3G技术综述

null3G技术综述3G技术综述 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 发展部 庞勇议程议程移动通信的历史与演进 网络架构的演进 业务的演进 应用 总结议程议程移动通信的历史与演进 网络架构的演进 业务的演进 应用 总结最早的移动电话（1924）最早的移动电话（1924）电信服务用户统计电信服务用户统计蜂窝移动技术蜂窝移动技术频率调制 天线分集 蜂窝概念 贝尔实验室(1957 & 1960) 频率重用 通常每7个小区一组 扇区划分改善频率重用 例如3个扇区 切换 端局交换机改进 HLR、寻呼、切换第一代系统（1G）第一代系统（1G）Advanced Mobile Phone Service (AMPS) 美国试验 (’78)；日本 (’79) 和美国 (’83) 部署 800 MHz频段 仍然在美国广泛使用 Nordic Mobile Telephony (NMT) 瑞典、挪威、丹麦、芬兰 1981年投入使用；现在已基本上消亡 450 MHz频段；后来也使用900 MHz频段 (NMT900) Total Access Communications System (TACS) 英国设计；类似AMPS；1985年部署 900 MHz频段 少量TACS-900系统仍在欧洲使用 中国的模拟系统为TACS+第二代系统（2G）第二代系统（2G）数字系统 利用技术提高容量 语声压缩；数字信号处理 采用并扩展“智能网”概念 改善欺诈预防 增加新业务 2G系统多样性 GSM IS-95 CDMA (cdmaOne) IS-54/IS-136 TDMA（北美） PDC（日本） iDEN DECT和PHS（小灵通）GSMGSMGlobal System for Mobile 欧洲联合开发，1982年启动 专注于泛欧无缝漫游 1991年开始商用 时分多址 (8时隙，200KHz) 900 MHz频段；后扩充1800 MHz频段 1900 MHz频段 (美国PCS频段) GSM是目前的主导标准 接口定义清晰；市场竞争者多 90年代后期网络效应（麦特卡夫定律）开始起作用 现在三频GSM手机可以全球漫游CDMACDMA码分多址 共享相同频带 3G的基本接入技术 Qualcomm演示 (1989) 提高容量，简化网络规划 香港首先部署 (1994) 韩国非常成功 1996年就突破一百万用户 美国运营商Verizon和Sprint采用 通往3G的最简单途径IS-95 (cdmaOne)IS-95 (cdmaOne)TIA标准：IS-95/ANSI-95 (1993) IS-95部署于800 MHz频段 J-STD-08变种部署于1900 MHz频段 用于美国PCS频段 标准发展 解决问题，增加数据服务 IS-95A (14.4 kbps) IS-95B (64 kbps) —— 2.5G IS-95A/B均符合J-STD-08 核心网均采用TIA IS-41/ANSI 41D-AMPS/TDMA & PDCD-AMPS/TDMA & PDC时分多址 3时隙，30 kHz IS-54/IS-136标准由TIA制定 1993年部署 AT&T Wireless和Cingular采用IS-136 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 过渡到GSM，再向W-CDMA演进 PDC是日本的主导标准 1994年部署 NTT DoCoMo拥有最大的PDC网络 i-modeiDENiDENMotorola专利系统 时分多址 基于GSM架构 800 MHz专用移动无线电 (PMR) 频段 刚好在800 MHz蜂窝频段之下 特殊 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 支持快速 “Push-to-Talk” 对老式PMR服务的数字替代 Nextel采用 Nextel在美国市场上拥有最高的ARPU 提供“Direct Connect”品牌的push-to-talk业务DECT和PHSDECT和PHS时分多址 Digital European Cordless Telephony 企业应用（例如无线PBX） 极小蜂窝；楼内传播问题 高带宽 (32 Kbps信道) 高质量话音及ISDN数据服务 Personal Handiphone Service 性能类似 (32 Kbps信道) 曾经在日本城市（高人口密度）部署 4信道基站使用一条ISDN BRI线路 基站安装于电话亭顶部 目前在中国大量部署（小灵通）2G市场分布2G市场分布Source: EMC World Cellular / GSM Association3G远景3G远景全球漫游 多媒体（话音、数据和视频） 提升数据速率 移动中384 Kbps，静止时2 Mbps 提高容量（更高的频谱效率） IP架构 目前存在的问题 还没有无线数据的“Killer App” 