[工程科技]53G技术、流程和思路.ppt

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1、浙江电信3G移动通信网络预规划交流浙江省电信公司华信邮电咨询设计研究院有限公司2004年3月,3G技术和发展现状WCDMA无线网络规划简介浙江电信3G无线网络建设思路探讨,3G技术和发展现状,3G技术和发展现状3G主要标准介绍3G市场发展概况3G业务和应用,什么是3G 总体目标(ITU-R M.687,M.1043,M.1035)全球漫游：由陆地及卫星网关实现业务：语音，数据，传真，Internet，静态图象，视频和多媒体灵活的QoS保证机制 陆地通信数据速率室内(静态)：2048Kbps室外(慢速移动)：384Kbps车速(快速移动)：144Kbps,3G主要标准介绍3G的概念,IMT200

2、0的实现模式,两种TDMA提案UMC136(FDD)&E-DECT(TDD)两种CDMA FDD提案3GPP:WCDMA(UMTS FDD无线接入技术)3GPP2:CDMA2000(CDMA 2000无线接入技术)一种CDMA TDD提案两种技术:TD-SCDMA(由中国自主研发)和 UTRA TDD(UMTS TDD无线接入技术),MCCDMA,E-DECT,UMC136,CDMATDD,DSCDMA,CDMA TDMA,3G主要标准介绍,经国际电联(ITU)确认的三大3G主流标准分别为：由GSM延伸而至的WCDMA；由CDMA演变发展的CDMA2000；中国大唐电信和德国西门子合作开发的全

3、新标准TD-SCDMA。,3G主要标准介绍,移动通信系统的演进,80%of the users,Up to 10 Mbps,3G主要标准介绍-移动通信系统的演进,WCDMA 即Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。,3G主要标准介绍-WCDMA,W：Wideband 宽带，5MHz载频间隔，3.84Mcps码速CDMA：CDMA技术的一种其他关键技术点：FDD 频分双工支持异步基站可变扩频和多码的操作，SF

4、=4256(上行)，SF=4512(下行)帧长 10 ms，每帧15个时隙在5 MHz的带宽里可支持高速率数据传输-在广域覆盖范围内可达到 384 kbps-在局域范围最大可达到 2 Mbps(分组交换业务)强大的QoS控制，满足不同层次网络服务的质量,3G主要标准介绍-WCDMA 主要技术特色,3G主要标准介绍-WCDMA的演进,3G主要标准介绍WCDMA 网络架构-R99,RNC,Iub,Iur,Iu-cs,HLR/AUC,MSC/VLR,PSTN,TMSC/GMSC,WWW Services platform,IP Backbone,CG,GGSN,3G SGSN,Node B,Node

5、 B,Node B,Iub,Iu-ps,BG,Inter PLMN network,SS7,SCP,Node B,R99主要功能-UTRAN频分双工模式(UTRAN-FDD):上行和下行是对称的5MHz 带宽，3.84Mcps在慢移动状态下，数据传输速率可以达到2M bps时分双工模式(UTRAN-TDD)上行和下行非对称的5MHz 带宽，3.84Mcps在慢移动和小覆盖范围内提供高速数据服务5MHz 带宽上采用扩频 CDMA技术在提供UTRAN/GSM间切换的同时，提供 FDD/TDD 间的切换小区级移动性管理切换控制(Soft/Softer,Hard Hand-over),3G主要标准介绍

6、WCDMA R99,R99主要功能-CN呼叫控制/移动性管理/位置管理/会话管理网络互通功能PSTNInternet2G-3G 间的互通系统间的面由和切换，并具有相应的QoS 映射机制 GTP:GPRS隧道协议用来在UMTS核心网上透明传输IP包GTP 与Mobile IP采用不同的移动性管理机制GTP协议支持Mobile IP,3G主要标准介绍WCDMA R99,R4版本对R99版本的改进-UTRAN无线空中接口的改进在软切换时，提供DSCH 信道的功率控制功能UTRA复用器以提高覆盖面积UMTS 1800/1900无线接入网络(RAN)的改进无线接入承载(RAB)的增强功能，特别是支持Vo

