1、3G移动通信技术,3GPP和3GPP2WiMAX,3GPP和3GPP2,发展背景标准化组织基本概念标准发展历程技术方案比较 发展趋势发展现状,发展背景,用户的需求运营商的期望有线电信网用75年拥有最初的5000万用户无线电广播用35年拥有最初的5000万用户电视用13年拥有最初的5000万用户蜂窝移动通信用12年拥有最初的5000万用户因特网用5年拥有最初的5000万用户3G用 ? 年拥有最初的5000万用户,3G移动通信标准化的进展,1985年，ITU TG8/1提出了第三代移动通信系统的概念，最初命名为FPLMTS（ Future Public Land Mobile Telecommun
2、ications System）未来公共陆地移动通信系统1996年更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunications 2000）国际移动通信系统2000。 (预计在2000年商用，载波频段2000MHz，提供2000kbps的数据业务）,3G移动通信标准化的进展,1999年10月25日到11月5日，在芬兰赫尔辛基召开的ITU TG8/1第18次会议最终通过了IMT-2000无线接口技术规范建议(IMT.RSPC)。最终确立了IMT-2000所包含的无线接口技术标准2000年5月， IMT-2000正式成为ITU标准,IMT-2000无线接口技
3、术规范建议,IS-136,DECT,IMT-DS CDMA DS,CDMA 2000,TD-SCDMA,IMT-TD CDMA TDD,IMT-MC CDMA MC,UMTS FDD,UMTS TDD,IMT-SC TDMA SC,IMT-FT FDMA/TDMA,WCDMA,IMT-2000无线接口技术规范建议,2007年10月18日，国际电信联盟（ITU）批准WiMAX无线宽带接入技术成为移动设备的全球标准，成为3G标准IMT-2000家族的正式成员。ITU将WiMax列为TDD技术，而不允许它在 FDD频段中使用。WiMAX将与TD-SCDMA共同占有TDD频段目前，除中国之外，绝大多数
4、国家的3G TDD频谱都处于相对闲置状态WiMAX的推动者：英特尔、三星、摩托罗拉和诺基亚WiMAX是唯一先商用，后被ITU接受的3G标准,专业性标准化组织,3GPP（The Third Generation Partnership Project）第三代移动通信合作者计划（http:/www.3gpp.org/）3GPP2（http:/www.3gpp2.org/）TD-SCDMA 技术论坛 TD-SCDMA ForumUMTS forum：通用移动通信系统论坛Universal Mobile Telecommunications System（ http:/www.umts-forum.o
5、rg/ ）,3GPP,成立于1998年12月。成员包括欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、中国的CCSA、韩国的TTA和北美的ATIS。致力于制订以GSM核心网为基础，UTRA（FDD为W-CDMA技术，TDD为TD-CDMA技术）为无线接口的第三代技术规范有看法认为3GPP组织的存在很大程度上是为了避开高通公司在CDMA标准方面的专利。,3GPP2,建立于1998年12月，成员包括：TIA（北美）、CCSA（中国）、ARIB和TTC（日本）和 TTA（韩国）。实际是CDMA2000标准体系的标准化机构，它受到拥有多项CDMA关键技术专利的高通公司的较多支持。与3GPP存在一定竞争。,3G
6、基本概念,3G的最低要求IMT-2000的系统结构ITU的3G频段划分3G牌照,3G的最低要求ITURM.1225,四种工作环境下提供数据业务的要求移动卫星高速移动：FDD，500km/h；TDD，120km/h，64144kbps室内外步行：30km/h，384kbps室内固定用户：3km/h，2Mbps全球无缝覆盖主要业务要求提供高质量话音电路交换和分组交换数据的高质量传输提供增值业务和智能网业务和第二代移动通信系统兼容,IMT-2000的系统结构,IMT-2000的功能子系统由三部分构成 终端(UIM+MT)无线接入网(RAN)核心网(CN) 基于GSM MAP网络基于ANSI-41,I
