3G讲座第三代移动通信技术原理.ppt

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1、,第三代移动通信技术原理孙震强2004.3.12,内容提要,第三代移动通信的现状与未来第三代移动通信的空中接口WCDMA网络的结构与演进,第一部分,第三代移动通信的现状与未来,孙震强,第一部分,概述国内外3G频段3G主流技术标准国内外3G研发现状3G主流技术的商用情况,移动通信是一种沟通移动用户与固定用户之间或移动用户之间的通信方式。它具有快速、便捷、可靠、不受时空限制的特点。1897年，马可尼在固定站和一艘拖船之间进行的无线通信实验，标志着移动通信的诞生。1947年贝尔实验室提出了蜂窝通信的概念，70年代试验，80年代开始使用。时至今日，蜂窝移动通信经过了两代成熟的发展，并且进入了第三代移动

2、通信的研制、试验和建设阶段。,1 概述,蜂窝移动通信的发展历程,AMPSTACSNMTC450NAMTS,模拟技术,DAMPS IS-95 GSMPDC,数字技术,CDMA2000 WCDMA,语音业务,多媒体业务,技术驱动,业务驱动,第一代模拟蜂窝移动通信系统80年代,第二代数字蜂窝移动通信系统90年代,第三代数字蜂窝移动通信系统21世纪,FDMA话音,TDMA话言和低速数据,CDMA宽带多媒体,技术驱动,3G最早由ITU在1985年提出，称为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS）。1996年更名为国际移动通信2000即IMT2000。,工作频段2000MHz,商用时间2000年左右,最高

3、速率2000Kbit/s,IMT-2000的含义,第一部分,概述国内外3G频段3G主流技术标准国内外3G研发现状3G主流技术的商用情况,2 IMT-2000的核心频段,1850,1900,1950,2000,2050,2100,2150,2200,2250,ITU,欧洲,美国,MSS,PCS,A,D,B,TDD,B,C,D,C,E,F,A,F,E,MSS,保留,2165 MHz,1850,1900,1950,2000,2050,2100,2150,2200,2250,1880,1980,TDD,FDD,DECT,MSS,1885,2025,2010,TDD,TDD,FDD,MSS,FDD,日本

4、,MSS,FDD,MSS,FDD,PHS,2170,FDD,2110,2170,MSS,MSS,保 留,保 留,保 留,FDDWLL,FDDWLL,中国,MSS,1920,1980,TDD,TDDWLL,1865,1880,1895,1900,1920,1945,1960,1980,1918,1980,2010,2025,1920,2010,2025,2110,2170,2170,2110,2110,蜂窝,蜂窝,保 留,IMT-2000的扩展频谱,60MHz,60MHz,15 MHz,FDD(上行),TDD,TDD,扩展(下行),100MHz,TDD补充,2400,2300,ISM,2483,

5、5,ISM频段(WLAN,oven,bluetooth)83,5 MHz,2500,ITU IMT-2000 扩展频段,2690,190 MHz,卫星,FDD(下行),中国的3G频率规划,1900,1920,1980,2010,2025,2110,2170,1880,1805,1755,30 MHz,30 MHz,1850,FDD补充,FDD补充,40MHz,现800/900/1800MHz 2G频段均为扩展工作频段,PHS,当前中国2G/3G移动通信的频谱分配,CMCCDCS1800,Guard Band,TDDTD-SCDMA,DCS 1800未发放,CDMAPCS,联通DCS1800,D

6、CS 1800未发放,联通DCS1800,中移动DCS1800,SCDMA,CDMAPCS(空),DCS1800 Rx1710-1785,DCS1800 Tx1805 1880,中国电信CDMAWLL,PCS1900 Rx1850-1910,CDMAPCS(空),PCS1900 Tx1930-1990,ITU IMT-2000 Rx1920-1980,中移动DCS1800,ITU MSS1980-2010,PHS,中国电信CDMAWLL,第一部分,概述国内外3G频段3G主流技术标准国内外3G研发现状3G主流技术的商用情况,3 IMT-2000无线接口标准,CDMA TDMA,IMT-DSWCD

7、MA,IMT-MCcdma2000,IMT-TCTD-CDMATD-SCDMA,IMT-SCUWC-136,IMT-FTDECT,FDD,TDD,IMT-2000无线接口标准,ITU制定5大标准的主要原因：第二代核心网的不同；无线接口的兼容性问题；频谱分配作用；知识产权问题；竞争也是一个主要因素。通过融合，目前形成三种主流技术标准：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA3GPP发展WCDMA、CDMA TDD和EDGE3GPP2发展cdma2000的技术规范,3G的演进策略,总体上讲都是渐进的。现有技术 技术趋势 IS-95 CDMA2000 GSM WCDMA GPRS AMPS U

