3G無線基礎(chǔ)知識講義

3G無線基礎(chǔ)知識

3G無線基礎(chǔ)知識1無線技術(shù)相關(guān)術(shù)語解釋

GSM/2GGSM（全球移動通信：GlobalSystemForMobileCommunication）是1992年歐洲標準化委員會統(tǒng)一推出的標準，它采用數(shù)字通信技術(shù)，統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)標準，使通信質(zhì)量得以保證，并可以開發(fā)出更多的新業(yè)務供用戶使用。GSM移動通信網(wǎng)的傳輸速度為9.6K/s。目前，全球的GSM移動用戶已經(jīng)超過5億，覆蓋了1/12的人口，GSM技術(shù)在世界數(shù)字移動電話領(lǐng)域所占的比例已經(jīng)超過70%。由于GSM相對模擬移動通訊技術(shù)是第二代移動通信技術(shù)，所以簡稱2G。目前，我國擁有2.6億GSM用戶（數(shù)據(jù)截止5月底，中國移動GSM用戶數(shù)量1.9億，中國聯(lián)通GSM用戶數(shù)量0.7億），中國移動成為世界第一大GSM運營網(wǎng)絡(luò)。無線技術(shù)相關(guān)術(shù)語解釋GSM/2G2GPRSGPRS（通用無線分組業(yè)務：GeneralPacketRadioService）是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的，廣域的無線IP連接。簡單的說，GPRS是一項高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，其方法是以“分組”的形式傳送數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)容量只在所需時分配，不要時就釋放，這種發(fā)送方式稱為統(tǒng)計復用。目前，GPRS移動通信網(wǎng)的傳輸速度可達115k/s。GPRS是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù)，是介于第二代數(shù)字通信和第三代分組型移動業(yè)務之間的一種技術(shù)，所以通常稱為2.5G。但是目前中國移動所部署的GPRS網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)有關(guān)部門測試，目前GPRS的下行平均速率大約是20Kbps，上行平均速率還不到5Kbps，遠低于其理論值。GPRS3WAPWAP（無線應用協(xié)議：WirelessApplicationProtocol）是移動通信與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的第一階段性產(chǎn)物。這項技術(shù)讓使用者可以用手機之類的無線裝置上網(wǎng)，透過小型屏幕遨游在各個網(wǎng)站之間。而這些網(wǎng)站也必須以WML（無線標記語言）編寫，相當于國際互聯(lián)網(wǎng)上的HTML（超文件標記語言）。打個比喻，GPRS和GSM都是馬路，而WAP是在馬路上的汽車。中國移動開通GPRS之后，WAP就行駛在GSM和GPRS兩條馬路上，而行駛在GPRS的馬路上可以提高數(shù)據(jù)傳輸速度。因此，現(xiàn)有WAP上的內(nèi)容一樣可以通過GPRS進行瀏覽和應用。WAP是2.5G的協(xié)議。WAP42.5G其它2.5G技術(shù)2.5G移動通信技術(shù)是從2G邁向3G的銜接性技術(shù)，目前出現(xiàn)的2.5G銜接技術(shù)還包括：HSCSD、EDGE、EPOC等。HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)服務：HighSpeedCircuitSwitchedData）是GSM網(wǎng)絡(luò)的升級版本，能夠透過多重時分同時進行傳輸，而不是只有單一時分而已，因此能夠?qū)鬏斔俣却蠓嵘狡匠５亩寥?。目前新加坡M1與新加坡電訊的移動電話都采用HSCSD系統(tǒng)，其傳輸速度能夠達到57.6kbps。2.5G其它2.5G技術(shù)5EDGE（全球增強型數(shù)據(jù)提升率：EnhancedDataratesforGlobalEvolution）完全以目前的GSM標準為架構(gòu)，不但能夠?qū)PRS的功能發(fā)揮到極限，還可以透過目前的無線網(wǎng)絡(luò)提供寬頻多媒體的服務。