第三代移动通信3G网络建设技术探讨文献综述

1 第三代移动通信（ 3G）网络建设技术探讨 1 引言 截止到 2005 年底，中国移动用户已经超过了 3.9 亿，是全球最大网络移动运营商。伴随着 GSM 在中国的发展和完善，目前，它已进入产品生命周期的成熟阶段，并开始 暴露 出其固有的局限性。 首先，中国 GSM 900MHz 网络系统容量日趋紧张，有些地区 GSM 900MHz 频谱资源已基本用完。其次， GSM 体系结构不能提供分组数据服 务，难以支持高速度数据应用。人们对可视通话、视频浏览、高速上网等语音之外的众多数据业务的要求在不断的增加，第二代移动通信已经远远不能满足需求。 虽然， 3G 时代还没有到来，但是欧美和日韩等国家都已有较为成功的 3G 运营案例的出现。在我国，移动通信已经发展到一个瓶颈状态，从持续性发展的角度来看，为确保网络能力和网络质量，我国启动 3G 已经是势在必行。 2 第三代移动通信的发展情况 2.1 第三代移动通信发展的背景 移动通信在全球范围内迅猛发展，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。截止到 2005 年底，我国移动电话用户 已经达到 3.9 亿，每年新增用户在 5000 万左右，预计到 2010 年，我国移动用户将达到 7 亿左右 。 1不仅在总数上有了大幅度的增长，同时对质量和功能的要求也提出了更高的要求，现行的 GSM 及 GPRS等已经远远不能适应社会的发展需求。而 频谱利用率高、服务质量好、能提供高速传输 的第三代移动通信（ 3G）成了人们的首选。 2.2 第三代移动通信发展的现状 第三代移动通信是当前全球信息通信产业领域的热点，也是各方面关注的焦点。近年来，信息产业部 也 提出了 “ 积极跟进、先行试验、培育市场、支持发展 ”的指导原则，并组织了大规模的网 络技术试验，包括系统和设备功能及其互联互通、兼容性、可操作性等内容，为制定中国第三代移动通信发展战略和产业政策提供技术依据 。 从产业的整个进展来看，国产标准 TD SCDMA 相关的系统设备、终端、芯片都有了很好的发展，尤其是通过近两年快速的发展，从系统设备上来说，已经形成了四套比较完整的 TD SCDMA 的网络解决方案，主要是接入网和核心网的配福州大学本科生毕业设计（文献综述） 2 套，并且已经完成了全部的产品样机的开发，已经完成了专项的测试。 2.3 第三代移动通信发展的前景 3G 业务的数据承载能力要求较高、能够为用户提供表现力更加丰富的音频、视频 等多媒体内容的业务。 在技术上， 3G 在不断发展：无线接口技术向着更高的带宽、更大的容量、更好的服务质量 (QoS)的目标发展；核心网向全 IP 的网络架构方向发展。 3 第三代移动通信的标准 第三代移动通信 的常见几种 标准 ： CDMA2000 协议标准 WCDMA 协议标准 TD-SCDMA 协议标准 3.1 CDMA2000 作为第三代移动通讯技术的一个主要代表的 CDMA2000 技术是从 CDMAOne 演进而来的。由 CDMAOne向 3G演进的途径为： CDMAOne (IS-95B )CDMA2000 1x(3x) CDMA2000 1xEV。 2 CDMA2000 1X 技术通过一个标准的（ 1x） CDMA 频道能够支持语音和数据服务，并具有许多比其他技术更为优越的性能。 CDMA2000 1X在无线接口性能上较 IS-95系统有了很大的增强 可支持高速补充业务信道，单个信道的峰值速率可达3.7.2kbps。采用了前向快速功控，提高了前向信道的容量。可采用发射分集方式 OTD 或 STS，提高了信道的抗衰落能力。提供反向导频信道，使反向相干解调成为可能，反向增益较 IS95 提高 3dB，反向容量提高 1 倍。 3业务信道可采用比卷积码更高效 的 Tubro 码，使容量进一步提高。引入了快速地呼信道，减少了移动台功耗，提高了移动台的待机时间。此外，新的接入方式减少了移动台接入过程中的干扰的影响，提高了接入成功率。 CDMA2000 1X 的无线 IP 网络接口采用已应用成熟的、开放的 IETF 协议，支持 Simple IP 和 Mobile IP 的Internet/Intranet 的接入方式，实现了真正的 Internet 接入的移动性。 3.2 WCDMA WCDMA 主要起源于欧洲和日本的早期第三代无线研究活动。 WCDMA 是开放无线接入技术，能够提供高级移动多媒体业务 如音乐、电视和视频等丰富的娱乐内容和互联网接入。对于运营商来说， WCDMA 意味着容量扩大、效率提高、和收入 3 增长，是其 GSM 运营的自然延伸和扩展。它可支持 384Kbps 到 2Mbps 不等的数据传输速率，在高速移 动的状态，可提供 384Kbps 的传输速率，在低速或是室内环境下，则可提供高达 2Mbps 的传输速率。而 GSM 系统目前只能传送 9.6Kbps，固定线路 Modem 也只是 56Kbps 的速率 。 4 此外，在同一些传输通道中，它还可以提供电路交换和分包交换的服务，因此，可以同时利用交换方式接听电话，然后以分包交换方 式访问因特网，可以提高移动电话的使用效率，使得使用者可以在同一时间不只能做语音接收，同时也可以进行数据传输的服务。 3.3 TD-SCDMA TD-SCDMA 是由我国自主研制的第三代移动通信网络。 