7、MT-2000的系统结构,IMT-2000 CDMA技术无线接口技术与核心网的关系,ITU的3G频段划分,IMT-2000的核心频率为1.8G到2.2GHz之间的230M频带，为全球共同频率。分为地面和卫星两部分地面通信部分的带宽为170M（FDD：120MHz，TDD：50MHz）卫星通信部分（MSS）的带宽为60MHz。,IMT-2000的核心频率,3G牌照,各国将IMT-2000的频率资源划分成不同的频段，然后再以不同的方式（拍卖、甄选等）分配各移动通信运营商，就形成了所谓的3G牌照（License）。,日本3G频率的分配情况,日本由于频率资源短缺，所以目前最多可以发放3张3G许可证。日
8、本邮政电信省（MPT）于2000年6月将这3张3G许可证发放给了NTT DoCoMo、KDDI和J-phone三家符合申请条件的运营商。,日本3G频率的分配情况,欧洲主要国家的3G牌照情况,在欧洲，由于移动电话的普及率已经超过60%，部分国家已经达到100%，移动话音业务已经趋于饱和，各大运营商都将3G看成新的利润增长点，所以3G牌照在欧洲拍卖出了天价，如德国的移动运营商就为了获得3G牌照而付出了400多亿美元的代价，平均到每个德国人身上大约有1000美元。,欧洲主要国家的3G牌照情况,美国IMT-2000频率的使用情况,美国在移动通信方面由于其复杂的技术标准和覆盖范围，而使得其服务质量和水平
9、都落后于欧洲地区。美国3G牌照的拍卖被推迟，这也使美国下一代无线服务时间大大延迟。,美国IMT-2000频率的使用情况,PCS：Personal Communication Services个人通信业务,其它国家的3G牌照情况,1999年3月芬兰以甄选的方式发放第一个3G牌照 韩国以1.3万亿韩元的价格将3G许可证分别卖给了KTICOM、SK Telecom和LG Telecom。 大多数的国家已经以拍卖、直接指配、甄选等方式发放了3G牌照 。,中国的电信重组及3G牌照分配情况,移动,铁通,网通,联通,电信,卫通,新移动TD-SCDMAGSM134139/150/157/158/159/187
10、/188,新联通WCDMAGSM130132/156 /185/186,新电信cdma2000CDMA133/153/180/189,CDMA网,基础电信业务,中国航天科技集团,GSM网,中国的3G资源分配情况,WCDMA标准和cdma2000标准共留了60M2的频段TD-SCDMA标准留出了155M的频段卫星通信用有230M的频率 。,中国的电信重组及3G牌照分配情况,2009年1月7日，工信部向中国移动、中国电信、中国联通分别发放了三张3G牌照：中国电信：1920-1935MHz和2110-2125MHz中国联通：1940-1955MHz和2130-2145MHz中国移动：1880-190
11、0MHz和2010-2025MHz三家运营商分别于2月、4月、10月开始3G网络的正式商用。,3G发展历程,WCDMA和TD-SCDMA的相关标准由3GPP制定，成套演进cdma2000的相关标准由3GPP2制定， 分为无线网和核心网两大部分，两部分技术的演进分阶段各自独立进行WCDMA发展历程TD-SCDMA发展历程cdma2000发展历程,WCDMA发展历程,GSM,GPRS,UMTS,UTRA FDD(WCDMA),UTRA TDD(TD-CDMA),通用陆地无线接入系统,全球移动通信系统,通用分组无线业务,通用移动通信系统,WCDMA发展历程,主要由欧洲ETSI和日本ARIB提出网络演
12、进分成以下几个阶段R99R4R5R6R7制定中,R99,1999年4月形成，2000年3月完成核心网继承GSM及GPRS核心网空中接口采用WCDMA技术RAN与CN间使用ATM承载方式数据速率可支持144kbps、384kbps、2Mbps,R4,2001年3月完成最大变化是将MSC拆分成MSC Server和MGW两个网元，实现了呼叫控制与承载的分离，开始向全IP网络架构演进,R5,2002年9月标准冻结增加了HSDPA引进了IMS（IP Multimedia Subsystem IP多媒体子系统）增加了CSCF、MGCF、BGCF等网络实体IP承载成为核心承载方式，形成全IP网络架构,R6
