3G講座(Local)0319.ppt

1、,第三代移動通信技術原理 孫震強 2004.3.12,內容提要,第三代移動通信的現狀與未來 第三代移動通信的空中接口 WCDMA網絡的結構與演進,第一部分,第三代移動通信的現狀與未來,孫震強,第一部分,概述 國內外3G頻段 3G主流技術標準 國內外3G研發現狀 3G主流技術的商用情況,移動通信是一種溝通移動用戶與固定用戶之間或移動用戶之間的通信方式。它具有快速、便捷、可靠、不受時空限制的特點。 1897年，馬可尼在固定站和一艘拖船之間進行的無線通信實驗，標志著移動通信的誕生。1947年貝爾實驗室提出了蜂窩通信的概念，70年代試驗，80年代開始使用。 時至今日，蜂窩移動通信經過了兩代成熟的發展，

2、并且進入了第三代移動通信的研制、試驗和建設階段。,1 概述,蜂窩移動通信的發展歷程,AMPS TACS NMT C450 NAMTS,模擬技術,DAMPS IS-95 GSM PDC,數字技術,CDMA2000 WCDMA,語音業務,多媒體業務,技術驅動,業務驅動,第一代 模擬蜂窩移動通信系統80年代,第二代 數字蜂窩移動通信系統90年代,第三代 數字蜂窩移動通信系統21世紀,FDMA 話音,TDMA 話言和低速數據,CDMA 寬帶多媒體,技術驅動,3G最早由ITU在1985年提出，稱為未來公眾陸地移動通信系統（FPLMTS）。 1996年更名為國際移動通信2000即IMT2000。,工作頻段

3、2000MHz,商用時間 2000年左右,最高速率2000Kbit/s,IMT-2000的含義,第一部分,概述 國內外3G頻段 3G主流技術標準 國內外3G研發現狀 3G主流技術的商用情況,2 IMT-2000的核心頻段,1850,1900,1950,2000,2050,2100,2150,2200,2250,ITU,歐洲,美國,MSS,PCS,A,D,B,TDD,B,C,D,C,E,F,A,F,E,MSS,保留,2165 MHz,1850,1900,1950,2000,2050,2100,2150,2200,2250,1880,1980,TDD,FDD,DECT,MSS,1885,2025,

4、2010,TDD,TDD,FDD,MSS,FDD,日本,MSS,FDD,MSS,FDD,PHS,2170,FDD,2110,2170,MSS,MSS,保 留,保 留,保 留,FDD WLL,FDD WLL,中國,MSS,1920,1980,TDD,TDD WLL,1865,1880,1895,1900,1920,1945,1960,1980,1918,1980,2010,2025,1920,2010,2025,2110,2170,2170,2110,2110,蜂窩,蜂窩,保 留,IMT-2000的擴展頻譜,60MHz,60MHz,15 MHz,FDD (上行),TDD,TDD,擴展 (下行),

5、100MHz,TDD補充,2400,2300,ISM,2483,5,ISM頻段 (WLAN, oven, bluetooth) 83,5 MHz,2500,ITU IMT-2000 擴展頻段,2690,190 MHz,衛星,FDD (下行),中國的3G頻率規劃,1900,1920,1980,2010,2025,2110,2170,1880,1805,1755,30 MHz,30 MHz,1850,FDD補充,FDD補充,40MHz,現800/900/1800MHz 2G頻段均為擴展工作頻段,PHS,當前中國2G/3G移動通信的頻譜分配,CMCC DCS1800,Guard Band,TDD T

6、D-SCDMA,DCS 1800 未發放,CDMA PCS,聯通 DCS1800,DCS 1800 未發放,聯通 DCS1800,中移動 DCS1800,SCDMA,CDMA PCS (空),DCS1800 Rx 1710 - 1785,DCS1800 Tx 1805 1880,中國電信 CDMA WLL,PCS1900 Rx 1850 - 1910,CDMA PCS (空),PCS1900 Tx 1930 - 1990,ITU IMT-2000 Rx 1920 - 1980,中移動 DCS1800,ITU MSS 1980 - 2010,PHS,中國電信 CDMA WLL,第一部分,概述 國

7、內外3G頻段 3G主流技術標準 國內外3G研發現狀 3G主流技術的商用情況,3 IMT-2000無線接口標準,CDMA TDMA,IMT-DS WCDMA,IMT-MC cdma2000,IMT-TC TD-CDMA TD-SCDMA,IMT-SC UWC-136,IMT-FT DECT,FDD,TDD,IMT-2000無線接口標準,ITU制定5大標準的主要原因： 第二代核心網的不同； 無線接口的兼容性問題； 頻譜分配作用； 知識產權問題； 競爭也是一個主要因素。 通過融合，目前形成三種主流技術標準：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 3GPP發展WCDMA、CDMA TDD和ED