8、WC-136 GSM TD-SCDMA,3GPP2,3GPP,3G主流制式划分,WCDMA,核心网络：基于MAP和GPRS,无线传输技术：WCDMAFDD/TDD,cdma2000,核心网络：基于ANSI 41和MIP,无线传输技术：cdma2000,EDGE,TD-SCDMA,第三代移动通信标准化进展,PS域,CS域,UTRAN,业务网,3G网络结构,WCDMA网络-R99,Gb,RNC,RNC,Node B,Node B,Iub,Iub,Iur,IuPS,IuCS,BSS,MSC/VLR,GMSC,PSTN,HLR/AUC,A,SGSN,GGSN,Internet,Gn,核心网电路域,AN

9、SI-41,核心网分组域,MIP,无线部分,PDSN/FA,BSC,PCF,HA,IP,AAA,VLR,MSC/,SSP,HLR/AC,PSTN/,ISDN,BTS,BSC,BTS,PCF,BTS,cdma2000 网络,A10、A11,A8、A9,A1、A2,A3、A7,IS-95,TD-SCDMA网络,Phase1-TD-SCDMA接入到GSM核心网无线接口物理层采用TD-SCDMA，层二、层三与GSM接近（主要无线资源控制不同）以A、Gb接口接入到GSM/GPRS核心网络Phase2-TD-SCDMA接入到R4核心网无线接口物理层采用TD-SCDMA,层二、层三与WCDMA的结构类似（主

10、要无线资源控制不同）以Iu接口接入到R4核心网,第一部分,概述国内外3G频段3G主流技术标准国内外3G研发现状3G主流技术的商用情况,4国内外3G研发现状WCDMA,WCDMA的设备供应商已能提供商用系统设备。软件版本基于R99 2001年6月版本，并支持后续版本中重要的CR（主要涉及GSM和WCDMA的切换）。各厂家均预测可在2003年到2004年初推出基于3GPP R4版本的产品。各厂家系统之间已经进行了多次互操作性测试(IOT)，以及与终端间的IOT。参加MTNET下一阶段测试的厂家有12个，分别是：华为、中兴、爱立信、诺基亚、西门子/NEC、北电、阿尔卡特/富士通、朗讯、摩托罗拉、UT

11、斯达康、东信、广州LG。,国内外3G研发现状cdma2000,目前给联通CDMA1X供货的有朗讯、爱立信、摩托罗拉、北电、上海贝尔、中兴、东信等厂家。cdma2000的设备供应商都能提供cdma2000 1X的非核心频段的产品。2002年8月，CDG联合爱立信、LG、朗讯、摩托罗拉、北电、高通、三星、中兴8家无线通信厂商签署协议，根据市场需求提供2.1GHz的终端、基础设施和相关技术。,国内外3G研发现状TD-SCDMA,基于TD-SCDMA TSM标准的商用基站产品，大唐/西门子预计2003年底提供,TSM商用终端2004年提供。11月2日，拥有完全自主知识产权的我国第一台3商用手机在重庆研

12、制成功。基于TD-SCDMA LCR标准的商用基站产品预计2004年左右提供，LCR标准的商用终端预计2005年左右提供。目前从事系统产品开发的厂家较少。大唐和西门子两家研发NODE B，华为和北电准备参与RNC。参加TD-SCDMA产业联盟的其它厂家还没有进行产品开发。,IMT2000家族,业务平台统一!终端多频多模!,第一部分,概述国内外3G频段3G主流技术标准国内外3G研发现状3G主流技术的商用情况,5国内外3G商用现状,目前全球WCDMA商用的网络有12个：NTT DoCoMo、J-phone、MOBILKOM、Hutchison的6个H3G网络。据统计，到2003年9月NTT DoC

13、oMo商用用户数超过100万。EMC报道，2003年10月日本商用用户数超过116万，意大利43万，英国22万。全球超过200万。2004年1月,全球超过300万。目前有34种商用终端，FOMA提供15种终端，H3G初期提供3种终端。,国内外3G商用现状,目前全球有63个商用的cdma2000 1X网络，8个cdma2000 1xEV-DO的商用网络。据统计，2003年10月，cdma2000用户达到6450万左右；在亚洲，cdma2000用户超过4000万左右。2004年1月，cdma2000用户达到8210万左右；2004年1月，cdma2000 1xEV-DO用户达到553万左右；目前，