13、,2004年12月标准冻结网络架构无太大变化主要增加一些新的功能特性及对已有功能特性的增强增加了HSUPA,TD-SCDMA的发展历程,TD提交到ITU,1998年6月,TD在3GPP融合,1999年12月,ITU正式通过3G标准,2000年5月,TD写入3GPPR4规范,2001年3月,TD率先成为中国通信行业标准,2006年1月,TD-SCDMA的发展历程,LTE TDD,3GPP,单频点LCR TDD（R4）,单频点LCR TDD（R5）,LCR TDD(R6),CCSA,多载波HSDPA,TD-SCDMA行标（R4 2003/03）,N频点小区,TD-SCDMA行标第二版（R5）,OF
14、DMA TDD,MC-CDMA TDD,cdma2000发展历程,美国TIA TR45.5向ITU提出的第三代移动通信空中接口标准的建议（RTT方案）称为cdma2000，其核心是由Lucent、Motorola、Nortel和Qualcomm联合提出的Wideband cdmaOne技术。,CDMA系统的无线接口经历了几个阶段IS-95（没有商用）IS-95AIS-95Bcdma2000 1xcdma2000 1x EV-DOcdma2000 1x EV-DVcdma2000的标准都是后向兼容的。兼容性有两方面的含义：下一代移动终端可以直接在上一代网络中漫游，无须更换终端；上一代移动终端也可
15、以直接漫游到下一代网络中，也无须更换终端。,cdma2000无线技术发展历程,2G,3G,IS-95,IS-95A和IS-95B - 第二代CDMA技术标准IS-95A - 是1995年美国TIA正式颁布的窄带CDMA(N-CDMA)标准。IS-95B - 是IS-95A的进一步发展，于1998年制定的标准。主要目的是能满足更高的比特速率业务的需求，IS-95B可提供的理论最大比特速率为115kbit/s，实际只能实现64kbit/s。IS-95A和IS-95B均有一系列标准，其总称为IS-95。cdma one - 第二代CDMA技术标准cdma one是基于IS-95标准的各种CDMA产品
16、的总称，即所有基于cdma one技术的产品，其核心技术均以IS-95作为标准。,cdma2000 1x,原意指采用单载波形式的cdma2000系统，也可以理解为cdma2000的第一阶段。它在核心网部分引入了分组交换，可支持移动IP业务。cdma2000 1x可以提供双倍于IS-95的语音容量以及153.6 kbit/s的数据传输速率,cdma2000 1x EV-DO,主要是对数据业务进行了增强，即在网络容量（固定带宽，每个小区容纳的用户数）和业务级别（提供给每个用户的平均数据吞吐量）方面进行了优化。该技术有助于提升无线数据业务的利润空间，已经在韩国、美国和日本等国家有了规模商用。数据速率
17、EV-DO Rev.A：前向3.1 Mbit/s/反向1.8 Mbit/sEV-DO Rev.B：前向73.5 Mbit/s/反向27 Mbit/s,cdma2000 1x EV-DV,对数据业务和语音业务同时进行了增强，集cdma2000 1x和cdma2000 1x EV-DO两者之优势，可在1.25MHz带宽内，同时提供语音业务和高达3.1Mbit/s的分组数据速率。,3G移动通信的技术方案比较,国际电联ITU接受的3G移动通信系统标准以几大CDMA方案为主，各CDMA方案，除了码片速率、同步方式、导频方式等有所不同外，其它如功率、软切换等基本技术并无大的区别欧洲和日本提出的WCDMA美
18、国提出的cdma2000 我国提出的TD-SCDMA （时分同步的码分多址技术）,WCDMA,系统的核心网基于GSM-MAP，可通过网络扩展方式提供在基于ANSI-41的核心网上运行的能力采用DS-CDMA多址方式码片速率是3.84Mcps载波带宽为5MHz,WCDMA,支持宽带业务，可有效支持电路交换业务（如PSTN、ISDN网）、分组交换业务（如IP网）灵活的无线协议可在一个载波内对同一用户同时支持话音、数据和多媒体业务通过透明或非透明传输块来支持实时、非实时业务,WCDMA,系统不采用GPS精确定时，不同基站可选择同步和不同步两种方式，可以不受GPS系统的限制在反向信道上，采用导频符号相