8、GE 3GPP2發展cdma2000的技術規范,3G的演進策略,總體上講都是漸進的。 現有技術 技術趨勢 IS-95 CDMA2000 GSM WCDMA GPRS AMPS UWC-136 GSM TD-SCDMA,3GPP2,3GPP,3G主流制式劃分,WCDMA,核心網絡：基于MAP和GPRS,無線傳輸技術： WCDMAFDD/TDD,cdma2000,核心網絡：基于ANSI 41和MIP,無線傳輸技術：cdma2000,EDGE,TD-SCDMA,第三代移動通信標準化進展,PS域,CS域,UTRAN,業務網,3G網絡結構,WCDMA網絡-R99,Gb,RNC,RNC,Node B,No

9、de B,Iub,Iub,Iur,IuPS,IuCS,BSS,MSC/VLR,GMSC,PSTN,HLR/AUC,A,SGSN,GGSN,Internet,Gn,核心網電路域,ANSI-41,核心網分組域,MIP,無線部分,PDSN/FA,BSC,PCF,HA,IP,AAA,VLR,MSC/,SSP,HLR/AC,PSTN/,ISDN,BTS,BSC,BTS,PCF,BTS,cdma2000 網絡,A10、A11,A8、A9,A1、A2,A3、A7,IS-95,TD-SCDMA網絡,Phase1-TD-SCDMA接入到GSM核心網 無線接口物理層采用TD-SCDMA，層二、層三與GSM接近（主

10、要無線資源控制不同） 以A、Gb接口接入到GSM/GPRS核心網絡 Phase2-TD-SCDMA接入到R4核心網 無線接口物理層采用TD-SCDMA,層二、層三與WCDMA的結構類似（主要無線資源控制不同） 以Iu接口接入到R4核心網,第一部分,概述 國內外3G頻段 3G主流技術標準 國內外3G研發現狀 3G主流技術的商用情況,4國內外3G研發現狀WCDMA,WCDMA的設備供應商已能提供商用系統設備。軟件版本基于R99 2001年6月版本，并支持后續版本中重要的CR（主要涉及GSM和WCDMA的切換）。 各廠家均預測可在2003年到2004年初推出基于3GPP R4版本的產品。 各廠家系統

11、之間已經進行了多次互操作性測試(IOT)，以及與終端間的IOT。 參加MTNET下一階段測試的廠家有12個，分別是：華為、中興、愛立信、諾基亞、西門子/NEC、北電、阿爾卡特/富士通、朗訊、摩托羅拉、UT斯達康、東信、廣州LG。,國內外3G研發現狀cdma2000,目前給聯通CDMA1X供貨的有朗訊、愛立信、摩托羅拉、北電、上海貝爾、中興、東信等廠家。 cdma2000的設備供應商都能提供cdma2000 1X的非核心頻段的產品。 2002年8月，CDG聯合愛立信、LG、朗訊、摩托羅拉、北電、高通、三星、中興8家無線通信廠商簽署協議，根據市場需求提供2.1GHz的終端、基礎設施和相關技術。,國

12、內外3G研發現狀TD-SCDMA,基于TD-SCDMA TSM標準的商用基站產品，大唐/西門子預計2003年底提供,TSM商用終端2004年提供。 11月2日，擁有完全自主知識產權的我國第一臺3商用手機在重慶研制成功。 基于TD-SCDMA LCR標準的商用基站產品預計2004年左右提供， LCR標準的商用終端預計2005年左右提供。 目前從事系統產品開發的廠家較少。大唐和西門子兩家研發NODE B，華為和北電準備參與RNC。參加TD-SCDMA產業聯盟的其它廠家還沒有進行產品開發。,IMT2000家族,業務平臺統一! 終端多頻多模!,第一部分,概述 國內外3G頻段 3G主流技術標準 國內外3

13、G研發現狀 3G主流技術的商用情況,5國內外3G商用現狀,目前全球WCDMA商用的網絡有12個：NTT DoCoMo、J-phone、MOBILKOM、Hutchison的6個H3G網絡。 據統計，到2003年9月NTT DoCoMo商用用戶數超過100萬。EMC報道，2003年10月日本商用用戶數超過116萬，意大利43萬，英國22萬。全球超過200萬。 2004年1月,全球超過300萬。 目前有34種商用終端，FOMA提供15種終端，H3G初期提供3種終端。,國內外3G商用現狀,目前全球有63個商用的cdma2000 1X網絡，8個cdma2000 1xEV-DO的商用網絡。 據統計，20

14、03年10月，cdma2000用戶達到6450萬左右；在亞洲，cdma2000用戶超過4000萬左右。 2004年1月，cdma2000用戶達到8210萬左右； 2004年1月，cdma2000 1xEV-DO用戶達到553萬左右； 目前，cdma2000 1x有422種終端，cdma2000 1xEV-DO有40多種終端。,結論,第三代移動通信的發展已經起步。 cdma2000 1X已經大規模商用，近期WCDMA也開始大規模商用。 目前cdma2000 1X的商用用戶數高于WCDMA。但是從中長期比較，由于全球選擇WCDMA的運營商占98%，(在核心頻段全球已發放117個WCDMA執照，3個

