第二代移動通信網絡向第三代平滑演進研究<1>

第二代移動通信網絡向第三代平滑演進研究<1>
    在今后的十年內，以支持移動多媒體業(yè)務為特征的第三代移動通信即將商用。如何作好
二代與三代系統(tǒng)間的干渴過渡將是擺在所有二代運營商面前的一大課題。
一、第三代移動通信的主要技術
    第三代移動通信系統(tǒng)最早1985年由國際電信聯盟（ITU）提出，當時稱為未來公眾陸地
移動通信系統(tǒng)（FPUMTS），1996年更名為IMT－2000，有三重含義即該系統(tǒng)工作在2000MHZ頻
段，最高業(yè)務速率可達2000kb／s，預期在2000年左右得到商用。從1997年開始，伴隨著第
二代移動通信系統(tǒng)的巨大成功，用戶的高速增長與有限的系統(tǒng)容量和有限的業(yè)務之間的矛盾
漸趨明顯，第三代移動通信的標準化工作逐漸進入實質階段。
    與前兩代系統(tǒng)相比，第三代移動通信的主要特征是可提供移動多媒體業(yè)務，其中高速移
動環(huán)境支持144kb／S，步行慢速移動環(huán)境支持384kb／S室內支持2Mb／S的數據傳輸。其設計
目標是為了提供比第二代系統(tǒng)更大的系統(tǒng)容量、更好的通信質量，更高的系統(tǒng)帶寬，而且要
能在全球范圍內更好地實現無縫漫游及為用戶提供包括話音、數據及多媒體等在內的多種業(yè)
務。同時也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好的兼容性。
    在經過幾年的技術評估、研究分析及大量的協調和融合工作。1999年10月25日至11月5日
在芬蘭赫爾辛基舉行ITU－R TGS／1會議上通過了第三代移動通信系統(tǒng)無線接口技術規(guī)范IMT
 RSPC（IMT－2000 Radio IterfaceSpecificstion）這標志著IMT－2000第三代技術的格局最
終確定。MT.RSPC的通過，意味著備標準化組織、世界各國的運營商和電信設備制造商在IMT
—2000的無線傳輸技術體制上初步達成了一致意見。它分為CDMA和TDMA兩大類共五種技術，
包括歐洲標準化組織ETSI提出的DECT和UMTS制式的兩種標準FDD－DS（或稱WCDMA－FDD）標準、
TOD（或稱WCDMA－TDDUTRA TDD）標準，北美電信標準化組織TIA/EIA提出的cdma2000標準和
EDGE標準，中國無線通信標準研究組（CWTS）提出的TD－SCDMA標準。目前，TD—SCDMA正在
與 UMTS進行融合。各類技術中以CDMA技術為主流。
    ＊UMTS FDD－DS（或稱WCDMA－FDD）：Direct Sequence（直接擴頻）CDMA，頻分雙工方
式。其碼片速率為3.84MCPS，占用頻帶寬度5M，可提供高達2Mb／S的傳輸速率。
    ＊UMTS TDD（或稱WCDMA－TDD、UTRA TDD）：直接擴頻CDMA，時分雙工方式。其碼片速率
為3.84Mcps，占用頻帶寬度5M，可提供高達2Mb／S的傳輸速率。
    ＊cdma2000：頻分雙工方式（FDD），目前包括cdma2000－1X（單載波模式），和cdma2000
－3X（多載波模式）兩個模式，cdma2000－1X能夠傳輸400Kb／s以上的數據，cdma2000－3X能
夠傳輸2Mb／S的數據。其碼片速率分別是1.2288McpS和3.6864Mcps（1.2288Mcps*3），占用帶
寬分別為1.25MHz和5MHz。cdma2000-1X是2.5G技術，cdma2000－3X屬于3G技術；都能夠傳輸語
音和高速數據。
    ＊EDGE（增強數據GSM演進）是GSM的演進系統(tǒng)，多址方式為TDMA、雙工方式為頻分雙工
（FDD）、頻道間隔及帶寬、幀結構、符號速率都和GSM相同，采用8PSK調制，一個調制符號代
表三個比特的數據，空中接口的速率為GSM的3倍，因此能夠提供更高的數據傳輸速率；達到
300KbPS以上。EDGE可以支持電路型和分組型業(yè)務。
    ＊TD－SCDMA，一種TDD技術，是多時隙的TDMA與直擴CDMA同步CDMA技術合成的新技術。使
用低碼片速率（1.3542Mc／s或1.28Mc／S），在5M帶寬內使用3個載波（每載波1.6MHZ），可提
供高達2Mb／s的傳輸速率。
    從CDMA的技術而言，窄帶IS－95，cdma2000 WCDMA FDO和TDD的頻譜效率差別不大，IS－95
