第三代移动通信网的技术倾向

第三代移动通信网的技术倾向
    摘要简述未来的第三代移动通信网IMT－2000准备提供高速数据业务的基本设想，即在
移动核心网中加设“通用分组无线电业务”，以便连往Internet。进而说明空中接口倾向
于使用“宽带码分多址”和“时分双工”的制式，而在无线电接入网中加设“无线电网络
控制器”，该控制器与基台之间则利用异步转移模式及其新型适配层的交换技术和信令规
约。
    关键词  移动通信  数据通信  码分多址  异步转移模式
1第三代移动通信和IMT-2000
    城市蜂窝网无线移动通信发展迅速，尤其从第一代的模拟电话网过渡至第二代的数字
电话网后，使用移动终端的用户数更是逐年激增。近年在世界各地流行广泛的第二代移动
通信GSM900／1800，正在积极计划准备向全球统一通用的第三代移动通信IMT－2000（Int
ernational Mobile Telecommunications）进化。
    关于第三代移动通信网，很多人认为移动通信不能停留在电话通信和仅仅连通传统有
公用交换电话网（PSTN），还应容许个人便携的膝上计算机在半移动时间（即步行休止时
间）接入Internet，进行数据通信或索取WWW信息。同时还要出便携计算机适当配备简单
的摄像和显示、话筒和喇叭，以及手写板等必要装置，实现无线多媒体通信。移动通信的
核心网要提供较多的数据通信，就必须采用互联网规约／传输控制规约（IP／TCP），也
即必须利用IP技术。
    IMT-2000的基本设想是把无线接入网功能与移动核心网功能分开。无线接入网使一定
地区范围内所有用户的移动终端能够经过它的功能连通核心网，使用各种通信业务。而移
动核心网则一方面由移动交换中心（MSC）在需要时连往市内公用通信网（PSTN／ISDN）。
另一方面又可按移动用户需要连往Internet或其它以IP为基础的分组网，因而设置“通用
分组无线业务”（GPRS，General Packet Radio Services）。
    第二代移动通信GSM原来主要提供电话，附带传输低速数据，不超过9.6kb／S。现在计
划第三代移动通信的核心网采用GPRS，容许高速数据通信至170kb／S。又如空中接口使用
W-CDMA，较远距离的数据通信速率可达384kb／S，较近距离则可达2Mb／S。在大楼内部的
无线局域网移动通信，如用W－ATM和W－IP”，数据速率可高达20Mb／S。因此，第三代移
动通信适应高速数据通信和多媒体通信，需要利用新的技术。
    由此可见，第三代移动通信网必须具有较大的带宽容量和较远的覆盖距离，必须有能
力提供固定数据速率和随机速率的数据通信业务，特别要能够让移动（或半移动）用户方
便地完成对Internet／intranet的宽带接入，进行多媒体通信。该通信网还可引用新型业
务和技术，对用户提供价格较低的通信业务和移动终端。
2空中接口利用W－CDMA和TDD
    在第二代蜂窝网中，移动终端（MT）与基台（BS）之间的无线空中接口有TDMA与CDMA
两种不同的多址方式。从运用实践来比较，各有一定的优缺点。由于CDMA网的容量稍大，
话音质童稍佳，又因为CDMA采用功率控制，移动用户越区时有软交接（Soft Handover）的
优点，所以一般认为CDMA比TDMA优越。
    IS-95型CDMA系统扩频所用带宽原来采用1.25MHz，属于窄带CDMA研究后，现在采用5M
Hz或更大的带宽。再对各项有关技术和测试反复研究和比较，认为这种宽带CDMA（W－CDMA）
对蜂窝网发展更有利。在近年探讨第三代蜂窝网的过程中，不少单位主张其空中接口一律
采用W－CDMA，而有关其接入网等的设计，也应地按照W－CDMA的空中接口办理。
