3G系统演进1
第6章 3G移动通信系统及其演进
2010
第6章 3G移动通信系统及其演进
6.1.3 3G商用概况
TD-SCDMA网络目前主要在中国部署。主要设 备商包括：大唐移动、中兴、上海贝尔、鼎桥等。 2009年1月7日，工业和信息化部为中国移动、中国 电信和中国联通发放了3张3G牌照。其中，中国移 动获得TD-SCDMA牌照，中国联通和中国电信分别 获得WCDMA和CDMA2000牌照，我国通信行业正 式进入3G时代。截至2009年底，三家电信运营商共 完成3G基站建设32.5万个， 3G用户超过1500万户。
地面中、低速移动
地面步行、室内固定用户
终端步行的移动速度或固定不移 动 提供2Mb/s的数据传送速率
终端步行的移动速度或固定 不移动 提供2Mb/s的数据传送速率
6
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第6章 3G移动通信系统及其演进
3GPP成立于1998年12月，由洲的ETSI、 日本的ARIB和TTC、韩国的TTA和北美的ATIS五 个标准化组织发起，目前已发展成为有200多家 无线厂商和运营商参加的联盟。中国无线通信标 准研究组(CWTS)于1999年6月在韩国正式签字加 入了3GPP。3GPP主要是制订以GSM-MAP核心 网为基础，全球陆地无线接入(UTRA)为无线接口 的第三代技术规范。3GPP的技术规范组分为 T(终端组)，RAN(无线接入网组)，CN(核心网组) 和SA(业务和系统组)四个组。
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第6章 3G移动通信系统及其演进
6.2.1 WCDMA系统网络结构
下面以R99版本为例来说明WCDMA系统的网络结构。R99版本与第二代移动通 信系统在逻辑结构上基本相同。由下列3个主要部分组成。
图6-3 WCDMA网络结构
20
2010
简述3g标准的发展历程
简述3g标准的发展历程3G标准是第三代移动通信技术的标准，它为移动通信提供了更高的数据传输速率和更广的覆盖范围。
下面是3G标准的发展历程的简述：1. 第一阶段：GSM和CDMA技术的发展（1990年代）- 在第一阶段，主要的2G技术就是GSM（全球系统移动通信）和CDMA （码分多址）。
- GSM和CDMA为语音通信提供了数字化的解决方案，但数据传输速率仍然有限。
2. 第二阶段：3G标准的提出和制定（2000年代初）- 第二阶段是3G标准的提出和制定阶段。
- 1999年，第三代合作伙伴计划（3GPP）成立，联合了世界各地的电信标准制定机构。
- 3GPP开始制定3G标准，其中包括两种主要的3G技术：WCDMA（广泛采用的CDMA技术）和CDMA2000（基于CDMA的技术）。
3. 第三阶段：3G商用化和推广（2000年代中后期）- 第三阶段是3G商用化和推广阶段。
- 2001年，日本成为世界上第一个商用3G服务的国家。
- 随后，世界各地开始推出3G服务，并逐渐普及。
- 3G技术提供了更高的数据传输速率和增强的多媒体功能，使移动通信变得更加便捷和丰富。
4. 第四阶段：LTE（长期演进）技术的发展（2010年代）- 第四阶段是LTE（Long Term Evolution）技术的发展阶段。
- LTE是一种4G技术，提供更高的数据传输速率和更低的延迟。
- LTE技术为移动通信带来了更高效的数据传输和更丰富的应用体验。
综上所述，3G标准的发展经历了从2G到3G的演进过程，从GSM和CDMA到WCDMA和CDMA2000的制定和商用化，最终发展到了更高速的LTE技术。
这些标准的推出和普及，极大地推动了移动通信的发展和智能手机的普及。
3g发展历程
3g发展历程
3G是第三代移动通信技术的简称。
在3G发展的历程中，经
历了以下几个重要阶段。
首先是2001年，国际电信联盟将WCDMA（宽带码分多址）
技术确定为IMT-2000标准，标志着3G的正式启动。