7、IP的包头压缩TDD基站的同步方式UTRAN传输网络的演进Iub、Iur接口上AAL2 连接的QoS优化Iub、Iur以及Iu接口上传输承载的修改过程低码片速率的TDD方式(1.28 Mcps)Iub、Iur接口上无线资源管理(RRM)的优化,3G主要标准介绍R4 Improved,R4版本对R99版本的改进-CN分组域媒体流业务标准的统一(针对于下行链路)紧急呼叫功能增强，可以在通话中段后进行回呼在电路域，呼叫控制和话务承载分离分组域的ODB(Operator Determined Barring)功能OSA功能增强，增强安全性功能以提供电子商务应用TrFO(Transcoder Free

8、Operation)和TFO(Tandem Free Operation)增强的多媒体信息业务基于位置业务(Location Base Service)的增强功能（OTDOA&A-GPS)分组域QoS结构的改进,3G主要标准介绍R4 Improved,CDMA2000CDMA2000也称为CDMA Multi-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMA One数字标准衍生出来的。目前CDMA2000的主要版本有：CDMA2000 1XCDMA2000 1X EvDo(Evolution

9、Data Only/Optimized)CDMA2000 1X EvDV(Evolution Data and Voice),3G主要标准介绍CDMA2000,CDMA技术1.25MHz载频间隔，码片速率1.2288Mcps2000 1X 前反向帧长均为20ms，2000 1X DO 前向帧长为1/2/4/8/16*1.67ms，反向帧长为26.67ms2000 1X前反向峰值速率均为307.2kbps；2000 1X DO前向峰值速率为2.4576Mbps，反向峰值速率为153.6kbps；2000 1X DV前向峰值速率为3.09Mbps，反向峰值速率为153.6kbps。2000 1X支

10、持低速语音/数据业务，2000 1X DO主要针对数据业务优化，2000 1X DV支持语音/高速数据业务。只支持同步方式,3G主要标准介绍CDMA2000主要技术特色,3G主要标准介绍CDMA2000的演进,3G主要标准介绍CDMA2000网络架构,TD-SCDMA称为时分-同步码分多址，该标准是由中国独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。由于中国国内的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商

11、的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。,3G主要标准介绍TD-SCDMA,1、频谱灵活性 TD-SCDMA仅需要1.6MHz的最小带宽。若带宽为5MHz则支持3个载波；2、高频谱利用率 TD-SCDMA为对称话音业务和不对称数据业务提供的频谱利用率高。换言之，在使用相同频带宽度时，TD-SCDMA可支持多一倍的用户；3、使用智能无线、上行同步和软件无线电等技术降低设备成本；4、系统兼容 支持多种通信接口，由于TD-SCDMA同时满足Iub、A、Gb、Iu、IuR多种接口的要求，所以TD-SCDMA的基站子系统既可作为2G和2.5G GSM基站的扩容，又可作为3G网中

12、的基站子系统，能同时兼顾现在的需求和长远未来的发展。,3G主要标准介绍TD-SCDMA技术的主要特色,3G主要标准介绍TD-SCDMA的演进,目前，TD-SCDMA的TSM系统已经在成都、重庆进行现场试验，系统于2003年底实现商用化，终端于2004年底实现商用化；LCR系统目前正在开发过程中，2004年底系统实现商用化，2005年终端商用化。而TD-SCDMA可以采取的应用方式有三种：独立组网、WCDMA组合组网(共用核心网)、采用与GSM双模和多模多频方式组网。,3G技术和发展现状3G主要标准介绍3G市场发展概况3G业务和应用,2000年10月,韩国 SK Telecom 世界第一个 IM

13、T-2000 3G商用网络，使用的是CDMA2000 1X技术.日本NTT DoCoMo 3G商用网也在一年后启动,基于 WCDMA技术.2002年1月，又是 SK Telecom，第一个在其网络上使用CDMA2000 1xEV-DO 技术。,截至2004年1月底，使用CDMA2000 和WCDMA 技术的 商用3G 网络正在为接近 1亿用户提供服务.2004.1.31,在通过22个月的服务后，日本的KDDI记录了超过1220万CDMA2000用户，同期，日本另一家主要运营商NTT DoCoMo宣布其已经拥有了超过200万的 WCDMA 用户。韩国则在2003年11月累计拥有2590万 CDM

