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第4章第三代移动通信系统3G.ppt

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    • 清华大学出版社清华大学出版社第第4 4章章 第三代移动通信系统第三代移动通信系统((3G3G)) 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.1 第三代移动通信系统标准介绍第三代移动通信系统标准介绍 4.1.1 3G的历史及特征的历史及特征 l1、、3G的发展历程的发展历程 u⑴ 1991年,ITU正式成立TG8/1工作组,负责FPLMTS标准的制订u⑵ 1992年,世界无线电行政大会(WARC)在2000MHz频段上分配了230MHz给FPLMTS使用这次会议成为3G标准制订进程中的重要里程碑u⑶ 1997年4月,ITU在全球范围内征集IMT-2000无线传输方案u⑷ 1998年6月,ITU共收到10种地面无线传输方案 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑸ 1999年3月,完成IMT-2000关键参数部分的标准化⑹ 1999年11月,确定了IMT-2000的无线传输技术规范,将无线接口的标准明确为5个标准,如表4-1所示⑺ 2000年5月,完成IMT-2000的全部网络规范,其中包括美国TIA提交的CDMA 2000、欧洲ETSI提交的WCDMA以及中国电信科学技术研究院(CATT)提交的TD-SCDMA。

      清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)AMPSTACSNMT其它第一代 80年代模拟模拟技术GSMCDMA IS95TDMAIS-136PDC第二代 90年代数字需求驱动数字技术语音业务第三代 IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)怎么老掉线?太 慢 了!用户密度急剧增长数据业务需求不断提高2G系统受空中接口及网络能力的限制,难以满足市场的需求 But…UMTS 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)表表4-1 IMT-2000无线接口标准规范无线接口标准规范 CDMA技技术术IMT-2000 CDMA DS对应对应WCDMAIMT-2000 CDMA MC对应对应CDMA 2000IMT-2000 CDMA TDD对应对应TD-SCDMA((UTRA TDD LCR)和)和UTRA TDD((HCR))TDMA技技术术IMT-2000 TDMA SC对应对应北美北美UNC-136IMT-2000 FDMA/TDMA对应对应欧洲欧洲EP-DECT 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、、3G的特征的特征全球化全球化:3G的目标是在全球采用统一标准、统一频段、统一大市场。

      IMT-2000是一个全球性的系统,各个地区多种系统组成了一个IMT-2000家族,各系统设计上具有很好的通用性,与此同时,3G业务与固定网的业务也具有很好的兼容性;ITU划分了3G的公共频段,全球各地区和国家在实际运用时基本上能遵从ITU的规定;全球3G运行商之间签署了广泛的协议,基本形成了大一统的市场基于以上条件,3G用户能在全球实现无缝漫游多媒体化:多媒体化:提供高质量的多媒体业务,如话音、可变速率数据、移动视频和高清晰图像等多种业务,实现多种信息一体化 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)综合化综合化:多环境、灵活性能把现存的无绳、蜂窝(宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝)、卫星移动等通信系统综合在统一的系统中(具有从小于50米的微微小区到大于500公里的卫星小区),与不同网络互通,提供无缝漫游和业务一致性;网络终端具有多样性;采用平滑过渡和渐进式演进方式,即能与第二代移动通信系统共存和互通,采用开放式结构,易于引入新技术;3G的无线传输技术满足三种传输速率,即室外车载环境下为144kbit/s,室外步行环境下为384 kbit/s,室内环境下为2Mbit/s智能化智能化:主要表现在优化网络结构方面(引入智能网概念)和收发信机的软件无线电化。

      个人化:个人化:用户可用唯一个人电信号码(PTN)在任何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,也需要足够的系统容量来支撑 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.1.2 3G的主要标准及对比分析的主要标准及对比分析 1、空中接口技术、空中接口技术 三大标准中,WCDMA和CDMA 2000采用FDD方式,需要成对的频率规划WCDMA的扩频码速率为3.84Mchip/s,载波带宽为5MHz,而CDMA 2000采用单载波时扩频码速率为1.2288Mchip/s,载波带宽为1.25MHz;另外,WCDMA的基站间同步是可选的,而CDMA 2000的基站间同步是必需的,因此需要全球定位系统(GPS),以上两点是WCDMA和CDMA 2000最主要的区别除此外,在其他关键技术方面,例如功率控制、软切换、扩频码以及及所采用分集技术等都是基本相同的,只是很小的差别 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G) TD-SCDMA的双工方式为TDD,不需要为其分配成对的频带扩频码速率为1.28Mchip/s,载波带宽为1.6MHz,其基站间必须同步。

      与其他两种标准相比,TD-SCDMA采用了智能天线、联合检测、上行同步及动态信道分配、接力切换等技术,具有频谱使用灵活、频谱利用率高等特点,适合非对称数据业务 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)表表4-2 WCDMA、、CDMA 2000和和TD-SCDMA空中接口参数对照表空中接口参数对照表 三种三种标标准准对对照参数照参数WCDMACDMA 2000TD-SCDMA载载波波带宽带宽成成对频带对频带,,单单向向5MHz成成对频带对频带,,单单向向1.25MHz((CDMA 2000 1x))/3.75MHz((CDMA 2000 3x))上下行共亨一个上下行共亨一个频带频带,共,共1.6MHz多址方式多址方式DS-CDMA((5MHz))DS-CDMA((1.25MHz))MC-CDMA((3.75MHz))TDMA/DS-CDMA((1.6MHz))FDMA/TDMA/DS-CDMA((5MHz,,3个个载载波)波)双工模式双工模式FDDFDDTDD码码片速率(片速率(Mchip/s))3.841.22883.68641.28扩频码扩频码OVSFWalshOVSF扩频扩频因子因子4 4~~5125124 4~~5125121,,2,,4,,8,,16无无线帧长线帧长10ms20ms,,5ms10ms(分(分为为2个个5ms的子的子帧帧))时时隙数隙数15个个时时隙隙/帧帧—10个个时时隙隙(其中(其中7个个为业务时为业务时隙)隙)/子子帧帧信道信道编码编码卷卷积码积码,,Turbo码码卷卷积码积码,,Turbo码码卷卷积码积码,,Turbo码码符号符号调调制制上行:上行:BIT/SK下行:下行:QPSK上行:上行:BIT/SK下行:下行:QPSK上上/下行:下行:QPSK,,8PSK功率控制功率控制开开环环、、闭环闭环((1500Hz))开开环环、、闭环闭环((800Hz))开开环环、、闭环闭环((200Hz))接收机技接收机技术术RAKERAKE联联合合检测检测,智能天,智能天线线同步要求同步要求基站同步或异步基站同步或异步基站基站间间GPS同步同步基站基站间间同步同步多用多用户户同步同步 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、标准稳定性、标准稳定性3、系统性能、系统性能 4、业务提供能力、业务提供能力5、设备成熟度、设备成熟度 6、漫游能力、漫游能力7、知识产权持有情况、知识产权持有情况 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.1.3 3G频谱的划分频谱的划分35MHz60MHz30MHz85MHz15MHz60MHz50MHzTDDFDD(上行)(上行)MSS(地对空)(地对空)TDD空空FDD(下行)(下行)MSS(空对地)(空对地)18851920198020102025211021702200图图4-1 ITU的的3G频谱划分建议频谱划分建议 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)30MHz30MHz40MHz60MHz30MHz15MHz60MHz30MHz100MHz17551785 18501880192019802010 202520102170220023002400FDD(上行)(上行)FDD(下行)(下行)TDDFDD(上行)(上行)MSS(地对空)(地对空)TDDFDD(下行)(下行)MSS(空对地)(空对地)TDD图图4-2 中国的中国的3G频谱划分方案频谱划分方案 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.2 第三代移动通信系统的关键技术第三代移动通信系统的关键技术4.2.1 初始同步与初始同步与Rake多径分集接收技术多径分集接收技术 判决判决mi(t)mo(t)中频或基带中频或基带CDMA多径信号多径信号相关器相关器1相关器相关器2相关器相关器M···aMa1a2图图4-3 M支路支路Rake接收机的实现(每一个相关器监测一路延迟信号,接收机的实现(每一个相关器监测一路延迟信号,其各检测支路间的相对时延超过一个码片)其各检测支路间的相对时延超过一个码片) 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.2.2 高效信道编译码技术高效信道编译码技术 编码器编码器1编码器编码器2交织器交织器打打孔孔结结构构复复 接接 器器输入数据输入数据输出数据输出数据图图4-4 Turbo码编码器结构码编码器结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)解交织解交织交织器交织器交织器交织器软判软判决输决输出卷出卷积解积解码器码器Ⅰ软判软判决输决输出卷出卷积解积解码器码器Ⅱ判决器判决器译码输出译码输出数据数据序列序列校验序列校验序列Ⅰ校验序列校验序列Ⅱ似然值似然值Ⅰ似然值似然值Ⅱ外信息外信息外信息外信息图图4-5 Turbo码译码器结构码译码器结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.2.3 智能天线技术智能天线技术智能天线即自适应阵列天线。

      它通过各阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的方向图形状,具有测向和调零功能,能够把主波束对准入射信号并自适应实时跟踪信号,同时将零点对准干扰信号,从而抑制干扰信号,提高信号的信噪比,改善整个通信系统的性能及能够识别不同的入射方向的直射波和反射波基站智能天线包括两个重要组成部分,一是对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角估计,并进行空间滤波,抑制其他移动台的干扰;二是对基站发送信号进行波束形成,使基站发送信号能够沿着移动台电波的到达方向发送回移动台,从而降低发射功率,减少对其他移动台的干扰智能天线技术用于TDD方式的CDMA系统是比较合适的,能够起到在较大程度上抑制多用户干扰,从而提高系统容量的作用其困难在于由于存在多径效应,每个天线均需一个Rake接收机,从而使基带处理单元复杂度明显提高 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.2.4 多用户检测技术多用户检测技术从理论上讲,使用多用户检测技术能够消除或减弱CDMA系统中的多径干扰,并能消除或减弱CDMA系统中的远近效应,简化CDMA系统中的功率控制,降低功率控制的精度要求,在极大程度上改善系统容量、扩大小区覆盖范围。