厂商驱动国际标准化国际标准化ITU（国际电信联合会） 无线电标准及频谱 IMT-2000 ITU的3G全称（Umbrella Name） International Mobile Telecommunications 2000 国家及地区性标准化组织协作开展3G合作项目 ARIB、TIA、TTA、TTC、CWTS、T1、ETSI 3G Partnership Projects（3GPP & 3GPP2） 关注接入及核心网络的发展IMT-2000远景内涵IMT-2000远景内涵包括LAN、WAN和卫星业务IMT-2000 无线电标准IMT-2000 无线电标准IMT-SC*单载波（UWC-136）：EDGE GSM演进（TDMA）；200 KHz信道；“2.75G” IMT-MC*多载波CDMA：CDMA2000 IS-95 CDMA（cdmaOne ）演进 IMT-DS*直扩CDMA：W-CDMA 3GPP新方案；UTRAN FDD IMT-TC**时间码CDMA 3GPP新方案；UTRAN TDD 中国新方案；TD-SCDMA IMT-FT** FDMA/TDMA（原有的DECT）* 成对频谱；** 不成对频谱CDMA2000CDMA2000源自Qualcomm CDMA cdmaOne or IS-95 更佳的2G到3G过渡方案 cdmaOne运营商不需要另外的频谱 3x保证比 UMTS即W-CDMA更高的数据速率 比W-CDMA更优的频谱效率（?） 尚在争论 CDMA2000核心网欠成熟 cmdaOne的接口是厂商专有的 CDMA2000厂商有望符合 3GPP2规范UMTS（W-CDMA）UMTS（W-CDMA）宽带CDMA Universal Mobile Telephone Service（UMTS） 欧洲提交的标准 GSM运营商的过渡途径 发挥GSM的主导地位 需要新频谱 5 MHz（对称） 在欧洲及其它一些地区是强制系统 欧洲已经拍卖了新频谱 现在看来价格过高TD-SCDMATD-SCDMA时分同步CDMA 中国开发（与西方的谈判工具？） 相对不成熟，但是具有庞大的开发计划 很好地匹配非对称业务流量 单频带 不成对频谱；低至1.6 MHz；高频谱效率的时分双工（TDD） 成本相对很低 手机更小，成本更低 功耗更低 功率放大器线性要求很高 相对较难满足规范向3G过渡向3G过渡移动无线频谱移动无线频谱CDMA演进途径的优势难以抵消从GSM转向cdmaOne的成本全球漫游的前景全球漫游的前景多种语声编码 (AMR, EVRC, SMV, …) 多频段 800, 900, 1800, 1900, 2100, 2500, …? MHz 多调制方式 GSM/TDMA, W-CDMA, CDMA2000, TD-SCMDA 手持终端（多频多模） 芯片技术 软件无线电 电池多址无线电技术多址无线电技术1G – 频分多址1G – 频分多址2G – 时分多址2G – 时分多址2G & 3G – 码分多址2G & 3G – 码分多址Code Division Multiple Access 扩频调制 最初为军用开发 抗干扰 编码调制 所有用户共享相同（大块）频谱 1:1频率重用 软切换 3G无线电标准的基础 CDMA2000、W-CDMA、TD-SCDMAnullCourtesy of Suresh Goyal & Rich HowardnullCourtesy of Suresh Goyal & Rich HowardnullCourtesy of Suresh Goyal & Rich Howard议程议程移动通信的历史与演进 网络架构的演进 业务的演进 应用 总结核心网架构演进核心网架构演进当前存在两种广泛部署的架构 GSM-MAP：GSM运营商采用 Mobile Application Part 基于SS7 定义附加的移动性、认证等信令 ANSI-41 MAP：AMPS、TDMA、cdmaOne TIA/ANSI标准 Cellular Radio Telecommunications Inter-system Operation 各自向共同的“All IP”远景演进 “All IP”仍在定义中 GAIT提供一条互操作途径 GSM ANSI Interoperability Team 例如漫游典型2G架构典型2G架构BTS Base Transceiver Station BSC Base Station ControllerMSC Mobile Switching Center VLR Visitor Location Register HLR Home Location Register网络分层网络分层与PSTN一样，2G移动网络也具有网络分层 传输平面 信令平面 一些网元仅存在于信令平面 HLR、VLR、SMS Center、…核心网络的信令核心网络的信令基于SS7 ISUP以及特殊应用部分 GSM MAP和ANSI-41服务 移动性、呼叫处理、认证、 O&M 补充业务 