WCDMA基本原理及技术发展趋势

WCDMA技术标准概述及发展内容3G基本要求3G业务和应用概述频谱介绍3GPP标准制定介绍R99主要功能R4主要功能R5主要功能3G标准系列核心网演变简介总结3G基本要求第三代移动通信系统的提出IMT-2000是第三代移动通信系统（3G）的统称第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）1985年提出，考虑到该系统将于2000年左右进入商用市场，工作的频段在2000MHz，且最高业务速率为2000Kbps，故于1996年正式更名为IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000）第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类通信的通信系统未来的无线范畴Ubiquitous

Wireless

Access基于位置的

“点触式业务”流动性

职业Internet

接入多媒体

信件网上

自选新闻发送可视

电话会议影像

名信片CD质量的

音乐无线电测3G业务和应用概述3G业务的最基本特征概述

多媒体业务应用

高数据速率广域至少384kbps室内环境下可高达2Mbps灵活的业务

分组和数据业务可变的比特率在一个连接上可同时进行多种业务支持承载业务3G业务的QoS类别

在UMTS中定义了四种QoS：会话型数据流交互式后台运行其主要区别在于各种类别对延时的敏感性不同UMTS初期版本中，对话型与数据流型类别将在空中接口上以实时连接传送，交互式与后台运行级以非实时分组数据传送会话型业务类别语音业务实时会话要求端到端的时延很低且业务是对称或近似对称使用AMR(自适应多速率)技术12.2(GSM),10.2,7.95,7.40(IS-41),6.70(PDC),5.90,5.15和4.75kbps.AMR的比特率可由无线接入网根据空中接口的负荷和话音连接的质量控制。AMR可在网络容量，覆盖和话音质量之间根据运营商的要求进行权衡交易会话型业务类别视频电话时延要求与语音业务类似对于CS连接：采用ITU-TRec.H.324M对于PS连接：采用IETFSIP数据流型业务类别多媒体数据流在数据流的信息实体之间保持时间的联系数据被处理成稳定和连续的流非对称业务交互式业务类别在一定时间内响应基于定位的业务网络计算机游戏后台式业务类别不需立即采取行动E-mail的传递SMS数据库的下载...

多媒体业务概述

新业务-话音,视频和数据的合成

是对话音业务的补充3G的初期可支持CS域的会话型多媒体业务

下一步:

可支持PS域的多媒体业务-具有实时的基于分组的业务频谱介绍

ITU3G核心频谱分配

(MHz)170018001900200021002200

IMT-2000MSSIMT-2000MSSAsia-PacificChinaJapanEuropeAmericasITU-RMSSPCSAPCSAPCSBPCSBPCSCPCSCUPCSPCSDPCSDPCSEPCSEPCSFPCSFDECTGSM1800(UL)GSM1800(DL)IMT-2000(FDDDL)MSSIMT-2000(FDDUL)MSSIMT-2000TDDIMT-2000IMT-2000TDDIMT-2000(FDDUL)PHSMSSIMT-2000(FDDDL)IMT-2000(FDDUL)GSM1800GSM1800RLLRLLPCSPCSDECTIMT-2000IMT-2000IMT-2000TDDIMT-2000TDDMSSMSSIMT-2000(FDDDL)MSS185019001950200020502100215022002250ReserveUMTSGSM1800DECTMSSMSSIMT2000PHSMSSIMT2000IMT2000MSSIMT2000IMT2000IMT2000MSSUMTSMSSADBEFABCMSSMSSMSS[GSM1800,PCS]FEBBCITUIdentificationsEuropeChina**Japan,Korea(w/oPHS)Americas***3G频谱(2000年WARC2000大会后)1700175018009501000800850900IMT2000IMT200025002550260026502700IMT2000UMTSGSMCellularPDCCellularMSSGSMIMT-2000IMT2000IMT2000**)China:Additionalallocationintheband2300-2400MHztoIMT-2000***)US:Additionalallocationintheband698-806MHztoIMT-2000UPCSPCS*)N.B.,thebands2500-2520MHzand2670-2690MHzwerealsoidentifiedintheFootnoteasapossibleterrestrialcomponentgivingthem190MHzoftotalspectrumconsideringtheband2500-2690MHz.Themobilesatellitesystemrepresentativesareconcernedsincethebands2500-2520MHzand2670-2690MHzisduetobeavailableinintheyear2005timeframe.