14、A2000 用户,其中有超过 550万的 CDMA2000 1xEV-DO.,截至2004年1月31日，世界上37个国家共 74 个 3G 运营商开通了商用3G网络，主要采用技术：WCDMA，CDMA 2000 1X和CDMA2000 1X EVDO,全球WCDMA商用情况,全球CDMA2000 1X商用情况,全球CDMA2000 1X EVDO商用情况,目前全球共有46家供应商提供452款3G终端，右边是最新的3G手机终端,3G技术和发展现状3G主要标准介绍3G市场发展概况3G业务和应用,信息查询类PULL和PUSH个人信息管理类E-mail、Calendar、Task、Name card、

15、Contact List移动商务类M-Auction、M-Lottery、M-Shopping、M-advertisement金融股票类M-Banking、M-Broking、M-Cash、M-eBill、M-eSalary移动办公类Mobile Office、Sales Force Automation、Fleet Management娱乐类VOD、MP3、M-Chating、M-Game位置信息类E911、ECR、LBIS、LBC、FAM,3G主要业务,3G业务的定位,KTF Multi-Pack 热门内容,移动游戏(26%)收费,聊天(15%)免费,书籍/杂志(11%)收费,股市/金融(

16、10%)收费,肖像/铃声下载(34%)收费,SKT 热门内容,肖像/铃声下载(36%)收费,游戏/娱乐(18%)收费,移动门户站(7%)免费,电子邮件/聊天(6%)免费,股市/金融(3%)收费,1217,10%,20%,30%,1823,2429,3039,4049,50,用户,话费,SKT NATE 各年龄端用户&话费状况(4Q,01),KTF 1X各年龄段的数据业务 ARPU(4Q,01),10s,20s,30s,40s,50s,5,US$,5.74,5.41,2.88,3.39,2.10,3,50,韩国3G最热门的应用,韩国SKT热门应用的日平均用户数、日平均数据包流量,1,2,3,4,

17、5,Chatting Skylove:1,953,Magic Stock:2,082,Theme Park:2,170,Mail:2,961,1,2,3,4,5,Theme Park:436,307,Magic Book:59,760,Oro Baduk:2,296,VOD,Community Daum:188,932,VOD Togabi:69,679,Game Fortress:65,302,*Source:KTF Internal Statistics(February11,2002 February17,2002),1 Packet=512 bytes=512 letters 1 Ch

18、aracter Download(4 pictures/graphics)=20 Packets 1 Ringing Tone Download=40 Packets,NTT DoCoMo WCDMA 业务介绍,i-Mode 业务 I-Mode menu sites:新闻查询,移动银行,机票,酒店欲订,交通查询.I-Mode mail:大容量,可达10,000个字符;可插入音频,视频文件;可 CC至5个地址;重传功能;I-Mode:i-ppli 多种多样的娱乐,游戏,M-stage visual:移动多媒体应用:80个频道,电影,电视,音乐,新闻,体育,其他有用信息.,NTT DoCoMo W

19、-CDMA 数据业务介绍,Hutchison 3G UK W-CDMA 业务介绍,视频电话 位置信息 体育信息 游戏 Email:图片,音频,短视频插件 娱乐 新闻和金融 语音 下载:铃声,壁纸,3G技术和发展现状WCDMA无线网络规划简介浙江电信3G无线网络建设思路探讨,WCDMA无线网络规划简介,WCDMA无线网络规划特点WCDMA无线网络规划流程,WCDMA无线网络规划简介,WCDMA无线网络规划特点-SOFT,软覆盖 软容量软切换,频率复用率=1干扰受限软切换区域小区呼吸,WCDMA无线网络规划难点,覆盖容量直接关联,小区的呼吸效应 用户增多,干扰增加 高速业务增加,干扰增加 半径因负