      但一个较为困难的问题是对于基站接收端的等效干扰用户等于正在通话的移动用户乘以基站端可观测到的多径数这意味着在实际系统中等效干扰用户将多达数百个,这样即使采用与干扰用户数成线性关系的多用户抵消算法仍使得硬件实现显得过于复杂如何把多用户干扰抵消算法的复杂度降低到可接受的程度是多用户检测技术能否实用的关键目前多用户检测技术的理论已日趋成熟,3G系统也看好这一技术,将它列为最有前途的增强型技术之一,并希望在3G系统第二期中得以实际利用 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.2.5 功率控制技术功率控制技术在CDMA系统中,由于用户使用相同的频带,且各用户的扩频码之间存在着非理想的相关特性,用户发射功率的大小将直接影响系统的总容量,从而使得功率控制技术成为CDMA系统中的最为重要的核心技术之一在WCDMA和CDMA 2000系统中,上行信道采用了开环、闭环功率控制技术;下行信道则采用了闭环功率控制技术TD-SCDMA系统中由于采用智能天线、多用户检测等抗干扰技术,功率控制速度有所降低当然,功率控制技术也存在一些缺点,首先是不能从根本上消除多址干扰,其极限是各个用户的接收功率都相同时的接收性能;其次是占用信道传递功率控制信息,存在算法收敛速度、性能与用户移动速度有关和系统复杂等问题。

      清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.2.6 软件无线电技术软件无线电技术软件无线电技术是随着计算机技术的发展、大规模集成电路技术的进步和芯片处理速度的不断提高特别是数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)等可编程数字器件的快速发展而产生的一种新的无线通信技术传统的基于专用集成电路(ASIC)的无线通信系统的全部功能由硬件实现,只能工作于单一频段、单一调制方式,不同体系结构的通信系统难以相互沟通而软件无线电是在一个通用、开放的硬件平台上采用软件技术通过可编程的DSP、FPGA实现无线通信系统的各种功能在移动通信系统采用软件无线电技术,有益于实现与不同频带、带宽和调制方式的通信系统的互联、互通;系统的升级和嵌入新技术更方便;便于开发新的增值业务;能更充分地利用有限的频谱资源因此,软件无线电技术必将成为未来移动通信中的主流技术,它在第三代移动通信系统中也得到了一定的应用 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.3 WCDMA系统系统4.3.1 概述概述l1、、WCDMA的发展和现状的发展和现状 ETSI把3G技术统称为UMTS(通用移动通信系统)。

      1998年,日本和欧洲在宽带CDMA建议的关键参数上取得一致,使之正式成为UMTS体系中FDD频段的空中接口的入选方案,并由此通称为WCDMA,后来它成为了ITU的IMT-2000体系的三大主流标准之一在欧洲,WCDMA也称为UMTS,或者叫UTRA-FDD 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、、WCDMA的主要特点的主要特点 ⑴、信道复杂,可适应多种业务需求 WCDMA可通过公共信道/共享信道、接入信道和专用信道等不同类型的信道实现不同业务,适应不同时延和分布特点的要求,使资源的调配更加灵活正是这种复杂的信道和灵活的资源调配方式,可使WCDMA能满足不同业务的QoS⑵、大容量和高业务速率 WCDMA系统的码片速率达3.84Mchip/s,载波带宽为5MHz,相对于窄带CDMA系统,WCDMA系统的带宽能够支持更高的速率,同时带来了无线电传播的频率分集;相对于速率大致相同的话音业务,具有更高的扩频增益,接收灵敏度更高 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑶、功率控制完善 WCDMA采用开环和闭环两种功率控制方式,当链路没有建立时,开环功率控制用来调节接入信道的发送功率;链路建立之后使用闭环功率控制。

      WCDMA的上、下行均采用快速功率控制,频率为1500Hz,在三类标准中是最快的其快速功率控制速度比任何较明显的路径损耗的变化都要快,甚至比低速和中速移动的用户设备产生的瑞利快衰落的速度还快,可以有效抵抗链路的功率不平衡现象和瑞利衰落,能够更好地控制系统内的干扰,提升网络覆盖、容量方面的性能⑷、支持基站异步操作 同步只是可选项,也就是说网络侧对同步没有要求,从而易于实现室内和密集小区的覆盖,但需要快速小区搜索技术 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑸、切换机制健全,有更灵活的分层组网结构 WCDMA系统既支持软切换,又支持不同载频间的硬切换,也可以采用压缩模式实现不同系统之间的硬切换;提供分层小区结构(HCS)组网,即分别选择宏小区、微小区、微微小区进行组网,以满足不同容量和覆盖需求⑹、优化的分组数据传输方式 支持帧间数据速率转换,允许不同QoS要求的业务复用,具有良好的资源调度机制⑺、上、下行链路均利用导频进行相干检测 和窄带CDMA系统相较,增加了反向导频辅助的相干检测,扩大了覆盖范围。

      清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3、、WCDMA系统的基本结构系统的基本结构用户设用户设备备UE无线接入无线接入网网UTRAN核心网核心网CN外部网络外部网络PLMN/ISDN/PSTN/IPUuIu图图4-6 WCDMA系统的基本结构系统的基本结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)Node BNode BRNCIubRNSIubNode BNode BRNCIubRNSIubUTRANIuCSPSIuCNIur图图4-7 UTRAN的结构的结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)信令承载信令承载信令承载信令承载数据承载数据承载物物 理理 层层承载信令承载信令与适配与适配应用协议应用协议数据流数据流传输传输 网络网络用户用户 平面平面传输传输 网络网络用户用户 平面平面传输网络传输网络控制平面控制平面无线网络层无线网络层传输网络层传输网络层控制平面控制平面用户平面用户平面图图4-8 UTRAN接口通用协议模型接口通用协议模型 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.3.2 WCDMA的空中接口的空中接口物理层(物理信道)物理层(物理信道)MACRLCBMCPDCPRRC逻辑信道逻辑信道传输信道传输信道控制平面信令控制平面信令用户平面信令用户平面信令控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制L1L2/RLCL2/BMCL2/PDCPL3L2/MAC无线承载无线承载图图4-9 WCDMA空中接口协议结构空中接口协议结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)1、无线信道及功能、无线信道及功能P-SCH↓S-SCH↓P-CPICH↓S-CPICH↓P-CCPCH↓PICH↓S-CCPCH↓PRACH↑DPDCH↓↑PDSCH↓DPCCH↓↑AICH↓PCPCH↑BCH↓PCH↓FACH↓RACH↑DCH↓↑CPCH↑DSCH↓BCCH↓PCCH↓CCCH↓↑CTCH↓DTCH↓↑DCCH↓↑控制信道控制信道业务信道业务信道公共信道(无公共信道(无FPC))专用信道(专用信道(FPC))公共信道(公共信道(FPC))逻辑信道逻辑信道传输信道传输信道物理信道物理信道↑ 上行(上行(UL))↓ 下行(下行(DL))↑↓ 双向(双向(DL&UL))对应对应辅助辅助图图4-10 WCDMA空中接口信道对应关系空中接口信道对应关系 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、物理层、物理层 数据数据NdatabitDPDCHDPCCHTslot=2560chip,,Ndata=10×2kbit((k=0,,…,,6))导频导频NpilotbitTFCINTFCIbitFBINFBIbitTPCNTPCbitTDTX=2560chip,,10bitI/Q码码分分复复用用时隙时隙#0时隙时隙#1时隙时隙#0时隙时隙#141个无线帧:个无线帧:Tf=10ms图图4-11 上行专用物理信道的帧结构上行专用物理信道的帧结构⑴⑴、物理信道的帧结构、物理信道的帧结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)数据数据1Ndata1bitTPCNTPCbitTFCINTFCIbit数据数据2Ndata2bit导频导频NpilotbitDPDCHDPCCHDPDCHDPCCH时分复用时分复用Tslot=2560chip,,10×2kbit时隙时隙#0时隙时隙#1时隙时隙#0时隙时隙#141个无线帧:个无线帧:Tf=10ms图图4-12 下行专用物理信道的帧结构下行专用物理信道的帧结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑵⑵、扰码、扩频与调制、扰码、扩频与调制jDPDCHDPCCHCdCcC扰码扰码实部实部虚部虚部cos(wt)sin(wt)扩频扩频扰码扰码调制调制IQ图图4-13 WCDMA上行链路的扩频、扰码与调制上行链路的扩频、扰码与调制 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)…………………………………………C=[1]C=[10]C=[11]C=[1001]C=[1010]C=[1111]C=[1100]SF=1SF=2SF=4SF=8图图4-14 OVSF码树型结构图码树型结构图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)P(t)P(t)DPCH((DPDCH/DPCCH))cos(wt)sin(wt)扩频扩频扰码扰码调制调制IQS→P信道码信道码扰码扰码图图4-15 WCDMA下行链路的扩频、扰码与调制下行链路的扩频、扰码与调制 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑶⑶、信道编码与复用、信道编码与复用为实现一个连接上并行传送多业务,传输信道上的数据需要经过信道编码与复用处理才能映射到物理信道上。

