近幾年,全球移動通信迅速發(fā)展,發(fā)達國家的移動電話普及率已經(jīng)達到70%以上,有的地區(qū)甚至接近100%。在我國截止到2003年7月底,移動用戶數(shù)量已經(jīng)達到2.4億,且仍然具有良好的發(fā)展勢頭。由于頻率資源的緊張和對更多業(yè)務(wù)的需要,2G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足需要,3G是發(fā)展的必然趨勢。ITU針對3G規(guī)定了五種陸地無線技術(shù),其中WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA是三種主流技術(shù)。
在三種技術(shù)中,WCDMA和CDMA2000采用頻分雙工(FDD)方式,需要成對的頻率規(guī)劃。WCDMA即寬帶CDMA技術(shù),其擴頻碼速率為3.84Mchip/s,載波帶寬為5MHz,而CDMA2000的擴頻碼速率為1.2288Mchip/s,載波帶寬為1.25MHz;另外,WCDMA的基站間同步是可選的,而CDMA2000的基站間同步是必需的,因此需要全球定位系統(tǒng)(GPS),以上兩點是WCDMA和CDMA2000最主要的區(qū)別。除此以外,在其它關(guān)鍵技術(shù)方面,例如功率控制、軟切換、擴頻碼以及所采用分集技術(shù)等都是基本相同的,只有很小的差別。
TD-SCDMA采用時分雙工(TDD)、TDMA/CDMA多址方式工作,擴頻碼速率為1.28Mchip/s,載波帶寬為1.6MHz,其基站間必須同步,與其他兩種技術(shù)相比采用了智能天線、聯(lián)合檢測、上行同步及動態(tài)信道分配、接力切換等技術(shù),具有頻譜使用靈活、頻譜利用率高等特點,適合非對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
在我國,3G運營商共有三家,分別是中國移動、中國電信、中國聯(lián)通,下我們從就標準的穩(wěn)定性、系統(tǒng)性能、設(shè)備成熟性、漫游能力等方面的因素這幾個方面對WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA進行比較分析。
WCDMA標準由3GPP組織制訂,目前已經(jīng)有四個版本,即R99、R4、R5和R6,其中R99版本已經(jīng)穩(wěn)定,目前處于完善過程中。它的主要特點是無線接入網(wǎng)采用WCDMA技術(shù),核心網(wǎng)分為電路域和分組域,分別支持話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),并提出了開放業(yè)務(wù)接入(OSA)的概念,目前的設(shè)備多基于R99版本,最高下行速率可以達到384kbit/s。R4版本是向全分組化演進的過渡版本,與R99比較其主要變化在電路域引入了軟交換的概念,將控制和承載分離,話音通過分組域傳遞,另外,R4中也提出了信令的分組化方案,包括基于ATM和IP的兩種可選形式。R5和R6是全分組化的網(wǎng)絡(luò),在R5中提出了高速下行分組接入(HSDPA)的方案,可以使最高下行速率達到10Mbit/s,目前標準仍在制訂中。
CDMA2000標準由3GPP2組織制訂,版本包括Release0、ReleaseA、EV-DO和EV-DV,Release0的主要特點是沿用基于ANSI-41D的核心網(wǎng),在無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)增加支持分組業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)實體,此版本已經(jīng)穩(wěn)定。聯(lián)通(促銷產(chǎn)品 主營產(chǎn)品)即將開通的CDMA二期工程采用的就是這個版本,單載波最高上下行速率可以達到153.6kbit/s。ReleaseA是Release0的加強,單載波最高速率可以達到307.2kbit/s,并且支持話音業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)的并發(fā)。EV-DO采用單獨的載波支持數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),可以在1.25MHz標準載波中支持平均速率為600kbit/s、峰值速率為2.4Mbit/s的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),到EV-DV階段,可在一個1.25MHz的標準載波中,同時提供語音和高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),最高速率可達3.1Mbit/s。
TD-SCDMA標準也由3GPP組織制訂,目前采用的是中國無線通信標準組織制訂的TSM標準,基于TSM標準的系統(tǒng)其實就是在GSM網(wǎng)絡(luò)支持下的TD-SCDMA系統(tǒng)。TSM系統(tǒng)的核心思想就是在GSM的核心網(wǎng)上使用TD-SCDMA的基站設(shè)備,其A接口和Gb接口與GSM完全相同,只需對GSM的基站控制器進行升級。一方面利用3G的頻譜來解決GSM系統(tǒng)容量不足,特別是在高密度用戶區(qū)容量不足的問題,另一方面可以為用戶提供初期最高達384kbit/s的各種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),所以基于TSM標準的TD-SCDMA系統(tǒng)對已有GSM網(wǎng)的運營商是一種很好的選擇。以后TD-SCDMA將融入3GPP的R4及后續(xù)標準中。
