3G 组网技术研究

MSTT February 2009 eat rues 技术专题F ···························· 3G 组网技术研究 * 郎为民 通信指挥学院管理运用教研室副主任 讲师 胡东华 通信指挥学院副教授 靳 焰 通信指挥学院讲师 王逢东 通信指挥学院讲师 摘要：作为未来 3G 的三大主流技术 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，TD- SCDMA、cdma2000 和 WCDMA 已经得到业界的 广泛认可。在技术创新和市场驱动的双重作用 下，3G技术开始加快从概念向产业化的进程，全 球主要设备制造商都在积极跟踪和研发基于 3G 技术的网络产品。对 TD-SCDMA、cdma2000 和 WCDMA的组网能力分别进行了分析，并给出了 相应的组网结构和组网模式。 关键词：时分同步码分多址，cdma2000，宽带码分 多址，组网，3G Abstract: As three main technical standards of future 3G network, CDMA2000, Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) and Time Division -Synchronization Code Division Multiple Access (TD-SCDMA) have been widely accepted by industry. 3G technologies are speeding up the transformation process from conception to indus - trialization and main manufacturers all over the world are tracking and developing network products based on 3G. This paper analyzes the networking capability of cdma2000, WCDMA and TD-SCDMA respectively, then proposes the corresponding net－ working structure and networking mode. Key Words: TD -SCDMA, cdma2000, WCDMA, Networking, 3G 从移动通信技术的发展趋势和可实现业务功能方面 分析，基于 CDMA制式的三种标准被普遍看好，分别对应 时分同步码分多址（TD- SCDMA）、cdma2000和宽带码分 多址（WCDMA）三种技术[1~4]，这三种技术是未来 3G的三 大主流应用技术。本文对 TD- SCDMA、cdma2000 和 WCDMA的组网能力分别进行了分析，并给出了相应的组 网结构和组网模式。 1 TD- SCDMA组网技术 TD- SCDMA是中国有自主知识产权的第三代移动通 信标准，它使用了当前许多先进的关键技术，如智能天线、 联合检测、动态信道分配等，具有较高的频谱效率并能有 效支持非对称的移动数据业务。TD- SCDMA有单独组网 和混合组网两种组网方式。 1.1 单独组网 利用 TD- SCDMA进行独立组网，就是指获得 3G牌照 的运营商只把 TD- SCDMA作为惟一的 3G制式进行运营， 如图 1所示。 这种 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 能够全面展示 TD- SCDMA的商用能力并充 分体现 TD- SCDMA在国内的发展地位，但也面临着组网 能力和终端缺乏等多方面的现实挑战，如 TD- SCDMA大 *基金项目：国家自然科学基金资助项目（60602029）。 2 2009 年 2 月第 2 期 现代电信科技 ODERN SCIENCE & TECHNOLOGYOF TELECOMMUNICATIONS 现代电信科技M···························· 图 2 TD-SCDMA与WCDM混合组网 图 1 TD-SCDMA单独组网 规模独立组网的能力及经济性问题、低成本的 TD- SCDMA手机终端问题、国际漫游能力问题以及 组网难度及技术可演进能力问题。 1.2 混合组网 混合组网方案的发展思路是：利用 WCDMA系 统实现对非热点城区边缘地带的覆盖；TD- SCDMA 作为城区中的惟一 3G制式热点，以较高的频谱效 率提供针对非对称、高速率的数据业务以及大话务 的承载，如图 2所示。由于在城区中的基站数远多于 农村 /郊区的基站数，这种方案在更大程度上体现 了 TD- SCDMA的发展利益。 这种方案的优势在于地域上两个网络的关系相 对清晰，但其挑战与实际操作的难度也比较大。