      WCDMA的上/下行链路的信道编码与复用过程分别如图4-16和4-17所示其基本的过程包括:添加CRC校验比特、传输块级联和码组分段、信道编码、速率匹配、交织、无线帧分段、传输信道的复接、物理信道分段、交织和物理信道映射等在下行信道中还需插入不连续发送(DTX)比特 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)图图4-16 WCDMA上行链路上行链路的信道编码与复用过程的信道编码与复用过程 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)图图4-17 WCDMA下行链路下行链路的信道编码与复用过程的信道编码与复用过程 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑷⑷、物理层的主要相关进程、物理层的主要相关进程①、小区搜索与同步进程 l第一步是时隙同步l第二步是帧同步和扰码组的识别l第三步是扰码识别②、功率控制进程③、下行链路发送分集进程④、切换控制进程 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3、数据链路层、数据链路层 MAC-bMAC-c/shMAC-dMAC控制控制MAC-dMAC-dBCHPCHBCCHPCCHFACHRACHCPCHDCHDCHBCCHCCCH CTCHDCCHDTCHDSCH逻辑信道逻辑信道传输信道传输信道图图4-18 MAC层层结构图结构图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)发送透明实体发送透明实体接收透明实体接收透明实体确认模式实体确认模式实体发送非确认实体发送非确认实体接收非确认实体接收非确认实体Tr-SAPAM-SAPUM-SAPBCCH/PCCH/CCCH/DCCH/DTCH-SAPDTCH/DCCH-SAPCCCH/CTCH/DTCH/DCCH-SAPRLC-SAPMAC-SAPRLC控制控制图图4-19 RLC层层结构图结构图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)透明模式:不给高层区域增加任何开销,高层数据可以不进行分段而以数据流的形式发送,而错误的协议数据单元(PDU)可能被丢弃或者作错误标记。

      非确认模式:不使用重传协议,传送的数据没有保护,接收到的错误数据根据配置被丢弃或者作标记它用于小区广播业务和VoIP(基于IP的语音通信)业务确认模式:使用反馈重传(ARQ)方案纠错RLC的质量及与其对应的延迟性能可由RRC控制 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑶⑶、、PDCP层层DCP只存在于用户平面,并且只处理PS域业务为了在无线上传输IP分组业务获得更好的频谱效率,PDCP包含了压缩方法每个PDCP实体使用0、1或者多个报头压缩算法类型和可配置参数集合算法类型和它们的参数在RRC无线承载建立和重新配置过程中被协商并且通过PDCP控制SAP来指示给PDCPPDCP负责PDU从一种网络协议到一种RLC实体间的映射,它支持透明模式和非透明模式(包括确认模式和非确认模式)的传输在透明模式下,PDCP没有改变数据单元,意味着没有增加报头,也无压缩功能,此时PDCP的功能有:用户数据的传输、PDCP缓冲区的重新分配和PDCP SDU的缓存;在非透明模式下,则可能增加了报头并且执行了报头适配,此时PDCP的功能有:报头适配、用户数据传输、PDCP缓冲区重新分配和PDCP SDU缓存、IP数据流的适配。

      清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑷⑷、、BMC层层BMC也只存在于用户平面,用来服务在无线接口上产生于广播域上的广播/组播业务其功能有:①储存小区广播消息;②为小区广播业务(CBS)的业务监测和无线资源进行请求;③BMC消息的调度;④向UE发送BMC消息;⑤向上层传送小区广播消息 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4、网络层、网络层图图4-20 RRC与低层的交互动作与低层的交互动作 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)PNFERFEDCFEBCFERLC控制控制RNCAM-SAPUM-SAPTr-SAP图图4-21 RRC层结构图层结构图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.3.3 WCDMA核心网的演进核心网的演进图图4-22 WCDMA R99网络结构图网络结构图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)图图4-23 R4版本的版本的PLMN基本网络结构基本网络结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)SCP:服务控制点;MRF:多媒体资源功能;ERAN:增强型无线接入网图图4-24 R5版本的版本的PLMN基本网络结构基本网络结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4、、R6以及以及R7网络结构网络结构R5之后WCDMA的核心网主架构基本稳定,这样,在网络架构方面,R6与R5相比没有太大的变化,主要是增加了一些新的功能特性以及对现有功能特性增强。

      增加的功能部分有:①MBMS功能;②高速上行分组接入(HSUPA)标准的制定;③网络共享,多个移动运营商有各自独立的核心网或业务网,但共享接入网;④Push业务,网络主动向用户Push内容,根据网络和用户的能力推出多种实现方案增强的功能有:①、IMS的完善,到达IMS的第二阶段;②HSDPA的完善;③RAN的增强;④端到端QoS动态策略控制增强;⑤安全、计费等其他功能增强 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)R7版本主要继续R6未完成的标准和业务制定工作,如多天线技术,包括MIMO技术的实现将考虑支持通过CS域承载IMS语音、通过PS/IMS域提供紧急服务、提供基于WLAN的IMS语音与GSM网络的CS域的互通、提供xDSL(数字用户线路)和有线调制器等固定接入方式同时引入OFDM,完善HSDPA和HSUPA标准 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.3.4 WCDMA的移动性管理的移动性管理1、概述、概述 WCDMA的移动性管理是从GSM/GPRS的移动性管理演进的,从而具有很多GSM基于电路交换的移动性管理特征。

      但WCDMA系统中存在大量分组业务,特别是WCDMA的后期版本中,采用了全IP架构,因此简单采用传统的HLR/VLR为主控制的移动性管理,显然不能满足要求,为此需要引入移动IP技术 传统的移动性管理过程在链路层完成,而移动IP技术是基于网络层上的移动管理,因此,WCDMA系统的移动性管理可以分为基于链路层的移动性管理和基于网络层的移动性管理两个方面其中基于链路层的移动性管理包括位置管理和会话管理两部分基于网络层的移动性管理从作用范围来看可以分为宏移动性管理和微移动性管理 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、基于链路层的移动性管理、基于链路层的移动性管理 ⑴⑴、位置管理、位置管理 位置管理是移动性管理的关键为了有效地进行移动性管理,WCDMA定义了一些区域除了在GSM/GPRS中已定义的路由区域(RA)和位置区域(LA)外,WCDMA还定义了UTRAN登记区域(URA)和蜂窝区域RA是核心网中PS域使用的概念,SGSN使用RA来寻呼UE;LA是核心网中CS域使用的概念;URA和蜂窝区域只在UTRAN中可见区域之间的关系是严格分层的,LA属于一个3G_MSC;RA属于一个3G_SGSN;URA属于RNC。

      它们之间的关系如图4-25所示 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)RA1RA2LA1RA3LA2RA4RA5LA3LARAURA由一个由一个3G_MSC处理的处理的LA((s))由一个由一个3G_SGSN处理的处理的RA((s))由一个网络处理的由一个网络处理的LA((s)和)和RA((s))图图4-25 WCDMA中不同区域之间的关系中不同区域之间的关系 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑵⑵、会话管理、会话管理表表4-3 WCDMA定义的几类定义的几类SM状态状态UE侧侧SM状状态态网网络侧络侧SM状状态态SM状状态态名名中文中文释义释义SM状状态态名名中文中文释义释义PDP-INACTIVE没有没有PDP上下文存在上下文存在PDP-INACTIVE没有没有PDP上下文存在上下文存在PDP-ACTIVE-PENDINGUE正在正在请请求激活求激活PDP上下文上下文PDP-ACTIVE-PENDINGUE正在正在请请求激活求激活PDP上下文上下文PDP-INACTIVE-PENDINGUE正在正在请请求去激活求去激活PDP上下文上下文PDP-INACTIVE-PENDINGUE正在正在请请求去激活求去激活PDP上下文上下文PDP-ACTIVE已已经经激活激活PDP上下文上下文PDP-ACTIVE已已经经激活激活PDP上下文上下文PDP-MODIFY-PENDING网网络络正在正在请请求修改求修改PDP上下文上下文 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3、基于网络层的移动性管理、基于网络层的移动性管理 从作用范围来看,基于网络层的移动性管理可分为宏移动性管理和微移动性管理。

      宏移动性管理主要处理大范围的移动性,如不同网络之间的漫游,当用户从一个网络漫游至另一个网络时,仍然可以不间断通信;微移动性管理主要处理小范围内的移动性,如同一个网络内部的移动为提高有效性,需要综合采用宏移动性管理和微移动性管理目前已提出的微移动性协议可分为两大类:一类是基于路由的方案,如朗迅公司提出的HAWAII协议和哥伦比亚大学提出的蜂窝IP(Cellular IP)协议等;另一类是基于隧道的方案,如移动区域注册(MIP-RR)在基于路由的方案中,所有的移动代理组成一个严格的树状结构,去往任何一个移动节点的数据包都由移动代理根据其对应于该移动节点的路由表来发送基于隧道的方案则通过多级的移动代理使用所记录的转交地址来将数据包封装,通过隧道沿移动代理逐级往下传送到目标移动节点 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.3.5 HSDPA技术技术 HSDPA是一个非对称解决方案,允许下行吞吐能力远远超过上行吞吐能力,从而有效地提高了频谱效率,充分扩展了上下行非对称业务和突发性数据业务HSDPA 技术主要在基站和RNC 两地实施,通过将主要处理过程留在基站,从距离上更接近无线接口和最终用户,确保了传输延迟的最小化。