14、cdma2000 1x有422种终端，cdma2000 1xEV-DO有40多种终端。,结论,第三代移动通信的发展已经起步。cdma2000 1X已经大规模商用，近期WCDMA也开始大规模商用。目前cdma2000 1X的商用用户数高于WCDMA。但是从中长期比较，由于全球选择WCDMA的运营商占98%，(在核心频段全球已发放117个WCDMA执照，3个cdma2000执照),所以说WCDMA的潜在市场规模更大，商业前景更好。,第二部分,第三代移动通信的空中接口,孙震强,第二部分,无线传播特性概述电波的各种传播方式各个波段的传播特点无线信道的复杂性移动信道研究的基本方法电波传播特性研究的结果无

15、线接口的主要技术3G技术的特点和优势,1.1概述,传播特性直接关系到通信设备的能力、天线高度的确定、通信距离的计算、以及为实现优质可靠的通信所必须采用的技术措施等一系列系统设计问题。移动通信系统的无线信道环境比固定无线通信的信道环境更复杂，必须根据移动通信的特点按照不同的传播环境和地理特征进行分析和仿真。,1.2电波的各种传播方式,表面波传播电波是紧靠着地面传播的，地面的性质，地貌，地物等的情况都会影响电波的传播。一方面使电波发生变化和引起电波的吸收。另一方面由于地球表面是球型，使沿它传播的电波发生绕射。外层空间传播电磁波由地面发出，经低空大气层和电离层而到达外层空间的传播，如卫星传播、宇宙探

16、测等均属于这种远距离传播。宇宙空间近似于真空状态，传输特性比较稳定。,电波的各种传播方式,天波传播籍此电离层的反射作用，电波在地面与电离层之间来回反射传播至较远的地方。我们把经过电离层反射到地面的电波叫作天波。散射传播当天线辐射出去的电波，投射到那些不均匀体的时候，类似于光的散射和反射现象，电波发生散射或反射，一部分能量传播到接收点，这种传播称为散射传播。,电波的各种传播方式,空间波传播移动通信电磁波直接从发射天线传播到接收天线，另外还可以经地面反射而到达接收天线。所以接收天线处的场强是直接波和反射波的合成场强，直接波不受地面影响，地面反射波要经过地面的反射，因此要受到反射点地质地形的影响。空

17、间波在大气的底层传播，传播的距离受到地球曲率和低空大气层的影响。收，发天线之间的最大距离被限制在视线范围内，要扩大通信距离，就必须增加天线高度。一般地说，视线距离可以达到50km左右。,覆盖区大小与天线的高度和增益成比例。在蜂窝系统中，基站天线高度从20m100m不等，其具体取值由环境确定，例如城市中天线高度约为30m，郊区高度取50m，乡村取80m。天线增益的取值同样依赖于环境,空间波传播环境,1.3各个波段的传播特点,长波传播（波长1000米以上）以表面波或天波的形式传播。对其他接受台干扰很强烈；天电干扰对长波的接收的影响严重，特别是雷雨较多的夏季中波传播（波长100-1000米）以表面波

18、或天波的形式传播波长在2000200米的中短波主要用于广播短波传播（波长10-100米）靠表面波和天波传播。,各个波段的传播特点,超短波和微波（波长为10米以下）的频率很高，表面波衰减很大；电波穿入电离层很深，甚至不能反射回来，所以超短波、微波一般不用表面波、天波的传播方式，而只能用空间波、散射波和穿透外层空间的传播方式。超短波和微波的频带很宽。超短波广泛应用于电视，调频广播，雷达等方面。利用微波可同时传送几千路电话或几套电视节目。超短波和微波的传播特点基本上相同，主要是在低空大气层做视距传播。因此，为了增大通信距离，一般把天线架高。,1.4传播性能的指标,传送的功率指的是发射机所发射的能量。

19、拥有较高的传输功率将有助于压制它的频带内其他的干扰信号，但是拥有较高传输功率的设备也将可能耗电较多，同时对别的信号的干扰也加强。灵敏性指的是在信道中可以被接收机接受的最弱信号的测量。数值愈低的那台接收机的设备就愈好。但是这要求所有的制造商和标准都用相同的参考值（如包丢失率）来定义灵敏度。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，信道有一定的带宽。,1.5移动信道的复杂性,模拟有线信道中典型的信噪比约为46dB。通过选择合适的材料与精心加工，可以确保有一个相对稳定的电气环境。信噪比的波动通常不超过l一2dB。陆地移动系统中，移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域，其天线将接