15、cdma2000執照), 所以說WCDMA的潛在市場規模更大，商業前景更好。,第二部分,第三代移動通信的空中接口,孫震強,第二部分,無線傳播特性 概述 電波的各種傳播方式 各個波段的傳播特點 無線信道的復雜性 移動信道研究的基本方法 電波傳播特性研究的結果 無線接口的主要技術 3G技術的特點和優勢,1.1概述,傳播特性直接關系到通信設備的能力、天線高度的確定、通信距離的計算、以及為實現優質可靠的通信所必須采用的技術措施等一系列系統設計問題。 移動通信系統的無線信道環境比固定無線通信的信道環境更復雜，必須根據移動通信的特點按照不同的傳播環境和地理特征進行分析和仿真。,1.2電波的各種傳播方式,表

16、面波傳播電波是緊靠著地面傳播的，地面的性質，地貌，地物等的情況都會影響電波的傳播。一方面使電波發生變化和引起電波的吸收。另一方面由于地球表面是球型，使沿它傳播的電波發生繞射。 外層空間傳播電磁波由地面發出，經低空大氣層和電離層而到達外層空間的傳播，如衛星傳播、宇宙探測等均屬于這種遠距離傳播。宇宙空間近似于真空狀態，傳輸特性比較穩定。,電波的各種傳播方式,天波傳播籍此電離層的反射作用，電波在地面與電離層之間來回反射傳播至較遠的地方。我們把經過電離層反射到地面的電波叫作天波。 散射傳播當天線輻射出去的電波，投射到那些不均勻體的時候，類似于光的散射和反射現象，電波發生散射或反射，一部分能量傳播到接收

17、點，這種傳播稱為散射傳播。,電波的各種傳播方式,空間波傳播移動通信電磁波直接從發射天線傳播到接收天線，另外還可以經地面反射而到達接收天線。所以接收天線處的場強是直接波和反射波的合成場強，直接波不受地面影響，地面反射波要經過地面的反射，因此要受到反射點地質地形的影響。空間波在大氣的底層傳播，傳播的距離受到地球曲率和低空大氣層的影響。收，發天線之間的最大距離被限制在視線范圍內，要擴大通信距離，就必須增加天線高度。一般地說，視線距離可以達到50km左右。,覆蓋區大小與天線的高度和增益成比例。在蜂窩系統中，基站天線高度從20m100m不等，其具體取值由環境確定，例如城市中天線高度約為30m，郊區高度取

18、50m，鄉村取80m。天線增益的取值同樣依賴于環境,空間波傳播環境,1.3各個波段的傳播特點,長波傳播（波長1000米以上） 以表面波或天波的形式傳播。 對其他接受臺干擾很強烈；天電干擾對長波的接收的影響嚴重，特別是雷雨較多的夏季 中波傳播（波長100-1000米） 以表面波或天波的形式傳播 波長在2000200米的中短波主要用于廣播 短波傳播（波長10-100米） 靠表面波和天波傳播。,各個波段的傳播特點,超短波和微波（波長為10米以下）的頻率很高，表面波衰減很大；電波穿入電離層很深，甚至不能反射回來，所以超短波、微波一般不用表面波、天波的傳播方式，而只能用空間波、散射波和穿透外層空間的傳播

19、方式。 超短波和微波的頻帶很寬。超短波廣泛應用于電視，調頻廣播，雷達等方面。利用微波可同時傳送幾千路電話或幾套電視節目。 超短波和微波的傳播特點基本上相同，主要是在低空大氣層做視距傳播。因此，為了增大通信距離，一般把天線架高。,1.4傳播性能的指標,傳送的功率指的是發射機所發射的能量。擁有較高的傳輸功率將有助于壓制它的頻帶內其他的干擾信號，但是擁有較高傳輸功率的設備也將可能耗電較多，同時對別的信號的干擾也加強。 靈敏性指的是在信道中可以被接收機接受的最弱信號的測量。數值愈低的那臺接收機的設備就愈好。但是這要求所有的制造商和標準都用相同的參考值（如包丟失率）來定義靈敏度。 信道是對無線通信中發送

20、端和接收端之間的通路的一種形象比喻，信道有一定的帶寬。,1.5移動信道的復雜性,模擬有線信道中典型的信噪比約為46dB。通過選擇合適的材料與精心加工，可以確保有一個相對穩定的電氣環境。信噪比的波動通常不超過l一2dB。 陸地移動系統中，移動臺處于城市建筑群之中或處于地形復雜的區域，其天線將接收從多條路徑傳來的信號，再加移動臺本身的運動，使得移動臺和基站之間的無線信道多變且難以控制。衰落是經常發生的，衰落深度可達30dB。 無線信道包括了電波的多徑傳播，時延擴展，衰落特性以及多普勒效應,多徑快衰落,由于電波通過各個路徑的距離不同，因而各個路徑來的反射波到達時間不同，相位也就不同。不同相位的多個信