      HSDPA第一阶段引入的最主要的3项核心技术为:①自适应调制与编码(AMC);②混合自动重发请求(HARQ);③快速调度算法(Fast Scheduling)HSDPA在UE侧和Node B侧增加了新的MAC子层,即MAC-hs子层其中UE侧的MAC-hs主要负责处理HARQ协议以及对数据块进行排序;Node B侧的MAC-hs子层负责调度及流量控制另外,HSDPA的逻辑信道和物理信道都有所增强 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)根据3GPP 的定义,HSDPA 的发展将主要分为3个阶段:在HSDPA Phase 1(基本HSDPA 阶段),通过使用链路自适应和适应性调制(QPSK/16QAM)、HARQ及快速调度等技术,将峰值速率提高到10.8~14.4Mbit/s;在HSDPA Phase 2(增强HSDPA 阶段),通过引入一系列天线阵列处理技术,峰值速率可提高到30Mbit/s;在HSDPA Phase 3 (HSDPA 进一步演进阶段),通过引入OFDM 空中接口技术和64QAM等,将峰值速率提高到100 Mbit/s以上 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)实现HSDPA功能主要是对基站修改比较大,对RNC主要是修改算法协议软件,硬件影响很小。

      如果在原有设备中考虑了HSDPA 功能升级要求,一般来讲实现HSDPA 功能不需要硬件升级,只要软件升级即可要特别说明的一点是:HSDPA技术不仅可用于WCDMA系统中,也可以用于TD-SCDMA系统中 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3、、HSDPA的物理层结构的物理层结构…………下行下行DCH用户用户1下行下行DCH用户用户2解调信息解调信息HS-SCCHsHS-DSCH2ms图图4-26 下行两用户的码复用示例下行两用户的码复用示例 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.4 CDMA 2000系统系统 4.4.1 概述概述l1、、CDMA 2000的发展与现状的发展与现状CDMA OneCDMA 2000 1xCDMA 2000 3xCDMA 20001xEV-DOCDMA 20001xEV-DV语音语音低速数据低速数据更高容量语音及数据更高容量语音及数据前向峰值数据速率:前向峰值数据速率:153.6kbit/s((Rel.0))307.2kbit/s((Rel.A))仅支持数据,前向仅支持数据,前向峰值数据速率:峰值数据速率:2.4Mbit/s((Rel.0))3.1Mbit/s((Rel.A))高容量语音高容量语音2Mbit/s数据数据高容量语音及数据高容量语音及数据前向峰值数据速率:前向峰值数据速率:3.1Mbit/s图图4-27 CDMA 2000演进路径演进路径 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)仅仅用于分用于分组组数据数据业务业务,,全全IP架构架构CDMA 2000 1xEV-DORel.0Rel.A前向前向2.4Mbit/s,反向,反向153.6kbit/s,增,增强强时时支持支持QoS、多播、均衡、接收分集、多播、均衡、接收分集前向前向3.1Mbit/s;反反向向1.8Mbit/s同同时时支支持持语语音音数据数据CDMA 2000 1xCDMA 2000 1xEV-DVRel.0Rel.ARel.BRel.CRel.D前向前向153.6kbit/s,,分分组业务组业务与与语语音音 前向前向307.2kbit/s,,分分组业务组业务与与语语音音前向前向3.1Mbit/s;;反向反向451kbit/s前向前向3.1Mbit/s;;反向反向1.8Mbit/s图图4-28 CDMA 2000 1xEV不同版本的业务性能不同版本的业务性能 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)CDMA 2000演进的主要特点是:①模块化划分,各个模块按照自己的技术发展道路向前演进,尽可能减小对其他模块的影响,这和WCDMA强调系统整体推进不一样(虽然无线接入网和核心网也可以分别整体推进),而且这种模块化的演进方式不仅使得CDMA 2000系统的升级具有平滑性,也使得CDMA 2000网络更具灵活性;②CDMA 2000系统经常利用现有的成熟技术,降低了标准的编写复杂度,加快了标准的制定进程。

      CDMA系统自身独特的演进方式,使得系统具有完备的前后兼容性,升级成本低,风险小,技术复杂度低CDMA 2000是现阶段商用最成熟的3G标准,其标准系列建成的运营网络主要是CDMA 2000 1xEV-DO的Rel.0,但其中相当一部分升级到了Rel.A,CDMA 2000 1xEV-DV还未达到完全商用的程度 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、、CDMA 2000的主要特点的主要特点⑴ 多种信道带宽、高扩频增益,前向链路上支持多载波和直扩两种方式,反向链路仅支持直扩方式;也支持可变扩频因子,扩频长度为4~512,扩频码长度较大时,可获得高扩频增益⑵ 前后向兼容,可实现平滑过渡⑶ 核心网协议可使用IS-41、GSM-MAP以及IP骨干网标准⑷ 宽松的性能范围,从语音到低速数据,到高速的分组和电路数据业务 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑸ 提供多种复合的业务,包括只传送语音、同时传送语音和数据、只传送数据和定位业务等⑹ 具有先进的多媒体QoS控制能力,支持多路语音、高速分组数据同时传送⑺ 在同步方式上,沿用IS-95 CDMA方式采用GPS使基站间严格同步,以取得较高的组网与频谱利用效率,有效地使用无线资源。

      ⑻ 由于采用新技术,在提高系统性能和容量上有明显的优势 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3、、CDMA 2000的系统结构的系统结构主要包括无线部分、核心网和外部网络,其中核心网包括电路域、分组域、智能网、MC、定位模块和WAP等几部分CDMA 2000的无线部分、MC、定位模块、核心网电路域、智能网以及WAP的基本要求和CDMA One是一样,只是技术更先进一些,并且任何模块只要技术发展了,都可以独立更新核心网分组域是新增的,包括PCF、PDSN、AAA、HA和FA等功能实体其中PCF负责与BSC配合,完成与分组数据有关的无线信道控制功能,虽然它的物理实体通常和BSC在一起,但属于核心网分组域;PDSN负责管理用户通信状态,转发数据;AAA负责管理用户,包括权限、开通的业务等;当使用移动IP协议时,分组域还应在简单IP基础上增加HA,HA负责将分组数据通过隧道技术送给移动用户,并实现PDSN之间的宏移动性管理,同时,PDSN还应增加外地代理(FA)功能,负责提供隧道出口,并将数据解封装后发往移动台 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)定位定位短信息短信息无线部分无线部分智能网智能网核心网电路域核心网电路域WAP核心网分组域核心网分组域MCPSTN/ISDNIPBTSBTSBTSPCFBSCBSCPCFPDEMPCIPSCPVLRMSC/SSPHLR/ACIWFWAP网关网关PDSN/FAHAAAAMC:短消息中心:短消息中心PDE:定位实体:定位实体MPC:移动定位中心:移动定位中心PCF:分组控制功能:分组控制功能SCP:业务控制节点:业务控制节点SSP:业务交换节点:业务交换节点IWF:互通连接单元:互通连接单元WAP:无线应用协议:无线应用协议PDSN:分组数据服务节点:分组数据服务节点HA:归属代理:归属代理MC:本地代理:本地代理AAA:认证、授权和计费服务器:认证、授权和计费服务器图图4-29 简化的简化的CDMA 2000系统结构模型系统结构模型 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)PDSNPDSNMSCBSCMSCBSCPCFPCFBTSBTSA10/A11A1/A2/A5A3/A7A8/A9Abis系统系统A系统系统B图图4-30 CDMA 2000的的A接口部分网络参考模型接口部分网络参考模型 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)接口接口接口的主要功能接口的主要功能A1用于用于传输传输MSC和和BSC之之间间的信令消息,使用的信令消息,使用SS7中消息中消息传递传递部分(部分(MTP)和信令)和信令连连接控制接控制部分(部分(SCCP)来承)来承载载A2传输传输采用采用64KPCM电电路的路的语语音部分音部分 A5传输传输IWF和和SDU(交(交换换数据数据单单元)之元)之间间的全双工数据流的全双工数据流A3传输传输BSC和和SDU之之间间的用的用户话务户话务(语语音和数据音和数据)和信令,和信令,A3接口包括独立的信令和接口包括独立的信令和话务话务子信子信道道A7传输传输BSC之之间间的信令,支持的信令,支持BSC之之间间的的软软切切换换A8传输传输BS和和PCF之之间间的用的用户业务户业务A9传输传输BS和和PCF之之间间的信令的信令业务业务A10传输传输PDSN和和PCF之之间间的用的用户业务户业务A11传输传输PDSN和和PCF之之间间的信令的信令业务业务表表4-4 CDMA 2000的的A接口各子接口主要功能接口各子接口主要功能 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4、、IP技术在技术在CDMA 2000系统中的应用系统中的应用⑴⑴、简单、简单IP((SIP)方式)方式 类似于传统的拨号接入,PDSN为移动台动态分配一个IP地址,该IP地址一直保持到该移动台移出该PDSN的服务范围,或者移动台终止简单IP的分组接入。

      当移动台跨PDSN间切换时,一般通信发生中断,该移动台的所有通信需重新建立,重新建立通信后通常IP地址也会发生变更,但若网络提供PDSN间的快速切换功能(通过PDSN间的可选P-P接口来实现),则其IP地址也可保持不变由于用户每次连接的IP地址不能确保固定,所以SIP只能提供用户主动发起的业务,而不能提供网络侧发起的业务SIP可支持IPv4和IPv6移动台在其归属地和访问地都可以采用SIP接入方式 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑵⑵、移动、移动IP((MIP)方式)方式 移动台使用的IP地址是其归属网络分配的,不管移动台漫游到哪里,它的归属IP地址均保持不变,这样移动台就可以用一个相对固定的IP地址和其他节点进行通信了简单地说,移动IP提供了一种特殊的IP路由机制,使得移动台可以以一个永久的IP地址连接到任何链路上移动IP的实现,主要通过三个步骤来完成:代理搜索、注册、数据包的选路代理搜索过程如下:移动代理(含HA和FA)通过代理广播消息向用户广播它们的存在,当移动节点(MN)收到广播后就能确定它目前是处于本地网还是在外地网注册过程如下:当MN确定其处于本地网时,若还没有注册,则MN应首先到HA进行注册,然后再进行正常通信;当MN确定目前位置已移至外地网时,它就在本地网中获得一个转交地址,MM再用外地转交地址向HA注册。