    从移动终端至基台的无线双工联系本来采用频分双工（FDD），即双向有各自的频段。
当空中接回采用WCDMA时，也可是FDD，如一个方向用1920MHz～1980MHz频段，另一个方向
用2110MHz～2170MHz。不过，有些研究单位主张WCDMA采用时分双工（TDD），即双向使用
同一频段，但又有各自的时段。现在看来，第三代蜂窝移动通信网从MT至BS的空中接口，
似乎应妥慎考虑这种W－CDMA结合TDD方案的优越性，况且将来无线移动通信的业务越来越
繁忙，无线电频谱资源的节约利用必须受到高度重视。
3接入网利用ATM交换技术
    前面已经提到，蜂窝无线移动通信网的结构除了用户的移动终端外，有接入网和核心
网两大部分，并从核心网连至公用固定通信网。近年来，由于移动通信用户的需求除了传
统电话通信外，还要接入Internet进行数据通信，而且这种业务增长非常快。所以移动核
心网除包含原来的MSC，得以连通PSTN／ISDN外，还包含新设的GPRS，用来连通Internet
／Intranet。至于无线接入网，主要包含蜂窝网的许多无线电基台和无线网控制器，这种
控制器比原来的基台控制器具有更多功能，不仅用于移动电话业务，而且承担用户数据业
务的控制。
    鉴于ATM技术适合通信网的各类不同业务，尤其适合高速多媒体业务，IMT－2000设计
者曾精心考虑在基于W-CDMA的蜂窝无线接入网中，使用ATM交换和复接技术。在接入网中，
无线网控制器（RNC）要控制多个基台。在进行软交接时，MT保持联系的几个BS可能分属
于不同的RNC，但其中有一个是主要的RNC，称为S－RNC（servin－RNC）。当MT与某一BS
通信时，S-RNC与这个BS之间建立ATM自适应层（AAL2）连接，并在该BS终止此连接，即MT
中无此适配层。在软交接时，MT与几个BS通信，S-RNC就为几个BS建立这种连接，会持续
较长时间。软交接对S－RNC与几个BS的AAL2连接有一定的QoS要求，例如必须满足严格的
时延和抖动条件。这也是ATM网必须完成的任务。可以说，在W－CDMA接入网，S-RNC的主
要作用是控制与交接有关的BS，建立和消除这些BS的软交接，以及控制无线电传输和带宽，
以满足SRNC与BS之间和BS与MT之间的时延要求。总的来说，W－CDMA的软交接对传输网设
计有四点要求：（1）对于一般接入网，需要建立或拆除从任一个RNC至任一个BS或RNC的
传输通路。这就要求各个RNC能交换AAL2连接。（2）为了让用户完善地进行软交接，这些
传输通路应该快速建立或拆除，例如在100ms或更短的时间。（3）由于CDMA要求软交接的
各路同步，所以不管其实际载送的用户应用数据如何，所有软交接的各路同样有严格的时
延和抖动要求。（4）长的数据分组应该分割，使得可按时间精确的短分组进行交织。这
些要求表明：无线接入网的内部连接必须具有严格的QoS控制。目前最有希望能满足这些
要求的技术就是ATM及其适配层AAL2。由于S－RNC可能连至不同的核心网，诸如电话网和
分组数据网，ATM的适配层对于电话业务是AAL2，对于IP数据业务则以AAL5较好。蜂窝网
设计一般能够满足AAL2交换最主要的要求，AAL2网只是有效地用作接入网中各个RNC和BS
相互间的传送，不到达用户MT。
4新的AAL2信令规约
    建立或拆除AAL2端与瑞间的连接，则需要新的AAL2信令规约。ATM适配层AAL2的虚拟
通路连接（VCC），也需要这样的信令规约来控制。但是，按照它的名称，其功能只限于
AAL2层连接的两端间传送信息。它能满足越区款交接的快速AAL2连接。总之，在蜂窝移动
通信的接入网，快速连接和拆除每～通路极为重要，对此，国际组织正在商订新的信令规
约标准。