EDGE是一種基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)增強型移動通信技術(shù)，通常又被人們稱為2.75代技術(shù)，GSM運營商可以在現(xiàn)有頻譜范圍內(nèi)進一步的演進實現(xiàn)。EDGE的理論上移動傳輸速度可以達到384kbps，靜止傳輸速度可以達到2Mbps（實際速率在80～130kbps）。可以應用在諸如無線多媒體、電子郵件、網(wǎng)絡(luò)信息娛樂以及電視會議上。EDGE（全球增強型數(shù)據(jù)提升率：EnhancedDat63G3G是3rdGeneration的縮寫，指第三代移動通信技術(shù)。相對第一代模擬制式手機（1G）和第二代GSM、TDMA等數(shù)字手機（2G），第三代手機是指將無線通信與互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。為了提供這種服務，無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2M/s、384k/s以及144k/s的傳輸速度。CDMA被認為是第三代移動通信（3G）技術(shù)的首選，目前的標準有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。3G7一個重要的提示：了寬/窄帶的分水嶺數(shù)據(jù)問題（骨干網(wǎng)傳輸速率在2.5Gbyte以上、接入網(wǎng)傳輸速率達到1Mbyte的網(wǎng)絡(luò)定義為寬帶），所以顯然所有2G和2.5G的產(chǎn)品和技術(shù)都不是寬帶技術(shù)，而能稱得上寬帶技術(shù)的只有3G及其后續(xù)技術(shù)。據(jù)說現(xiàn)在是有人要跳過3G，直接研究4G，不過具體的細節(jié)就不知道了。一個重要的提示：了寬/窄帶的分水嶺數(shù)據(jù)問題（骨干網(wǎng)傳輸速率在83G無線基礎(chǔ)知識講義93G的標準國際電信聯(lián)盟（ITU）在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流無線接口標準，寫入3G技術(shù)指導性文件《2000年國際移動通訊計劃》（簡稱IMT-2000）。W-CDMA：即WidebandCDMA，也稱為CDMADirectSpread，意為寬頻分碼多重存取，其支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少參與其中，包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的NTT、富士通、夏普等廠商。這套系統(tǒng)能夠架設(shè)在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)上，對于系統(tǒng)提供商而言可以較輕易地過渡，而GSM系統(tǒng)相當普及的亞洲對這套新技術(shù)的接受度預料會相當高。因此W-CDMA具有先天的市場優(yōu)勢。3G的標準10CDMA2000：CDMA2000也稱為CDMAMulti-Carrier，由美國高通北美公司為主導提出，摩托羅拉、Lucent和后來加入的韓國三星都有參與，韓國現(xiàn)在成為該標準的主導者。這套系統(tǒng)是從窄頻CDMAOne數(shù)字標準衍生出來的，可以從原有的CDMAOne結(jié)構(gòu)直接升級到3G，建設(shè)成本低廉。但目前使用CDMA的地區(qū)只有日、韓和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不過CDMA2000的研發(fā)技術(shù)卻是目前各標準中進度最快的，許多3G手機已經(jīng)率先面世。CDMA2000：CDMA2000也稱為CDMAMul11TD-SCDMA：該標準是由中國大陸獨自制定的3G標準，1999年6月29日，中國原郵電部電信科學技術(shù)研究院（大唐電信）向ITU提出。該標準將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當今國際領(lǐng)先技術(shù)融于其中，在頻譜利用率、對業(yè)務支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨特優(yōu)勢。另外，由于中國內(nèi)的龐大的市場，該標準受到各大主要電信設(shè)備廠商的重視，全球一半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持TD-SCDMA標準。TD-SCDMA：該標準是由中國大陸獨自制定的3G標準，19123G、WLAN、Bluetooth三者關(guān)系之分析