      数据包的选路过程如下:当MN处于本地网时,数据包的选路和固定节点的选路原理相同;当MN处于外地网时,起动MIP机制进行选路,数据的上行是先由MN发给PDSN/FA,PDSN再将数据包直接路由转发到目标设备,而在下行方向上,凡传送给MN的数据包首先要被HA截获,然后再通过专用隧道(这个专用隧道可优化)送至MN的转交地址并达到隧道的终点在目前已商用的CDMA 2000系统中,MIP只支持IPv4,将来应能支持IPv6 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑶⑶、简单、简单IP和移动和移动IP的差异的差异SIP与MIP的区别首先体现在对移动用户的移动性支持上在CDMA 2000网络中,分组数据用户的移动性体现为三个层次:蜂窝移动性、PCF到PDSN的移动性、IP级的移动性由于SIP模式中移动用户的IP地址由PDSN分配,所以SIP模式只能支持二级移动性,而不能对IP级移动性提供支持,相对应的是MIP能支持三级移动性其他差异还体现在移动终端的支持性、配置方式、专网接入方式等方面 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.4.2 CDMA 2000 1xEV-DO系统系统1、概述、概述 CDMA 2000 1xEV-DO实际上是CDMA 2000 1x和HDR技术的结合。

      它的实现思路是:利用分组数据业务和话音业务对资源的需求不同的这一特点,将数据业务和话音业务相分离,在独立于CDMA 2000 1x语音业务的载波上提供分组数据业务具体的方法是:在一个或几个载波上用HDR技术传输高速分组数据业务,即在CDMA的基础上引入了TDMA技术的一些特点,“时分”使得“速率控制”容易实现,从而大幅度提高了数据业务的性能;在另外的一个或几个载波上用CDMA 2000 1x技术传输语音业务 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)CDMA 2000 1xEV-DO现有Rel.0和Rel.A两个版本,可以在1.25MHz带宽内提供高达2.4Mbit/s(Rel.0)和3.1Mbit/s(Rel.A)的前向峰值速率,频谱利用率非常高现阶段,CDMA 2000 1xEV-DO已在全球得到了大规模的商用 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、、CDMA 2000 1xEV-DO的技术特点的技术特点⑴⑴、前向链路时分复用,反向链路码分复用、前向链路时分复用,反向链路码分复用时间时间导频导频寻呼寻呼同步同步((a)) IS-95/1x前向链路功率示意图前向链路功率示意图总业务总业务小区发射功率小区发射功率业业务务/控控制制业业务务/ /控控制制小区发射功率小区发射功率时间时间((b)) 1xEV-DO前向链路功率示意图前向链路功率示意图导导频频导导频频图图4-31 IS-95 CDMA、、CDMA 2000 1x和和CDMA 2000 1xEV-DO前向链路功率示意图前向链路功率示意图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑵⑵、动态速率控制、动态速率控制((a)无线信道增益变化示意图)无线信道增益变化示意图 ((b)速率不变,功率随无线信道增益变化)速率不变,功率随无线信道增益变化 ((c)功率不变,速率随无线信道增益变化)功率不变,速率随无线信道增益变化图图4-32 无线环境变化时,功率控制过程与速率控制过程无线环境变化时,功率控制过程与速率控制过程 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑶⑶、自适应调制编码、自适应调制编码 系统能够根据信道的变化情况快速调整编码调制方案(Turbo编码率可选2/3、1/3和1/5,调制可选QPSK、8PSK和16QAM),来获得任何时刻所可能达到的最大传输速率,从而能够充分利用空中链路资源,满足用户需求。

      清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑷⑷、前向虚拟软切换、前向虚拟软切换在软切换状态,移动台同时与两个或两个以上的基站联系,所以软切换需要占用多个基站的资源而在CDMA 2000 1xEV-DO的前向链路中,由于具有速率高、功率大和实时数据业务等特点,如果采用类似语音的软切换将会极大地浪费资源,所以在前向链路的业务信道上采用了虚拟软切换它是快速小区交换技术,即选择信号质量最好的基站,信息通过这个质量最好的基站发送给移动台,由于只需要一个基站,从而降低了对系统资源的需求在前向链路的控制信道以及反向链路上,系统仍旧采用软切换技术,以保证较好的通信质量 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑸⑸、灵活的调度算法、灵活的调度算法 在基站中,由一种调度算法来决定下一个时隙分配给具体哪一个用户使用由于每个时隙中只有一个用户在接受服务,显然,为了提高系统的性能,系统应当优先向无线环境比较好的用户提供服务,利用这种多用户分集增益使扇区吞吐量最大化但是,无线环境较差的用户可能长时间得不到服务,因此,在保证系统综合性能最大的同时,通过调度,也使所有用户都能获得适当的服务。

      清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑹⑹、支持广播和组播业务、支持广播和组播业务为了充分利用带宽,使得类似于电视节目的广播服务能够更有效地在移动通信网络中传输,CDMA 2000 1xEV-DO引入了广播和组播业务(BCMCS)技术BCMCS可以使组播IP流在空中只传输一份拷贝,多个用户接收,从而大大节省空中链路带宽,有效地提高服务质量和整体吞吐量,同时也能将费用降低到用户可以接受的水平 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑺⑺、核心网基于无线、核心网基于无线IPCDMA 2000 1xEV-DO的核心网是基于无线IP的网络结构,采用IP协议实现从互联网或其他IP网络到移动终端的数据传输,支持和CDMA 2000 1x之间的切换 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3、、CDMA 2000 1xEV-DO的网络结构的网络结构接入终端接入终端((AT))宿接入网宿接入网((AN))源接入网源接入网((AN))PCFPDSNAN AAAUmA8A9A10A11A12A13图图4-33 CDMA 2000 1xEV-DO网络参考模型网络参考模型 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4、、CDMA 2000 1xEV-DO的物理信道的物理信道前前向向信信道道导频信道导频信道控制信道控制信道媒体接入控制信道媒体接入控制信道前向业务信道前向业务信道反向激活信道反向激活信道反向功率控制信道反向功率控制信道数据速率控制锁定信道数据速率控制锁定信道前向自动请求重传信道前向自动请求重传信道图图4-34 CDMA 2000 1xEV-DO前向链路物理信道分类前向链路物理信道分类 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)反向反向信道信道反向反向业务业务信道信道接入接入信道信道导频信道导频信道包校验正确指示信道包校验正确指示信道数据信道数据信道媒体接入控制信道媒体接入控制信道导频信道导频信道数据信道数据信道主导频信道主导频信道辅助导频信道辅助导频信道反向速率指示信道反向速率指示信道前向数据速率控制信道前向数据速率控制信道数据源控制信道数据源控制信道图图4-35 CDMA 2000 1xEV-DO反向链路物理信道分类反向链路物理信道分类 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.4.3 CDMA 2000 1xEV-DV系统系统 1、、CDMA 2000 1xEV-DV标准的产生标准的产生 CDMA 2000 1xEV-DO带来了该方案固有的缺点:语音业务和数据业务中任何一方有空闲资源时,并不能用来支持对方,这样整个系统资源利用率低;另外,1x和1xEV-DO双模在切换时,前向链路语音和数据切换方式不一样,管理难度大大增加。

      清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3GPP2分别在2002年和2004年发布了Rel.C和Rel.D版本两套标准,对应于CDMA 2000 1xEV-DV发展的两个阶段Rel.C主要是在前向链路进行了加强,使前向峰值数据速率达到了3.1Mbit/s;而Rel.D主要是在反向链路进行加强,使反向峰值数据速率也达到了1.8Mbit/s不过这两个版本在语音容量上并无显著提高(语音容量的提高列为了正在研究的Rel.E的目标之一) 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、、CDMA 2000 1xEV-DV的的Rel.C技术特点技术特点⑴⑴、新增物理信道、新增物理信道 在前向信道中,增加了前向分组数据信道(F-PDCH)和前向分组数据控制信道(F-PDCCH)F-PDCH用于传送高速分组数据,为了配合前向链路的增强,Rel.C的反向信道新增了反向确认信道(R-ACKCH)和信道质量指示信道(R-CQICH) 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑵⑵、分组数据控制保持模式、分组数据控制保持模式 Rel.C在分组数据激活和休眠模式的基础上增加了控制保持模式,控制保持模式介于激活模式和休眠模式之间。

      当处于控制保持模式时,移动台不解调F-PDCH但解调F-PDCCH,对反向导频进行1/2或者1/4门控,信道质量指示(CQI)报告进行1/2 或1/4 门控,或不报告CQI,这样,在不进入休眠的时间内节约了移动台的耗电量 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑶⑶、功率控制与速率控制相结合、功率控制与速率控制相结合((1))功功率率控控制制的的业业务务(例如:语音业务)(例如:语音业务)图图4-36 CDMA 2000 1xEV-DV的控制过程的控制过程 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑷⑷、快速呼叫建立、快速呼叫建立 快速呼叫建立主要针对分组数据的呼叫建立过程进行了增强,减小呼叫建立的时延,也可以用于其它业务的呼叫建立,便于对呼叫建立时间有特殊要求业务的开展,如PTTRel.C对呼叫建立过程的增强主要体现在以下几个方面:信道分配时指示已保存的业务配置;可以重新存储某个业务配置;短重连接消息 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)除以上技术外,Rel.C还通过自适应调制和编码、前向HARQ来进行前向链路增强;另外,由于在F-PDCH信道上要传输高速数据,所以在该信道采用小区交换技术,其他信道继续采用软切换。