19、干RAKE接收的方式，解决了CDMA中反向信道容量受限的问题,WCDMA,WCDMA采用精确的功率控制，包括基于SIR的快速闭环、开环和外环三种方式功率控制速率为1500次/秒，控制步长0.254dB可变，可有效满足抵抗衰落的要求,WCDMA,WCDMA还可采用一些先进的技术，来提高整个系统的性能。如：自适应天线（Adaptive antennas）多用户检测（Multi-user detection）分集接收（正交分集、时间分集）分层式小区结构等,cdma2000,cdma2000的主要特点：与现有的TIA/EIA-95-B 标准向后兼容，并可与IS-95B系统的频段共享或重叠，这样就使cd
20、ma2000系统可从IS-95B系统的基础上平滑地过渡、发展，保护已有的投资。,cdma2000,cdma2000也能有效地支持现存的IS-634A标准。cdma2000的核心网是基于ANSI-41，同时通过网络扩展方式提供在基于GSM-MAP的核心网上运行的能力。,cdma2000,cdma-2000采用MC-CDMA（多载波CDMA）多址方式，可支持话音、分组数据等业务，并且可实现QoS的协商。cdma-2000包括1X和3X两部分，也可扩展到6X、9X、12X。,cdma2000,cdma2000采用的功率控制有开环、闭环和外环三种方式，速率为800次/秒或50次/秒。cdma2000还
21、可采用辅助导频、正交分集、多载波分集等技术来提高系统的性能。,TD-SCDMA,是中国在其通信史上第一次提出并被广泛认可的国际标准 是世界上惟一的TDD（时分双工）模 式的3G标准，将独自享有ITU为TDD模式所分配的3G频率 由大唐电信集团开发工作频率：2010-2025MHz,TD-SCDMA,采用时分双工（TDD）TDMACDMA多址方式工作基于同步CDMA智能天线、多用户检测（JD）正交可变扩 频系数Turbo编码技术等,TD-SCDMA = FDMA+TDMA+CDMA,TD-SCDMA产业联盟,理事成员单位,非理事成员单位,TD-SCDMA主要优势,频谱效率高 适合上下行非对称的业
22、务不存在呼吸效应及软切换简化硬件，设备的成本低 频点多，组网灵活 与第二代移动通信GSM系统兼容，组网易于实施,TD-SCDMA主要技术,TD-SCDMA使用了如下主要技术：智能天线上行同步软件无线电,TD-SCDMA之智能天线技术,智能天线技术是雷达系统自适应天线阵在通信系统中的新应用。由多个天线单元组成，每一个天线后接一个复数加权器，最后用相加器进行合并输出。 自适应或智能的主要含义是指加权系数可以根据一定的自适应算法进行自适应更新调整。,TD-SCDMA之智能天线技术,两个重要组成部分对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角(DOA)估计，并进行空间滤波，抑制其它移动台的干扰。对基站发送
23、信号进行波束形成，使基站发送信号能够沿着移动台电波的到达方向发送回移动台，从而降低发射功率，减少对其它移动台的干扰。,TD-SCDMA之上行同步技术,指来自同一时隙的各用户终端的上行CDMA信号在到达基站的基带处理器时是完全同步的。使各个码道在解扩时完全正交，不会产生多址干扰，从而提高系统容量，简化设备复杂度。,TD-SCDMA之软件无线电,软件无线电是1992年美国首次提出的一种实现无线通信的新的体系结构。它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台，把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。,3G发展趋势IMT-Advanced,概述基本要求通信特征HSDPAHSUPAHSPA+LTE,
24、HSPA,IMT-Advanced概述,System Beyond IMT-2000， 4GIMT-Advanced的提出是针对3G无法克服的困难无全球统一标准速率不高与原有网络兼容问题手机问题1999年成立的ITU的WP8F工作组主要负责3G未来发展和IMT-Advanced的研究,IMT-Advanced概述,据国际电信联盟副秘书长赵厚麟介绍，国际电信联盟将从2010年10月开始，审议6个4G技术标准草案。可以分成WiMAX 802.16m（IEEE）LTE-AdvancedTD-LTE-Advanced（中国）FDD-LTE- Advanced（3GPP）,IMT-Advanced基本要