21、號在接收端迭加，有時迭加而加強（方向相同），有時迭加而減弱（方向相反）。這樣，接收信號的幅度將急劇變化，即產生了快衰落。 在城市環境中，一輛快速行駛車輛上的移動臺的接收信號在一秒鐘之內的顯著衰落可達數十次。 多徑傳播使接收端的信號近似于一種叫做Rayleigh分布的數學分布，故多徑快衰落又稱為 Rayleigh衰落。,慢衰落,接收信號除瞬時值出現快衰落之外，場強平均值也會出現緩慢變化。這種由陰影效應和氣象原因引起的信號變化稱為慢衰落。慢衰落接收信號近似服從一種叫做對數正態分布的數學分布，變化幅度取決于障礙物狀況、工作頻率、障礙物和移動臺移動速度等。 快衰落和慢衰落是由相互獨立的原因產生，隨著移

22、動臺的移動，這二者構成移動通信接收信號不穩定的因素。,時延擴展,由于電波通過各個路徑的距離不同，因而各個路徑來的反射波到達時間不同，也就是各信號的時延不同。當發送端發送一個極窄的脈沖信號時，移動臺接收的信號由許多不同時延的脈沖組成，我們稱為時延擴展。,多普勒頻移,在移動通信中，當移動臺移向基站時，頻率變高，遠離基站時，頻率變低，所以我們在移動通信中要充分考慮“多普勒效應”,這也加大了移動通信的復雜性。 最大多普勒頻移fm與載波頻率fc及接收機最大移動速度vm相關：fm= fc vm/C 其中c為無線電波傳播速度。 發射機的載波頻率為910MHz， 以步行速度1.33m/s移動由此引起的最大多普

23、勒頻移為4Hz； 以60英里/小時的速度移動，則多普勒頻移將增加到120Hz。,1.5移動信道研究的基本方法,（1）理論分析，即用電磁場理論或統計理論分析電波在移動環境個中的傳播特性，并用各種數學模型來描述移動信道。往往要提出一些假設條件使信道數學模型簡化，所以數學模型對信道的描述都是近似的。 （2）現場電波傳播實測，即在不同的傳播環境中，做電波傳播實測試驗。測試參數包括接收信號幅度、延時以及其它反映信道特征的參數。對實測數據進行統計分析，可以得出一些有用的結果。 （3）移動信道的計算機模擬，計算機具有很強的計算能力，能靈活快速地模擬各種移動環境。,相輔相成，可用于研究進程的不同階段,1.6電

24、波傳播特性研究的結果,1、對移動環境中電波傳播特性給出某種統計描述。 理論分析和實測試驗結果表明，在移動環境中接收信號的幅度在大多數情況下符合瑞利（Rayleigh）分布。在有些情況，則更符合其它分布: RICE信道、RUMMER信道、 自定義多徑信道等。2、建立電波傳播模型。 模型可包括圖表、近似計算公式等。近年來，在計算機上建模也越來越流行。應用電波傳播模型可對無線電波在傳播過程中的各種干擾和損耗進行預測，直接為系統工程設計服務。,第二部分,無線傳播特性 無線接口的主要技術 雙工技術 碼分多址技術 信源編碼技術 信道編碼技術 功率控制技術 軟切換技術 3G增強技術 3G技術的特點和優勢,3

25、G關鍵技術,多址技術 編碼技術 RAKE 接收機* 智能天線* 軟件無線電* 功率控制技術 軟切換技術 調制技術 。,高速率傳輸以支持多媒體業務傳輸 速率能夠按需分配 上下行鏈路能適應不對稱要求 提供不同QoS要求的多種業務 高頻譜利用率 高容量 高抗干擾能力,1 雙工技術,FDD: 上下行頻率配對 WCDMA的基本帶寬為5MHz2，如果運營者建設多層網，即用宏蜂窩完成大面積覆蓋，用微蜂窩覆蓋熱點地區，用微微蜂窩提供高速接入，則至少需要3個頻點，即15MHz2的頻率。 TDD：上下行頻率相同 TD-SCDMA的單載波帶寬為1.6MHz，而且不需要對稱頻段，在考慮三級網絡結構時，分配5MHz就可