20、收从多条路径传来的信号，再加移动台本身的运动，使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。衰落是经常发生的，衰落深度可达30dB。无线信道包括了电波的多径传播，时延扩展，衰落特性以及多普勒效应,多径快衰落,由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端迭加，有时迭加而加强（方向相同），有时迭加而减弱（方向相反）。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了快衰落。在城市环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次。多径传播使接收端的信号近似于一种叫做Rayleigh分布的数学分布，故多径快衰落又称为 R

21、ayleigh衰落。,慢衰落,接收信号除瞬时值出现快衰落之外，场强平均值也会出现缓慢变化。这种由阴影效应和气象原因引起的信号变化称为慢衰落。慢衰落接收信号近似服从一种叫做对数正态分布的数学分布，变化幅度取决于障碍物状况、工作频率、障碍物和移动台移动速度等。快衰落和慢衰落是由相互独立的原因产生，随着移动台的移动，这二者构成移动通信接收信号不稳定的因素。,时延扩展,由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，也就是各信号的时延不同。当发送端发送一个极窄的脉冲信号时，移动台接收的信号由许多不同时延的脉冲组成，我们称为时延扩展。,多普勒频移,在移动通信中，当移动台移向基站时，频

22、率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑“多普勒效应”,这也加大了移动通信的复杂性。最大多普勒频移fm与载波频率fc及接收机最大移动速度vm相关：fm=fc vm/C 其中c为无线电波传播速度。发射机的载波频率为910MHz，以步行速度1.33m/s移动由此引起的最大多普勒频移为4Hz；以60英里/小时的速度移动，则多普勒频移将增加到120Hz。,1.5移动信道研究的基本方法,（1）理论分析，即用电磁场理论或统计理论分析电波在移动环境个中的传播特性，并用各种数学模型来描述移动信道。往往要提出一些假设条件使信道数学模型简化，所以数学模型对信道的描述都是近似的。（2）现场电波传

23、播实测，即在不同的传播环境中，做电波传播实测试验。测试参数包括接收信号幅度、延时以及其它反映信道特征的参数。对实测数据进行统计分析，可以得出一些有用的结果。（3）移动信道的计算机模拟，计算机具有很强的计算能力，能灵活快速地模拟各种移动环境。,相辅相成，可用于研究进程的不同阶段,1.6电波传播特性研究的结果,1、对移动环境中电波传播特性给出某种统计描述。理论分析和实测试验结果表明，在移动环境中接收信号的幅度在大多数情况下符合瑞利（Rayleigh）分布。在有些情况，则更符合其它分布:RICE信道、RUMMER信道、自定义多径信道等。2、建立电波传播模型。模型可包括图表、近似计算公式等。近年来，在

24、计算机上建模也越来越流行。应用电波传播模型可对无线电波在传播过程中的各种干扰和损耗进行预测，直接为系统工程设计服务。,第二部分,无线传播特性无线接口的主要技术双工技术码分多址技术信源编码技术信道编码技术功率控制技术软切换技术3G增强技术3G技术的特点和优势,3G关键技术,多址技术 编码技术RAKE 接收机*智能天线*软件无线电*功率控制技术 软切换技术调制技术。,高速率传输以支持多媒体业务传输速率能够按需分配上下行链路能适应不对称要求提供不同QoS要求的多种业务高频谱利用率高容量高抗干扰能力,1 双工技术,FDD:上下行频率配对WCDMA的基本带宽为5MHz2，如果运营者建设多层网，即用宏蜂窝

25、完成大面积覆盖，用微蜂窝覆盖热点地区，用微微蜂窝提供高速接入，则至少需要3个频点，即15MHz2的频率。TDD：上下行频率相同TD-SCDMA的单载波带宽为1.6MHz，而且不需要对称频段，在考虑三级网络结构时，分配5MHz就可组建一个基本的全国网。在TDD的工作模式中，上下行数据的传输通过控制上、下行的发送时间长短来决定，这尤其适合今后的移动因特网、多媒体视频点播等非对称业务的高效传输。,2 多址技术,SDMA：FDMA:TDMA：CDMA：3G,智能天线OFDMEVDO,码分多址技术,3G技术方案已基本上统一到CDMA（码分多址）技术上。在CDMA系统中,移动台与基站之间采用码分多址方式进