**DIMT20003GPP标准制定介绍

3G标准

3GPP3GPP2IETFCWTST1TTATTCARIBETSIARIBTTCCWTSTIATTAParlayMWIFUWCCMPEGForumMSFWAP-ForumW3C3GCFLIFTIPHONITU-TSSGITU-RWP8FIPv6GSMAGSA3G.IP3GPP组织介绍

3GPP(3GenerationPartnershipProject)是欧洲研究第三代移动通信标准的标准化组织，也是目前世界范围内影响力最大的标准化组织。其标准的制定充分考虑对GSM系统后向兼容性中国移动通信集团公司积极参与3GPP的活动和规范的制定工作6个组织成员：ETSI（欧洲）、T1（美国）、CWTS（中国）、TTA（韩国）、ARIB（日本），TTC（日本）等标准化组织。中国移动通信是CWTS的成员站址：3GPP.org参加的组织伙伴3GPPT1P1ETSIARIBTTCTTACWTS3GPPORGANIZATION3GPP的组织结构PCG(ProjectCoordinationGroup)TSGSA(业务和系统)TSGCN(核心网)TSGRAN(无线接入网络)TSGT(终端l)业务结构安全编解码电信网管MM/CC管理CAMEL与外界网络的互通MAP/GTP/BCH/SSOSA层1信令层2、3信令Iu/Iur/Iub系统间干扰AHG1(与ITU的Adhoc组)终端一致性测试终端业务和能力USIMTSGGERAN无线部分协议部分BSS测试/操作/维护终端测试新

WCDMA标准大事记Dec96Workshop推出UMTS各建议Jan98SMG#24bis在巴黎作决定199719981999Dec983GPP开始May99在OHG进行WCDMA与CDMA2000的融合Dec993GPPRAN规范被批准3GPP标准化现状Release99(R99):1999年12月起，每三月更新一次，2000年6月版本基本稳定，可供开发。9月份版本比较成熟、完善Iu、Iub、Iur接口均采用ATM和IP方式，网络是基于ATM的网络核心网基于演进的GSMMSC和GPRSGSN；电路与分组交换节点逻辑上分开网络与终端的实施着眼于全球的基础提供了UMTS的全部功能的基础部分随着后面的R4,R5不断向这个全功能基础上增加功能(例如，IP传输，基于Internet的业务)3GPPRelease00R4,R5Release2000(R00)-已改为Release4、5….TD-SCDMA集成后的规范将在2000年底或2001初完成(已完成)“全IP网络”初步提出了基于IP的核心网结构，没有开始实质标准化工作，真正的“全IP”标准预计在2002完成。将传输、控制和业务分离IP化将从核心网(CN)逐步延伸到无线接入网(RAN)和终端(UE)支持IP和包括多媒体的基于IP的业务为多媒体的应用有效地利用无线资源应用业务控制MSCSGSNHLRGGSNGMSC/Transit传输MediaGatewayMediaGatewayUserdata控制Internet

IntranetsPSTN/

ISDN

应用业务能力服务器GSMEDGEWCDMABackboneElementBackboneElementBackboneElement分层网络设计GPRS------WCDMA-GERANCDMA2000PPPFixed接入(链路层)MGW,Routers,ATM传输-ISUP-IN(Camel,WIN)业务传统的业务基于IP的业务终端服务器E-mailWEB/WAP数据流Rel.3Rel.4终端-终端(SIP/SDP)会话型MMRel.5(呼叫/承载分离)3GPPRELEASE4&5

-CallandBearerSeparationIPv6为将来的移动客户机解决了地址问题，由32bit扩充为128bit增强了保密功能定义了不同的QoS以满足于不同的业务对时延和误码率的要求

=>3GPPR99.与R4中,IPv6为可选3GPPR5,中IPv6为必选IPv6是将来移动基础网络所必需的

3GPP技术规范工作:时间安排ETSITCSMGT1P1ARIBTTACWTSTTC19982001Q219992000Q2Q1Q3Q2Q3Q4Q4Q1Q1Q2Q3Q4Q4Q3Q13GPPRelease43GPPRelease5(全IP)开始商用2001&20023GPPRelease3

(Release1999)UMTS总结构略图Release99主要功能

(2000年6月)Release99网络结构和逻辑功能实体RNCBSUSIMMERNCBSUSIMMERNSRNSUTRAN网络结构示例GMSCGGSNHLREIRAUCSCFSMS-IWMSCSMS-GMSCSGSNMSCBSCBTSSIMMTAISDNPSTNPSPDNCSPDNPDN:-Intranet-Extranet-InternetBSSIuIuUMTS/GSM参考模型UTRAN结构UTRAN结构和接口特性信令和数据传输网络逻辑地分开UTRAN与CN的功能与传输功能分开