26、組建一個基本的全國網。 在TDD的工作模式中，上下行數據的傳輸通過控制上、下行的發送時間長短來決定，這尤其適合今后的移動因特網、多媒體視頻點播等非對稱業務的高效傳輸。,2 多址技術,SDMA： FDMA: TDMA： CDMA：3G,智能天線 OFDM EVDO,碼分多址技術,3G技術方案已基本上統一到CDMA（碼分多址）技術上。在CDMA系統中,移動臺與基站之間采用碼分多址方式進行連接, 這種多址方式完全區別于傳統的信號調制方式,信號在頻率,時間和空間上互相重疊； 采用碼分多址接入技術和擴頻技術，加上豐富的碼字資源，使得3G系統具有極高的頻率利用率，而且同一頻率還可以在相鄰小區中復用，這使頻

27、率規劃簡單，容量大。在相同的頻段內提供的系統容量比模擬TDMA系統大1020倍，比TDMA數字系統大46倍。 3G用碼字區分信道，碼字長度不同，信道提供的速率就不同，所需要的功率也不同，這為3G系統有效支持多種業務、提供不同等級的服務質量奠定了基礎。,CDMA 概念,類比: 國際性集會,-同一房間（頻率）的多個交談 -每一對話的音量要控制到最小(功率控制） -使用不同的語言（碼分）,小區呼吸 軟容量,GSM - FDMA/TDMA 混合方案 窄帶載頻復用,WCDMA 使用CDMA直接擴頻技術 碼分多址 - 多個用戶同時使用一個載頻 單頻復用,CDMA 概念,寬帶擴頻技術,最大優點：抗衰落性能強

28、,頻率復用因子,N=12 frequency reuse,GSM,信源編碼有效性 采用速率可變信源編碼進一步提高編碼效率 AMR(動態多碼率編碼)：AMR編碼允許系統根據無線接口的資源動態調整話音編碼速率 8K EVRC（Enhanced Variable Rate Vocoder), 8K QCELP,13KQCELP （Qualcomm Code-Excited Linear Predictive ）,3 信源編碼技術,根據不同的區域/時效/用戶，提供不同QoS服務 負載重的情況下，減輕負載，增加系統容量 負載輕的情況下，盡量提高QoS，增加滿意度 采用4.75Kbps時相對12.2Kbp

29、s容量提高約40%,AMR控制,4、信道編碼-可靠性,無糾錯編碼： BER10-1 10-2,不能滿足通信需要,卷積編碼： BER10-3,滿足語音、信令、低速數據通信需要,Turbo 碼： BER10-6,滿足數據通信需要,WCDMA采用高性能的信道編碼和二次交織，提高系統性能 編解碼極大地降低了工作點的信噪比，是無線傳輸中的常用手段 Turbo碼能夠使傳輸信號的信噪比接近Shannon極限,混合編碼： HARQ,HARQ：FEC+ARQ HSDPA,WCDMA: 數據速率=384Kbps, 符號速率=960Ksps, 碼片速率=3.84Mcps,信源編碼,交織,信道編碼,擴頻,擾碼,WCD

30、MA: 3.84Mchips/s,cdma2000: 1.2288Mchips/s,符號速率,數據速率,碼片速率,5、RAKE接收機,專為CDMA系統設計的分集相干擴頻接收器 可對多個攜有相同信息且衰落特性相互獨立的單徑信號進行相位校正并進行最大比合并處理，從而達到克服多徑衰落，提高接收信號與干擾比的目的。 實際的CDMA系統中的信道估計是根據發射信號中攜帶的導頻符號完成的。通過接收帶有確知信息的導頻信號，可以對多徑信號的幅度和相位信息進行估計，從而使得多徑分集和相干接收成為可能。,RAKE接收機,接收機,單徑接收電路,單徑接收電路,單徑接收電路,搜索器,計算信號強度與時延,合 并,合并后的信

31、號,t,t,s(t),s(t),6.智能天線,最大優點：能有效降低干擾，提供系統覆蓋和容量,TD-SCDMA上下行鏈路工作于同一頻率，對稱的電波傳播特性使之便于使用智能天線等新技術,7.SDR技術,SDR Forum：能夠實現充分可編程通信，對信息進行有效控制，覆蓋多個頻段，支持大量波形和應用軟件的通信設備 無線8F組 ：政府關注 軟件無線電的核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A/D和D/A變換器,并盡可能多地用軟件來定義無線功能，各種信號處理功能都盡可能用軟件實現。 由于第三代移動通信標準難以統一，軟件無線電作為個人全球漫游極有前景的解決手段，會越來越多地應用到下一代多模多頻終端中。,

32、第二部分,無線傳播特性 無線接口的主要技術 3G技術的特點和優勢,2020/8/2,BSS Package,68,3G技術的特點,技術,特點,第三部分,WCDMA網絡的結構與演進,孫震強,第三部分,3G技術標準選取 WCDMA標準版本選擇 WCDMA無線接入網絡 WCDMA核心網絡,1、3G主流技術標準比較,標準分析 網絡性能 終端分析 漫游分析 知識產權 風險分析,標準分析,無線網： 核心網： 業務： QoS：,WCDMA cdma2000 帶寬 5MHz 1.25MHz 碼片速率 3.84Mcps 1.2288Mcps 最高速率 2Mbps 153.6kbps(0) (R5)810Mbps