26、行连接,这种多址方式完全区别于传统的信号调制方式,信号在频率,时间和空间上互相重叠；采用码分多址接入技术和扩频技术，加上丰富的码字资源，使得3G系统具有极高的频率利用率，而且同一频率还可以在相邻小区中复用，这使频率规划简单，容量大。在相同的频段内提供的系统容量比模拟TDMA系统大1020倍，比TDMA数字系统大46倍。3G用码字区分信道，码字长度不同，信道提供的速率就不同，所需要的功率也不同，这为3G系统有效支持多种业务、提供不同等级的服务质量奠定了基础。,CDMA 概念,类比:国际性集会,-同一房间（频率）的多个交谈-每一对话的音量要控制到最小(功率控制）-使用不同的语言（码分）,小区呼吸软

27、容量,GSM-FDMA/TDMA 混合方案 窄带载频复用,WCDMA 使用CDMA直接扩频技术 码分多址-多个用户同时使用一个载频 单频复用,CDMA 概念,宽带扩频技术,最大优点：抗衰落性能强,频率复用因子,N=12 frequency reuse,GSM,信源编码有效性采用速率可变信源编码进一步提高编码效率AMR(动态多码率编码)：AMR编码允许系统根据无线接口的资源动态调整话音编码速率 8K EVRC（Enhanced Variable Rate Vocoder),8K QCELP,13KQCELP（Qualcomm Code-Excited Linear Predictive）,3 信

28、源编码技术,根据不同的区域/时效/用户，提供不同QoS服务负载重的情况下，减轻负载，增加系统容量负载轻的情况下，尽量提高QoS，增加满意度采用4.75Kbps时相对12.2Kbps容量提高约40%,AMR控制,4、信道编码-可靠性,无纠错编码：BER10-1 10-2,不能满足通信需要,卷积编码：BER10-3,满足语音、信令、低速数据通信需要,Turbo 码：BER10-6,满足数据通信需要,WCDMA采用高性能的信道编码和二次交织，提高系统性能编解码极大地降低了工作点的信噪比，是无线传输中的常用手段Turbo码能够使传输信号的信噪比接近Shannon极限,混合编码：HARQ,HARQ：FE

29、C+ARQ HSDPA,WCDMA:数据速率=384Kbps,符号速率=960Ksps,码片速率=3.84Mcps,信源编码,交织,信道编码,扩频,扰码,WCDMA:3.84Mchips/s,cdma2000:1.2288Mchips/s,符号速率,数据速率,码片速率,5、RAKE接收机,专为CDMA系统设计的分集相干扩频接收器可对多个携有相同信息且衰落特性相互独立的单径信号进行相位校正并进行最大比合并处理，从而达到克服多径衰落，提高接收信号与干扰比的目的。实际的CDMA系统中的信道估计是根据发射信号中携带的导频符号完成的。通过接收带有确知信息的导频信号，可以对多径信号的幅度和相位信息进行估计

30、，从而使得多径分集和相干接收成为可能。,RAKE接收机,接收机,单径接收电路,单径接收电路,单径接收电路,搜索器,计算信号强度与时延,合 并,合并后的信号,t,t,s(t),s(t),6.智能天线,最大优点：能有效降低干扰，提供系统覆盖和容量,TD-SCDMA上下行链路工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于使用智能天线等新技术,7.SDR技术,SDR Forum：能够实现充分可编程通信，对信息进行有效控制，覆盖多个频段，支持大量波形和应用软件的通信设备 无线8F组：政府关注软件无线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器,并尽可能多地用软件来定义无线功能，各种信号处

31、理功能都尽可能用软件实现。由于第三代移动通信标准难以统一，软件无线电作为个人全球漫游极有前景的解决手段，会越来越多地应用到下一代多模多频终端中。,第二部分,无线传播特性无线接口的主要技术3G技术的特点和优势,2023/2/6,BSS Package,68,3G技术的特点,技术,特点,第三部分,WCDMA网络的结构与演进,孙震强,第三部分,3G技术标准选取WCDMA标准版本选择WCDMA无线接入网络WCDMA核心网络,1、3G主流技术标准比较,标准分析网络性能终端分析漫游分析知识产权风险分析,标准分析,无线网：核心网：业务：QoS：,WCDMA cdma2000带宽 5MHz 1.25MHz码片