这一阶段，各国开始投入大量的资金和人力资源进行研发，争取在
3G技术上取得突破。
接着是2003年，中国正式进入3G时代。
我国成立了一个专
门负责3G发展的领导小组，并制定了相关政策和规划。
在此
期间，中国也积极争取3G技术标准的话语权，并逐渐形成了
由TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三种3G技术共存的
格局。
随后是2004年，中国联通作为我国的第一家3G铁塔运营商
建成。
这标志着我国3G网络的建设取得了重要进展，为3G
技术的商用奠定了基础。
同时，其他国家和地区也纷纷开始建设各自的3G网络。
2009年，中国移动、联通和电信三大运营商分别获得了3G牌照。
这意味着我国3G商用向全面展开迈出了重要一步。
此后，我国的3G用户数量不断增加，呈现出爆发式增长的态势。
2013年，我国正式商用了LTE（长期演进）技术，也被视为
4G技术的一种演进。
这一阶段，我国开始逐步实现3G向4G
的过渡，并且4G网络的建设更加迅速和全面。
综上所述，3G的发展历程经历了技术标准确定、国内外网络
建设和商用推广等多个关键阶段。
随着技术的不断演进和普及，3G为人们提供了更快速、更便捷的移动通信服务。
第三代移动通信系统(3G)的发展历史
第三代移动通信系统（3G）的发展历史ITU TG8/1早在1985年就提出了第三代移动通信系统的概念，最初命名为FPLMTS（未来公共陆地移动通信系统），后在1996年更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunications 2000）。
第三代移动通信系统的目标是：世界范围内设计上的高度一致性；与固定网络各种业务的相互兼容；高服务质量；全球范围内使用的小终端；具有全球漫游能力；支持多媒体功能及广泛业务的终端。
为了实现上述目标，对第三代无线传输技术（RTT）提出了支持高速多媒体业务（高速移动环境：144Kbps，室外步行环境：384Kbps，室内环境：2Mbps）、比现有系统有更高的频谱效率等基本要求。
第三代移动通信标准发展大事记1985年，未来公共陆地移动通信系统（FPLMTS）概念被提出。
1991年，国际电联正式成立TG8/1任务组，负责FPLMTS标准制订工作。
1992年，国际电联召开世界无线通信系统会议（WARC），对FPLMTS的频率进行了划分，这次会议成为第三代移动通信标准制订进程中的重要里程碑。
1994年，ITU-T与ITU-R正式携手研究FPLMTS。
1997年初，ITU发出通函，要求各国在1998年6月前，提交候选的IMT-2000无线接口技术方案。
1998年6月，ITU共收到了15个有关第三代移动通信无线接口的候选技术方案。
1999年3月，ITU-R TG8/1第16次会议在巴西召开，此次会议确定了第三代移动通信技术的大格局。
IMT-2000地面无线接口被分为两大组，即CDMA与TDMA。
ITU-R TG8/1巴西会议结束不久，爱立信与高通达成了专利相互许可使用协议。
1999年5月，国际运营者组织多伦多会议上30多家世界主要无线运营商以及十多家设备厂商针对CDMA FDD 技术达成了融合协议。
1999年6月，ITU-R TG8/1第17次会议在北京召开，这次会议不仅全面确定了第三代移动通信无线接口最终规范的详细框架，而且在进一步推进CDMA技术融合方面取得了重大成果。
1-3G发展介绍
1,多址的基本概念
实际系统中的多址技术
AMPS GSM —— FDMA/FDD —— TDMA/FDD
ISIS-95 —— CDMA/FDD PHS DECT —— FDMA/TDD —— TDMA/TDD
2,频分多址(FDMA) 频分多址(FDMA)
FDMA原理 FDMA原理
频分多址是将给定的频谱资源划分为若干 个等间隔的频道( 或称信道) 个等间隔的频道 ( 或称信道 ) 供不同的用 户使用. 户使用. 频隙独占, 频隙独占,时间共享 .