TD-SCDMA 作为 TDD 模式，其上行和下行链路在同一频点、不同的时隙（ Timelot）进行双工通信，可以按上、下行链路所需的数据量动态分配，这不仅仅适应于对称的如传统的语音业务，尤其适合于日益增长的非对称的实时、非实时数据业务，如多媒体、互联网等业务。动态地按需分配时隙，可以使得频谱资源得以最大、最优地利用。TD-SCDMA 除了具备上述特点外，还采用了智能天线、上行同步、软件无线电、联合检测等先进的技术，保证 TD-SCDMA 有着其独特的特色和优点，有更高的频谱利用效率和更低的成本。 同时， TD-SCDMA 系统考虑到中国第二代网络的 现行 情况，它的设计的一个重要思想就是建立在 GSM 网络基础上逐步向第三代过渡，能够有效利用原有网络资源 。此外 ， TD-SCDMA 与 IP 也 能够很好地融合，因此 TD-SCDMA 不仅能够满足第三代移动通信的要求，而且为移动通信核心网络进一步向 IP 架构发展奠定了基础。 4 网络传输 3G 移动通信网络的 网络结构可以统一为两个层次：接入网络层 (UTRAN)和核心网络层 (CN)。 3G 传输网主要承担从 UTRAN 到 CN 的业务汇聚，以及 CN 中的业务传送。在接入层， 3G 移动通信系统将 BTS 改造为 B 节点 (NodeB)，将 BSC 改造为无线网络控制器 (RNC)，并且定义 ATM 为 NodeB 和 RNC 间的通信接口， 3G 传输网需提供相应的数据业务处理和汇聚能力；在核心层， 3G 将 MSC 改造成网关移动交换中心 (GMSC)，将 GSN 改造成服务 GPRS 支持节点 (SGSN)和网关 GPRS 支持节点 (GGSN)， 3G 传输网需提供 RNC、 MSC、 GMSC、 SGSN、 GGSN 间的高带宽业务传输通道。 5 3G网络骨干层的电路需求主要由干线 /城域传输网承载，接口种类相对简单，福州大学本科生毕业设计（文献综述） 4 而且目前各运营商所建干线网、城域网均采用了高容量的波分设备组网，因此3G 网络对干线、城域传输网影响不大，只需根据业务需求扩容即可满足需求。目前 2G 系统的传输接入层网络主要承载基站到中心节点（ BSC）的传输，每基站电路需求为 1 至 2 个 E1，设备以 SDH155/622M 系统、 PDH 系统等为主。当移动网演进到 3G 后接入层网络将主要承载 NodeB 与 RNC 之间电路需求，采用基于 ATM的接口类 型，承载的业务由原来的以话音为主变为以宽带数据业务为主，业务带宽需求量大大增加，而且具有突发性的数据业务将占据主导地位。由此可见，为满足 3G 业务的传输需求，接入层传输网络应演进成为具备支持 ATM 业务接入能力、能够实现带宽共享和流量汇聚的大容量传输系统，现有接入层网络需要进行改造、扩容，方可适应 3G 网络的业务需求。由以上分析可以看出，面向 3G 的接入层传输网络承载的业务接口主要有两种类型： E1IMA 接口和 STM-1ATM 接口。 5 总结 第三代移动通信是当前全球信息通信产业领域的热点，也是各方面关注的焦点。数字 化和网络化已成为不可逆转的趋势 ,3G 网络将为用户提供表现力更加丰富的音频、视频等多媒体内容的业务。现在问题的关键便是 3G 网络标准的选取和网络建设的规划。 本文便是通过对 第三代移动通信 的背景、标准进行分析及网络建设相关技术的分析，对 3G 的网络规划进行探讨。 参考文献 1李世鹤 .TD-SCDMA 第三代移动通信系统标准 .北京：人民邮电出版社， 2003， 11-12 2张平 .WCDMA 移动通信系统 .北京：人民邮电出版社， 2004， 114-116 3韩斌杰 .GSM 原理及网络优化 . 北京：机械工业出版社， 2004， 96-98， 210-230 4Harri Hloma Antti Toskala.WCDMA 技术与系统设计 . 北京：机械工业出版社， 2005，42-45， 159-161， 220-222 5窦中兆 .CDMA 无线通信网络原理 . 北京：清华大学出版社， 2004， 95-96， 235-240 6万晓榆 .CDMA 移动通信网络优化 . 北京：人民邮电出版社， 2003， 132-134 7奥扬佩雷 .WCDMA：面向 IP 移动因特网 . 北京：人民邮电出版社， 2003， 221-224 8张长钢 .WCDMA 无 线网络规划原理与实践 . 北京：人民邮电出版社， 2005， 51-56 9郭东亮 .WCDMA 规划设计手册 . 北京：人民邮电出版社， 2005， 115-118 10郭梯云 .移动通信（第三版） .西安：西安电子科技大学出版社 11李小文等 .TD-SCDMA 第三代移动通信系统、信令及实现 . 北京：人民邮电出版社， 2003 12谢显中 .TD-SCDMA 第三代移动通信系统技术与实现 . 北京：人民邮电出版社， 2003 5 13啜钢，王文博 .移动通信原理与应用 .北京：北京邮电大学出版社， 2002 14Willenegger.S.CDMA2000Physical Layer :AN Overview,Journal of Communications and Networks. 北京：清华大学出版社 ,2000 15Stevens, W.R. TC