SMS, … 用于移动性管理的位置寄存器 HLR 永久数据 VLR 漫游终端的本地数据PSTN-to-Mobile CallPSTN-to-Mobile Call(STP)(SCP)PSTNPLMN(SSP)(SSP)BSSMSPLMN(Home)(Visitor)(STP)HLRGMSC(SSP)VMSCVLRSCPGSM 2G架构GSM 2G架构BSS Base Station System BTS Base Transceiver Station BSC Base Station Controller MS Mobile StationNSS Network Sub-System MSC Mobile-service Switching Controller VLR Visitor Location Register HLR Home Location Register AuC Authentication Server GMSC Gateway MSCGSM Global System for Mobile communication GSM增强GSM增强90年代中期以来出现的新技术 全球标准：最广泛的部署 对于增强的重大回报 跳频（Frequency Hopping） 克服衰落 小区同步 DFCA Dynamic Frequency and Channel Assignment 为最小化干扰而分配无线资源 也用于确定移动台位置 TFO Tandem Free OperationGSM增强（续）GSM增强（续）AMR语声编码 语声比特 vs. 纠错比特 掉话率更低 DTX – Discontinuous Transmission 更低干扰（静默时接近 0 bps） 小区呼叫数更高 HSCSD - High Speed Circuit-Switched Data 信道聚合 超越9.6 Kbps限制 (~50 kbps) GPRS - General Packet Radio Service EDGE - Enhanced Data rates for GSM EvolutionTFO的概念TFO的概念对于mobile-to-mobile call，取消不必要的编码转换，改善话音质量 可在现有网络中工作 (BSC、MSC) 新型TRAU在呼叫建立之后协商TFO（带内） TFO帧使用64 Kbps电路的LSBits承载压缩语声帧和 TFO信令 MSBits仍承载正常的G.711语声抽样 局限性 手机中的语声编解码器相同 核心网中的数字透明性 (EC off!) TFO随小区切换、呼叫转移、带内 DTMF、通告或电话会议而取消TFO – Tandem Free OperationTFO – Tandem Free OperationNo TFO : 2 unneeded transcoders in path With TFO (established) : no in-path transcoderABTSBSCAterMSCMSCBSCMSMSBTSAbisGSM CodingG.711 / 64 kbGSM CodingCDDCCDDC(**) or 7 bits if Half-Rate coder is usedABTSBSCAterMSCMSCBSCMSMSBTSAbisGSM Coding[GSM Coding + TFO Sig] (2bits) + G.711 (6bits**) / 64 KbGSM CodingCDTFOTFODCPSTN*PSTN*(*) or TDM-based core network新的语声编码新的语声编码AMR: Adaptive Multi-Rate 为UMTS (W-CDMA) 定义 正在改进以便用于GSM SMV: Selectable Mode Vocoder 3GPP2为CDMA2000定义 多种可用编码速率 AMR 8种速率 12.2、10.2、7.95、7.4、6.7、5.9、5.15、4.75 kbps 以及静默帧（接近 0 bps） SMV 4种速率 8.5、4、2、0.8 kbps 更低比特率允许更强纠错 根据无线干扰状况动态调节GPRS – 2.5G（GSM）GPRS – 2.5G（GSM）General Packet Radio Service 首次引入分组技术 聚合无线信道 最多8个信道（时隙） CS-1~CS-4 支持更高数据速率 根据信道可用性 多用户共享聚合信道 全新的IP数据基础设施 对话音网络没有改变GPRS架构GPRS架构BSS Base Station System BTS Base Transceiver Station BSC Base Station Controller NSS Network Sub-System MSC Mobile-service Switching Controller VLR Visitor Location Register HLR Home