DUDDDDDD 频分双工 (FDD): 上行频带和下行频带分离 D DDDDDD
U 资源: U 上行 D 下行 未使用
6,TD-SCDMA , -
TD-SCDMA中的码分多址原理 TD-SCDMA中的码分多址原理
最多可达 16个码道
CDMA 特性
对同一无线信道的多用户同时访问 根据用户需求进行容量分配 每个CDMA用户和所有使用同一无线信 每个 用户和所有使用同一无线信 道和时隙的用户都发生干扰(多址干扰) 道和时隙的用户都发生干扰(多址干扰)
1,多址的基本概念
多址的基本原理
利用信号的正交性原理, 利用信号的正交性原理 , 即利用信号参量的 正交性来区分不同用户. 正交性来区分不同用户 . 要识别信号特征上 的差异, 表现为信号的某些参数上差异, 的差异 , 表现为信号的某些参数上差异 , 如 信号的工作频率, 信号出现的时间, 信号的工作频率 , 信号出现的时间 , 信号具 有特定的波形(不同的代码) 有特定的波形 ( 不同的代码 ) 只要这此信号 特征彼此独立, 特征彼此独立 , 或者说正交或互相关系数近 似等于0 就可以识别信号. 似等于0,就可以识别信号.
3G技术的演进
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3G技术的演进
3G技术的演进历程
目录
01 WCDMA技术演进路线
03
TD-SCDMA技术演进 路线
02
cdma2000技术演进 路线
技术路线（Technology route）是指要达研究目标准备采取的技术手段、具体步骤及解决关键性问题的方法 等在内的研究途径。
技术路线也可以理解为技术开发的“作战过程和计划”。这里我们就聊一聊WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三 种技术演进历程。
CDMA技术标准由3GPP2标准组织负责。3GPP2成员包含：TIA（北美）、CCSA（中国）、ARIB/TTC（日本）和 TTA（韩国）。其目标写得很简洁“提供更加高速的无线速率，全IP的络结构”。
谈到cdma2000的技术路线，CDMA2000无线侧已有的标准为1x、EV-DO、EV-DV。这是单载波的技术路线。现 有的协议版本包含Release 0, Release A, Release B, Release C。cdma2000已放弃了多载波（3x）的技术 路线。
TD-SCDMA技术演进路线
TD-SCDMA技术 目标
TD-SCDMA演进 路线
当今的世界，国际市场的竞争归根到底是技术之争和标准之争。中国自主的3G标准TD-SCDMA作为移动他通信 国际技术标准的突破是值得“大书特书”的。
中国提出的TD-SCDMA标准相对于前两个标准晚了许多，技术标准成熟度也有一定的差距。但我们要看到中国 的技术标准虽然提出的较晚，但在技术实现上有很多创新。其后发优势是不容忽视的。
TD-SCDMA技术目标：“引入新的技术特性，进一步提高系统的性能”。目前已规划引入的技术特性包含：智 能天线终端定位功能、HSDPA、MIMO等。
3G系统演进－1
Wireless Technology Innovation Labs
第二代移动通信系统向第三代移动通信系统
演进
徐国鑫
Xuguoxin@
北京邮电大学无线通信新技术研究室
1
Wireless Tech
Innovation
WTI
Wireless Technology Innovation Labs
13
WTI
Wireless Technology Innovation Labs Network Architecture for Both 2G and 3G Services 3G在2G网络上重叠
在两个网上共享用户信息
2G RAN
2G Core Network
移动用户
HLR (User Profile)
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WTI
Wireless Technology Innovation Labs Third Generation (ITU) Requirements
High Speed Packet & Circuit Data Asymmetric & Symmetric Transmission
144 kbps vehicular 384 kbps pedestrian 2 Mbps indoor
99 Q1 99 Q4 00 Q4
4
低 速 数 据
01 Q4
WTI
800 ·Þ ÅÖ 820
Wireless Technology Innovation Labs
频率因素比较—频率适用性
840 860
872
880
## 890
900 GSM
905
3G系统演变
3G系统演变1系统原理1.1WCDMA与CDMA2000概述移动通讯系统已经经历了第一代模拟通讯系统，第二代数字通讯系统（GSM、CDMA），目前正朝第三代移动通讯系统发展。
由于存在两种不同的2G制式，所以在2G向3G的演进过程中，也存在相应的两条路线。
对于GSM，采用WCDMA的演进策略；对于窄带CDMA(IS95+ANSI 41)，采用CDMA2000的演进策略。
对于WCDMA与CDMA2000两种制式，无论是无线技术还是网络技术，都存在非常大的相似之处，而这也正是这两种制式可以采用一个统一平台的技术基础。
