第三代移動(dòng)通信網(wǎng)的技術(shù)傾向

第三代移動(dòng)通信網(wǎng)的技術(shù)傾向
    摘要簡(jiǎn)述未來(lái)的第三代移動(dòng)通信網(wǎng)IMT－2000準(zhǔn)備提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基本設(shè)想，即在
移動(dòng)核心網(wǎng)中加設(shè)“通用分組無(wú)線電業(yè)務(wù)”，以便連往Internet。進(jìn)而說(shuō)明空中接口傾向
于使用“寬帶碼分多址”和“時(shí)分雙工”的制式，而在無(wú)線電接入網(wǎng)中加設(shè)“無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)
控制器”，該控制器與基臺(tái)之間則利用異步轉(zhuǎn)移模式及其新型適配層的交換技術(shù)和信令規(guī)
約。
    關(guān)鍵詞  移動(dòng)通信  數(shù)據(jù)通信  碼分多址  異步轉(zhuǎn)移模式
1第三代移動(dòng)通信和IMT-2000
    城市蜂窩網(wǎng)無(wú)線移動(dòng)通信發(fā)展迅速，尤其從第一代的模擬電話網(wǎng)過(guò)渡至第二代的數(shù)字
電話網(wǎng)后，使用移動(dòng)終端的用戶數(shù)更是逐年激增。近年在世界各地流行廣泛的第二代移動(dòng)
通信GSM900／1800，正在積極計(jì)劃準(zhǔn)備向全球統(tǒng)一通用的第三代移動(dòng)通信IMT－2000（Int
ernational Mobile Telecommunications）進(jìn)化。
    關(guān)于第三代移動(dòng)通信網(wǎng)，很多人認(rèn)為移動(dòng)通信不能停留在電話通信和僅僅連通傳統(tǒng)有
公用交換電話網(wǎng)（PSTN），還應(yīng)容許個(gè)人便攜的膝上計(jì)算機(jī)在半移動(dòng)時(shí)間（即步行休止時(shí)
間）接入Internet，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信或索取WWW信息。同時(shí)還要出便攜計(jì)算機(jī)適當(dāng)配備簡(jiǎn)單
的攝像和顯示、話筒和喇叭，以及手寫板等必要裝置，實(shí)現(xiàn)無(wú)線多媒體通信。移動(dòng)通信的
核心網(wǎng)要提供較多的數(shù)據(jù)通信，就必須采用互聯(lián)網(wǎng)規(guī)約／傳輸控制規(guī)約（IP／TCP），也
即必須利用IP技術(shù)。
    IMT-2000的基本設(shè)想是把無(wú)線接入網(wǎng)功能與移動(dòng)核心網(wǎng)功能分開(kāi)。無(wú)線接入網(wǎng)使一定
地區(qū)范圍內(nèi)所有用戶的移動(dòng)終端能夠經(jīng)過(guò)它的功能連通核心網(wǎng)，使用各種通信業(yè)務(wù)。而移
動(dòng)核心網(wǎng)則一方面由移動(dòng)交換中心（MSC）在需要時(shí)連往市內(nèi)公用通信網(wǎng)（PSTN／ISDN）。
另一方面又可按移動(dòng)用戶需要連往Internet或其它以IP為基礎(chǔ)的分組網(wǎng)，因而設(shè)置“通用
分組無(wú)線業(yè)務(wù)”（GPRS，General Packet Radio Services）。
    第二代移動(dòng)通信GSM原來(lái)主要提供電話，附帶傳輸?shù)退贁?shù)據(jù)，不超過(guò)9.6kb／S。現(xiàn)在計(jì)
劃第三代移動(dòng)通信的核心網(wǎng)采用GPRS，容許高速數(shù)據(jù)通信至170kb／S。又如空中接口使用
W-CDMA，較遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信速率可達(dá)384kb／S，較近距離則可達(dá)2Mb／S。在大樓內(nèi)部的