Location Register AuC Authentication Server GMSC Gateway MSCSGSN Serving GPRS Support Node GGSN Gateway GPRS Support NodeGPRS General Packet Radio Service2G MS (voice only)EDGE – 2.75G（GSM）EDGE – 2.75G（GSM）Enhanced Data rates for GSM Evolution 为GSM提供更高数据速率 仍是200 KHz信道频宽 仍采用TDMA 8-PSK调制 3 bits/symbol 3倍数据速率 覆盖范围更小 对噪声/干扰更敏感 GAIT – GSM ANSI Interoperability Team 允许IS-136 TDMA运营商向EDGE演进 新的GSM/EDGE无线技术 演进的ANSI-41核心网GSM演进（数据访问）GSM演进（数据访问）1997200020032003+GSMGPRSEDGEUMTS9.6 kbps115 kbps384 kbps2 MbpsGSM evolution3G3G Partnership Project (3GPP)3G Partnership Project (3GPP)3GPP定义从GSM到UMTS（W-CDMA）的演进 从仅有GSM演进到支持GSM、GPRS以及新的W-CDMA设施 3GPP Release 99 增加3G无线技术 3GPP Release 4 增加软交换/话音网关和分组核心网 3GPP Release 5 首次引入IP多媒体业务 (IMS) 采用SIP技术及QoS机制 3GPP Release 6 “All IP”网络 仍在定义中3G rel99架构 – 3G无线技术3G rel99架构 – 3G无线技术SS7IPBTSBSCMSCVLRHLRAuCGMSCBSSSGSNGGSNPSTNPSDNCNGsBSS Base Station System BTS Base Transceiver Station BSC Base Station Controller RNS Radio Network System RNC Radio Network ControllerCN Core Network MSC Mobile-service Switching Controller VLR Visitor Location Register HLR Home Location Register AuC Authentication Server GMSC Gateway MSCSGSN Serving GPRS Support Node GGSN Gateway GPRS Support NodeAEPSTN2G MS (voice only)2G+ MS (voice & data)UMTS Universal Mobile Telecommunication SystemGb3G rel4架构 – 软交换3G rel4架构 – 软交换Transcoder Free Operation (TrFO)Transcoder Free Operation (TrFO)避免不必要编码转换，改善话音质量 类似TFO 基于分组核心网 带外协商 呼叫建立时两终端选取相同编解码方式 通过信令过程支持突发信道重新配置 切换、… 无法实现TrFO时，可以尝试 TFO 例如在分组交换核心网与电路交换核心网之间过渡TrFO + TFO示例TrFO + TFO示例2G手机到3G手机 结合TrFO和TFO 避免话路中的编码转换3G rel5架构 – IP多媒体3G rel5架构 – IP多媒体3GPP rel6目标3GPP rel6目标IP Multimedia Services, phase 2 IMS消息及群组管理 WLAN互通 语声激活的业务 Distributed Speech Recognition (DSR) Number Portability 其它增强功能 进行中… 范围 定义3GPP23GPP23rd Generation Partnership Project “Two” 分立的组织 定义IS-41演进 3GPP专注于GSM和UMTS 保留最终合并的目标 3GPP + 3GPP2 IS-41向“All IP”的演进 更直接 跳过ATM阶段 更快？ 