32、速率 3.84Mcps 1.2288Mcps 最高速率 2Mbps 153.6kbps(0)(R5)810Mbps 307.2kbps(A)2.4Mbps(DO)3.1Mbps(DV),WCDMA cdma2000信令协议 ITU No.7 北美No.7 网络结构 R99中引入Iu 电路域:IS-41E演进 R4中BICSCN 分组域：Mobile IP R5中IMS(SIP)ALL IP(SIP)智能网 CAMEL WIN,WCDMA:R99制定了网络业务能力提供、应用程序接口、业务开发平台及业务开发工具一系列规范在R4版中，对业务开发平台、部分业务开发工具（包括LCS、MexE、USAT）

33、作了修改，加强了其功能，还提出了文本电话（Text telephony）、多媒体信息业务（MMS）等业务规范。R5版的规范还在制定当中，提出了IP多媒体业务（IMS）、Push Service、Streaming Service等业务。cdma2000：业务与网络分离的思想在个别方面如定位（LCS）、增强信息业务（EMS）上提出了一些规范,WCDMA cdma2000QoS参数 四类 无无线网 接入控制 无 QoS协商 无线资源动态分配核心网 MPLS和DiffServ DiffServ,网络性能,语音容量数据容量覆盖同步发射分集,多个厂家提供的数据综合如下：cdma2000：3545个8kb

34、ps_calls/1.25MHz/sector WCDMA：79100个12.2kbps_calls/5MHz/sector广州研发中心测试结果表明:WCDMA语音极限容量为137个12.2kbps_calls/5MHz/sector cdma2000语音极限容量为60个8kbps_calls/1.25MHz/sector,数据业务的容量与用户的业务模型、用户移动速率等因素有关，总体上对于尽力而为（Best Effort）的数据业务，两者容量相近多个厂家提供的数据综合如下：cdma2000：300570 kbps/1.25MHz/sector WCDMA：11002688 kbps/5MHz/

35、sector广州研发中心测试结果表明:对384kbps业务，WCDMA容量达到1536kbps/5MHz/sector;对144kbps业务，容量达到2066kbps 5MHz/sector;对144kbps业务，cdma2000 1X容量达到410kbps/1.25MHz/sector；比WCDMA低,在相同条件下，两种制式在覆盖上基本相同，比1800MHz GSM稍好；多个厂家提供的数据综合如下：城区，语音业务覆盖半径大约为0.41km；郊区，语音业务覆盖半径大约为25km；H3G在罗马支持Videocall的典型数据是：密集城区覆盖半径为350m，城区为600m，郊区为1350m，农村为

36、3500m；,WCDMA采用异步方式，同步可选；cdma2000采用同步方式；,都可以采用发射分集提高网络性能,终端分析,机卡分离功能业务生成环境,cdma2000 1X终端比WCDMA成熟性好，种类多,WCDMA可支持电路域可视电话，电池使用时间已经接近2G终端。从发展来看，两者硬件技术和业务能力相差不大，价格取决于商用规模。,WCDMA和TD-SCDMA支持机卡分离 cdma2000有待改进,最高速率有所不同 都支持短信、多媒体短信、WAP WCDMA支持电路域可视电话,WCDMA采用J2ME cdma2000采用BREW,信令体系用户标识频率可漫游区域,漫游分析,WCDMA的信令体系采用

37、ITU的No.7信令标准cdma2000的信令体系采用北美的No.7信令标准 在体现兼容性的高层信令方面，WCDMA的MAP优于cdma2000的ANSI-41,WCDMA使用ITU的IMSI号码来统一全球移动用户号码，漫游功能实现简便，规范完整。cdma2000使用的是ANSI-41的MIN号码管理，目前其不具备全球漫游的体系，因此需要使用其它一些补充方法来实现全球漫游,WCDMA的国际漫游能力优于cdma2000。TD-SCDMA必须采用多模终端才能实现国际漫游。,WCDMA目前全部在2G Hz核心频段上使用，GSM在900MHz、1800MHz、1900MHz上使用。cdma2000/c

38、dmaOne目前主要在800MHz、1800MHz、1900MHz上使用，明确在2GHz上使用的只有KDDI、LGT,国内、亚太两者都可cdma2000美洲 WCDMA欧洲,知识产权,专利拥有现状WCDMA专利分布比较分散cdma2000专利分布也较为分散，高通地位的变化给专利费用的分配带来一定的影响，预计专利费不会超过IS95的比例TD-SCDMA专利中，诺基亚、爱立信、西门子等国外厂商持有大部分基本专利，大唐在物理层专利中占有较大比重,进入WTO，厂商之间需要通过市场规则合理解决知识产权问题，应尽早进行。知识产权谈判进程和结果，直接决定3G进程。,风险分析,产品商用化进程的风险 设备终端