20、荷及业务变化,多业务环境 不同的数据速率(Voice 12.2kbps 到 384Kbps)不同的服务质量(阻塞,延时,流量,BLER)不同的 连接方式(实时(CS)和非实时(PS)不同的 行为特点和话务不对性称,3G UE,多业务环境,不同的数据速率,不同的 灵敏度,不同的 小区半径,语音和低数据速率(eg up to 64kb/s),中等数据速率(eg 144kb/s),高数据速率(eg 384kb/s),不同业务具有不同服务半径不同业务覆盖范围由其业务流量所决定,小区范围,需要对话务量分析和 链路预算分析进行迭代处理,覆盖-容量均衡,WCDMA无线网络规划特点WCDMA无线网络规划流程,

21、WCDMA无线网络规划简介,WCDMA无线网络规划流程,调整,调整,仿真、规划,市场需求分析地区/人口/经济现有系统运营状况竞争公司的状况厂家设备性能情况工具的准备测试工具 GIS 电子地图,市场定位覆盖目标容量目标质量目标成本目标,无线环境分析，站址的选择链路预算，覆盖设计容量的规划直放站、微蜂窝的应用天线的选择干扰的分析协调扰码的规划系统参数设计,估算 Iub/Iu/Iur 接口链路容量,WCDMA无线网络规划流程-网络预规划,WCDMA无线网络规划流程-站址选取(重要！),相对于其它移动通信系统，基站布局的合理性对于WCDMA系统来说显得尤为重要。它关系到无线网络运营的实际效果、设备利用

22、率及投产后的社会效益及经济效益。在实际工程中，选择站址是比较困难的。首先因为地形和地面建筑物的不规则性而造成信号覆盖图形的不均匀性，另一方面要避免干扰。即：选择天线位置既要考虑覆盖也要考虑干扰。从整个网络来看，不能只考虑一个基站的位置，要同时考虑许多基站站址的可能性。一个站址的变动将对其它基站的位置产生影响。,3G及其网络架构WCDMA无线网络规划简介浙江电信3G无线网络建设思路探讨,浙江电信3G无线网络建设思路探讨,浙江电信3G无线网络建设思路探讨总体建设原则区域分类原则无线网络建设目标浙江电信3G无线网络建设思路探讨,总体建设原则对于浙江电信而言，无线通信的整体发展策略将由集团总部统一部署

23、。网络建设初期立足于确保重点、有效覆盖的原则，网络建设中远期实现全覆盖、高质量。在网络建设过程中，应遵从多方式组网，统一规划、分步实施，质量控制、经济性、竞争性的原则。,区域分类原则按无线传播环境分类,按业务分布分类网络规划建设应首先确保语音业务，在此基础上，重视数据和多媒体业务，增加有特色的服务和竞争的差异化。,无线网络建设目标需要参考当地运营商的覆盖状况，结合自身实施能力，考虑到今后的竞争需要、用户发展需要和投资收益，分阶段制定合适的覆盖目标。覆盖目标应有所侧重，避免一刀切和盲目求大求全。,无线网络建设目标-覆盖要求覆盖要求包括覆盖范围和覆盖质量两方面。覆盖范围指网络覆盖的目标区域，覆盖质

24、量指覆盖范围内要达到的业务速率和覆盖概率。覆盖要求制定的基础:1、明确有效覆盖区和无效覆盖区；2、按统一规划、分步实施的原则，在有效区域内确定网络建设不同阶段的目标覆盖区域。,覆盖质量要求,无线网络建设目标-容量要求,(1)对于以覆盖为目标的区域，如农村地区，交通干线等，应采取小容量、大覆盖配置。对于以容量目标为主的区域，确保容量需求，同时采取各种措施保障宏蜂窝基站承载的话务量尽可能均衡，提高设备资源的利用率。(2)优先满足语音业务需要，在A类和B类区域，可根据业务发展情况考虑为数据业务配置相应容量。(3)网络容量应基于用户和业务预测配置(4)预留一定余量以满足下期网络扩容完成前用户和业务增长