25、求,WP8F提出的IMT-Advanced系统的要求主要包括：高速数据传输：根据移动速度支持各种传输速度（3km/h-100Mbps， 60km/h-20Mbps，250km/h-2Mbps， 500km/h-xMbps）以IP为基础的无线接续，支持QoS各系统（IMT-2000、WLAN、BWA、卫星、广播）之间无缝的业务支持，并支持全球漫游支持多重模式，支持对称/非对称业务,IMT-Advanced通信特征,通信速度更快网络频谱更宽*通信更加灵活*智能性能更高兼容性能更平滑实现更高质量的多媒体通信通信费用更便宜,HSDPA,High Speed Downlink Package Acces
26、s 高速下行分组接入是3GPP在R5协议中引入的一种能够提高下行容量和数据业务速率的增强技术 用户下行数据业务速率理论峰值高达14.4Mbps通过改进无线调制方式和无线接入管理方法来实现,HSDPA,HSDPA的关键技术 自适应调制编码（AMC） 快速混合自动重传（FastHARQ） 基站包调度（Node B Scheduling） 2ms短帧,TD-HSDPA,TD-HSDPA是将HSDPA引入的增强版TD-SCDMA系统单载波支持数据传输速率2.8Mbps,HSUPA,High Speed Uplink Packet Access高速上行链路分组接入 3GPP在R6中引入的无线侧上行链路增
27、强技术关键技术多码传输HARQ基于Node B的快速调度等单小区最大上行数据吞吐率达到5.76Mbit/s大大增强了WCDMA上行链路的数据业务承载能力和频谱利用率。,HSPA+,也称为增强版HSPA，eHSPA是HSPA（3GPPR6）的向下演进版本，是上下行能力增强的一项技术HSPA+的下行业务信道是HS-DSCHHSPA+的上行业务信道是E-DCH收发天线，HSPA+采用全新的MIMO（2X2）配置，实现峰值速率的翻倍。下载速率从目前14.4Mbps提升至21Mbps，上传速率从目前1.9Mbs提升至11Mbps,LTE,Long Term Evolution长期演进技术为了应对WiMa
28、x等高速率无线上网技术的竞争，3GPP成立了LTE项目组OFDM/FDMA为核心,LTE的主要性能目标,在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；能够为350Km/h高速移动用户提供100kbps的接入服务；支持100km半径的小区覆盖；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；,LTE的主要性能目标,降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20MHz多种带宽,全球发展状况,日本NTT DoCoMo*已于200
29、1年10月1日开通全球第一个3G服务，该服务基于WCDMA标准。2005年，移动产业协会UMTS论坛称，全球3G移动网络用户已经超过5000万 3G用4年拥有最初的5000万用户2010年7月，全球移动电话用户首次突破了50亿大关，3G用户总数超过5亿。,全球发展特点,HSPA和EV-DO发展加速 数据流量剧增 资费下降 3G对运营商业绩贡献巨大,中国3G发展状况,2009年是中国的“3G元年”。2010年1月中旬，工信部公布了2009年我国3G发展总体情况。截至2009年11月底，中国3G用户规模达到1307万，预计去年全年3G用户超过1500万户，3G直接投资1609亿元，间接拉动国内投资
30、近5890亿元。中国电信3G用户数约526.2万户 居运营商之首,中国3G发展状况,2011年10月31日消息，在今天召开的2011(第五届)移动互联网国际研讨会上，工业和信息化部总工程师王秀军在会议上表示，国内3G发展已经进入快速发展阶段。2011年我国3G用户规模发展，截至9月底用户突破1亿，其中1-3月新增3G用户占60%。,宽带无线接入系统WiMAX,WiMAX概述WiMAX的关键技术特性WiMAX技术优势WiMAX的困境WiMAX新闻,WiMAX概述,WiMAX（World Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性）是一项基于I