39、非核心频段cdma2000 1X风险较小，WCDMA、cdma2000 1xEV-DO终端种类较少，有待进一步市场推动，TD-SCDMA存在较大风险。,GPS的依赖风险 cdma20001x、TD-SCDMA对GPS有较强的依赖性，WCDMA就不存在该依赖性。,WCDMA的选取,优势：规模效应全球漫游能力信令组网方便核心网采用软交换的架构，有利于网络的演进 业务拓展灵活可以和TD-SCDMA混合组网劣势：目前终端种类相对较少，互操作性有待验证 目前商用用户较少，市场有待进一步培育,CDMA2000的选取,优势：产品成熟度较高，近期建网成本可能稍低 非核心频段的产品已经大规模商用，有成熟的组网经

40、验可以借鉴 cdma2000 1X商用终端（非机卡分离、非核心频段）种类较多 劣势：全球漫游能力有一定的局限性远期规模效益不如WCDMA核心频段产业链尚未成熟GPS同步问题，存在政策风险芯片供货厂家单一,TD-SCDMA的选取,优势：TD-SCDMA无需对称频谱、适合非对称数据传输 中国掌握一定比例的知识产权 政府政策支持(TSM/LCR)劣势：产业规模太小 产业化进程较慢 微蜂窝单独组网成本高，基站需求数量远远多于FDD方式 目前世界上尚无一家运营商表示单独用TDD系统建网，国际漫游受到限制 目前TD-SCDMA的产品基于TSM标准，无法支持平滑升级至LCR,WCDMATD-SCDMA的选取

41、,优势：可从WCDMA起步，待TD-SCDMA成熟后逐步引入TD-SCDMA既利用了WCDMA的各种优点，又体现了对自主知识产权的支持相对于TD-SCDMA单独组网，漫游能力有所加强一定条件下，两种制式混合组网可以发挥各自技术优势容易争取政策支持 劣势：两种制式混合组网的能力还需验证网络规划运营复杂，尚无经验同步建网难度较大目前TD-SCDMA的产品侧重在TSM，但TSM不适合与WCDMA混合组网对终端的要求较高，TD-SCDMA/WCDMA双模终端开发计划尚未提上日程,制式选择的建议,WCDMA 和cdma2000 1X两种制式在技术上并无本质区别；WCDMA的产业规模效应、良好的全球漫游能

42、力以及灵活的业务拓展能力得到了一致认可；cdma2000 1X产品的成熟性较高，TD-SCDMA较差；,选择WCDMA更有利于中国电信的长远可持续发展！,第三部分,3G技术标准选取WCDMA标准版本选择WCDMA无线接入网络WCDMA核心网络,WCDMA标准化现状,R99 00R401R502R603,无线接入网采用WCDMA技术:RNC+Node B Iur、Iub、Iu采用ATM标准OSA便于第三方参与各种新业务的开发 CAMEL3,无线接入网引入TD-SCDMACS域承载与控制分离:MSC Server+MGW新的信令:BICC、SIP-T、H.248TrFO技术,无线接入网引入HSDP

43、AIMS 域：接入无关性CAMEL4,WLAN与3G系统的结合 多媒体广播和多播业务（MBMS）,超3G(4G),WCDMA的演进,基于R99标准版基于R99增强版：“R99+分离结构”（准R4）：R99增强版：“R99+CS域分离结构”UTRAN、PS域R99标准 CS域R4标准基于R4标准版,WCDMA商用产品,中国电信：没有2G/2.5G网络；有完整的TDM、IP、ATM固网资源；可充分考虑技术的先进性和可发展性；,2003/2004年的版本选择：R99？R4？,版本论证,技术分析 现有资源利用程度成熟度分析经济分析业务分析终端分析,1、技术分析,无线接入网PS域分析CS域分析QoS 网

44、络安全 演进路线 其它,无线接入网,R4兼容R99，结构还是由RNC和Node B组成，功能基本与R99相同，改进包括：1）R4阶段引入TD-SCDMA：Node B同步 单模RNS、双模RNC、双模RNS R99阶段引入TD-SCDMA较困难 2)支持新的定位方法（OTDOA、A-GPS），提高精度；,PS域分析-R4的改进,结构无任何变化，还是由SGSN和GGSN组成，但R4对部分协议进行了更改以支持增强的业务能力：1）PS域流媒体业务标准的统一(针对下行链路)；2）增加了对LCS的支持；3）PS域所提供业务的OoS及安全性也得到进一步保证。,R4较R99有较少的改进！,CS域分析-R4的

