第三代移動(dòng)通信3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討文獻(xiàn)綜述

1 第三代移動(dòng)通信（ 3G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)探討 1 引言 截止到 2005 年底，中國移動(dòng)用戶已經(jīng)超過了 3.9 億，是全球最大網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)運(yùn)營商。伴隨著 GSM 在中國的發(fā)展和完善，目前，它已進(jìn)入產(chǎn)品生命周期的成熟階段，并開始 暴露 出其固有的局限性。 首先，中國 GSM 900MHz 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量日趨緊張，有些地區(qū) GSM 900MHz 頻譜資源已基本用完。其次， GSM 體系結(jié)構(gòu)不能提供分組數(shù)據(jù)服 務(wù)，難以支持高速度數(shù)據(jù)應(yīng)用。人們對可視通話、視頻瀏覽、高速上網(wǎng)等語音之外的眾多數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求在不斷的增加，第二代移動(dòng)通信已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。 雖然， 3G 時(shí)代還沒有到來，但是歐美和日韓等國家都已有較為成功的 3G 運(yùn)營案例的出現(xiàn)。在我國，移動(dòng)通信已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)瓶頸狀態(tài)，從持續(xù)性發(fā)展的角度來看，為確保網(wǎng)絡(luò)能力和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，我國啟動(dòng) 3G 已經(jīng)是勢在必行。 2 第三代移動(dòng)通信的發(fā)展情況 2.1 第三代移動(dòng)通信發(fā)展的背景 移動(dòng)通信在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。截止到 2005 年底，我國移動(dòng)電話用戶 已經(jīng)達(dá)到 3.9 億，每年新增用戶在 5000 萬左右，預(yù)計(jì)到 2010 年，我國移動(dòng)用戶將達(dá)到 7 億左右 。 1不僅在總數(shù)上有了大幅度的增長，同時(shí)對質(zhì)量和功能的要求也提出了更高的要求，現(xiàn)行的 GSM 及 GPRS等已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求。而 頻譜利用率高、服務(wù)質(zhì)量好、能提供高速傳輸 的第三代移動(dòng)通信（ 3G）成了人們的首選。 2.2 第三代移動(dòng)通信發(fā)展的現(xiàn)狀 第三代移動(dòng)通信是當(dāng)前全球信息通信產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，也是各方面關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來，信息產(chǎn)業(yè)部 也 提出了 “ 積極跟進(jìn)、先行試驗(yàn)、培育市場、支持發(fā)展 ”的指導(dǎo)原則，并組織了大規(guī)模的網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)，包括系統(tǒng)和設(shè)備功能及其互聯(lián)互通、兼容性、可操作性等內(nèi)容，為制定中國第三代移動(dòng)通信發(fā)展戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)政策提供技術(shù)依據(jù) 。 從產(chǎn)業(yè)的整個(gè)進(jìn)展來看，國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) TD SCDMA 相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)備、終端、芯片都有了很好的發(fā)展，尤其是通過近兩年快速的發(fā)展，從系統(tǒng)設(shè)備上來說，已經(jīng)形成了四套比較完整的 TD SCDMA 的網(wǎng)絡(luò)解決方案，主要是接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的配福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 2 套，并且已經(jīng)完成了全部的產(chǎn)品樣機(jī)的開發(fā)，已經(jīng)完成了專項(xiàng)的測試。 2.3 第三代移動(dòng)通信發(fā)展的前景 3G 業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)承載能力要求較高、能夠?yàn)橛脩籼峁┍憩F(xiàn)力更加豐富的音頻、視頻 等多媒體內(nèi)容的業(yè)務(wù)。 在技術(shù)上， 3G 在不斷發(fā)展：無線接口技術(shù)向著更高的帶寬、更大的容量、更好的服務(wù)質(zhì)量 (QoS)的目標(biāo)發(fā)展；核心網(wǎng)向全 IP 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方向發(fā)展。 3 第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn) 第三代移動(dòng)通信 的常見幾種 標(biāo)準(zhǔn) ： CDMA2000 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) WCDMA 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) TD-SCDMA 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 3.1 CDMA2000 作為第三代移動(dòng)通訊技術(shù)的一個(gè)主要代表的 CDMA2000 技術(shù)是從 CDMAOne 演進(jìn)而來的。