無(wú)線局域網(wǎng)移動(dòng)通信，如用W－ATM和W－IP”，數(shù)據(jù)速率可高達(dá)20Mb／S。因此，第三代移
動(dòng)通信適應(yīng)高速數(shù)據(jù)通信和多媒體通信，需要利用新的技術(shù)。
    由此可見(jiàn)，第三代移動(dòng)通信網(wǎng)必須具有較大的帶寬容量和較遠(yuǎn)的覆蓋距離，必須有能
力提供固定數(shù)據(jù)速率和隨機(jī)速率的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，特別要能夠讓移動(dòng)（或半移動(dòng)）用戶方
便地完成對(duì)Internet／intranet的寬帶接入，進(jìn)行多媒體通信。該通信網(wǎng)還可引用新型業(yè)
務(wù)和技術(shù)，對(duì)用戶提供價(jià)格較低的通信業(yè)務(wù)和移動(dòng)終端。
2空中接口利用W－CDMA和TDD
    在第二代蜂窩網(wǎng)中，移動(dòng)終端（MT）與基臺(tái)（BS）之間的無(wú)線空中接口有TDMA與CDMA
兩種不同的多址方式。從運(yùn)用實(shí)踐來(lái)比較，各有一定的優(yōu)缺點(diǎn)。由于CDMA網(wǎng)的容量稍大，
話音質(zhì)童稍佳，又因?yàn)镃DMA采用功率控制，移動(dòng)用戶越區(qū)時(shí)有軟交接（Soft Handover）的
優(yōu)點(diǎn)，所以一般認(rèn)為CDMA比TDMA優(yōu)越。
    IS-95型CDMA系統(tǒng)擴(kuò)頻所用帶寬原來(lái)采用1.25MHz，屬于窄帶CDMA研究后，現(xiàn)在采用5M
Hz或更大的帶寬。再對(duì)各項(xiàng)有關(guān)技術(shù)和測(cè)試反復(fù)研究和比較，認(rèn)為這種寬帶CDMA（W－CDMA）
對(duì)蜂窩網(wǎng)發(fā)展更有利。在近年探討第三代蜂窩網(wǎng)的過(guò)程中，不少單位主張其空中接口一律
采用W－CDMA，而有關(guān)其接入網(wǎng)等的設(shè)計(jì)，也應(yīng)地按照W－CDMA的空中接口辦理。
    從移動(dòng)終端至基臺(tái)的無(wú)線雙工聯(lián)系本來(lái)采用頻分雙工（FDD），即雙向有各自的頻段。
當(dāng)空中接回采用WCDMA時(shí)，也可是FDD，如一個(gè)方向用1920MHz～1980MHz頻段，另一個(gè)方向
用2110MHz～2170MHz。不過(guò)，有些研究單位主張WCDMA采用時(shí)分雙工（TDD），即雙向使用
同一頻段，但又有各自的時(shí)段�，F(xiàn)在看來(lái)，第三代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)從MT至BS的空中接口，
似乎應(yīng)妥慎考慮這種W－CDMA結(jié)合TDD方案的優(yōu)越性，況且將來(lái)無(wú)線移動(dòng)通信的業(yè)務(wù)越來(lái)越
繁忙，無(wú)線電頻譜資源的節(jié)約利用必須受到高度重視。
3接入網(wǎng)利用ATM交換技術(shù)
    前面已經(jīng)提到，蜂窩無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)除了用戶的移動(dòng)終端外，有接入網(wǎng)和核心
網(wǎng)兩大部分，并從核心網(wǎng)連至公用固定通信網(wǎng)。近年來(lái)，由于移動(dòng)通信用戶的需求除了傳
統(tǒng)電話通信外，還要接入Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而且這種業(yè)務(wù)增長(zhǎng)非常快。所以移動(dòng)核
心網(wǎng)除包含原來(lái)的MSC，得以連通PSTN／ISDN外，還包含新設(shè)的GPRS，用來(lái)連通Internet
