是被看好的技术，但是最后普及的却是美国的AMPS系统。 AMPS系统最早是在70年代美国开始试验，后来在1981年斯堪第那维亚开始了商业化服务，而日本在1980年也开始了商业运转。早期AMPS系统是提供给车辆上可用电话为主要目的，客户锁定为特定的商业人士。但是后来因为广受欢迎，价格渐渐普及化，而AMPS也系统不断地在改良，到了1990年中，美国将AMPS系统变成一个全国性的服务。它最大的特色是采用了细胞式系统，可以允许每一个人可以在一个基地台的服务范围内可以拨出和接收电话。这是现今所有行动电话网络的始祖，即使到现在全世界的行动电话还是采用地面蜂巢网络得架构，丝毫没有改变。AMPS系统即是我们所俗称的1G。 一直到1990年，AMPS系统趋于饱和，于是许多公司提出其它的解决方案。北美提出两种解决方案，欧洲提出一种。北美两种方案分别是NA-TDMA与CDMA系统，欧洲则提出GSM系统。这三种即是俗称的2G，而CDMA后来则演变成所有3G相关技术的先趋。 GSM系统台湾翻成泛欧式数字细胞行动通信系统，但是实际上他的全名是行动通信全球系统Global System for Mobile Communication 。1982年欧洲的AMPS系统已经进入了商业部署，但是欧洲当局预期行动电话将会有长足的进步，于是促使欧洲邮电管理会议研拟新的行动电话技术。该会议成立一个特别行动电话小组（Group Special Mobile or Special Mobile Group），而该小组的成员以开头的第一个字母自称GSM，这就是GSM的由来。GSM主要设计的目的是可以国际漫游，这也是其它标准如CDMA IS-95没有的优点。而GSM也不同于AMPS系统，它是纯数字的讯号，不像AMPS是模拟讯号，所以GSM可以提供较高的数据传输服务频宽，最高可达9,600b/s，以当时而言已经是很够用了。GSM因为目标放在国际漫游上，所以后来全球市场将近70%都是GSM系统，而采用CDMA标准的国家如美国、加拿大、韩国这些国家，因为无法与其它国家互通而被有些使用者冠上了通讯孤岛之类的称号，这是GSM非常成功的一点。 NA-TDMA是美国所提出的另一个AMPS改进方案。TDMA全文是分时多任务接取（Time Division Multiple Access），NA指的是北美，所以NA-TDMA指的是北美分时多任务接取系统。NA-TDMA经过许多版本的修订，最后主要的版本是IS-136。IS-136是AMPS的延伸，可以在AMPS系统环境上操作，可以提供短信息服务。北美很多提供IS-136服务的公司标到1900MHz的频段，而后来IS-136中模拟话音通道的技术采用GSM技术，这也就是为什么后来我们的三频手机（GSM900、1800、1900）可以在北美某些地方使用的缘故。 值得一提的是，GSM一开始设计时允许用户数据与手机分离，于是有SIM卡的设计，但是CDMA与NA-TDMA没有，所以CDMA与NA-TDMA的手机号码是烧在手机上不能随意更改的。经过了AMPS系统与GSM、CDMA与NA-TDMA等系统改进，国际电信联盟ITU）在1990年就提出3G的概念，称为IMT-2000标准。但是这个标准只是提出一个大略的描述，说明3G应该具备什么样的特性，达到什么样的要求。到了1998年，ITU接受15个关于IMT-2000的技术标准建议案，其中采用卫星的有六个，9个采用地面基地台建议案。而地面建议案中，如果是采用多任务接取技术的项目，有八种采用CDMA相关技术，所以CDMA几乎是成为IMT-2000标准的主流。2而后的两个重要组织确定了这些标准之中何者出线。一个是3GPP，一个是3GPP2，各组织成员纷纷在ITU提案希望可以争取关于标准之制订。一直到了1999年11月，从所有相关建议案中选出了四项技术，分别是WCDMA、cdma2000、UTRA TDD、EDGE。EDGE是IS-136的升级版本，UTRA TDD后来变成了TD-SCDMA。3G的标准演变就此确定。31.3 3G发展的外部环境（3G与Wi-Fi技术）在3G诞生并发展的同时，也有着多种其他的网络技术在发展着，其中就有目前发展势头也非常良好的WI-FI。以下就着重比较2者，让我们看看，3G是否更有发展前景呢。WI-FI（Wireless Fidelity），就是无线保真。其技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的使2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。其目前可使用的标准有两个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b，IEEE802.11g，IEEE802.11n。该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。Wi-Fi技术突出的优势在于： 其一，无线电波的覆盖范围广，基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50英尺左右约合15米，而Wi-Fi的半径则可达300英尺左右约合100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交换机。据悉，该款产品能够把目前Wi-Fi无线网络300英尺接近100米的通信距离扩大到4英里约6.5公里。 其二，虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待改进，但传输速度非常快，可以达到11mbps，符合个人和社会信息化的需求。 其三，厂商进入该领域的门槛比较低。厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。这样，由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100米的地方，用户只要将支持无线LAN的笔记本电脑或PDA拿到该区域内，即可高速接入因特网。也就是说，厂商不用耗费资金来进行网络布线接入，从而节省了大量的成本。 拿WiFi与3G来比较，3G拥有涵盖范围广、语音通讯与高移动性等优点，但建置成本高与静止时2Mbps的传输速率远逊于WiFi等缺点；而WLAN则有建置成本较低与固定范围内较高传输速率等优势，此外，VoWLAN正快速发展，一旦这样的技术成熟后，WLAN对于语音资料的传输成本上也将相较于3G来的低，不过WLAN只能在固定范围中提供有限移动性11。所以，既然这两个技术各擅胜场，且有互补的可能性，因此整合彼此的长处将可能带来更大的好处，例如在户外没有WLAN提供的地方或高速移动下，3G就是目前必备的解决方案，相反的，在户外有WLAN服务提供的地方则当然优先使用WLAN以获得较高数据传输率与较低成本的通讯，故这样一来在保障移动性的前提下，降低了整体的通讯成本，并也提供了更高品质的语音与数据服务。WI-FI有2点是优于3G的：它当前已经存在；它的部