由 CDMAOne向 3G演進(jìn)的途徑為： CDMAOne (IS-95B )CDMA2000 1x(3x) CDMA2000 1xEV。 2 CDMA2000 1X 技術(shù)通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的（ 1x） CDMA 頻道能夠支持語音和數(shù)據(jù)服務(wù)，并具有許多比其他技術(shù)更為優(yōu)越的性能。 CDMA2000 1X在無線接口性能上較 IS-95系統(tǒng)有了很大的增強(qiáng) 可支持高速補(bǔ)充業(yè)務(wù)信道，單個(gè)信道的峰值速率可達(dá)3.7.2kbps。采用了前向快速功控，提高了前向信道的容量?？刹捎冒l(fā)射分集方式 OTD 或 STS，提高了信道的抗衰落能力。提供反向?qū)ьl信道，使反向相干解調(diào)成為可能，反向增益較 IS95 提高 3dB，反向容量提高 1 倍。 3業(yè)務(wù)信道可采用比卷積碼更高效 的 Tubro 碼，使容量進(jìn)一步提高。引入了快速地呼信道，減少了移動(dòng)臺功耗，提高了移動(dòng)臺的待機(jī)時(shí)間。此外，新的接入方式減少了移動(dòng)臺接入過程中的干擾的影響，提高了接入成功率。 CDMA2000 1X 的無線 IP 網(wǎng)絡(luò)接口采用已應(yīng)用成熟的、開放的 IETF 協(xié)議，支持 Simple IP 和 Mobile IP 的Internet/Intranet 的接入方式，實(shí)現(xiàn)了真正的 Internet 接入的移動(dòng)性。 3.2 WCDMA WCDMA 主要起源于歐洲和日本的早期第三代無線研究活動(dòng)。 WCDMA 是開放無線接入技術(shù)，能夠提供高級移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù) 如音樂、電視和視頻等豐富的娛樂內(nèi)容和互聯(lián)網(wǎng)接入。對于運(yùn)營商來說， WCDMA 意味著容量擴(kuò)大、效率提高、和收入 3 增長，是其 GSM 運(yùn)營的自然延伸和擴(kuò)展。它可支持 384Kbps 到 2Mbps 不等的數(shù)據(jù)傳輸速率，在高速移 動(dòng)的狀態(tài)，可提供 384Kbps 的傳輸速率，在低速或是室內(nèi)環(huán)境下，則可提供高達(dá) 2Mbps 的傳輸速率。而 GSM 系統(tǒng)目前只能傳送 9.6Kbps，固定線路 Modem 也只是 56Kbps 的速率 。 4 此外，在同一些傳輸通道中，它還可以提供電路交換和分包交換的服務(wù)，因此，可以同時(shí)利用交換方式接聽電話，然后以分包交換方 式訪問因特網(wǎng)，可以提高移動(dòng)電話的使用效率，使得使用者可以在同一時(shí)間不只能做語音接收，同時(shí)也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆?wù)。 3.3 TD-SCDMA TD-SCDMA 是由我國自主研制的第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。 TD-SCDMA 作為 TDD 模式，其上行和下行鏈路在同一頻點(diǎn)、不同的時(shí)隙（ Timelot）進(jìn)行雙工通信，可以按上、下行鏈路所需的數(shù)據(jù)量動(dòng)態(tài)分配，這不僅僅適應(yīng)于對稱的如傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)，尤其適合于日益增長的非對稱的實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如多媒體、互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)。動(dòng)態(tài)地按需分配時(shí)隙，可以使得頻譜資源得以最大、最優(yōu)地利用。TD-SCDMA 除了具備上述特點(diǎn)外，還采用了智能天線、上行同步、軟件無線電、聯(lián)合檢測等先進(jìn)的技術(shù)，保證 TD-SCDMA 有著其獨(dú)特的特色和優(yōu)點(diǎn)，有更高的頻譜利用效率和更低的成本。 同時(shí)， TD-SCDMA 系統(tǒng)考慮到中國第二代網(wǎng)絡(luò)的 現(xiàn)行 情況，它的設(shè)計(jì)的一個(gè)重要思想就是建立在 GSM 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上逐步向第三代過渡，能夠有效利用原有網(wǎng)絡(luò)資源 。此外 ， TD-SCDMA 與 IP 也 能夠很好地融合，因此 TD-SCDMA 不僅能夠滿足第三代移動(dòng)通信的要求，而且為移動(dòng)通信核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步向 IP 架構(gòu)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 4 網(wǎng)絡(luò)傳輸 3G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以統(tǒng)一為兩個(gè)層次：接入網(wǎng)絡(luò)層 (UTRAN)和核心網(wǎng)絡(luò)層 (CN)。 3G 傳輸網(wǎng)主要承擔(dān)從 UTRAN 到 CN 的業(yè)務(wù)匯聚，以及 CN 中的業(yè)務(wù)傳送。