／Intranet。至于無(wú)線接入網(wǎng)，主要包含蜂窩網(wǎng)的許多無(wú)線電基臺(tái)和無(wú)線網(wǎng)控制器，這種
控制器比原來(lái)的基臺(tái)控制器具有更多功能，不僅用于移動(dòng)電話業(yè)務(wù)，而且承擔(dān)用戶數(shù)據(jù)業(yè)
務(wù)的控制。
    鑒于ATM技術(shù)適合通信網(wǎng)的各類不同業(yè)務(wù)，尤其適合高速多媒體業(yè)務(wù)，IMT－2000設(shè)計(jì)
者曾精心考慮在基于W-CDMA的蜂窩無(wú)線接入網(wǎng)中，使用ATM交換和復(fù)接技術(shù)。在接入網(wǎng)中，
無(wú)線網(wǎng)控制器（RNC）要控制多個(gè)基臺(tái)。在進(jìn)行軟交接時(shí)，MT保持聯(lián)系的幾個(gè)BS可能分屬
于不同的RNC，但其中有一個(gè)是主要的RNC，稱為S－RNC（servin－RNC）。當(dāng)MT與某一BS
通信時(shí)，S-RNC與這個(gè)BS之間建立ATM自適應(yīng)層（AAL2）連接，并在該BS終止此連接，即MT
中無(wú)此適配層。在軟交接時(shí)，MT與幾個(gè)BS通信，S-RNC就為幾個(gè)BS建立這種連接，會(huì)持續(xù)
較長(zhǎng)時(shí)間。軟交接對(duì)S－RNC與幾個(gè)BS的AAL2連接有一定的QoS要求，例如必須滿足嚴(yán)格的
時(shí)延和抖動(dòng)條件。這也是ATM網(wǎng)必須完成的任務(wù)�？梢哉f(shuō)，在W－CDMA接入網(wǎng)，S-RNC的主
要作用是控制與交接有關(guān)的BS，建立和消除這些BS的軟交接，以及控制無(wú)線電傳輸和帶寬，
以滿足SRNC與BS之間和BS與MT之間的時(shí)延要求�？偟膩�(lái)說(shuō)，W－CDMA的軟交接對(duì)傳輸網(wǎng)設(shè)
計(jì)有四點(diǎn)要求：（1）對(duì)于一般接入網(wǎng)，需要建立或拆除從任一個(gè)RNC至任一個(gè)BS或RNC的
傳輸通路。這就要求各個(gè)RNC能交換AAL2連接。（2）為了讓用戶完善地進(jìn)行軟交接，這些
傳輸通路應(yīng)該快速建立或拆除，例如在100ms或更短的時(shí)間。（3）由于CDMA要求軟交接的
各路同步，所以不管其實(shí)際載送的用戶應(yīng)用數(shù)據(jù)如何，所有軟交接的各路同樣有嚴(yán)格的時(shí)
延和抖動(dòng)要求。（4）長(zhǎng)的數(shù)據(jù)分組應(yīng)該分割，使得可按時(shí)間精確的短分組進(jìn)行交織。這
些要求表明：無(wú)線接入網(wǎng)的內(nèi)部連接必須具有嚴(yán)格的QoS控制。目前最有希望能滿足這些
要求的技術(shù)就是ATM及其適配層AAL2。由于S－RNC可能連至不同的核心網(wǎng)，諸如電話網(wǎng)和
分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，ATM的適配層對(duì)于電話業(yè)務(wù)是AAL2，對(duì)于IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則以AAL5較好。蜂窩網(wǎng)
設(shè)計(jì)一般能夠滿足AAL2交換最主要的要求，AAL2網(wǎng)只是有效地用作接入網(wǎng)中各個(gè)RNC和BS
相互間的傳送，不到達(dá)用戶MT。
4新的AAL2信令規(guī)約
    建立或拆除AAL2端與瑞間的連接，則需要新的AAL2信令規(guī)約。ATM適配層AAL2的虛擬
通路連接（VCC），也需要這樣的信令規(guī)約來(lái)控制。但是，按照它的名稱，其功能只限于
AAL2層連接的兩端間傳送信息。它能滿足越區(qū)款交接的快速AAL2連接。總之，在蜂窩移動(dòng)
通信的接入網(wǎng)，快速連接和拆除每～通路極為重要，對(duì)此，國(guó)際組織正在商訂新的信令規(guī)
約標(biāo)準(zhǔn)。