1xRTT – 支持IP分组（类似GPRS） 1xEV-DO – 只支持分组数据 1xEV-DV – 增加软交换/话音网关 3x – 三倍的无线数据速率2G cdmaOne (IS-95 + IS-41)2G cdmaOne (IS-95 + IS-41)CDMA2000 1x网络CDMA2000 1x网络Packet Data Serving Node (PDSN)Packet Data Serving Node (PDSN)建立、维持和终结与移动台的PPP会话 支持简单和移动IP业务 为来访移动台充当移动IP Foreign Agent 处理对移动台的认证、授权和计费（AAA） 采用RADIUS协议 路由数据包 移动台与外部分组数据网之间 收集使用数据并转发给AAA ServerAAA Server和Home AgentAAA Server和Home AgentAAA server 认证 PPP和移动IP连接 授权 业务特征描述 安全密钥分发及管理 计费 用于计费的使用数据 Home Agent 当移动IP用户从一个网络移动到另一个网络时追踪其位置 当移动节点附着在外部网络上时代替其接收数据包并将数据包传送到其当前附着点1xEV-DO – 只支持IP数据1xEV-DO – 只支持IP数据1XEV-DV – 支持IP数据和话音1XEV-DV – 支持IP数据和话音Packet switched voice议程议程移动通信的历史与演进 网络架构的演进 业务的演进 应用 总结生机勃勃的移动业务生机勃勃的移动业务SMS、EMS、MMS 位置服务 3G-324M视频 VoIP（无QoS）；Push-to-Talk IP多媒体业务（QoS） 远景 融合的“All IP”网络Short Message Service (SMS)Short Message Service (SMS)点对点的简短文本消息业务 通过信令信道传送消息 MAP或IS-41 SMSC存储转发短消息 送达报告 SME是移动台或任意数据终端SMS要点SMS要点基本业务 SM MT (Mobile Terminated) SM MO (Mobile Originated) SM MO可取消 (3GPP2) 用户可确认 (3GPP2) 中继和存储转发短消息 SM Service Center (3GPP) Message Center (3GPP2) 最多140字节 可压缩 (MS-to-MS) 可分割SMS传送 送达/提交报告 3GPP2中可选 Messages-Waiting SC通知HLR/VLR消息无法送达MS Alert-SC HLR通知SC相关MS已准备好接收 所有消息通过信令信道传送 通常是SS7 SMSC可选择支持IPEMS要点EMS要点Enhanced Message Service 利用SMS基础设施 负载格式化属性支持 文本格式化 对齐、字号、字体、色彩、… 图片或矢量图形 动画 音效 兼容2G SMS移动台 2G SMS规范可以支持负载格式化 2G MS忽略特殊格式MMS要点MMS要点非实时多媒体消息业务 文本 语声 (AMR编码) 音频 (MP3、合成MIDI) 图像、图形 (JPEG、GIF) 视频 (MPEG4、H.263) 随多媒体技术发展而发展 采用IP数据通道和IP协议 非SS7 WAP、HTTP、SMTP、... 适应终端能力 媒体格式转换 (JPEG to GIF) 媒体类型转换 (fax to image) SMS (2G) 终端互通MM可转发 (无需下载) 可设置有效期限 单一或多个地址 电话号码或电子邮件地址寻址 E.164 RFC 822 扩展的报告功能 提交、存储、送达、读取、删除 支持MMBox 即一个电子邮箱 可选支持流媒体 (RTP/RTSP)MMS架构MMS架构PLMNHLRMMS Relay / ServerPDNUEMM1MMS User AgentMMS Relay / Server (or ProxyRelay Server)External legacy servers (E-mail, Fax, UMS, SMSC…)Value-Added Services ApplicationMMS User Databases(*) OptionalWAP Gw位置服务位置服务应急服务 E911 - Enhanced 911 增值个人服务 找朋友、问路 商务服务 优惠券、促销信息 网络内部服务 业务量及覆盖测量 合法监听扩展服务 定位嫌疑犯位置信息 三维位置、速度、方向 具有时间戳 测量精度 响应时间 QoS量度 安全性和私密性 授权客户端 安全信息交换 私密性控制 用户还是运营商定位技术定位技术小区标识 基于定时 TA: Timing Advance 基于定时和三角测量 TOA: Time of Arrival TDOA: Time Difference of Arrival AOA: Angle of Arrival EOTD: Enhanced Observed Time Difference 基于卫星导航系统 GPS: Global Positioning System A-GPS: Assisted GPS 多种技术途径 网络技术 手持终端技术 网络辅助终端技术 附加核心网基础设施 位置计算 移动位置服务器E911 Phase II架构E911 Phase II架构PDE - Position Determining Entity MPC - Mobile Positioning Center ESRK - Emergency