第二代移动通信网络向第三代平滑演进研究& lt;1>

第二代移动通信网络向第三代平滑演进研究<1>
    在今后的十年内，以支持移动多媒体业务为特征的第三代移动通信即将商用。如何作好
二代与三代系统间的干渴过渡将是摆在所有二代运营商面前的一大课题。
一、第三代移动通信的主要技术
    第三代移动通信系统最早1985年由国际电信联盟（ITU）提出，当时称为未来公众陆地
移动通信系统（FPUMTS），1996年更名为IMT－2000，有三重含义即该系统工作在2000MHZ频
段，最高业务速率可达2000kb／s，预期在2000年左右得到商用。从1997年开始，伴随着第
二代移动通信系统的巨大成功，用户的高速增长与有限的系统容量和有限的业务之间的矛盾
渐趋明显，第三代移动通信的标准化工作逐渐进入实质阶段。
    与前两代系统相比，第三代移动通信的主要特征是可提供移动多媒体业务，其中高速移
动环境支持144kb／S，步行慢速移动环境支持384kb／S室内支持2Mb／S的数据传输。其设计
目标是为了提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量，更高的系统带宽，而且要
能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业
务。同时也要考虑与已有第二代系统的良好的兼容性。
    在经过几年的技术评估、研究分析及大量的协调和融合工作。1999年10月25日至11月5日
在芬兰赫尔辛基举行ITU－R TGS／1会议上通过了第三代移动通信系统无线接口技术规范IMT
 RSPC（IMT－2000 Radio IterfaceSpecificstion）这标志着IMT－2000第三代技术的格局最
终确定。MT.RSPC的通过，意味着备标准化组织、世界各国的运营商和电信设备制造商在IMT
—2000的无线传输技术体制上初步达成了一致意见。它分为CDMA和TDMA两大类共五种技术，
包括欧洲标准化组织ETSI提出的DECT和UMTS制式的两种标准FDD－DS（或称WCDMA－FDD）标准、
TOD（或称WCDMA－TDDUTRA TDD）标准，北美电信标准化组织TIA/EIA提出的cdma2000标准和
EDGE标准，中国无线通信标准研究组（CWTS）提出的TD－SCDMA标准。目前，TD—SCDMA正在
与 UMTS进行融合。各类技术中以CDMA技术为主流。
    ＊UMTS FDD－DS（或称WCDMA－FDD）：Direct Sequence（直接扩频）CDMA，频分双工方
式。其码片速率为3.84MCPS，占用频带宽度5M，可提供高达2Mb／S的传输速率。
    ＊UMTS TDD（或称WCDMA－TDD、UTRA TDD）：直接扩频CDMA，时分双工方式。其码片速率
为3.84Mcps，占用频带宽度5M，可提供高达2Mb／S的传输速率。
    ＊cdma2000：频分双工方式（FDD），目前包括cdma2000－1X（单载波模式），和cdma2000
－3X（多载波模式）两个模式，cdma2000－1X能够传输400Kb／s以上的数据，cdma2000－3X能
够传输2Mb／S的数据。其码片速率分别是1.2288McpS和3.6864Mcps（1.2288Mcps*3），占用带
宽分别为1.25MHz和5MHz。cdma2000-1X是2.5G技术，cdma2000－3X属于3G技术；都能够传输语
音和高速数据。
    ＊EDGE（增强数据GSM演进）是GSM的演进系统，多址方式为TDMA、双工方式为频分双工
（FDD）、频道间隔及带宽、帧结构、符号速率都和GSM相同，采用8PSK调制，一个调制符号代
表三个比特的数据，空中接口的速率为GSM的3倍，因此能够提供更高的数据传输速率；达到
300KbPS以上。EDGE可以支持电路型和分组型业务。
    ＊TD－SCDMA，一种TDD技术，是多时隙的TDMA与直扩CDMA同步CDMA技术合成的新技术。使
用低码片速率（1.3542Mc／s或1.28Mc／S），在5M带宽内使用3个载波（每载波1.6MHZ），可提
供高达2Mb／s的传输速率。