对于两种制式来说，其标准的制定都非常注重逐步演进的概念，以保证整个网络体系的发展是采取一种平滑的演进策略，并且可以向不同的运营商提供不同的解决方案与建网策略，以满足不同运营商的特殊需求。
由于标准是逐步演进的，所以标准的制定也必然是分阶段的。
从目前的标准来看，WCDMA分成三个比较清晰的阶段，即R99、R4、R5；CDMA2000标准的阶段划分比较模糊，但也基本可以对比于WCDMA，划分为3个阶段，即Phase 0、Phase 1/2、Phase 3。
在此，需要特别强调的是，对于这两种制式来说，运营商并不需要严格遵循标准的三个阶段去分阶段构建自己的网络。
运营商可以根据自己的事迹情况选择从某种阶段标准构建自己的网络，也可以跨越某个阶段。
例如，对于没有2G网络的运营商，如果在全IP的标准以及供货环境都成熟的情况下，完全可以选择跨越前两个阶段，直接构建全IP的网络。
在本章中，将分别对两种体制标准的三个发展阶段做详细描述。
对于各个网元的功能与各个接口的功能，请参考附录1与附录2。
在本章中以及附录1与附录2中，如果未特别指明所描述的网元与接口是属于哪个体系，则此描述对两种体系都适用。
1.2第一阶段图4.1所示是WCDMA R99的网络示意图，图4.2所示是CDMA2000 Phase0的网络示意图。
该阶段，对于两种制式来说，是2G网络向3G网络演进的阶段。
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• 对于商业
– 高速接入 – 视频会议 – 实时财经信息
4
WTI
Wireless Technology Innovation Labs
移动通信各代典型系统特点
典型代表 技术 特性
第一代 第二代 第二代半 第三代
higher GSM frame structures
主流技术： WCDMA
cdma2000 TD-SCDMA
高保密性
全球范围无缝漫游系统 微蜂窝结构
12
WTI
Wireless Technology Innovation Labs
分组交换的服务质量
Conversational
Mobile Data Evolution Voice
Ðúƶ Ö¹Ò¯
ª¨ ÁÍ
ÐúƯ Ö¹Ò¶
942.5
885 885
ª¨ ÁÍ
7
960
Ð ú ç Å Ö ¹ µ Ð
Ð ú ç Å Ö ¹ µ Ð
ü Ó ¾ ¶
ü Ó ¾ ¶
WTI
Wireless Technology Innovation Labs
中国频率资源分配:
空 TDD FDD (上行) 卫星 30 MHz 1980 TDD 15 MHz 空 FDD (下行)
15 20 MHz MHz 1885 1900 1920
60 MHz
85 MHz
60 MHz
2010 2025
2110
2170
双工间隔 190 MHz
空中接口 TD-SCDMA W-CDMA ? TD-SCDMA
模式 TDD FDD TDD
频段 20 + 15 MHz 60 + 60 MHz 15 + 85 MHz
15
WTI
Wireless Technology Innovation Labs 2G 与3G网络结构
PSTN
PSTN
GMSC
C D
AUC
H
GGSN
Gc Gr Gf Gn
Gi
PDN
Other PLMN
HLR EIR
F
Gp
VLR
E
VLR
MSC
A
MSC
Iu-CS RNS
Gs Iu-CS Iu-PS RNS
10
WTI
Wireless Technology Innovation Labs 第二代系统空中接口-CDMA
用户的接入方式采用码分多址（CDMA） 软容量、软切换，系统容量大 抗多径衰落 可运用话音激活、分集接收等先进技术 频率800/1900 信号带宽 1.25MHz 每个信道的用户数 约为20个 频道划分方式：FDMA+CDMA
Wireless Technology Innovation Labs
移动数据业务发展方向
3G GPRS TV Conference Interactive TV Web Video streaming Video Mail WAP Mobile Office Music Radio 高 速 数 据
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WTI
Wireless Technology Innovation Labs 第三代数字蜂窝移动通信系统
3G的主要特点： 支持移动多媒体业务
宽带CDMA技术 高频谱效率 FDMA/TDMA/CDMA 从电路交换到分组交换 从媒体(media) 到 多媒体(Multi-media)
站点共享
节点重用
增强终端 用户体验
公共网络管理
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WTI
Wireless Technology Innovation Labs
2。无线网络的演进
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WTI
Wireless Technology Innovation Labs
2G-无线接口
• 无线接口不同
– 调制和信令
– – – –
AMPS TACS NMT
AMPS GSM GPRS W-CDMA
小区制蜂窝系统 数字蜂窝 （TDMA） 通用分组数字蜂 窝 宽带码分多址， 实现宽带多媒体 业务 …
模拟话音 数字话音，数据速率 9.6Kb/S 数据速率115Kb/s,数据 在线连接 数据速率最高达2Mb/s， 数据在线连接宽带数据 业务 …