33、 307.2kbps(A) 2.4Mbps(DO) 3.1Mbps(DV),WCDMA cdma2000 信令協議 ITU No.7 北美No.7 網絡結構 R99中引入Iu 電路域:IS-41E演進 R4中BICSCN 分組域：Mobile IP R5中IMS(SIP) ALL IP(SIP) 智能網 CAMEL WIN,WCDMA: R99制定了網絡業務能力提供、應用程序接口、業務開發平臺及業務開發工具一系列規范 在R4版中，對業務開發平臺、部分業務開發工具（包括LCS、MexE、USAT）作了修改，加強了其功能，還提出了文本電話（Text telephony）、多媒體信息業務（MMS）等

34、業務規范。 R5版的規范還在制定當中，提出了IP多媒體業務（IMS）、Push Service、Streaming Service等業務。 cdma2000： 業務與網絡分離的思想 在個別方面如定位（LCS）、增強信息業務（EMS）上提出了一些規范,WCDMA cdma2000 QoS參數 四類 無 無線網 接入控制 無 QoS協商 無線資源動態分配 核心網 MPLS和DiffServ DiffServ,網絡性能,語音容量 數據容量 覆蓋 同步 發射分集,多個廠家提供的數據綜合如下： cdma2000：3545個8kbps_calls/1.25MHz/sector WCDMA：79100個12

35、.2kbps_calls/5MHz/sector 廣州研發中心測試結果表明: WCDMA語音極限容量為137個12.2kbps_calls/5MHz/sector cdma2000語音極限容量為60個8kbps_calls/1.25MHz/sector,數據業務的容量與用戶的業務模型、用戶移動速率等因素有關，總體上對于盡力而為（Best Effort）的數據業務，兩者容量相近 多個廠家提供的數據綜合如下： cdma2000：300570 kbps/1.25MHz /sector WCDMA： 11002688 kbps/5MHz/sector 廣州研發中心測試結果表明: 對384kbps業務，

36、WCDMA容量達到1536kbps/5MHz/sector;對144kbps業務，容量達到2066kbps 5MHz/sector; 對144kbps業務，cdma2000 1X容量達到410kbps/1.25MHz/sector；比WCDMA低,在相同條件下，兩種制式在覆蓋上基本相同，比1800MHz GSM稍好； 多個廠家提供的數據綜合如下： 城區，語音業務覆蓋半徑大約為0.41km； 郊區，語音業務覆蓋半徑大約為25km； H3G在羅馬支持Videocall的典型數據是： 密集城區覆蓋半徑為350m，城區為600m，郊區為1350m，農村為3500m；,WCDMA采用異步方式，同步可選；

37、 cdma2000采用同步方式；,都可以采用發射分集提高網絡性能,終端分析,機卡分離 功能 業務生成環境,cdma2000 1X終端比WCDMA成熟性好，種類多,WCDMA可支持電路域可視電話，電池使用時間已經接近2G終端。從發展來看，兩者硬件技術和業務能力相差不大，價格取決于商用規模。,WCDMA和TD-SCDMA支持機卡分離 cdma2000有待改進,最高速率有所不同 都支持短信、多媒體短信、WAP WCDMA支持電路域可視電話,WCDMA采用J2ME cdma2000采用BREW,信令體系 用戶標識 頻率 可漫游區域,漫游分析,WCDMA的信令體系采用ITU的No.7信令標準 cdma2

38、000的信令體系采用北美的No.7信令標準 在體現兼容性的高層信令方面，WCDMA的MAP優于cdma2000的ANSI-41,WCDMA使用ITU的IMSI號碼來統一全球移動用戶號碼，漫游功能實現簡便，規范完整。 cdma2000使用的是ANSI-41的MIN號碼管理，目前其不具備全球漫游的體系，因此需要使用其它一些補充方法來實現全球漫游,WCDMA的國際漫游能力優于cdma2000。TD-SCDMA必須采用多模終端才能實現國際漫游。,WCDMA目前全部在2G Hz核心頻段上使用，GSM在900MHz、1800MHz、1900MHz上使用。 cdma2000/cdmaOne目前主要在800M

39、Hz、1800MHz、1900MHz上使用，明確在2GHz上使用的只有KDDI、LGT,國內、亞太兩者都可 cdma2000美洲 WCDMA歐洲,知識產權,專利擁有現狀 WCDMA專利分布比較分散 cdma2000專利分布也較為分散，高通地位的變化給專利費用的分配帶來一定的影響，預計專利費不會超過IS95的比例 TD-SCDMA專利中，諾基亞、愛立信、西門子等國外廠商持有大部分基本專利，大唐在物理層專利中占有較大比重,進入WTO，廠商之間需要通過市場規則合理解決知識產權問題，應盡早進行。 知識產權談判進程和結果，直接決定3G進程。,風險分析,產品商用化進程的風險 設備 終端 非核心頻段cdma