    从CDMA的技术而言，窄带IS－95，cdma2000 WCDMA FDO和TDD的频谱效率差别不大，IS－95
因为使用比较早，当时有些技术没有成熟，其实际频谱效率稍低。但是这些技术的特点比较鲜
明，其采用中根据不同的业务和原有网络的需求也各有不同。
    cdma2000更适合IS－41的核心网络，和频谱资源比较紧张的地区，以及原有IS－95网络的
升级。而WCDMA就适合于已经有GSM－MAP网络，能够和GSM的基站很好的共存。鉴于我国目前移
动网络为 GSM制式，因而向第三代移动通信过渡是指现有GSM网络向UMTS-WCDMA的演进。另外，
FDD模式是频分双工，上行和下行采用不同的频点。而TDD模式是时分双工。上行和下行占用不
同的时隙；因此TDD模式建站最小只需一个频点，而 FDD至少要上行下行两个频点，这在频率资
源紧张的情况下，TDD显得更为灵活。FDD模式的CDMA用户间用不同的码字区分。 TDD模式的CDMA
用户间是码分的和时分的，上下行双工是以时间（时隙为单位）来区分的，因而TDD模式可以使
得资源在上行和下行间合理外配，适合于Internet等上下行不对称的业务需求。
    尽管TDD模式具有上述优点，但其基站覆盖范围小，不支持高速移动用户，更适用于室内大
数据量方式，且目前协议不够成熟，因此TDD的应用可能比较慢，可能会使它成为FDD模式的补
充，即在城市人口密集的区域用FDD实现大范围覆盖，而在数据业务需求比较多的室内环境建立
一些更为灵活的TDD基站，覆盖较小范围，补充FDD频率资源和覆盖用户的不足。
二、GPRS通用分组无线业务系统
    GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是在现有的GSM移动通信系统
基础上发展起来的一种移动分组数据业务。GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换的
功能实体，以完成用分组方式进行的数据传输。GPRS系统可以看作是对原有的GSM电路交换系统
进行的业务补充，以支持移动用户利用分组数据移动终端接入INTERNET或其他分组数据网络的需
求。
    对运营商而言，GPRS系统的引进为运营商提供了一种在数据传输方面比原有GSM电路交换网
络效率更高的分组交换网络。由于GPRS可以共享GSM的基站系统，使得移动运营商在网络运营的
初期只需用较小的投入就可以快速介入INTERNET业务市场，为用户提供丰富的分组数据业务。
从而避免了初期巨大的投资风险。
    对移动用户而言，以GPRS为主的GSM移动数据业务使得用户可以不受空间、地域的限制，随
时随地获取所需的信息，例如在移动中收发E-MAIL，访问INTERNET、进行电子金融和电子商务
等活动，为用户提供“永远在线”的服务。另外，GPRS系统可以为用户提供更高的传输速率。
GPRS中用户可以同时使用8个信道进行数据传送，当前采用CS－2编码方式最高速度可达115Kbit
／S，将来对基站硬件进行升级，支持CS－3、CS－4编码方式后理论速率可达171Kbit／S左右，
使移动用户可以使用手机进行高速网上作业。
    对系统本身而言，GPRS系统中采用的是分组通信方式传送数据业务，多个用户可以共享同
一无线信道资源；而不是像电路交换方式那样同一无线信道只能为一个用户服务，因而GPRS系
统比传统的电路方式更能合理地利用无线信道。
    因而可以说，在GSM移动通信的发展路标中，GPRS是移动业务和分组业务相结合的第一步，
也是采用GSM技术体制的第二代移动通信技术向第三代移动通信技术发展的重要里程碑。
    GPRS网络可以看作是在现有的GSM网络上叠加的一个分组子网，需要增加的新设备包括PCU
（PacketControl Unit，分组控制单元）、SGSN（Serving GPRS Support Node服务GPRS支持
节
点）、GGSN（Gateway GPRSSupport Node，网关GPRS支持节点）、CG（Charging Gateway，计
费网关）等书点，同时还需要对原有的GSM设备如BTS、BSC、MSC/VLR、HLR、SMC等进行软件升
级以支持MAP PhaseⅡ+接口协议。