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5.1 第三代移动通信系统的基本特征及演进策略

发布时间: 2005-10-25  来源:
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5.1.1  第三代移动通信的特点和基本特征

    第三代移动通信区别于现有的第一代和第二代移动通信系统,其主要特点概括为:

·         全球普及和全球无缝漫游的系统:第二代移动通信系统一般为区域或国家标准,而第三代移动通信系统将是一个在全球范围内覆盖和使用的系统。它将使用共同的频段(尽管WRC分配给IMT-2000使用的1885-2025MHz, 2110-2200MHz,但在美国部分频段已用于PCS。目前的230MHz频段只是IMT-2000计划频谱的一部分,ITU即将完成扩展频谱的规划),全球统一标准。

·         具有支持多媒体业务的能力,特别是支持Internet业务:现有的移动通信系统主要以提供话音业务为主,随着发展一般也仅能提供100kb/s-200kb/s的数据业务,GSM 演进到最高阶段的速率能力为384kb/s。而第三代移动通信的业务能力将比第二代有明显的改进。它应能支持从话音到分组数据到多媒体业务;应能根据需要,提供带宽。ITU规定的第三代移动通信无线传输技术的最低要求中,必须满足在以下三个环境的三种要求。即:

快速移动环境,最高速率达144kb/s

室外到室内或步行环境,最高速率达384kb/s

室内环境,最高速率达2Mb/s

·         便于过渡、演进:由于第三代移动通信引入时,第二代网络已具有相当规模,所以第三代的网络一定要能在第二代网络的基础上逐渐灵活演进而成,并应与固定网兼容。

·         高频谱效率。

·         高服务质量。

·         低成本。

·         高保密性。

5.1.2、第三代移动通信的系统组成及演进策略

    IMT-2000系统构成见图1,它主要有四个功能子系统构成,即核心网(CN)、无线接入网(RAN)、移动台(MT)和用户识别模块(UIM)组成。分别对应于GSM系统的交换子系统(SSS)、基站子系统(BSS)、移动台(MS)和SIM卡。

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1 IMT-2000功能模型及接口

    另外ITU定义了4个标准接口,即:

·         网络与网络接口(NNI) :由于ITU在网络部分采用了“家族概念”,因而此接口是指不同家族成员之间的标准接口,是保证互通和漫游的关键接口。

·         无线接入网与核心网之间的接口(RAN-CN),对应于GSM系统的A接口。

·         无线接口(UNI)

·         用户识别模块和移动台之间的接口(UIM-MT)

    图2示出了第三代移动通信系统的分层结构,其中:

·         物理层:它由一系列下行物理信道和上行物理信道组成。

·         链路层:它由媒体接入控制(MAC)子层和链路接入控制(LAC)子层组成;MAC子层根据LAC子层不同业务实体的要求对物理层资源进行管理与控制,并负责提供LAC子层业务实体所需的QoS级别。LAC子层与物理层相对独立的链路管理与控制,并负责提供MAC子层所不能提供的更高级别的QoS控制,这种控制可以通过ARQ等方式来实现,以满足来自更高层业务实体的传输可靠性。

·         高层:它集OSI模型中的网络层,传输层,会话层,表达层和应用层为一体。高层实体主要负责各种业务的呼叫信令处理,话音业务(包括电路类型和分组类型)和数据业务(包括IP业务,电路和分组数据,短消息等)的控制与处理等。

    ITU-R TG8/1从第三代移动通信系统无线传输技术的10个候选方案中最终确定下来的第三代移动通信系统的无线传输技术分为CDMA和TDMA两类,

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2 第三代移动通信系统分层结构

    具体包括:

    CDMA DS: UTRA/WCDMA;

    CDMA MC: cdma2000 MC;

    CDMA TDD: TD-SCDMA和UTRA TDD;

    TDMA SC: UWC136;

    TDMA MC: DECT。

限于篇幅,这里省略了有关技术的介绍,感兴趣的读者可以在ITU-R或CWTS的网站上下载有关的内容。我们以下的讨论将主要集中在与CDMA类无线传输技术有关的方面。

    目前ITU-T的两个工作组Q.1701和Q.1711正致力于IMT-2000的高层协议及网络接口方面的制定工作。其中Q.1701工作组的目标是明确IMT-2000的家族概念,确定关于IMT-2000的业务及网络能力、实现途径、接口关系等方面的框架结构。而Q.1711工作组的目标是确定IMT-2000网络及终端的功能,给出IMT-2000的一般性功能模型,把一般性功能模型映射成网络参考模型,确定全球漫游所需的网络互联需求,给出开发UIM-MT接口,无线接口,RAN-CN接口及CN-CN接口的高层信令需求等。尽管目前核心网络的演进形态及其发展趋势尚未最终明确,但从Q.1711给出的网络参考模型可以看出,基于第二代核心网络GSM/MAP和IS-41的过渡方法将在IMT-2000核心网络的发展过程中占主导地位。

    CDMA技术中的WCDMA、TD-SCDMA技术初期将采用基于GSM/MAP的核心网,最终过渡到第三代的核心网;而cdma2000核心网的演进则是基于IS-41及正在完善的IS-634 RAN-CN接口标准。

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3 GSM/WCDMA网络演进形态

    图3给出了一种可能的GSM/WCDMA网络演进形态,它建立在已有的GSM/MAP和正在发展中的GSM通用分组无线业务(GPRS)网的基础上。对于IMT-2000所需的基本话音业务及速率较高的电路型数据业务,由传统的GSM MSC/VLR支撑;对于分组型数据业务则由GPRS网关支持节点(GSN)所支撑。为了支持第三代移动通信所需的越区软切换,基站控制器之间还需增加GSM系统所不具备的RAN-RAN接口。对于HLR/AC功能则可借用第二代系统已有设备。

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4 IS-95/cdma2000网络演进形态

    图4给出了一种可能的IS-95/cdma2000网络演进形态,它建立在已有IS-41核心网及正在完善之中的IS-634A RAN-CN接口标准上。由于北美在制定与IS-41相关的核心网络标准IS-634A、IS-707时,已考虑到分组数据的应用,因而可通过对现有核心网络的改造,完善对第三代移动通信所需的并发多业务的支撑。

    采用TD-SCDMA技术向第三代的平滑过渡方案如图5所示。具体将分两步实现。

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5 采用TD-SCDMA的演进步骤

    第一步将现在的BSC换为EBSC,EBSC可接GSM的BTS,也可接第三代的NODE-B,NODE-B为TD-SCDMA设备;在E-BSC接入IP接口,就可提供宽带数据业务,GSM用户在E-BSC覆盖范围内可享受三代业务。

    第二步仍然保持GSM的MSC,增加一个三代的MSC,采用ATM交换机。A接口不变,完全保留GSM网络的完整性,RNC是新设备,而NODE-B不需改变。


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