首 先，由于需要WCDMA的补充实现全覆盖服务，这 种方案同样需要 WCDMA/TD- SCDMA双模手机终 端支持，因而也将在一定程度上面临终端发展问题的 困扰；其次，由于经济发展、行政规划和人口迁移等因 素，部分农村 /郊区有可能转化为城镇的非热点甚至 热点地区，这种情况在经济发展较快的东部地区将更 为普遍，这决定了在实际网络运营中两种制式网络的 边界是难以完全清晰界定的。如果运营商在这些新热 点地区增加 TD- SCDMA网络覆盖，两个网络的分散 性重叠将给网络规划与维护带来较高的成本与挑战； 最后，这种方案难以实现有效的监督和落实，除非在 TD- SCDMA覆盖区内不给予运营商相关的WCDMA 频率，否则在实际操作中难以防止WCDMA全覆盖 建设而 TD- SCDMA沦为补充的情况。 2 cdma2000 组网 目前 cdma2000 1X网络已经铺设好，该网络可 提供语音业务，并支持一定速率的数据业务（最高速 率达 153.6 kbit/s）。在此基础上发展 cdma2000 1X EV- DO，既要考虑对 cdma2000 1X原有网络的影 响，又要最大程度地体现 cdma2000 1X EV- DO的优 势，使网络平滑过渡到 cdma2000 1X EV- DO阶段。 cdma2000 1X EV- DO在组网布点时最有可能 出现的情况是：cdma2000 1X EV- DO网络用于城市 室内覆盖和室外及热点地区数据业务的覆盖；cd- ma2000 1X主要用于包括郊区及农村在内的话音和 低速数据业务的提供。对于 cdma2000 1X已覆盖地区，cdma2000 1X EV- DO存 在两种组网方案：升级方案和叠加方案。 2.1 升级方案 升级方案的指导思想是在 cd- ma2000 1X网络基础上，将热点地区升 级为 cdma2000 1X EV- DO体制来满足 新业务需求，并进行系统扩容，这样在前 向链路最高可获取 2.4Mbit/s数据业务速 率，如图 3所示。升级方案最有可能出现 cdma2000 1X与 cdma2000 1X EV- DO共 3 MSTT February 2009 eat rues 技术专题F ···························· 图 4 CDMA 1X与 EV-DO叠加组网 图 3 cdma 2000 1X升级到 1X EV-DO网络 站建设的情况。 升级方案需要对原有设备进行较大的改造，有 些设备必须替换： ·基站收发信台（BTS）设备：更换信 道板、升级软件、升级 BTS和 BSC间的 接口板。 ·基站控制器（BSC）设备：增加与分 组控制功能实体（PCF）接口以及 BSC 间接口。BSC平台升级以适应处理分组 数据业务。 ·移动交换中心（MSC）和归属位置 寄存器（HLR）设备：软件升级。 2.2 叠加方案 叠加方案的指导思想是保持原有 cdma2000 1X网络不变，同时新建一个 cdma2000 1X EV- DO网络。叠加方案可能出现 cdma2000 1X与 1X EV- DO共站建设，也可能出现 cdma2000 1X与 1X EV- DO不共站建设的情况，如图 4所示，它可有 三种方案。 （1）独立组网方案 新建移动交换中心和基站控制器，增加分组数 据业务节点（PDSN）和分组控制功能实体（PCF），新 业务与原有系统完全独立。 （2）共移动交换中心组网 新建基站控制器，新增 PDSN和 PCF，升级移动 交换中心软件。 （3）共移动交换中心和基站控制 器组网 新增分组数据业务节点（PDSN） 和分组控制功能实体（PCF），升级基站 控制器软件或基站控制器平台。 以上三种方案中，第一种方案对 原有 cdma2000 1X网络影响最小。 3 WCDMA组网 为了打造综合价值最大化的 WCDMA核心网络，在组网时需要考 虑 3个问题：核心网综合成本最优原则；建设 3G网 的版本选择；现网资源的整合。综合考虑上述问题， 做好核心网规划，同时在 3G网络建设过程中利用 后发优势、吸取 2G网络的建设经验，避免 2G网络 中现有的各种技术和应用弊端，从而建设一个高质 量、具有长远发展潜力的 3G核心网络是完全有可 能的。 3.1 3GPP R99的组网方式 从 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 发展的角度看，3GPP协议的各个阶段点 各有侧重。3GPP R99 阶段与 2G GSM以及 2.5G GPRS体系相比，主要是无线接入侧升级为WCDMA 无线接入系统，而核心网侧则无根本性变化。 4 2009 年 2 月第 2 期 现代电信科技 ODERN SCIENCE & TECHNOLOGYOF TELECOMMUNICATIONS 现代电信科技M···························· 图 5 3GPP R99本地组网方式 图 6 3GPP R99长途组网方式 图 7 3GPP R4本地组网方式 3GPP R99组网，沿袭了传统的 GSM组网方式。 