第二代移動通信網(wǎng)絡(luò)向第三代平滑演進(jìn)研究<1>

第二代移動通信網(wǎng)絡(luò)向第三代平滑演進(jìn)研究<1>
    在今后的十年內(nèi)，以支持移動多媒體業(yè)務(wù)為特征的第三代移動通信即將商用。如何作好
二代與三代系統(tǒng)間的干渴過渡將是擺在所有二代運(yùn)營商面前的一大課題。
一、第三代移動通信的主要技術(shù)
    第三代移動通信系統(tǒng)最早1985年由國際電信聯(lián)盟（ITU）提出，當(dāng)時(shí)稱為未來公眾陸地
移動通信系統(tǒng)（FPUMTS），1996年更名為IMT－2000，有三重含義即該系統(tǒng)工作在2000MHZ頻
段，最高業(yè)務(wù)速率可達(dá)2000kb／s，預(yù)期在2000年左右得到商用。從1997年開始，伴隨著第
二代移動通信系統(tǒng)的巨大成功，用戶的高速增長與有限的系統(tǒng)容量和有限的業(yè)務(wù)之間的矛盾
漸趨明顯，第三代移動通信的標(biāo)準(zhǔn)化工作逐漸進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段。
    與前兩代系統(tǒng)相比，第三代移動通信的主要特征是可提供移動多媒體業(yè)務(wù)，其中高速移
動環(huán)境支持144kb／S，步行慢速移動環(huán)境支持384kb／S室內(nèi)支持2Mb／S的數(shù)據(jù)傳輸。其設(shè)計(jì)
目標(biāo)是為了提供比第二代系統(tǒng)更大的系統(tǒng)容量、更好的通信質(zhì)量，更高的系統(tǒng)帶寬，而且要
能在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無縫漫游及為用戶提供包括話音、數(shù)據(jù)及多媒體等在內(nèi)的多種業(yè)
務(wù)。同時(shí)也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好的兼容性。
    在經(jīng)過幾年的技術(shù)評估、研究分析及大量的協(xié)調(diào)和融合工作。1999年10月25日至11月5日
在芬蘭赫爾辛基舉行ITU－R TGS／1會議上通過了第三代移動通信系統(tǒng)無線接口技術(shù)規(guī)范IMT
 RSPC（IMT－2000 Radio IterfaceSpecificstion）這標(biāo)志著IMT－2000第三代技術(shù)的格局最
終確定。MT.RSPC的通過，意味著備標(biāo)準(zhǔn)化組織、世界各國的運(yùn)營商和電信設(shè)備制造商在IMT
—2000的無線傳輸技術(shù)體制上初步達(dá)成了一致意見。它分為CDMA和TDMA兩大類共五種技術(shù)，
包括歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織ETSI提出的DECT和UMTS制式的兩種標(biāo)準(zhǔn)FDD－DS（或稱WCDMA－FDD）標(biāo)準(zhǔn)、
TOD（或稱WCDMA－TDDUTRA TDD）標(biāo)準(zhǔn)，北美電信標(biāo)準(zhǔn)化組織TIA/EIA提出的cdma2000標(biāo)準(zhǔn)和
EDGE標(biāo)準(zhǔn)，中國無線通信標(biāo)準(zhǔn)研究組（CWTS）提出的TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)。目前，TD—SCDMA正在
與 UMTS進(jìn)行融合。各類技術(shù)中以CDMA技術(shù)為主流。
    ＊UMTS FDD－DS（或稱WCDMA－FDD）：Direct Sequence（直接擴(kuò)頻）CDMA，頻分雙工方
式。其碼片速率為3.84MCPS，占用頻帶寬度5M，可提供高達(dá)2Mb／S的傳輸速率。
    ＊UMTS TDD（或稱WCDMA－TDD、UTRA TDD）：直接擴(kuò)頻CDMA，時(shí)分雙工方式。其碼片速率
為3.84Mcps，占用頻帶寬度5M，可提供高達(dá)2Mb／S的傳輸速率。
    ＊cdma2000：頻分雙工方式（FDD），目前包括cdma2000－1X（單載波模式），和cdma2000
－3X（多載波模式）兩個(gè)模式，cdma2000－1X能夠傳輸400Kb／s以上的數(shù)據(jù)，cdma2000－3X能
夠傳輸2Mb／S的數(shù)據(jù)。其碼片速率分別是1.2288McpS和3.6864Mcps（1.2288Mcps*3），占用帶
寬分別為1.25MHz和5MHz。cdma2000-1X是2.5G技術(shù)，cdma2000－3X屬于3G技術(shù)；都能夠傳輸語
音和高速數(shù)據(jù)。
    ＊EDGE（增強(qiáng)數(shù)據(jù)GSM演進(jìn)）是GSM的演進(jìn)系統(tǒng)，多址方式為TDMA、雙工方式為頻分雙工
（FDD）、頻道間隔及帶寬、幀結(jié)構(gòu)、符號速率都和GSM相同，采用8PSK調(diào)制，一個(gè)調(diào)制符號代
表三個(gè)比特的數(shù)據(jù)，空中接口的速率為GSM的3倍，因此能夠提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率；達(dá)到
300KbPS以上。EDGE可以支持電路型和分組型業(yè)務(wù)。
    ＊TD－SCDMA，一種TDD技術(shù)，是多時(shí)隙的TDMA與直擴(kuò)CDMA同步CDMA技術(shù)合成的新技術(shù)。使
用低碼片速率（1.3542Mc／s或1.28Mc／S），在5M帶寬內(nèi)使用3個(gè)載波（每載波1.6MHZ），可提
供高達(dá)2Mb／s的傳輸速率。
    從CDMA的技術(shù)而言，窄帶IS－95，cdma2000 WCDMA FDO和TDD的頻譜效率差別不大，IS－95
因?yàn)槭褂帽容^早，當(dāng)時(shí)有些技術(shù)沒有成熟，其實(shí)際頻譜效率稍低。但是這些技術(shù)的特點(diǎn)比較鮮
明，其采用中根據(jù)不同的業(yè)務(wù)和原有網(wǎng)絡(luò)的需求也各有不同。
    cdma2000更適合IS－41的核心網(wǎng)絡(luò)，和頻譜資源比較緊張的地區(qū)，以及原有IS－95網(wǎng)絡(luò)的