UTRAN与CN的编码方案与传输功能的编码方案没有关联RRC的移动性管理由UTRAN来控制UTRAN结构特性UTRAN包括一系列无线网络子系统通过Iu接口连到核心网一个RNS由一个RNC和一个或多个NodeB组成NodeB可支持FDD与/或TDDIur是逻辑接口，可通过任意传输网络来连接Iu接口结构UTRAN协议分层结构UTRAN协议分层结构描述UTRAN分为无线网络层与传输网络层其中UTRAN的逻辑节点和之间接口定义在无线网络层上传输网络层的网络结构不在3GPP中规定，将由运营商决定传输网络并不一定为UTRAN独用Release99的主要性能一个全新的无线接入网络-UTRAN提高了频谱利用率提高了数据传送能力数据速率在广域为384kbit/s；小范围慢速移动时为2Mbit/s支持AMR语音编解码技术可提高话音质量和系统容量Iub,Iur和Iu接口基于ATM技术，Iub开放Release99的主要性能(2)核心网络分为CS域和PS域，其分别基于演进的MSC/GMSC和SGSN/GGSNCS域：主要负责与电路型业务相关的呼叫控制和移动性管理等功能呼叫控制：采用TUP，ISUP移动性管理：进一步演进的MAP物理实体：MSC，GMSC，VLR…PS域：主要负责与分组型业务相关的会话控制和移动性管理等功能在原有的GPRS系统基础上对一些接口协议，工作流和和业务功能作部分改动物理实体：GGSN，SGSN...Release99的主要性能(3)Transcoders放在核心网中不同系统间的切换(UMTS/GSM)安全和计费的加强3GPPRelease99业务能力总原则3GPP要使用户通过一个终端建立和同时保持几个连接。可有效地满足具有不同的QoS的要求的应用能够满足需要一段可变的QoS的应用Release99在业务方面的主要性能基本定位业务(LCS)基于小区覆盖来定位观察信号返回时间来定位GPS定位号码可携性业务(MNP)智能业务的增强GSM<->UMTS间的切换可支持所有GSM的补充业务新USIM可提高用户的参与性和操作性APIs/OSA(OpenServiceArchitecture)支持多呼Multicall,64kbit/s的电路数据承载,可支持CS的多媒体3GPPRELEASE99Release99业务(续)可支持所有GSM的补充业务线路识别补充业务呼叫前转呼叫等待和呼叫保持多方呼叫闭合用户群计费通知用户到用户的信令(UUS)呼叫闭锁非结构化补充业务数据(USSD)明显呼叫转移(ECT)遇忙回叫FollowMe主叫名字显示。。。电路交换型的多媒体呼叫的基本要求基于H.324M子集支持所有的呼叫情况。如：MO，MT(对方可以是移动，ISDN或PSTN)支持单个或多号码方案支持Speechfallback(例如：当多媒体呼叫建立失败)支持不同的比特率补充业务也适合于多媒体呼叫号码可携带用户将可以从其原归属局变更到另一个归属局,

在相同的地域内享受同样的服务而不需改变原来的号码。要求某些标签/编号方案要与服务网络和归属局完全独立，允许用户转移标签。R4主要功能

(2001年3月)

R4网络结构与逻辑实体

UTRAN传输的演变在UTRAN中用IP传输对AAL2连接进行优化QoS在UTRAN和GERAN中的传输的演变核心网中传输的演变核心网中的IP传输协议(e.g.,CAP,MAP)Stage2Stage3CAPMAPBSSAP+无线接口的改进基站的分级FDD基站的分级TDD基站的分级终端功率节电性能…低码片速率TDD

物理层层2与层3协议方面RF无线传输/接收,系统性能UE无线接入能力Iub/Iur协议方面一致性测试方面可与承载体独立的CS结构(23.002)电路交换型的呼叫与控制独立MSC服务器MGW媒体网关无线接入网的改进智能天线TDD中NodeB的同步定位业务(LCS)的增强在CS域中支持LCS在PS域中支持LCSLCS操作互通(stage2)安全方面的加强GSMCS算法的演进GSMPS算法的演进MAP应用层的加密其它透明的端到端PS移动数据流应用紧急呼叫的增强基于CS的呼叫区分CS域中的紧急呼叫类型为不同的紧急呼叫业务区分CS域中的紧急呼叫为不同的紧急呼叫类型CS多媒体业务多媒体消息其它GTT：GlobalTextTelephony(全球文本电话)最基本的方案OSA的增强交互OSA-e-commerce保证PS可靠的QoSPS-域中实时业务的切换GERAN的改进GboverIPGb的增强Release4主要性能小结将CS的呼叫和承载分开(采用MSC服务器/MGW与GMSC服务器/MGW)在PS核心网中支持实时业务的切换UTRAN传输的演变核心网中传输的演变无线接口的改进低码片速率TDD定位业务(LCS)的增强安全方面的加强...Release5主要功能

(2001年12月)

GfGiIu-ps'IuGiMrGiMsGiRUuMGWGnGcGpSignallingandDataTransferInterfaceSignallingInterfaceTEMTUTRANGrOtherPLMNSGSNGGSNGGSNEIRSGSNGnMGCFR-SGWMRFMultimediaIPNetworksPSTN/Legacy/ExternalA