      清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)Rel.D的反向链路得到增强以后具有如下特性:①完全保留了CDMA 2000 1x信道的信令结构;②控制方式灵活;③反向调度和速率控制的速度加快;④物理层分组帧长固定为10ms,10种固定分组大小;⑤采用同步4信道HARQ技术,提高链路效率;⑥采用自适应调制和编码技术;⑦移动台可以基于QoS要求在时延和吞吐量之间选择;⑧QoS改善,不同业务区分接入优先级,基于Buffer(缓存)和功率申请资源 3、、CDMA 2000 1xEV-DV的的Rel.D技术特点技术特点 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)Rel.D的具体技术特点有:的具体技术特点有:⑴⑴、新增物理信道、新增物理信道⑵⑵、快速呼叫建立、快速呼叫建立⑶⑶、新的移动台设备标识(、新的移动台设备标识(MEID)) 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.4.4 CDMA 2000核心网的演进核心网的演进1、、CDMA 2000核心网的演进路线核心网的演进路线 3G系统的核心网有一个共同的演进方向:最终到达基于IMS的ALL IP(全IP)架构。

      具体对于CDMA 2000系统来说,在无线侧不断演进的同时,核心网也经历了一个逐渐演进的过程,即从非开放内部接口,到半开放的ATM接口,最终到完全开放的IP接口,也就是CDMA 2000 ALL IP网络CDMA 2000网络侧演进将是逐步和后向兼容的 3GPP2发布了一个演进标准S.R0038,制定了CDMA 2000核心网从现有网络向ALL IP的演进路线,如图4-37所示ALL IP网络的演进共分4个阶段,其中,Phase(阶段) 2对应于LMSD(传统移动终端域)阶段, 可细分为Step(步骤) 1、Step 2和Step n;Phase 3对应MMD(多媒体域)阶段,又可细分为Step 1和Step n 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)图图4-37 CDMA 2000核心网演进路线核心网演进路线 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、、Phase 0Phase 0是CDMA 2000核心网络演进的起点,是基于电路交换的传统网络,Phase 0中网络各部分具有如下特征:l⑴ 核心网电路域基于IS41D协议;l ⑵ 核心网分组域PS的结构由P.R0001来定义,引入了PCF和PDSN,使用简单IP和移动IP作为分组数据业务的接入方式,并使用RADIUS(远程认证拨号用户服务)服务器或AAA提供鉴权和计费;l ⑶ A接口由IOS4.0来定义。

      其中,A3、A7、A8、A9、A10和A11已经实现了信令链路与数据承载分开 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3、、Phase 1与Phase 0相比,Phase 1的主要发展包括支持分组数据话路的切换,支持话音与分组数据的并发等;其网络结构没有太多的变化,主要是业务功能有所增强可以说Phase 0和Phase 1还都属于网络演进过程中的传统域阶段Phase 1中网络各部分具有如下特征:l ⑴ 核心网中电路域在IS41D的基础上增加了IS880协议,以支持与分组数据相关的功能,如切换、用户属性信息、分组数据业务选项等;l ⑵ 无线接入网中A接口采用IOS4.1协议,但无线接入网的网络结构与Phase 0相比没有什么变化 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4、、Phase 2图图4-38 Phase 2 Step 1 的网络结构图的网络结构图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)图图4-39 Phase 2 Step 2的网络结构图的网络结构图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)图图4-40 Phase 2 Step n的网络结构参考图的网络结构参考图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)5、、Phase 3图图4-41 Phase 3的的网络结构参考图网络结构参考图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.5 TD-SCDMA系统系统4.5.1 概述l1、、TD-SCDMA的发展与现状的发展与现状 TD-SCDMA的含意是时分同步码分多址接入,是ITU发布的3G标准之一。

      它也是第一个由中国提出、拥有自主知识产权、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准自TD-SCDMA成为3G正式标准近十年来,中国的通信研究机构、标准化组织、生产商与运营商在政府的大力支持下对TD-SCDMA的技术研究、标准制定、产品开发和商用推动进行了不懈的努力,也取得了丰硕的成果 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、、TD-SCDMA的主要特点的主要特点⑴⑴、采用、采用TDD模式并拥有模式并拥有TDD模式系统的优点模式系统的优点⑵⑵、上行同步、上行同步⑶⑶、接力切换、接力切换⑷⑷、动态信道分配(、动态信道分配(DCA))⑸⑸、使用新技术提高系统性能、使用新技术提高系统性能 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3、、TD-SCDMA的系统结构的系统结构图图4-42 3GPP的移动通信网络结构与功能域的移动通信网络结构与功能域 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4、、TD-SCDMA的标准与演进路线的标准与演进路线⑴⑴、大唐电信的、大唐电信的TD-SCDMA演进思路演进思路l 第一阶段是大唐电信和西门子公司合作研发的TSM标准,其主要思路是在GSM/GPRS的核心网上使用TD-SCDMA基站设备,这是一种称为2.75G的技术。

      该标准基本成熟,能进入商用,但在2003年,经专家组论证(主要是基于技术的先进性和世界市场的考虑)将这一标准放弃了l 之后在第二阶段回到了3GPP通过了的LCR技术路线,LCR标准正在完善,基本上也能商用;最后进入TD-SCDMA LTE(TD-SCDMA长期演进阶段),全面使用TD-SCDMA增强型技术,向B3G/4G演进 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑵⑵、、TD-SCDMA在在3GPP中的进展中的进展3GPP在制定R4版本时将TD-SCDMA列入为它的可选无线接入标准,从此TD-SCDMA和WCDMA演进就基本处于同步状态与WCDMA一样,TD-SCDMA在R5版本中推出了HSDPA技术采用HSDPA后,TD-SCDMA增加了1种传输信道、3种物理信道,还增加了16QAM调制技术采用HSDPA技术可以让TD-SCDMA系统下行链路的数据传输速率有很大的提高,单载波支持数据传输速率达到2.8Mbit/sWCDMA在R6版本中完成了HSUPA标准的制订并引入了MBMS,TD-SCDMA在这方面的技术研究较晚,一直到2007年9月才在R7中完成TD-SCDMA的HSUPA和MBMS的标准制定;同样地,WCDMA已在R7中基本完成HSPA+(HSPA增强技术,HSPA是HSDPA和HSUPA的合称)标准的制订,估计TD-SCDMA要在R8中才能完成这一标准的制订工作。

      清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑶⑶、、TD-SCDMA在在CCSA中的进展中的进展CCSA在2004年开始立项研究CCSA TD-SCDMA V1标准,这一版本是在R4的基础上增加了N频点组网(每小区/扇区有N个载频,其中有一个主载频、N-1个辅载频)和UpPCHShifting两个功能CCSA TD-SCDMA V2对应于R5,也增加了多频点的HSDPA功能CCSA TD-SCDMA V3对应于R7,而计划中的CCSA TD-SCDMA V4对应于R8CCSA制定的标准和3GPP相比,主要是增加了多频点方案,但由于提出的时间关系,当时R4、R5版本都已冻结,所以这一系列多频点方案都放在R7中修订3GPP和CCSA制定的TD-SCDMA标准的版本对应关系如图4-43所示 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)图图4-43 3GPP和和CCSA在在TD-SCDMA标准上对应关系标准上对应关系 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.5.2 TD-SCDMA的空中接口的空中接口 1、、TD-SCDMA空中接口的结构空中接口的结构图图4-44 TD-SCDMA空中接口的协议结构空中接口的协议结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、信道对应关系、信道对应关系 传输传输信道信道物理信道物理信道专专用信道(用信道(DCH))专专用物理信道(用物理信道(DPCH))广播信道(广播信道(BCH))主公共控制物理信道(主公共控制物理信道(P-CCPCH))寻寻呼信道(呼信道(PCH))主公共控制物理信道(主公共控制物理信道(P-CCPCH))辅辅助公共控制物理信道(助公共控制物理信道(S-CCPCH))前向接入信道前向接入信道((FACH))主公共控制物理信道(主公共控制物理信道(P-CCPCH))辅辅助公共控制物理信道(助公共控制物理信道(S-CCPCH))随机接入信道随机接入信道((RACH))物理随机接入信道(物理随机接入信道(PRACH))上行共享信道上行共享信道((USCH))物理上行共享信道物理上行共享信道 ((PUSCH))下行共享信道下行共享信道((DSCH))物理下行共享信道物理下行共享信道 ((PDSCH))下行下行导频导频信道信道 ((DwPCH))上行上行导频导频信道信道 ((UpPCH))寻寻呼指示信道(呼指示信道(PICH))快速物理接入信道(快速物理接入信道(FPACH))高速下行共享信道高速下行共享信道((HS-DSCH))高速物理下行共享信道(高速物理下行共享信道(HS-PDSCH))HS-DSCH共享控制信道共享控制信道HS-DSCH共享信息信道共享信息信道 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3、物理信道及其帧结构、物理信道及其帧结构帧帧#i+0帧帧#i+1帧帧#i+71子帧子帧#2i+0子帧子帧#2i+1TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6无线帧无线帧(10ms)子帧子帧(5ms)时隙时隙(0.675ms)转换点转换点转换点转换点DwPTSGPUpPTS(75μμs)(75μμs)(125μμs)说明:传码率为说明:传码率为1.28Mcps时,每无线帧为时,每无线帧为6400chip,每时隙为,每时隙为864 chip,每,每DwPTS为为96 chip每每UpPTS为为160 chip,每,每GP为为96 chip系统帧(系统帧(720ms))图图4-45 TD-SCDMA的物理信道帧结构的物理信道帧结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)TS0↓TS1↑TS2↑TS3↑TS4↓TS5↓TS6↓5ms转换点转换点转换点转换点TS0↓TS1↑TS2↓TS3↓TS4↓TS5↓TS6↓5ms转换点转换点转换点转换点((a))((b))图图4-46 TD-SCDMA的子帧结构的子帧结构 ((a)上下行时隙对称分配;)上下行时隙对称分配;((b)上下行时隙不对称分配)上下行时隙不对称分配 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4、特殊时隙结构、特殊时隙结构GP((32chip))SYSN-DL((64chip))75μμs((a))SYSN-UL((128chip)) GP((32chip))125μμs((b))图图4-47 ((a))DwPTS的时隙结构;(的时隙结构;(b))UpPTS的时隙结构的时隙结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)5、突发结构、突发结构352chip数据符号数据符号352chip数据符号数据符号144chip中间码中间码16chipGP864×Tc图图4-48 TD-SCDMA系统突发结构系统突发结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)图图4-49 发送发送SS和和TPC时的物理层控制信令结构时的物理层控制信令结构 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)6、扩频与调制、扩频与调制TD-SCDMA系统的数据调制通常采用QPSK,在提供2Mbit/s业务时采用了8PSK调制方式,为支持HSDPA下行可以用16QAM。