3GPP R99的本地组网方式如图 5所示，长途组网如 图 6所示。这是一种成熟的，但不利于长期演进的技 术方案。 由于在 3GPP R99的组网中，MSC之间的传输 是 TDM话路，如果把MSC集中设置必然会造成传 输的长途迂回，从而增加运营商的成 本。因此，在规划网络时通常采取将 MSC设置到每个本地网的方式，MSC之 间直接互连或者在省会或中心城市设 置一级或者二级汇接局疏通 MSC之间 的话务。 3.2 3GPP R4的组网方式 3GPP R4阶段在核心网电路域分离 成MSC服务器和媒体网关（MG）两部分， 实现了控制和承载的分离，同时电路域 采用了与分组域相同的分组传输网络， 并实现了在 IP /ATM网络上承载分组 话音数据和信令的能力。因此，对于 3GPPR4阶段来说，最大的变化在于在 这个阶段引入了软交换这个概念。 在 R4的组网中，由于控制和承载 分离并且MSC服务器和MG之间只是 IP上承载的信令，占用的带宽非常少， 使得MSC服务器和MG之间可以经济 地拉远放置。3GPPR4的本地组网方式 如图 7所示，长途组网如图 8所示。 3GPPR4组网的一种方式是沿袭移动 GSM网目 前的网络结构，在大多数省份或直辖市采用三级网的 网络结构，即设置一对汇接移动交换中心 （TMSC）服务器 1，负责省际及国际话务汇接，一对 TMSC服务器 1采用负荷分担方式工作；设置一对或 多对 TMSC服务器 2，负责省内话务汇接，成对的 TMSC服务器 2采用负荷分担方式工作；本地网设置 一到多个MSC服务器。本地网内话务可以采用 TM- SC服务器 2汇接机制，也可在话务量较大的MSC服 务器之间设置直达路由；省内长途话务通过 TMSC服 务器 2汇接；省际话务可以经过 TMSC服务器 2汇接 到 TMSC服务器 1，部分省际话务量较大的MSC服 务器可以建立与 TMSC服务器 1的直达路由。 3GPP R4 组网的另一种方式是考虑到提高 MSC服务器容量，可以通过各大区汇接中心的 TM- SC服务器 1采用一级汇接的方式实现国内长途互 5 MSTT February 2009 eat rues 技术专题F ···························· MSTT 图 9 混合组网方式逻辑结构 图 8 3GPP R4长途组网方式 连。各大区汇接中心 TMSC服务器 1之间全互连，省 内MSC服务器之间根据话务互连需求，通过大区汇 接中心 TMSC服务器 1汇接呼叫，或者在省内 MSC 服务器之间设置直达路由。 3.3 3GPP R4和 R99的混合组网方式 所谓 IP与 TDM混合组建 3GPP R4网络方式， 就是所有媒体面采用 IP承载，除 Mc接口以外的信 令面采用 TDM承载。如图 9所示。 为了充分保证信令网络的成熟可用，除了用于 MSC服务器与MG之间局域信令 Mc接口连接采用 IP方式外，其余信令均采用专用的 TDM信令网。在 这种组网模式下，QoS、安全性和成熟性都很高，易 于建设一个近期真正能够实现规模商用的核心网 络。混合组网方式可充分利用现有的信令网络，节省 投资，并有利于与传统网络互通。 随着向全 IP网络的演进，在 IP 承载 QoS、安全性问题得到有效解决 后，再将 TDM承载的信令网转移到 统一的 IP承载网中，从而成为真正 的全 IP下一代网络。 在 3GPP R4 及后续阶段引入的 以软交换为核心、控制承载分离的架 构在很大程度上优化了网络结构，减 轻了网络的维护工作，因而软交换和 3GPP R4网络在技术上是优于 3GPP R99网络的。但是，由于规范颁布时 间较晚，目前发展的时间较短，3GPP R4 网络在成熟度上要稍逊于 3GPP R99网络，还需要通过实际组网来进 一步验证其可靠性和实用性。 4 结 语 目前，三大主流技术标准已得到 业界认可，在技术进步和市场驱动的 双重作用下，3G从概念向产业化的进 程在加快，全球主要设备厂商都在积 极跟踪研发基于三大主流技术的 3G网络产品，2001 年下半年已推出cdma2000和WCDMA可商用系统及 TD- SCDMA产品样机。此外，3G商用进程也已开始， 日本、韩国和欧洲都相继推出了 3G服务。中国已经 发放了 3G牌照，并进行了 3G网络建设，TD- SCDMA 业务首批推出 3G运营。纵观全球 3G发展现状，3G 技术正处于发展和完善阶段，三大主流技术标准将经 历逐步融合演变的过程，最终实现全球的统一。 参考文献 1 郎为民.下一代网络技术原理与应用 [M]. 北京:机械工业出版 社, 2006 2 郎为民.下一代移动系统 3G/B3G[M].北京:机械工业出版社, 2007 3 郎为民. 3G CDMA网络中的全 IP技术 [M].北京:机械工业出版 社, 2007 4 郎为民. WiMAX技术原理与应用[M].北京:机械工业出版社, 2008 6