背景由于目前日本3G－FOMA商用情況和歐洲進行的3G試驗并未取得人們預想的結(jié)果，導致各國運營商3G計劃都進一步推遲；集團公司日前也將WLAN（無線局域網(wǎng)）和2.5G的GPRS相互整合提上議事日程，以加強無線上網(wǎng)的寬帶化和適用性，填補3G推遲所帶來的部分市場和技術(shù)空間；與此同時電信和網(wǎng)通也借助WLAN介入無線數(shù)據(jù)領(lǐng)域，并嘗試用寬帶、無線、數(shù)據(jù)等概念來混擾用戶對3G、WLAN、Bluetooth三者的關(guān)系。3G、WLAN、Bluetooth三者關(guān)系之分析背景13在此背景下，可能會有人提出3G會受到2.5G與WLAN的聯(lián)合夾擊？而Bluetooth在這種關(guān)系中又處于何種地位？這三種技術(shù)彼此之間有什么關(guān)系？下面我們來看一下這些問題。在此背景下，可能會有人提出3G會受到2.5G與WLAN的聯(lián)合143G、WLAN、Bluetooth這三種技術(shù)本質(zhì)上是互補性的，盡管它們可能在邊緣上是競爭的。下表是由三種技術(shù)之間大致的關(guān)系：3G、WLAN、Bluetooth這三種技術(shù)本質(zhì)上是互補性的153G無線基礎(chǔ)知識講義16可以看到這三種技術(shù)存在著某些關(guān)聯(lián)，但差異也是相當明顯的。WLAN目前得到廣泛應用的技術(shù)是802.11家族，它是IEEE在1997年發(fā)表的第一個無線局域網(wǎng)標準，而現(xiàn)在媒體屢屢提到的802.11b是1999年9月被批準，它也被稱為Wi-Fi（聽起來有點像音樂發(fā)燒友說的Hi-Fi）,可支持11Mbps的共享接入速率；與此相似的是802.11a技術(shù)，它采用了5GHz的頻段，其速率高達54Mbps，分頻采用OFDM（正交頻分復用）技術(shù)，但無障礙的接入距離降到30－50米；去年新出現(xiàn)的一個候選標準802.11g其實是一種混合標準，即能適應802.11b標準，又符合802.11a標準，它比802.11b速率快5倍，并和802.11b兼容?？梢钥吹竭@三種技術(shù)存在著某些關(guān)聯(lián)，但差異也是相當明顯的。17藍牙技術(shù)是以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動設(shè)備的通信環(huán)境內(nèi)建立一個特別連接的開放性全球規(guī)范，工作在2.4GHz頻段，目前可支持1Mbps的數(shù)據(jù)速率，支持數(shù)據(jù)與語音業(yè)務，目前可實現(xiàn)無障礙的接入距離在10米左右（發(fā)射功率為4dBm時）。藍牙技術(shù)研究小組SIG在2001年年初已出臺藍牙1.1標準（信道數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps），2001年年底又出臺了藍牙標準2.0版(信道數(shù)據(jù)傳輸速率為2Mbps)。由于藍牙與802.11b都工作在2.4GHz頻段上，相互之間存在干擾，文獻數(shù)據(jù)表明，使用DSSS直序擴頻的802.11b其發(fā)射功率為20dBm時，將使藍牙數(shù)據(jù)包的丟失率達到13.46%，因此去年4月IEEE的PAN（PersonalAreaNetwork）工作組提出一項議案，可使Bluetooth和802.11b同時工作，避免相互干擾。藍牙技術(shù)是以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動設(shè)備的183G最早在1985年國際電訊聯(lián)盟提出，當時考慮到該系統(tǒng)可能在2000年左右進入市場，工作頻段在2000MHz，且最高業(yè)務速率為2000Kbps，故在1996年正式更名為IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000）。3G是一種能提供多種類型、高質(zhì)量多媒體業(yè)務的全球漫游移動通信網(wǎng)絡(luò)，能實現(xiàn)靜止2Mbps傳輸速度，中低速384Kbps，高速144Kbps速率的通信網(wǎng)；但由于各國、各廠商的利益差異，產(chǎn)生目前三大主流技術(shù)標準WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，而焦點集中在WCDMA（3GPP）和CDMA2000（3GPP2）上，隨著3GPP和3GPP2的標準化工作逐漸深入和趨向穩(wěn)定，ITU又將目光投向能提供更高無線傳輸速率和統(tǒng)一靈活的全IP網(wǎng)絡(luò)平臺的下下代移動通信標準，稱為Beyond3G。3G最早在1985年國際電訊聯(lián)盟提出，當時考慮到該系統(tǒng)可能在19迥異的技術(shù)屬性