25、需要。,无线网络建设目标-质量要求用户满意原则：指标体系应能够比较全面、客观地反映用户对网络质量的切身感受，各项指标的目标值应达到较高的用户满意度。差异性原则：根据各地经济发达程度和市场竞争情况，制定不同的质量目标，综合考虑用户满意度和投资成本，达到两者的最佳统一。发展性原则：根据网络发展的不同阶段和竞争对手的网络质量，相应调整网络质量目标，保持网络质量的持续竞争力。,浙江电信3G无线网络建设思路探讨规划中根据浙江省各地市的经济指标，将全省各地市分为三类。,城市分类建议杭州、宁波、温州绍兴、台州、嘉兴、湖州、金华、舟山 衢州、丽水,县级市市区/县城城关分类建议,统一规划，分期完成网络建设，第一

26、期为2005年，第二期为2006年，第三期为2007年，其中第三期是以优化性质为主的建设，旨在进一步完善网络，提高服务质量。下面就各期的建设思路，按照城市分类的不同，从面、线、点三方面提出相应的方案。,容量发展思路建议：在网络建设初期，网络的容量需求不会很大，容量问题不是主要矛盾，但在中后期预计会有较大的用户容量需求，容量的矛盾将会上升。同时，WCDMA是一个典型的自干扰系统，覆盖、质量与容量密切相关，因此，容量的规划要具有一定的前瞻性，不能以网络当前的容量来规划，要走在用户发展的前面。WCDMA系统容量上有优势，容量可以根据网络发展阶段的不同灵活地选取半配/满配、多载波配置等方式进行扩容。,

27、Thanks!Questions.?,CDMA技术简介,移动通信发展简史,AMPS,TACS,NMT,其它,GSM,CDMA,IS95,第一代 80年代,模拟,第二代 90年代,数字,第三代,IMT-2000,WCDMA,CDMA,2000,模,拟,技,术,数,字,技,术,语,音,业,务,宽,带,业,务,TD-SCDMA,DAMPS,第2.5代21世纪初,GPRS,CDMA1X,数,据,业,务,数据,移动通信的关键技术：多址接入技术,用户1,用户2,用户3,用户1,用户2,用户3,频率,时间,时间,频率,频率,码,业务信道在不同频段分配给不同用户如：AMPS、TACS,业务信道在不同时间分配给

28、不同用户如：DAMPS、GSM,所有用户在同一时间、同一频段上、根据编码获得业务信道,FDMA,TDMA,CDMA,用户1,用户2,用户3,什么是CDMA？,在同一个房间里，多对人使用不同的语言(符号代码)同时对话，每对音量足够小时互相之间不影响正常通话。,如果某个用户音量过大将导致所有其它用户的通话均无法正常进行。,码分多址(Code Division Multiple Access)技术：是一种数字扩频技术“窄带”CDMA(cdma2000)采用1.23MHz的无线载波间隔“宽带”CDMA(WCDMA)采用5MHz的无线载波间隔多个用户可同时占用1.23/5MHz无线载波同一载波资源内不同

29、的用户通过分配不同的码区分相同的载波能在相邻小区或扇区使用,扩频技术RAKE接收机分集技术小区呼吸,CDMA 关键技术和特性,功率控制软切换话音激活和可变速率声码器,定 义：扩 频 技 术 就 是 将 信 息 的 频 谱 展 宽 后 进 行传 输 的 技 术。理论基础（香农公式）：在白噪声干扰的条件下，信道容量 Bw信道带宽；S 信号平均功率;N 噪声平均功率 提高信道容量的方法有两种：(1)提高信噪比S/N；(2)加大信道带宽Bw 结 论：对于给定的SNR，可以通过增大传输系统的带宽的方式在较低信噪比的条件下获得比较满意的传输质量。,CDMA关键技术：扩频技术,f,S（f）,f0,解扩频前的

