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第二代移動通信中，GSM系統(tǒng)顯然極為重要�，F(xiàn)有的GSM網絡可以平滑過渡到WCDMA/UMTS網絡。從圖1我們可以清晰地看到GSM的演進路線。在無線通信系統(tǒng)中，無線網絡部分的數據處理能力，始終是一個瓶頸，從GSM到GPRS、EDGE，再到WCDMA、HSDPA，無線網絡部分的數據傳送能力隨著網絡的演進是大幅度增強的，從GSM的9.6kb/s，演進到后面的HSDPA的下行數據處理能力達到14Mb/s。無線網絡數據傳送能力的提高，也就有能力為終端用戶提供越來越豐富的業(yè)務�？梢韵胂�，從GSM系統(tǒng)僅僅提供語音業(yè)務到HSDPA系統(tǒng)可以達到高達十幾兆的數據下載速率將是一個多么驚人的變化，這也將會給人們的通信帶來極大的便利。本文主要闡述的是GSM到HSDPA無線網絡部分的關鍵技術變化，這種關鍵技術的變化事實上也是網絡演進的實質所在�，F(xiàn)有的GSM/GPRS核心網則可以逐步演進為UMTS核心網絡，它可以同時連接GSM BSS和WCDMA RAN，也就是說GSM BSS和WCDMA RAN可以共享同一個核心網絡。從GSM到HSDPA的演進方式能確�，F(xiàn)有GSM運營商的利益，從技術上保證過渡的平穩(wěn)性。
2、GPRS
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務的簡稱。事實上，在GSM演進到HSDPA的道路上，GPRS的提出邁出了重要的第一步，GPRS允許在電路交換的基礎上增加數據包交換。在構建GPRS網絡的時候，GSM系統(tǒng)中的絕大部分的部件都不需要作硬件改動，只需要在軟件方面進行升級，從GSM系統(tǒng)升級到GPRS+GSM系統(tǒng)，如圖2所示，主要是在GSM系統(tǒng)中增加3個主要部件：SGSN(GPRS服務支持結點)、GGSN(GPRS網關支持結點)、PCU(分組控制單元)。
在GPRS系統(tǒng)中，定義了新的GPRS無線信道，并且信道的分配方式十分靈活，可以在每一個TDMA幀中分配1到8個無線時隙。在GPRS中，也提出了新的編碼方案，通過表1可以看出，CS 1/CS 2/CS 3/CS 4可以支持不同的數據傳送速率，這樣也就能夠根據不同的QoS要求提供給用戶多樣的服務。
[table]
編碼策略 | 編碼比特 | 糾錯等級 | 數據速率(kb/s) | 多時隙最大數據速率(kb/s) |
CS-1 | 456 | 高 | 9.05 | 72.4 |
CS-2 | 588 | 中 | 13.4 | 107.2 |
CS-3 | 676 | 低 | 15.6 | 124.8 |
CS-4 | 456 | 無 | 21.4 | 171.2 |
GPRS提供的多編碼策略能夠給不同的QoS需求提供不同的業(yè)務速率，具有較大的靈活性。GPRS系統(tǒng)能夠根據終端離基站的距離、無線鏈路的狀況和QoS要求動態(tài)的選擇編碼方案，大大的優(yōu)化了無線網絡資源，能自動的給用戶提供最優(yōu)的服務。
GPRS的優(yōu)點：
(1)與GSM相比，大大的提高了數據速率，若8信道全部為GPRS占用，則最大的傳輸速率可以達到171kb/s。
(2)GPRS能提供始終在線的服務，能夠消除連接網絡、推出網絡所產生的等待時間，提高了網絡的利用效率。
(3)GPRS網絡具有較好的健壯性，其編碼策略是依據無線狀況而定的，當基站部分接收到的數據發(fā)生錯誤的時候，網絡要求錯誤幀進行重傳直到這一幀正確為止，這樣能減輕核心網的壓力。
(4)由于數據的傳送速率增加了，GPRS也能提供較多的服務，例如E-mail、www、WAP、ftp等等。
(5)GPRS能夠提供更好的安全性，除了利用原來GSM的鑒權機制以外，還能夠在用戶進入因特網或者其他網絡以前使用類似RADIUS協(xié)議。
3、EDGE
在GSM的演進道路上，EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution)的提出又將無線端的數據傳送速率提高到473kb/s，EDGE是GSM邁向WCDMA的最后一步，它是基于GSM/GPRS網絡的，采用了更新的調制解調技術(8PSK)和信道編碼技術。
從GPRS升級到EDGE，因為對于上下行信道要提供GMSK和8PSK的調制解調功能，在終端部分和BTS部分要進行硬件升級，在BSC部分進行軟件升級；在核心網部分無需太大改動。
EDGE的編碼策略跟GPRS相比，來得更加復雜，但是，采用EDGE的MCS1到MCS9的編碼方案，提供的數據傳送速率就大大增加了。圖3表明了EDGE提供的編碼方案和GPRS提供的編碼方案每時隙的速率對比。