在接入層， 3G 移動(dòng)通信系統(tǒng)將 BTS 改造為 B 節(jié)點(diǎn) (NodeB)，將 BSC 改造為無線網(wǎng)絡(luò)控制器 (RNC)，并且定義 ATM 為 NodeB 和 RNC 間的通信接口， 3G 傳輸網(wǎng)需提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理和匯聚能力；在核心層， 3G 將 MSC 改造成網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心 (GMSC)，將 GSN 改造成服務(wù) GPRS 支持節(jié)點(diǎn) (SGSN)和網(wǎng)關(guān) GPRS 支持節(jié)點(diǎn) (GGSN)， 3G 傳輸網(wǎng)需提供 RNC、 MSC、 GMSC、 SGSN、 GGSN 間的高帶寬業(yè)務(wù)傳輸通道。 5 3G網(wǎng)絡(luò)骨干層的電路需求主要由干線 /城域傳輸網(wǎng)承載，接口種類相對簡單，福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)綜述） 4 而且目前各運(yùn)營商所建干線網(wǎng)、城域網(wǎng)均采用了高容量的波分設(shè)備組網(wǎng)，因此3G 網(wǎng)絡(luò)對干線、城域傳輸網(wǎng)影響不大，只需根據(jù)業(yè)務(wù)需求擴(kuò)容即可滿足需求。目前 2G 系統(tǒng)的傳輸接入層網(wǎng)絡(luò)主要承載基站到中心節(jié)點(diǎn)（ BSC）的傳輸，每基站電路需求為 1 至 2 個(gè) E1，設(shè)備以 SDH155/622M 系統(tǒng)、 PDH 系統(tǒng)等為主。當(dāng)移動(dòng)網(wǎng)演進(jìn)到 3G 后接入層網(wǎng)絡(luò)將主要承載 NodeB 與 RNC 之間電路需求，采用基于 ATM的接口類 型，承載的業(yè)務(wù)由原來的以話音為主變?yōu)橐詫拵?shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，業(yè)務(wù)帶寬需求量大大增加，而且具有突發(fā)性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占據(jù)主導(dǎo)地位。由此可見，為滿足 3G 業(yè)務(wù)的傳輸需求，接入層傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)演進(jìn)成為具備支持 ATM 業(yè)務(wù)接入能力、能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬共享和流量匯聚的大容量傳輸系統(tǒng)，現(xiàn)有接入層網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行改造、擴(kuò)容，方可適應(yīng) 3G 網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)需求。由以上分析可以看出，面向 3G 的接入層傳輸網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)接口主要有兩種類型： E1IMA 接口和 STM-1ATM 接口。 5 總結(jié) 第三代移動(dòng)通信是當(dāng)前全球信息通信產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，也是各方面關(guān)注的焦點(diǎn)。數(shù)字 化和網(wǎng)絡(luò)化已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢 ,3G 網(wǎng)絡(luò)將為用戶提供表現(xiàn)力更加豐富的音頻、視頻等多媒體內(nèi)容的業(yè)務(wù)?，F(xiàn)在問題的關(guān)鍵便是 3G 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的選取和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的規(guī)劃。 本文便是通過對 第三代移動(dòng)通信 的背景、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)技術(shù)的分析，對 3G 的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進(jìn)行探討。 參考文獻(xiàn) 1李世鶴 .TD-SCDMA 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) .北京：人民郵電出版社， 2003， 11-12 2張平 .WCDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng) .北京：人民郵電出版社， 2004， 114-116 3韓斌杰 .GSM 原理及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004， 96-98， 210-230 4Harri Hloma Antti Toskala.WCDMA 技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005，42-45， 159-161， 220-222 5竇中兆 .CDMA 無線通信網(wǎng)絡(luò)原理 . 北京：清華大學(xué)出版社， 2004， 95-96， 235-240 6萬曉榆 .CDMA 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 . 北京：人民郵電出版社， 2003， 132-134 7奧揚(yáng)佩雷 .WCDMA：面向 IP 移動(dòng)因特網(wǎng) . 北京：人民郵電出版社， 2003， 221-224 8張長鋼 .WCDMA 無 線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃原理與實(shí)踐 . 北京：人民郵電出版社， 2005， 51-56 9郭東亮 .WCDMA 規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊 . 北京：人民郵電出版社， 2005， 115-118 10郭梯云 .移動(dòng)通信（第三版） .西安：西安電子科技大學(xué)出版社 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