升級。而WCDMA就適合于已經(jīng)有GSM－MAP網(wǎng)絡(luò)，能夠和GSM的基站很好的共存。鑒于我國目前移
動網(wǎng)絡(luò)為 GSM制式，因而向第三代移動通信過渡是指現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)向UMTS-WCDMA的演進(jìn)。另外，
FDD模式是頻分雙工，上行和下行采用不同的頻點(diǎn)。而TDD模式是時(shí)分雙工。上行和下行占用不
同的時(shí)隙；因此TDD模式建站最小只需一個(gè)頻點(diǎn)，而 FDD至少要上行下行兩個(gè)頻點(diǎn)，這在頻率資
源緊張的情況下，TDD顯得更為靈活。FDD模式的CDMA用戶間用不同的碼字區(qū)分。 TDD模式的CDMA
用戶間是碼分的和時(shí)分的，上下行雙工是以時(shí)間（時(shí)隙為單位）來區(qū)分的，因而TDD模式可以使
得資源在上行和下行間合理外配，適合于Internet等上下行不對稱的業(yè)務(wù)需求。
    盡管TDD模式具有上述優(yōu)點(diǎn)，但其基站覆蓋范圍小，不支持高速移動用戶，更適用于室內(nèi)大
數(shù)據(jù)量方式，且目前協(xié)議不夠成熟，因此TDD的應(yīng)用可能比較慢，可能會使它成為FDD模式的補(bǔ)
充，即在城市人口密集的區(qū)域用FDD實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋，而在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求比較多的室內(nèi)環(huán)境建立
一些更為靈活的TDD基站，覆蓋較小范圍，補(bǔ)充FDD頻率資源和覆蓋用戶的不足。
二、GPRS通用分組無線業(yè)務(wù)系統(tǒng)
    GPRS（General Packet Radio Service，通用分組無線業(yè)務(wù)）是在現(xiàn)有的GSM移動通信系統(tǒng)
基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS通過在GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)中引入分組交換的
功能實(shí)體，以完成用分組方式進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸。GPRS系統(tǒng)可以看作是對原有的GSM電路交換系統(tǒng)
進(jìn)行的業(yè)務(wù)補(bǔ)充，以支持移動用戶利用分組數(shù)據(jù)移動終端接入INTERNET或其他分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需
求。
    對運(yùn)營商而言，GPRS系統(tǒng)的引進(jìn)為運(yùn)營商提供了一種在數(shù)據(jù)傳輸方面比原有GSM電路交換網(wǎng)
絡(luò)效率更高的分組交換網(wǎng)絡(luò)。由于GPRS可以共享GSM的基站系統(tǒng)，使得移動運(yùn)營商在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的
初期只需用較小的投入就可以快速介入INTERNET業(yè)務(wù)市場，為用戶提供豐富的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
從而避免了初期巨大的投資風(fēng)險(xiǎn)。
    對移動用戶而言，以GPRS為主的GSM移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使得用戶可以不受空間、地域的限制，隨
時(shí)隨地獲取所需的信息，例如在移動中收發(fā)E-MAIL，訪問INTERNET、進(jìn)行電子金融和電子商務(wù)
等活動，為用戶提供“永遠(yuǎn)在線”的服務(wù)。另外，GPRS系統(tǒng)可以為用戶提供更高的傳輸速率。
GPRS中用戶可以同時(shí)使用8個(gè)信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，當(dāng)前采用CS－2編碼方式最高速度可達(dá)115Kbit
／S，將來對基站硬件進(jìn)行升級，支持CS－3、CS－4編碼方式后理論速率可達(dá)171Kbit／S左右，
使移動用戶可以使用手機(jī)進(jìn)行高速網(wǎng)上作業(yè)。
    對系統(tǒng)本身而言，GPRS系統(tǒng)中采用的是分組通信方式傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，多個(gè)用戶可以共享同
一無線信道資源；而不是像電路交換方式那樣同一無線信道只能為一個(gè)用戶服務(wù)，因而GPRS系
統(tǒng)比傳統(tǒng)的電路方式更能合理地利用無線信道。
    因而可以說，在GSM移動通信的發(fā)展路標(biāo)中，GPRS是移動業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)相結(jié)合的第一步，
也是采用GSM技術(shù)體制的第二代移動通信技術(shù)向第三代移動通信技術(shù)發(fā)展的重要里程碑。
    GPRS網(wǎng)絡(luò)可以看作是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)上疊加的一個(gè)分組子網(wǎng)，需要增加的新設(shè)備包括PCU
（PacketControl Unit，分組控制單元）、SGSN（Serving GPRS Support Node服務(wù)GPRS支持
節(jié)
點(diǎn)）、GGSN（Gateway GPRSSupport Node，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)）、CG（Charging Gateway，計(jì)
費(fèi)網(wǎng)關(guān)）等書點(diǎn)，同時(shí)還需要對原有的GSM設(shè)備如BTS、BSC、MSC/VLR、HLR、SMC等進(jìn)行軟件升
級以支持MAP PhaseⅡ+接口協(xié)議。