因為使用比較早，當時有些技術沒有成熟，其實際頻譜效率稍低。但是這些技術的特點比較鮮
明，其采用中根據不同的業(yè)務和原有網絡的需求也各有不同。
    cdma2000更適合IS－41的核心網絡，和頻譜資源比較緊張的地區(qū)，以及原有IS－95網絡的
升級。而WCDMA就適合于已經有GSM－MAP網絡，能夠和GSM的基站很好的共存。鑒于我國目前移
動網絡為 GSM制式，因而向第三代移動通信過渡是指現有GSM網絡向UMTS-WCDMA的演進。另外，
FDD模式是頻分雙工，上行和下行采用不同的頻點。而TDD模式是時分雙工。上行和下行占用不
同的時隙；因此TDD模式建站最小只需一個頻點，而 FDD至少要上行下行兩個頻點，這在頻率資
源緊張的情況下，TDD顯得更為靈活。FDD模式的CDMA用戶間用不同的碼字區(qū)分。 TDD模式的CDMA
用戶間是碼分的和時分的，上下行雙工是以時間（時隙為單位）來區(qū)分的，因而TDD模式可以使
得資源在上行和下行間合理外配，適合于Internet等上下行不對稱的業(yè)務需求。
    盡管TDD模式具有上述優(yōu)點，但其基站覆蓋范圍小，不支持高速移動用戶，更適用于室內大
數據量方式，且目前協議不夠成熟，因此TDD的應用可能比較慢，可能會使它成為FDD模式的補
充，即在城市人口密集的區(qū)域用FDD實現大范圍覆蓋，而在數據業(yè)務需求比較多的室內環(huán)境建立
一些更為靈活的TDD基站，覆蓋較小范圍，補充FDD頻率資源和覆蓋用戶的不足。
二、GPRS通用分組無線業(yè)務系統(tǒng)
    GPRS（General Packet Radio Service，通用分組無線業(yè)務）是在現有的GSM移動通信系統(tǒng)
基礎上發(fā)展起來的一種移動分組數據業(yè)務。GPRS通過在GSM數字移動通信網絡中引入分組交換的
功能實體，以完成用分組方式進行的數據傳輸。GPRS系統(tǒng)可以看作是對原有的GSM電路交換系統(tǒng)
進行的業(yè)務補充，以支持移動用戶利用分組數據移動終端接入INTERNET或其他分組數據網絡的需
求。
    對運營商而言，GPRS系統(tǒng)的引進為運營商提供了一種在數據傳輸方面比原有GSM電路交換網
絡效率更高的分組交換網絡。由于GPRS可以共享GSM的基站系統(tǒng)，使得移動運營商在網絡運營的
初期只需用較小的投入就可以快速介入INTERNET業(yè)務市場，為用戶提供豐富的分組數據業(yè)務。
從而避免了初期巨大的投資風險。
    對移動用戶而言，以GPRS為主的GSM移動數據業(yè)務使得用戶可以不受空間、地域的限制，隨
時隨地獲取所需的信息，例如在移動中收發(fā)E-MAIL，訪問INTERNET、進行電子金融和電子商務
等活動，為用戶提供“永遠在線”的服務。另外，GPRS系統(tǒng)可以為用戶提供更高的傳輸速率。
GPRS中用戶可以同時使用8個信道進行數據傳送，當前采用CS－2編碼方式最高速度可達115Kbit
／S，將來對基站硬件進行升級，支持CS－3、CS－4編碼方式后理論速率可達171Kbit／S左右，
使移動用戶可以使用手機進行高速網上作業(yè)。
    對系統(tǒng)本身而言，GPRS系統(tǒng)中采用的是分組通信方式傳送數據業(yè)務，多個用戶可以共享同
一無線信道資源；而不是像電路交換方式那樣同一無線信道只能為一個用戶服務，因而GPRS系
統(tǒng)比傳統(tǒng)的電路方式更能合理地利用無線信道。
    因而可以說，在GSM移動通信的發(fā)展路標中，GPRS是移動業(yè)務和分組業(yè)務相結合的第一步，
也是采用GSM技術體制的第二代移動通信技術向第三代移動通信技術發(fā)展的重要里程碑。
    GPRS網絡可以看作是在現有的GSM網絡上疊加的一個分組子網，需要增加的新設備包括PCU
（PacketControl Unit，分組控制單元）、SGSN（Serving GPRS Support Node服務GPRS支持
節(jié)
點）、GGSN（Gateway GPRSSupport Node，網關GPRS支持節(jié)點）、CG（Charging Gateway，計
費網關）等書點，同時還需要對原有的GSM設備如BTS、BSC、MSC/VLR、HLR、SMC等進行軟件升
級以支持MAP PhaseⅡ+接口協議。