31、EEE 802.16标准的宽带无线接入城域网（Broadband Wireless Access Metropolitan Area Network，BWAMAN）技术。WiMax亦常被称为IEEE Wireless MAN（Metropolitan Area Network），其基本目标是提供一种在城域网一点对多点的多厂商环境下，可有效地互操作的宽带无线接入手段。,WiMAX概述,工作频段2GHz60GHz支持FDD和TDD物理层技术包括单载波、OFDM及基于OFDM的几种演进技术不同的物理层传输技术可选用不同的可用带宽在汇聚子层提供对应ATM、Ethernet、IP等外部承载的选项提供基于
32、PKM(保密密钥管理)v1或PKMv2的认证和密钥管理，提供多种管理信息和业务的加密密钥和算法，并提供用户认证和设备认证两种认证方式,WiMAX的关键技术特性,采用正交频分复用（OFDM）正交频分多址（OFDMA）等先进传输技术，具有大带宽特性。理想传输环境下，在20MHz带宽上，可实现75Mb/s的传输速率采用自适应调制、智能天线等无线技术，覆盖范围大。视距传输条件下最远覆盖半径可达50km，非视距城区传输环境下一般能达到15km具有QoS保障机制，使业务能延伸到接入网。IEEE802.16e-2005空中接口定义了5种QoS业务调度类型、3种业务流状态，业务建立采用申请/允许方式，使基站能
33、针对无线资源进行接入控制和带宽管理，保证接入网内部的业务质量,WiMAX的关键技术特性,增加对切换和移动性管理相关的信令，应对移动通信的需求在空中接口协议栈中特别增加汇聚子层，支持不同承载技术采用基于PKM(保密密钥管理)v1、PKMv2的安全密钥管理协议，抗攻击性强基于IP的网络架构，顺应统一IP核心网+接入网的网络模式,WiMAX技术优势,开销及投资风险较小：长距离下的高容量：系统容量的可升级性有效的服务质量控制提供无线形式的最后一公里宽带接入，同时保持了对Wi-Fi技术的补足功能,WiMAX的困境,按照802.16e标准，其载频带宽为1.25MHz20MHz，但要达到120公里移动速度又
34、获得15Mbps60Mbps的宽带支持，须选择20MHz载频带宽。频率资源的多少、分配的方式将直接决定无线系统的容量和规模。频谱问题非常复杂，由于每个国家的情况不同，所以解决起来非常困难，而且难以统一。按照各国目前对WiMAX的频率分配方式，每个运营商所获得的频点都与大规模的蜂窝组网要求有较大的距离。依据宏蜂窝宽带无线城域网的建设需求，最少需要7个频点才能实现大规模的组网，因此单是一家运营商时就至少需要140MHz频率，如果运营商升至23家，则至少需要280MHz和420MHz频率。,WiMAX新闻,韩国的移动WiMAX服务由运营商KT公司推出，在韩国，这项服务的品牌名为WiBro，基于韩国开
35、发的技术，目前已经成为IEEE 802.16e移动WiMAX标准中的一部分。WiBro于2007年4月开始试商用，在此之前，WiBro在2006年9月间APEC会议上进行了试用，结果令人非常满意。据KT公司介绍，在以时速120公里的速度移动时，WiBro的网络速度依然可以达到1M bps。,WiMAX新闻,美国Sprint在2007年初宣布斥资8亿美元，分别与Nokia、三星电子在德州与华盛顿特区布建移动WiMAX网络2008年则将投入1520亿美元来进行大规模的WiMAX无线宽带网络基础建设工作预计到2008年底，网络会覆盖到100个美国重要城市85%的区域，覆盖将近1亿户的用户群体。SprintNextel预期在2008年上半年为一般消费者、企业与政府用户提供无线宽带服务该服务的下行速率将会达到24Mbit/s，收费价格估计会低于20美元/月(1GB以内)。,课后作业,IMT-2000无线接口技术规范主要有?中国的3G标准是哪几个?牌照分别归属哪家公司?商品名分别是?收集三家国内移动运营商的3G广告语，分析各自特点？3G用几年拥有了最初的5000万用户?何谓WiMAX？,