      扩频后的码片速率为1.28Mchip/s,扩频因子的范围是1~16,调制符号的速率为80.0Ks /s~1.28 Ms/s由于扩频采用OVSF码,再加上采用了上行同步技术,码的正交性较好,从而信道间干扰较小码片经扩频与调制以后,需经脉冲成形滤波器RC0(t)成形,并且在发送和接收方都要使用,该滤波器采用的是平方根升余弦滤波器.其中,滚降系数=0.22,码片周期Tc=0.78125μs 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)7、链路功率控制、链路功率控制表表4-6 TD-SCDMA的功率控制参数的功率控制参数 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.5.3 TD-SCDMA的关键技术的关键技术 1、智能天线技术、智能天线技术l⑴⑴、、TD-SCDMA系统采用智能天线技术的必要性系统采用智能天线技术的必要性 智能天线技术是目前TD-SCDMA标准的必选技术,也是其具有优势的核心技术之一TD-SCDMA系统很多物理层方面的设计(如帧结构)就是依赖智能天线实现的,如果不采用智能天线,整个TD-SCDMA系统标准必须重新设计。

      由于采用了智能天线技术,TD-SCDMA系统可将频分复用、时分复用、码分复用和空分复用交叠应用系统中6大关键技术(智能天线技术、联合检测技术、动态信道分配技术、接力切换技术、功率控制技术和上行同步技术)中,其他5 项技术都要与智能天线技术联合应用才能发挥出最大效果 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑵⑵、智能天线技术原理、智能天线技术原理智能天线的基本思想是:天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户,接收模式下,来自窄波束之外的信号被抑制,发射模式下;能使期望用户接收的信号功率最大,同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小智能天线可利用用户空间位置的不同来区分不同用户,完成空分复用 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)A/D或或D/A转换转换--自适应算法自适应算法数字信号处理器数字信号处理器w1w2wnX1X2Xn自适应数字信号处理器自适应数字信号处理器天线阵列天线阵列模数转换模数转换波束形成网络波束形成网络…………本地参考信号本地参考信号图图4-50 自适应智能天线的原理结构图自适应智能天线的原理结构图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)⑶⑶、智能天线技术在、智能天线技术在TD-SCDMA系统系统中的应用中的应用 ((a))((b))图图4-51 8天线单元组成的圆阵和线阵示意图天线单元组成的圆阵和线阵示意图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)RFRFRFA/D转换器转换器A/D转换器转换器A/D转换器转换器D/A转换器转换器D/A转换器转换器数字分路数字分路数字合路数字合路空间参数提取空间参数提取上行波束成型上行波束成型接收信号接收信号下行波束成型下行波束成型发送预处理发送预处理发送信号发送信号基带处理器基带处理器…………图图4-52 TD-SCDMA基站智能天线基站智能天线 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)图图4-53 TD-SCDMA智能天线小区智能天线小区 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、软件无线电技术、软件无线电技术软件无线电技术是在通用芯片上用软件实现专用芯片的功能。

      其优势有:①可克服微电子技术的不足,通过软件方式,灵活完成硬件/专用ASIC的功能,在同一硬件平台上利用软件处理基带信号,通过加载不同的软件,可实现不同的业务性能;②系统增加功能通过软件升级来实现,具有良好的灵活性及可编程性,对环境的适应性好,不会老化;③可代替昂贵的硬件电路,实现复杂的功能,减少用户设备费用支出由于TD-SCDMA系统的TDD模式和低码片速率的特点,使得数字信号处理量大大降低,适合采用软件无线电技术正是因为软件无线电的优势,使得TD-SCDMA系统在发展相对WCDMA和CDMA2000滞后的情况下,采用软件无线电技术,成功完成了试验样机和初步商用产品的开发,给TD-SCDMA的发展赢得了时间空间 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3、联合检测技术、联合检测技术根据对多址干扰(MAI)处理方法的不同,多用户检测(MUD)技术可以分为干扰抵消(IC)和联合检测(JD)两种JD的性能优于IC,但JD的算法复杂度高于IC,因此在TD-SCDMA中,基站采用JD技术,终端采用IC技术联合检测技术的思想是充分利用MAI,将所有的用户信号都分离开来,联合检测算法的前提是能得到所有用户的扩谱码和冲击响应,因此在TD-SCDMA系统中的帧结构中设置了用来进行信道估计的训练序列(Midamble),根据接收到的训练序列部分信号和已知的训练序列就可以估算出信道冲击响应,而扩谱码也是确知的,从而达到估计用户原始信号的目的。

      清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)信道估计信道估计h1信道估计信道估计h2信道估计信道估计hN系统矩阵系统矩阵A1系统矩阵系统矩阵A2系统矩阵系统矩阵AN生成成型参数生成成型参数生生成成总总系系统统矩矩阵阵A………………天线天线1天线天线2天线天线Ne1e2eN联合检测联合检测下行成型下行成型图图4-54 TD-SCDMA联合检测与智能天线结合流程示意图联合检测与智能天线结合流程示意图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4、接力切换技术、接力切换技术是否满足切换判决标是否满足切换判决标准准测量本小区及邻近小区切换所需要信息测量本小区及邻近小区切换所需要信息同时进行开环预同步同时进行开环预同步完成切换并且开始新一轮的测量完成切换并且开始新一轮的测量以及预同步以及预同步测量阶段测量阶段预同步阶段预同步阶段判决阶段判决阶段执行阶段执行阶段图图4-55 接力切换流程图接力切换流程图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.6第三代移动通信系统的业务及管理第三代移动通信系统的业务及管理4.6.1 3G业务的发展、特点及分类业务的发展、特点及分类l1、、3G业务的发展与特点业务的发展与特点 3G业务是指所有能够在3G网络上承载的各种移动业务,它包括点对点基本移动语音业务和各类移动增值业务。

      清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3G业务具有丰富的多媒体业务应用、高速率的数据承载、业务提供方式灵活和提供业务的QoS质量保证的特点移动增值业务是移动运营商的主要利润增长点,也是发展3G业务的方向,3G运营商在保留和增强2G/2.5G移动增值业务的同时,大量开发并提供了新的3G移动增值业务3G移动增值业务中,成熟类的主要有短消息(SMS)、彩铃、WAP、IVR(互动式语音应答)等业务;成长类的主要移动即时通信、移动音乐、MMS(彩信)、移动邮件、移动电子商务、移动位置服务(LBS)、媒体、移动企业应用、游戏、无线上网卡业务跟踪等业务;萌芽类主要有移动博客、电视、一键通(PTT)、移动数字家庭网络、移动搜索、移动VoIP等业务 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3G运营商在开展3G业务时,注意增值业务的品牌建设比如,日本DoCoMo公司的“iMode”是其2G时代的移动数据业务总品牌,在推出其3G服务品牌“FOMA”后,可以在“FOMA”品牌下提供“iMode”业务,只不过增加了新的子品牌,保留的子品牌的功能进一步得到了加强。

      在国内,中国移动的“移动梦网”和中国联通的“联通无限”是2G/2.5G移动数据业务品牌,应能在即将到来的3G网络中继续提供增强了的服务目前,中国移动的TD-SCDMA试商用网络可提供可视电视、视频监控、WAP门户和数据上网等22项3G业务 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、、3G业务的定义与分类业务的定义与分类从承载网络来分,可以分为电路域和分组域业务其中电路域业务包括主语音、智能网业务、短信、彩铃、补充业务等;分组域业务包括数据业务、数据卡上网和IMS业务等从业务特征上分,可为话音和非话音两大类话音类包括基本语音和增强语音;非话音业务包括数据业务、数据卡上网、智能网业务和补充业务等 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)从服务质量QoS来分,3GPP提出了会话类、流媒体、交互类和背景类4种业务区分方式会话类业务主要为语音通信和视频业务;流媒体业务可分为长流媒体和短流媒体业务,也可分为群组流体与个人流媒体业务,还可分为广播式流媒体和交互式流媒体业务;交互类业务包括基于定位的业务、网络游戏等;后台类业务有E-mail、SMS、MMS和下载业务等。