在標準的完整性方面,三種技術(shù)在無線接入技術(shù)方面都有完整的定義和提高速率的方案,在核心網(wǎng)技術(shù)方面,都有向分組化演進的路線,但3GPP在標準規(guī)范方面的思路更清晰。在業(yè)務(wù)、網(wǎng)管、計費相關(guān)規(guī)范方面,3GPP的定義更嚴謹、更完善。
對于話音業(yè)務(wù),由于三種系統(tǒng)載波帶寬不同,一般比較單位帶寬內(nèi)的平均容量。雖然不同公司在進行系統(tǒng)仿真時設(shè)定的條件不完全相同,但是WCDMA和cdma2000的結(jié)果相近,TD-SCDMA也沒有大的差別。對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量,一般用系統(tǒng)的單位帶寬內(nèi)的數(shù)據(jù)吞吐量來表示,3G引入了多種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),即使是對同一系統(tǒng),不同的業(yè)務(wù)組合也會產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)吞吐量。一般對數(shù)據(jù)吞吐量的比較都針對同一小區(qū)內(nèi)用戶均使用相同速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),從仿真的結(jié)果看,對于中低速數(shù)據(jù),WCDMA和cdma2000是基本相當?shù),但是WCDMA在高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上具有優(yōu)勢。TD-SCDMA由于其技術(shù)特點,在理論上具有較高的頻譜效率,適合提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),但還需要得到更多試驗的驗證。
基站的覆蓋范圍主要由上下行鏈路的最大允許損耗和無線傳播環(huán)境決定。在工程上一般通過上下行鏈路預算,來估算基站的覆蓋范圍,在相同的頻帶內(nèi),WCDMA和cdma2000的覆蓋基本相同。由于TD-SCDMA采用TDD方式,在覆蓋上要遜于采用FDD方式的其它兩種技術(shù)?傊,WCDMA和cdma2000同為FDD的CDMA技術(shù),技術(shù)上沒有本質(zhì)差別,許多仿真和現(xiàn)場試驗結(jié)果反映系統(tǒng)性能基本相當。TD-SCDMA與其它兩種技術(shù)有較大差別,要做更多的仿真和試驗驗證其性能。 良好的全球漫游能力有利于與其他運營商的合作和吸引高端用戶,影響漫游能力的主要因素包括運營商的采用情況、使用頻段以及信令的互通性。從運營商的選擇看,雖然CDMA2000的商用早于WCDMA和TD-SCDMA,而且應(yīng)用范圍也較廣,但是從全球主要運營商的選擇來看,80%的運營商選擇WCDMA技術(shù),這就為WCDMA的漫游能力提供了良好的發(fā)展機會。
從使用的頻段看,CDMA2000多采用帶內(nèi)演進的方式實現(xiàn),即多數(shù)運營商使用CDMAOne的800MHz頻段,WCDMA多采用ITU規(guī)定的2GHz頻段。在我國,信息產(chǎn)業(yè)部已經(jīng)公布了3G的頻率規(guī)劃,可以看出,對于FDD和TDD方式都是首先啟用2GHz頻段。
從信令互通性看,在核心網(wǎng)方面,WCDMA基于GSM的移動應(yīng)用協(xié)議(MAP),用戶識別使用和GSM系統(tǒng)相同的IMSI(國際移動用戶識別),實踐證明具有良好的互通性。CDMA2000采用基于CDMAOne的ANSI-41協(xié)議,用戶識別使用基于MIN的IMSI,雖然在技術(shù)上實現(xiàn)互通不成問題,但要對系統(tǒng)進行升級,實踐證明這些都影響了漫游能力。TD-SCDMA目前還沒有商用網(wǎng)絡(luò),其漫游將有賴于多模終端的出現(xiàn)。 設(shè)備成熟度是運營商建設(shè)網(wǎng)絡(luò)要考慮的一個重要因素,它關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性、可靠性。從目前的情況看,CDMA2000是最成熟的,尤其在終端方面,商用終端種類達到一百多種(使用頻段在800MHz~1.9GHz),用戶可以有更多的選擇。CDMA2000已經(jīng)在韓國、日本、美國、加拿大等國家運營,截止到2002年底用戶總數(shù)達到2700萬。WCDMA的R99版本的系統(tǒng)產(chǎn)品也基本成熟,終端仍是開展業(yè)務(wù)的瓶頸,目前商用終端種類只有十種左右(使用頻段為2GHz)。已經(jīng)開通的商用網(wǎng)絡(luò)主要是日本NTTDoCoMo和2002年底剛剛開通的J-phone的網(wǎng)絡(luò),用戶數(shù)在15萬左右。
目前,不論在系統(tǒng)還是終端方面,TD-SCDMA的產(chǎn)品成熟度都落后于WCDMA和CDMA2000,尚無商用網(wǎng)絡(luò)開通,還缺少網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和測試的工具。在系統(tǒng)方面,預計2003年將先推出基于TSM的產(chǎn)品,基于3GPPR4核心網(wǎng)的產(chǎn)品尚在研發(fā);在終端方面,有推出多模終端的計劃,但將先推出GSM/TD-SCDMA雙模終端,GSM/WCDMA/TD-SCDMA三模終端的推出時間將會更晚。
三種技術(shù)各有優(yōu)缺點,并沒有一個單一的完美方案。另外,以上分析都基于現(xiàn)階段的情況,有些因素會隨時間推移而改變,尤其是設(shè)備的成熟度問題,所以在三家運營商分別選擇三種標準之后我們更有一個清晰的對比,看看究竟是誰家的技術(shù)更適合國內(nèi)用戶。