40、2000 1X風險較小，WCDMA、cdma2000 1xEV-DO終端種類較少，有待進一步市場推動，TD-SCDMA存在較大風險。,GPS的依賴風險 cdma20001x、TD-SCDMA對GPS有較強的依賴性， WCDMA就不存在該依賴性。,WCDMA的選取,優勢： 規模效應 全球漫游能力 信令組網方便 核心網采用軟交換的架構，有利于網絡的演進 業務拓展靈活 可以和TD-SCDMA混合組網 劣勢： 目前終端種類相對較少，互操作性有待驗證 目前商用用戶較少，市場有待進一步培育,CDMA2000的選取,優勢： 產品成熟度較高，近期建網成本可能稍低 非核心頻段的產品已經大規模商用，有成熟的組網經

41、驗可以借鑒 cdma2000 1X商用終端（非機卡分離、非核心頻段）種類較多 劣勢： 全球漫游能力有一定的局限性 遠期規模效益不如WCDMA 核心頻段產業鏈尚未成熟 GPS同步問題，存在政策風險 芯片供貨廠家單一,TD-SCDMA的選取,優勢： TD-SCDMA無需對稱頻譜、適合非對稱數據傳輸 中國掌握一定比例的知識產權 政府政策支持 (TSM/LCR) 劣勢： 產業規模太小 產業化進程較慢 微蜂窩單獨組網成本高，基站需求數量遠遠多于FDD方式 目前世界上尚無一家運營商表示單獨用TDD系統建網，國際漫游受到限制 目前TD-SCDMA的產品基于TSM標準 ，無法支持平滑升級至LCR,WCDMAT

42、D-SCDMA的選取,優勢： 可從WCDMA起步，待TD-SCDMA成熟后逐步引入TD-SCDMA 既利用了WCDMA的各種優點，又體現了對自主知識產權的支持 相對于TD-SCDMA單獨組網，漫游能力有所加強 一定條件下，兩種制式混合組網可以發揮各自技術優勢 容易爭取政策支持 劣勢： 兩種制式混合組網的能力還需驗證 網絡規劃運營復雜，尚無經驗 同步建網難度較大 目前TD-SCDMA的產品側重在TSM，但TSM不適合與WCDMA混合組網 對終端的要求較高，TD-SCDMA/WCDMA雙模終端開發計劃尚未提上日程,制式選擇的建議,WCDMA 和cdma2000 1X兩種制式在技術上并無本質區別 ；

43、 WCDMA的產業規模效應 、良好的全球漫游能力以及靈活的業務拓展能力得到了一致認可 ； cdma2000 1X產品的成熟性較高，TD-SCDMA較差；,選擇WCDMA 更有利于中國電信的長遠可持續發展！,第三部分,3G技術標準選取 WCDMA標準版本選擇 WCDMA無線接入網絡 WCDMA核心網絡,WCDMA標準化現狀,R99 00 R401 R502 R603,無線接入網采用WCDMA技術:RNC+Node B Iur 、Iub 、Iu采用ATM標準 OSA便于第三方參與各種新業務的開發 CAMEL3,無線接入網引入TD-SCDMA CS域承載與控制分離:MSC Server+MGW 新的

44、信令:BICC、SIP-T、H.248 TrFO技術,無線接入網引入HSDPA IMS 域：接入無關性 CAMEL4,WLAN與3G系統的結合 多媒體廣播和多播業務（MBMS）,超3G(4G),WCDMA的演進,基于R99標準版 基于R99增強版： “R99+分離結構” （準R4）： R99增強版： “R99+CS域分離結構” UTRAN、PS域R99標準 CS域R4標準 基于R4標準版,WCDMA商用產品,中國電信： 沒有2G/2.5G網絡； 有完整的TDM、IP、ATM固網資源； 可充分考慮技術的先進性和可發展性；,2003/2004年的版本選擇： R99？R4？,版本論證,技術分析 現有

45、資源利用程度 成熟度分析 經濟分析 業務分析 終端分析,1、技術分析,無線接入網 PS域分析 CS域分析 QoS 網絡安全 演進路線 其它,無線接入網,R4兼容R99，結構還是由RNC和Node B組成，功能基本與R99相同，改進包括： 1）R4階段引入TD-SCDMA： Node B同步 單模RNS、雙模RNC、雙模RNS R99階段引入TD-SCDMA較困難 2) 支持新的定位方法（OTDOA、A-GPS），提高精度；,PS域分析-R4的改進,結構無任何變化，還是由SGSN和GGSN組成， 但R4對部分協議進行了更改以支持增強的業務能力： 1） PS域流媒體業務標準的統一(針對下行鏈路)；