后三代
…
5
WTI
WTI
Wireless Technology Innovation Labs
第二代移动通信系统向第三代移动通信系统
演进
徐国鑫
Xuguoxin@
北京邮电大学无线通信新技术研究室
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Wireless Tech
Innovation
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Wireless Technology Innovation Labs
Schedule Management Work flow Management Electronic Conference Multi-player File Sharing Games m-banking m-cash m-stock trading Picture Mail Information Chat Services Route planning SMS E-Mail Room
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WTI
Wireless Technology Innovation Labs
无缝网络运营
优化无线 网络资源
传输共享
GSM/GPRS/EDGE WCDMA
流量管理 业务连续性
Core Network Core Network Application Servers Application Servers
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Background Conversational
473
2048
Data rate
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Wireless Technology Innovation Labs
CDMA2000 演进到 3G
IS-95B 利用多码道 数据速率可以达到 64kbps 大部分运营商直接过渡到1xRTT CDMA2000 1xEV-DO: 专门对数据业务进行优化 CDMA2000 演进的第三阶段 标准化的版本是 Qualcomm 的High Data Rate (HDR) 在码的基础上增加TDMA划分。 适用于高度非对称的高速数据应用 传输速率达到 2Mbps +, 认为是 “3G”系统 可以采用新的或是现存频谱
Audio streaming Gaming
Interactive Conversational
Corporate Data Access E-mail WEB Browsing EDGE GPRS WAP Applications Multimedia Messaging Short Messagin g 0 8 16 Audio clip downl. Video clip downl. 48 128
960
960
AMPS Àú ù DAMPS/CDMA
825 845 850
AMPS DAMPS/CDMA
870
CDMA 900
890 895
CDMA 900
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µñ»Ö Òή·
806
PDC
810 825 ýÝ Ê¾
821 825
JTACS
860
Ó¦ CT2 ½ Á
840 843 851
JTACS
14
1xEV-DV
CDMA2000 3xRTT
CDMA2000 1x增强 DV CDMA2000 演进的第四阶段 正在开发阶段 速度可以达到5Mbps+ (高于3xRTT!)
WTI
Wireless Technology Innovation Labs
GSM 演进到 3G
High Speed Circuit Switched Data 组合四个时隙作为一个数据连接 ~ 50 kbps 与GPRS比较更适用于实时应用 低效率 ->即使在没有数据传输时也占用资源 没有 GPRS应用的广泛 (很多运营商跳过HSCSD) GSM 9.6kbps (一个时隙) GSM 数据 也被称为CSD
1。 3G网络基本概念 2。无线网络的演进 3。核心网的演进
4。业务的演进
2
WTI
Wireless Technology Innovation Labs1。 3G源自络基本概念3WTI
Wireless Technology Innovation Labs
Why 3G?
• 更高的带宽带来更多的应用。 • 对消费者
870
ETACS
PDC
925
915
Þ Ð Ä 915 Î Ö Ð 917
940
955
¯º ¼È °Ã ¹Ó
CDMA
835
¯º ¼È
ýÝ Ê¾
866 870
CDMA
880
GSM
890 903
909
«Í㥠´Ë¹°
¨» ¶Î
925 930 935
GSM
948
Ðú Ö¹
¹ÃÖä Ê Ó ·Å
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ª¨ ÁÍ
99 Q1 99 Q4 00 Q4
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频率因素比较—频率适用性
840 860
872
880
## 890
900 GSM