30、信号频谱,f,S（f）,f0,扩频前的信号频谱,信号,信号,干扰噪声,f,S（f）,f0,扩频后的信号频谱,信号,f,S（f）,f0,解扩频后的信号频谱,信号,干扰噪声,信号,脉冲干扰,白噪声,扩频过程,扩频通信系统的主要特点隐 蔽 性 和 保 密 性抗 干 扰 和 抗 多 径 衰 落 能 力 强增 加 容 量、提 高 频 率 复 用 率。占 用 频 带 较 宽，系 统 复 杂 性增 加。,FDMA、TDMA是一种维数受限系统(Dimension limited)CDMA系统是一种干扰受限系统(Interference limited)，这种系统链路性能的好坏取决于接收机在干扰中检测信号的能力

31、。,CDMA关键技术：功率控制,CDMA系统是自干扰系统，限制CDMA系统容量的因素是总干扰，当达到以下条件，系统容量最大在可接受的信号质量下，功率最小基站从各个移动台接收到的功率相同,CDMA关键技术：功率控制,目的：用来克服诸如阴影效应、平均路径损耗、地形地貌所引起的信号变化、远近效应等。以保持设定的话音质量，误帧率，同时获得最大的频谱效率。手段：设定和控制前、反向发射功率以控制误帧数量 尽量减少手机的发射功率(反向)尽量减少基站的发射功率(前向)提供方法使运营商可以平衡系统容量与话音质量的需求,功率控制的目的与手段,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

32、时延,合 并,合并后的信号,t,t,s(t),s(t),RAKE 接收技术有效地克服多径衰落，提高接收性能,CDMA关键技术：RAKE接收,软切换,硬切换,CDMA关键技术：软切换,软切换：在切换过程中，移动台开始与新的基站联系时，并不中断与原有的基站的通信。软切换会带来更好的话音质量，实现无缝切换、减少掉话可能。,时间分集采用符号交织，检错纠错编码等方法。因为在时间上间隔足够远的两个振幅采样点是非相关的。故将给定的信号在时间上相隔一定的时间(相干时间)重复传输M次，只要时间间隔大于相干时间，就可以得到M条独立的分集支路 时间分集。频率分集通过将信号能量在宽频带中扩展实现的。CDMA将信号扩展

33、到整个1.23M上。由于衰落具有频率选择性，当两个频率间隔大于信道相关带宽时，它们受到的衰落是非相关的。市区与郊区的相关带宽一般分别为50kHz和250KHz左右，而CDMA系统的信号带宽为1.25MHz,故可以实现频率分集。,CDMA关键技术：分集,空间分集/多径分集 1、在基站采用双接收天线。2、在手机和基站采用RAKE接收，合并不同传输延时的信号 3、软切换的时候，多个基站和移动台同时联系，BSC从中选出最好的帧送给交换机。,采用可变速率声码器和话音激活技术可提高频谱效率。从通话时的全速率到非通话时的1/8速率。改进话音质量提升基站的覆盖范围与容量,2.3 IS95A的关键技术和特性,C

34、DMA关键技术：可变速率声码器与话音激活技术,CDMA的技术优势,一、CDMA的频谱利用率高，容量大：CDMA系统本身所固有的码分扩频技术加上先进的内、外环功率控制，话音激活技术等，容量明显大于GSM系统。二、CDMA的话音品质好：经实际试验，CDMA系统的话音质量明显优于GSM和模拟系统，特别是强背景噪声环境中，由于采用了伪随机序列进行扩频/解扩，话音质量不亚于固定网电话（前提是网络负载较小，负载增加时由于干扰增加，话音质量将下降）。三、CDMA的覆盖范围大：CDMA的无线链路预算比GSM高出36dB，同等条件下，覆盖半径大于同频段的GSM系统（和具体无线传播环境有关）。,四、CDMA的掉话率低 CDMA由于采用了各种软切换技术，因此使得移动环境中因为越区切换的掉话率大大降低。五、数据业务 在数据通信方面，CDMA传送单位比特的成本比在GSM平台上使用GRPS，EDGE等补充技术都要低，因此更适合作为无线高速分组数据业务或实时数据业务的接入手段，为移动/无线Internet的融合提供了更好的技术条件。六、CDMA网络的建设成本低 CDMA系统的覆盖范围大、同样覆盖范围下需求基站数量少、系统容量大、频谱利用率高、频率规划简单等优势，可大大降低系统的建设成本和运营成本。,