Service Routing Key ALI DB - Automatic Location Identification Data BaseLCS架构 (3GPP)LCS架构 (3GPP)LMUCNBTSBSCVLRHLRSGSNGsLMU Location Measurement Unit SMLC Serving Mobile Location Center GMLC Gateway Mobile Location CenterAGbNode BRNCIuUESMLCLbMSCGMLC (LCS Server)GMLCLrLCS ClientLgSMLC(Type A)(Type B)(LMU type B)3G-324M视频业务3G-324M视频业务初始移动视频服务 利用3G数据带宽 在没有IP多媒体基础设施的情况下 DoCoMo已经在日本部署 利用高速电路交换数据通道 64 Kbps H.324视频结构 MPEG 4视频编码 AMR音频编码 支持视频剪辑、视频流和实况视频会话 MS to MS MS to Internet或ISDN 使用网关3G-324M业务的通用技术平台3G-324M业务的通用技术平台Node B3G-324M MobileMSCUTRANUMTS Core NetworkIP NetworkRNCIu-cs3G-324MH.323 terminalStreaming/Mail media serverSoft Switch or Gate KeeperH.248 or RASH.323Support for H.323 calls & streaming mediaMulti-Media GWRTPPush-to-Talk业务Push-to-Talk业务Nextel的“Direct Connect”服务 20-25%额外ARPU 基于完全专利的iDEN 其他运营商非常眼红 遗留问题 “一直在线”的IP连接并非一直在线 暂停未使用的无线连接 重建需要2-3秒 Push-to-Talk是半双工服务 可以忍受不太长的时延 Sprint宣布提供Push-to-Talk服务 通过CDMA2000 1xRTT网络 VoIP 在不具备QoS的情况下All IP 业务All IP 业务IP Multimedia Subsystem (IMS) 3GPP Multi-Media Domain (MMD) 3GPP2 通过IP实现具有QoS保证的话音和视频服务 废弃电路交换话音设备 以融合两种独立核心网络架构为目标IMS/MMD服务 Presence Location Instant Messaging (voice+video) Conferencing Media Streaming/ Annoucements Multi-player gaming with voice channel3G QoS3G QoS对无线接入网的新需求 业务等级 conversational streaming interactive background 可规定能力 业务处理优先级 分配/保持优先级 差错率 传输时延 数据速率 定序递送IMS概念IMS概念核心网基于Internet概念 独立于电路交换网络 信令和承载业务以分组交换传送 利用现有无线基础设施 UTRAN – 3G (W-CDMA) radio network GERAN – GSM evolved radio network 使用进化的手持终端IMS架构IMS架构IMS漫游IMS漫游在rel5中，业务由归属网络控制 通过S-CSCF 但可在任何地点执行和提供 归属、拜访或外部网络MMD架构MMD架构议程议程移动通信的历史与演进 网络架构的演进 业务的演进 应用 总结2.5G & 3G应用问题2.5G & 3G应用问题没有新的杀手应用 多种可能的专门应用 话音和数据网络分离 “All IP”移动网络还很遥远 现有基础设施的垂直结构 不同的服务不同的平台 难以部署创新服务 计费模型发展滞后 与基于应用的服务不相配多模式服务和多应用平台多模式服务和多应用平台综合话音和数据应用 目前基于非“all IP”基础设施 文本消息加上语声识别激活的话音服务 随着新业务的提供而发展 多应用平台 集成TDM话音和IP数据 支持多种应用 灵活的计费和服务指配多模式应用范例多模式应用范例旅游信息 通过话音发出请求 接收文本响应 指路 通过话音发出请求 接收文本初始响应 在移动过程中更新 通过话音、SMS或丰富的图形 一对多消息 通过话音或文本记录消息 通过话音、SMS、WAP或电子邮件发送消息议程议程移动通信的历史与演进 网络架构的演进 业务的演进 应用 总结前景：光荣与梦想前景：光荣与梦想技术成熟 统一尚未圆梦 演进仍在继续 市场难测 发展未如期望 杀手应用难寻 中国是“救世主”吗?!Q&A Q&A 谢谢！谢谢！方案发展部 庞勇 分机：6317 手机：13910844076 电子邮件：pangyong@asainfo.com