46、 2）增加了對LCS的支持； 3）PS域所提供業務的OoS及安全性也得到進一步保證。,R4較R99有較少的改進！,CS域分析-R4的改進,網絡架構 信令 傳輸方案 互通性 TrFO,Iu,MSC服務器,GMSC服務器,MGW,MGW,Iu,Mc,Nc,Nb,Mc,TDM,MSC,GMSC,Iu,TDM,TDM,承載與控制分離,R99,R4,CS域網絡架構,R4扁平式網路結構 承載在一個平面上交互，可以依附到目前中國電信的分組網絡上 相關信令通過MSC 服務器協商完成，占用的寬帶非常少,R99分層式網路結構可分為 二級網絡結構 三級網絡結構 二/三級網絡混合結構,CS域的信令,Nc 接口：BIC

47、C (ITU-T Q.1901):支持ATM和IP用戶面承載,Mc 接口 H.248 IP傳輸,MSC Server,GMSC Server,MGW,MGW,Nc,Mc,Nb,Mc,CAP,MAP,CS域傳輸方案,MSC Server,GMSC Server,MGW,MGW,Nc,Mc,Nb,Mc,可用TDM 、 IP 與 ATM承載 TDM：R99使用，R4較少使用 有成熟的QoS保證 PSTN現網需改造升級 IP：R4使用 經濟，容易實現全IP的目標網絡 QoS ？沒有商業運行的先例 ATM：R4使用 成熟的QoS保證 需要對現網ATM改造,CS域互通性,R99中通過GMSC與PSTN、I

48、SDN互通； R4中通過GMSC服務器和MGW與PSTN、ISDN互通； 承載與信令都有差異 R99與傳統PSTN互通容易 R4與固定軟交換網絡互通容易,CS域新功能-TrFO,實現WCDMA網絡內的無需碼型變換的語音通話 1、避免和減少了碼型變換次數，有利于話音質量的進一步提高和延時減少。編解碼轉換只需在與PSTN的公網網關上使用。 2、由于話音采用統計復用方式傳遞，相對于TDM64K靜態電路帶寬分配而言，可提高傳輸網的效率，實現網絡帶寬動態分配。例如AMR 12.2Kbps在IP網中傳輸時只需增加一部分報頭，每個呼叫總共需要20Kbps，而傳統的TDM傳輸需要64Kbps。 節省70%,來

49、自于軟交換和分組技術的應用 容量大，減少網絡層次和優化網絡結構； 有利于集中維護，提高維護效率； 傳輸成本的節約； 但也存在QoS、安全方面的問題；,R4在CS域有較大改進,2、現有資源利用程度,1）R99充分利用TDM網絡、ATM網絡和IP網絡 2）R4則主要利用ATM網絡和IP網絡 選擇R4使得運營商在電路域和分組域的承載網上實現兩網合一成為可能，這樣可以大大的減少運營商的網絡建設和維護成本。對于中國電信，可以充分利用現有強大分組網絡作為其承載網絡，節省投資。 若要利用TDM網絡，R4的許多優勢就會失去，但可以在部分地區利用TDM網絡可以作為一個選項。,R99利舊能力強于R4！,3、成熟度

50、分析,從標準的制定情況看，R99和R4都趨于成熟 從設備的供貨情況看，R99比R4成熟的多 R99產品：完全采用R99標準； R4產品：完全采用R4標準 從IOT情況看，R99比R4成熟的多 從商用情況看，R99占絕大部分 承載與控制分離結構的R99增強性產品（準R4）有商用,R99成熟度遠強于R4！,4、業務能力分析,業務升級通過MSC服務器進行，方便快捷； R4新增12個OSA的API(應用協議接口)定義規范，以支持不同的應用； 改進了終端側和網絡側的若干應用層業務開發工具包； LCS精度提高； CELLID：大于300米 OTDOA：約100米A-GPS：10米 CS域中增加實時傳真、增

51、強緊急呼叫業務性能； PS域增加ODB功能、統一PS域流媒體業務標準 ；,R4的業務能力較強！,5、經濟分析-OPEX,與版本相關的成本占40.7%： 修理費占6.4%，準R4與R99持平； MSC服務器數量減少,人工費可以節省2%,這樣OPEX能夠節省2%*17%=0.34% 各廠家均稱R4的MSC 服務器和MGW的硬件集成度較高，相同容量時，節省占地約2/3，節省電費約1/2。這樣OPEX能夠節省50%*4%=2% 假設能夠節省50%的長途傳輸電路，利用經濟分析中的條件可以計算出電路租費能夠節省30%，這樣OPEX能夠節省 30%*13.3%=4%,準R4的OPEX會比R99略低，0.34%+2%+5%=6 .34 %,經濟分析-CAPEX,準R4與R9