EDGE相對于GPRS而言，能提供更大的數據傳送速率，也能夠提供更多更豐富的多媒體業(yè)務，并且在原有的GSM/GPRS網絡上很容易就能升級。在鏈路控制層面上，EDGE相對與GPRS，也提供了更為強大的功能。
4、WCDMA
WCDMA標準是由第三代合作伙伴計劃組織(3GPP)制訂，現(xiàn)在已有R99、R4、R5三個版本定稿，現(xiàn)階段正在進行R6版本的制訂工作。目前在全球已經安裝和試運行的WCDMA網絡都是基于R99版本的，其最大的特點在于網絡結構上繼承了GSM/GPRS的核心網絡結構，與GSM不同的是在無線接入網部分引入了另外全新的無線接口——WCDMA，并采用了分組化傳輸，更加有利于實現(xiàn)高速移動數據業(yè)務的傳輸。R4版本的主要特點是支持先進的核心網絡，針對R99基于TDM的電路核心網進行了很大的改進，提出了控制與承載相分離的概念，R4電路域由MSCServer、GMSCServer、MGW等實體組成，各實體之間提供了標準化的接口，信令可以使用IP承載。在R5階段引入了IP多媒體子系統(tǒng)IMS，朝著全網IP化的道路邁出了重要一步。R6目前還在制訂中。圖4表示了從GSM/GPRS網絡向WCDMA R99版本演進的情況。
對于現(xiàn)在運營GSM網絡的運營商來講，由于GSM和WCDMA可以共用同一個核心網，所以從GSM平滑過渡到WCDMA是最佳方式。隨著人們對數據速率的要求越來越高，WCDMA和其他第三代移動通信制式的提出，具有革命性的意義。WCDMA的空中接口和原有的GSM/GPRS完全不同，高效的空中接口技術能使得WCDMA的下行速率達到2Mb/s，也能滿足人們豐富的多媒體業(yè)務。WCDMA的主要空中接口參數如表2所示：
[table]
帶寬 | 5MHz |
DS與MC | 單載波直擴 |
雙工方式 | FDD和TDD |
碼片速率 | 3.84Mb/s |
幀長 | 10ms |
調制方式 | 下行QPSK；上行BPSK |
信道編碼方式 | 卷積碼和Turbo碼 |
擴頻因子 | 下行4-512；上行4-256 |
功控頻率 | 1.6kHz |
下行擴頻 | 可變長正交序列(區(qū)分不同信道)Gold序列(區(qū)分不同小區(qū)與用戶) |
上行擴頻 | 可變長正交序列(區(qū)分不同信道)Gold序列241(不同用戶以序列區(qū)分，I、Q路以不同相位區(qū)分) |
WCDMA利用先進的碼分復用和擴頻技術，使得其比先前的2G系統(tǒng)具有更高的頻譜利用率。WCDMA還使用快速功控、軟切換等先進技術，能較大限度的降低干擾，提高服務質量。根據不同的業(yè)務需求，WCDMA還能提供不同類型、不同速率、不同QoS要求的無線接入承載，從而支持更加豐富多彩的服務。
5、HSDPA
WCDMA向下演進的第一步就是提高下行速率，也就是演進到HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)，跟WCDMA相比，HSDPA大大提高了系統(tǒng)的容量，下行速率最大能達到14Mb/s，也能為用戶提供更多更豐富的業(yè)務。
在WCDMA R5版本中，已經提出了一種新的傳輸信道HS-DSCH，利用這種信道能夠增強下行速率。HSDPA對于原有的WCDMA的協(xié)議層產生的影響并不是很大，所以在原有的WCDMA上通過軟件升級和少量硬件升級就能提升為HSDPA。
HSDPA相對與WCDMA，具有下面一些特性：
(1)自適應調制和編碼。HSDPA中鏈路將根據無線鏈路的情況來自動調整調制方式和編碼方法，在WCDMA R99中，對于下行信道的調制方式為QPSK，但是對于HSDPA，除了采用QPSK，還采用16QAM調制方式。不論終端在基站的附近還是在小區(qū)的邊緣，HSDPA中鏈路的自適應調制總能保證用戶獲得最大的數據傳輸速率。
(2)快速調度。HSDPA中包調度是直接由基站控制的，而不像WCDMA R99中是由RNC控制的。這種調度方法更加靠近空中接口部分，從而效率更高。快速調度方法所需要的信息包括信道質量、容量、QoS等級等。
(3)混合自動重發(fā)請求。混合自動重發(fā)請求實際上是一個結合自動重發(fā)請求(ARQ)和前向錯誤更正(FEC)的技術，能利用原來傳輸失敗的數據進行后續(xù)的解碼。
6、結束語
現(xiàn)在在中國運營的最大的無線網絡就是GSM網絡，由于技術特點，GSM在更新技術演進的道路上，必然朝著GPRS、WCDMA、HSDPA的方向發(fā)展。本文簡單闡述了演進道路上的各種制式的關鍵技術特點和網絡實體的演進變化。隨著無線通信技術的迅猛發(fā)展，人們也將從網絡的演進過程中享受更多移動通信帶來的便利。