      会话类和流媒体业务对时延敏感,但允许较高的误码率;而交互类和后台类对时延要求低,但对误码率要求高从业务发展和继承方面考虑,可以分为2G/2.5G继承业务及3G特色业务基于3G用户需求,可分为通信类、消息类、交易类、娱乐类和效率应用类 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3G业务业务内容消息(非话音)内容消息(非话音)(基于(基于IP,实时),实时)语音语音移动性移动性内容连接性内容连接性((Internet))个人直接连接个人直接连接个人间连接个人间连接地点地点移动移动Internet接入接入移动移动Internet/Extranet接入接入定制娱定制娱乐信息乐信息多媒体信多媒体信息业务息业务((MMS))基于位基于位置业务置业务高级语音高级语音和简单语和简单语音音集中于接入方式集中于接入方式集中于移动特色业务集中于移动特色业务集中于集中于门户方式门户方式图图4-56 UMTS对对3G业务的分类业务的分类 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)表表4-7 CATR业务分类方案三业务分类方案三分分类类具体具体业务业务通信通信类类语语音音、可、可视视、移、移动动可可视视、移、移动电动电子子邮邮件(件(E-mail、、V-mai、、A-mail)、即)、即时时信息(即信息(即时时消息、移消息、移动动ICQ)、)、统统一消息一消息业务业务、点、点对对点点SMA、点、点对对点点MMS、、Web浏览浏览、文件下、文件下载载信息内容信息内容类类新新闻类闻类信息(新信息(新闻闻、交通信息、天气、交通信息、天气预报预报、股票信息、体育新、股票信息、体育新闻闻、城、城市信息和市信息和赛马赛马信息等)、位置信息服信息等)、位置信息服务务(城市交通、(城市交通、紧紧急求助、城市急求助、城市地地图图/移移动动黄黄页页、、车辆车辆跟踪跟踪/防盗和儿童防盗和儿童Tracking)、个性化定制)、个性化定制/门户门户服服务务、移、移动动广告广告交易交易类类电电子子钱钱包、移包、移动动支付(小支付(小额额支付和大支付和大额额支付)、移支付)、移动银动银行、移行、移动证动证券、券、移移动动保保险险、移、移动动博彩、移博彩、移动动拍拍卖卖、信用卡、信用卡费费用用查询查询、移、移动订动订票票娱乐类娱乐类流媒体(流媒体(VOD、、AOD)、个性化)、个性化LOGO下下载载、个性化、个性化铃铃声下声下载载、音、音乐乐下下载载和播放、网和播放、网络络游游戏戏效率效率应应用用类类PIM(个人信息管理)、个性化首(个人信息管理)、个性化首页页((My Menu)、移)、移动办动办公室(移公室(移动动群体、移群体、移动动公告、企公告、企业业接入和接入和协协同同办办公)、企公)、企业业信息公布和移信息公布和移动动企企业资业资源源调调配配 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)表表4-8 中国移动业务分类中国移动业务分类 话话音音业务业务基本基本业务业务通通话话功能、漫游服功能、漫游服务务、、紧紧急呼叫、免急呼叫、免费费客服客服增增值业务值业务号号码显码显示、示、语语音信箱、移音信箱、移动动秘秘书书、呼叫、呼叫转转移、呼移、呼叫等待、呼叫限制叫等待、呼叫限制数据数据业务业务移移动动互互联联网网业业务务IP、、拨拨号上网、虚号上网、虚拟专拟专用网,随用网,随e行行移移动动梦网梦网业务业务通信通信类类短消息、彩信、移短消息、彩信、移动动E-mai、、传真信息信息类类位置服位置服务务、新、新闻闻、旅游信息、股市、旅游信息、股市信息、彩票信息信息、彩票信息商商务务交易交易类类移移动购动购物、移物、移动动炒股、移炒股、移动银动银行、行、在订线订票票娱乐娱乐服服务类务类在线游游戏戏、音、音乐乐下下载载、、视频浏览视频浏览、、移移动动博彩博彩 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.6.2 3G业务价值链分析业务价值链分析随着移动业务的发展,3G业务发展将面临一个截然不同的外部环境,而价值链的演进变化是3G业务运营考虑的关键问题。

      在目前移动增值业务价值链中,网络运营商与第三方服务提供商的价值链分工在SMS业务的发展过程中已经得到业界的广泛认可和支持随着3G业务价值链的发展演进,将进一步出现SP(服务提供商)/AP(应用提供商)/CP(内容提供商)的价值链进一步细分 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)1、、3G业务价值链的变化业务价值链的变化用户网络/业务运营商用户网络运营商 业务提供商内容服务商增值业务供应商内容提供商服务提供商应用提供商网络设备提供商其他内容提供商移动运营商增值业务提供商2G2.5G3G图图4-57 移动网络演进中业务价值链变化图移动网络演进中业务价值链变化图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、、3G业务经营模式的变化业务经营模式的变化终端移动用户终端移动用户电信运营商电信运营商电信设备制造商电信设备制造商代理服务代理服务基础网络架构基础网络架构服务服务传统的闭环经营模式传统的闭环经营模式大众消费用户大众消费用户企业用户企业用户行业用户行业用户增强型服务提供商增强型服务提供商应用开发商应用开发商内容提供商内容提供商解决方案提供解决方案提供商商/集成商集成商终端开发商终端开发商移动网络移动网络运营商运营商电信设备制造商电信设备制造商技术支撑商技术支撑商新兴的新兴的3G网络运营模式网络运营模式 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.6.3 移动业务网络层架构和移动业务网络层架构和3G业务的生成与管理业务的生成与管理1、移动业务网络层架构、移动业务网络层架构l3G的引入带来了丰富多彩的业务和应用的同时,还引入了业务网络的概念,业务网络是实现丰富多彩业务的基础。

      国际标准化组织对移动数据增值业务网络进行了定义,它包括承载层、业务层、应用层、管理层和终端5个层次与此同时,3G业务网络由传统的多业务分离的垂直的结构,发展成为分层水平的业务和控制分离的网络;在3G业务网络结构中,是按照业务的完整接续要求将业务能力分层实现因此,将业务网络层进一步细化,业务网络则包含多个子层:业务接入层、业务能力层、业务管理层、用户数据层、内容生成层及业务呈现层业务网络层的分层结构图如图4-59所示 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)网网管管和和支支撑撑系系统统业务呈现层业务呈现层STK卡、卡、WWW/WAP/IVR/SMS门户、客户端门户、客户端软件等软件等内容生成层内容生成层咨询、娱乐、商务、移动邮件、位置服务、综咨询、娱乐、商务、移动邮件、位置服务、综合下载、行业应用等合下载、行业应用等用户业务数据用户业务数据伪码表、用户个人信息、社区伪码表、用户个人信息、社区ID、用户群、用户群属性、网络号簿等属性、网络号簿等业务能力层业务能力层GMLC、流媒体服务器、支付网关、、流媒体服务器、支付网关、Presence服务器、服务器、DRM等等业务接入层业务接入层MSC((IVR/彩铃)、彩铃)、SMSC/SMGW、、WAP-GW、、MMSC、、SCP等等网络承载层网络承载层2G/2.5G/3G承载网、承载网、IN、、Internet、、USSD、、DNS、、WLAN等等业务管理层业务管理层综合或独立业务综合或独立业务管理平台管理平台终端管理终端管理服务器服务器终终端端业业务务网网络络层层UNI注:注:控制控制媒体媒体管理管理图图4-59 移动业务网络分层结构图移动业务网络分层结构图 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、、3G业务生成业务生成应用应用开发工具开发工具应用应用开发工具开发工具引擎实现引擎实现运营商(可信任域)运营商(可信任域)第三方服务提供商(非信任域)第三方服务提供商(非信任域)应应用用服服务务层层用户列表用户列表身份身份接入控制接入控制计费计费鉴权鉴权安全安全/消息路由消息路由设备设备业务注册业务注册/发现发现CORBA绑定绑定WebService绑定绑定其他绑定其他绑定Parlay/OSA网关网关Parlay WebService网关网关公公共共框框架架层层策略执行层策略执行层能力绑定层能力绑定层呈现呈现POCMMS位置位置PUSH设备管理设备管理消息消息设备设备CAMEL……业业务务引引擎擎层层B S S / O S SSMSCMMSCHLR/HSSIMAPWAP网关网关Radius Acct服务器服务器…………网网络络功功能能层层电路域电路域分组域分组域IMS域域3G核心网核心网3G业务平台分层模型业务平台分层模型图图4-60 3G的业务平台的业务平台 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)3、、3G业务管理业务管理从上面的分析可知,3G业务网络由传统的垂直式结构转变为水平式结构,3G业务平台也从独立的业务平台演变成统一的业务平台,因此,3G业务的管理也可由分散式的管理演变成由统一的业务管理平台实施集中式管理。

      3G业务统一管理平台主要进行用户管理、业务管理、内容管理、门户管理、合作伙伴管理、计费管理和统计分析管理 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)4.6.4 典型典型3G业务介绍业务介绍1、对、对2G/2.5G业务进行继承和优化的业务业务进行继承和优化的业务 这一类业务的特点是:在2G/2.5G中有些成为了主干增值业务(如短信业务),有些开始出现初级应用(如移动流媒体业务),到了3G网络中,2G/2.5G成熟业务在保有原有功能的基础上,进一步进行了开发(比如短信可成为其他业务的承载工具),2G/2.5G的萌芽业务则得到了发展与完善 清华大学出版社清华大学出版社第4章 第三代移动通信系统(3G)2、、3G特色业务特色业务视频类业务和IMS业务是3G特色业务,这一类业务的特点是只有3G网络才能够承载,并且是在3G网络中首次出现的新的业务形式。

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