45、改进,网络架构信令传输方案互通性TrFO,Iu,MSC服务器,GMSC服务器,MGW,MGW,Iu,Mc,Nc,Nb,Mc,TDM,MSC,GMSC,Iu,TDM,TDM,承载与控制分离,R99,R4,CS域网络架构,R4扁平式网路结构承载在一个平面上交互，可以依附到目前中国电信的分组网络上相关信令通过MSC 服务器协商完成，占用的宽带非常少,R99分层式网路结构可分为二级网络结构三级网络结构二/三级网络混合结构,CS域的信令,Nc 接口：BICC(ITU-T Q.1901):支持ATM和IP用户面承载,Mc 接口 H.248IP传输,MSC Server,GMSC Server,MGW,MG

46、W,Nc,Mc,Nb,Mc,CAP,MAP,CS域传输方案,MSC Server,GMSC Server,MGW,MGW,Nc,Mc,Nb,Mc,可用TDM、IP 与 ATM承载TDM：R99使用，R4较少使用有成熟的QoS保证PSTN现网需改造升级 IP：R4使用经济，容易实现全IP的目标网络QoS？没有商业运行的先例ATM：R4使用成熟的QoS保证需要对现网ATM改造,CS域互通性,R99中通过GMSC与PSTN、ISDN互通；R4中通过GMSC服务器和MGW与PSTN、ISDN互通；承载与信令都有差异R99与传统PSTN互通容易R4与固定软交换网络互通容易,CS域新功能-TrFO,实现W

47、CDMA网络内的无需码型变换的语音通话1、避免和减少了码型变换次数，有利于话音质量的进一步提高和延时减少。编解码转换只需在与PSTN的公网网关上使用。2、由于话音采用统计复用方式传递，相对于TDM64K静态电路带宽分配而言，可提高传输网的效率，实现网络带宽动态分配。例如AMR 12.2Kbps在IP网中传输时只需增加一部分报头，每个呼叫总共需要20Kbps，而传统的TDM传输需要64Kbps。节省70%,来自于软交换和分组技术的应用容量大，减少网络层次和优化网络结构；有利于集中维护，提高维护效率；传输成本的节约；但也存在QoS、安全方面的问题；,R4在CS域有较大改进,2、现有资源利用程度,1

48、）R99充分利用TDM网络、ATM网络和IP网络2）R4则主要利用ATM网络和IP网络选择R4使得运营商在电路域和分组域的承载网上实现两网合一成为可能，这样可以大大的减少运营商的网络建设和维护成本。对于中国电信，可以充分利用现有强大分组网络作为其承载网络，节省投资。若要利用TDM网络，R4的许多优势就会失去，但可以在部分地区利用TDM网络可以作为一个选项。,R99利旧能力强于R4！,3、成熟度分析,从标准的制定情况看，R99和R4都趋于成熟 从设备的供货情况看，R99比R4成熟的多 R99产品：完全采用R99标准；R4产品：完全采用R4标准从IOT情况看，R99比R4成熟的多 从商用情况看，R

49、99占绝大部分承载与控制分离结构的R99增强性产品（准R4）有商用,R99成熟度远强于R4！,4、业务能力分析,业务升级通过MSC服务器进行，方便快捷；R4新增12个OSA的API(应用协议接口)定义规范，以支持不同的应用；改进了终端侧和网络侧的若干应用层业务开发工具包；LCS精度提高；CELLID：大于300米OTDOA：约100米A-GPS：10米CS域中增加实时传真、增强紧急呼叫业务性能；PS域增加ODB功能、统一PS域流媒体业务标准；,R4的业务能力较强！,5、经济分析-OPEX,与版本相关的成本占40.7%：修理费占6.4%，准R4与R99持平；MSC服务器数量减少,人工费可以节省2

50、%,这样OPEX能够节省2%*17%=0.34%各厂家均称R4的MSC 服务器和MGW的硬件集成度较高，相同容量时，节省占地约2/3，节省电费约1/2。这样OPEX能够节省50%*4%=2%假设能够节省50%的长途传输电路，利用经济分析中的条件可以计算出电路租费能够节省30%，这样OPEX能够节省30%*13.3%=4%,准R4的OPEX会比R99略低，0.34%+2%+5%=6.34%,经济分析-CAPEX,准R4与R99相比，虽然MSC服务器可以大大减少，但引入了许多MGW。CS域核心网设备投资比例较小：小于15%一般认为CAPEX变化不大,准R4比R99的经济性稍好！,比较总结：,版本选