下圖是三種技術(shù)的移動性和相應帶寬之間的比較圖：迥異的技術(shù)屬性下圖是三種技術(shù)的移動性和相應帶寬之間的比較圖203G無線基礎(chǔ)知識講義21WLAN提供了高帶寬，但卻是在有限的覆蓋區(qū)域內(nèi)(建筑物內(nèi)以及戶外的短距離)。根據(jù)大多數(shù)業(yè)界估計，即使1000個WLAN也不能在一個城域上提供足夠的覆蓋。與此相比，3G網(wǎng)絡(luò)支持跨廣域網(wǎng)絡(luò)的移動性，但是數(shù)據(jù)吞吐速度明顯低于WLAN。由于3G與WLAN在覆蓋區(qū)域和帶寬上具有不同優(yōu)勢和局限性，因此這兩種技術(shù)支持不同的應用并滿足不同的需要。在這種程度上，它們沒有相互構(gòu)成競爭威脅，而是相互補充。由于3G、無線局域網(wǎng)和藍牙網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)屬性上不同，因此在它們所支持的功能和應用上也不同。WLAN提供了高帶寬，但卻是在有限的覆蓋區(qū)域內(nèi)(建筑物內(nèi)以及223G支持移動性

3G網(wǎng)絡(luò)是建立在蜂窩架構(gòu)上的，最適于支持移動環(huán)境中的數(shù)據(jù)服務。蜂窩架構(gòu)支持不同蜂窩之間的信號切換，從而向用戶提供了全網(wǎng)絡(luò)覆蓋的移動性，這種移動性常常通過不同網(wǎng)絡(luò)運營商之間的漫游協(xié)議進行擴展。當然，可供移動用戶使用的帶寬是有限的。3G支持移動性3G網(wǎng)絡(luò)是建立在蜂窩架構(gòu)上的，最適于支持移23WLAN無線局域網(wǎng)支持便攜性

WLAN無線局域網(wǎng)提供了大量的帶寬，但是它覆蓋區(qū)域有限(室內(nèi)最多100米)。它所支持的應用經(jīng)常通過像筆記本電腦這類便攜式以數(shù)據(jù)為中心的設(shè)備訪問，而非通過以電話為中心的設(shè)備進行訪問。PDA和類似的小型設(shè)備也開始配置具有WLAN連接性，不過這一過程還處在幼年期。藍牙網(wǎng)絡(luò)只適于距離非常短的應用，很多情況下它們僅僅被用做線纜的替代物。WLAN無線局域網(wǎng)支持便攜性WLAN無線局域網(wǎng)提供了大量的243G支持語音和數(shù)據(jù)

語音和數(shù)據(jù)信號在許多重要的方面不同：語音信號可以錯誤但不能容忍時延；數(shù)據(jù)信號能夠允許時延但不能容忍錯誤。因此，為數(shù)據(jù)而優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)不適合于傳送語音信號。反之，為語音而優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)也不適于數(shù)據(jù)信號。WLAN主要用于支持數(shù)據(jù)信號，與此形成對比的是，3G網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計用于同時支持語音和數(shù)據(jù)信號。3G支持語音和數(shù)據(jù)語音和數(shù)據(jù)信號在許多重要的方面不同：語音25WLAN無線局域網(wǎng)主要支持數(shù)據(jù)

雖然WLAN正在向集成電話功能發(fā)展，但是其目前的結(jié)構(gòu)中缺少支持像語音、多媒體和內(nèi)容這類更高水平應用所要求的必需架構(gòu)：例如，適應服務質(zhì)量、可伸縮性和計費機制要求的架構(gòu)?，F(xiàn)在有少數(shù)國家大型電信運營商提供了WLAN無線局域網(wǎng)服務（如上海電信的“天翼通”WLAN業(yè)務），盡管目前它們在漫游、覆蓋以及計費整合上仍不成熟。WLAN無線局域網(wǎng)主要支持數(shù)據(jù)雖然WLAN正在向集成電話功26容量、干擾和主導力量

大家都知道WLAN可以提供比3G網(wǎng)絡(luò)大得多的帶寬。雖然這種假設(shè)是正確的，但是大家同時要注意到WLAN是一種共享頻帶的技術(shù)。在共享頻帶技術(shù)中，可用的頻帶帶寬被用戶瓜分。換句話說，無線局域網(wǎng)可以提供11Mbps帶寬容量的事實并不意味著10個用戶同時都使用11Mbps容量。雖然3G網(wǎng)絡(luò)也受到容量的限制，但分組交換的蜂窩技術(shù)使它們可以以高容量支持更多數(shù)量的用戶。并且由于WLAN在無需許可的頻帶上運行，因此它們也更易受到其他運行在同一頻帶的技術(shù)(如藍牙)的干擾。容量、干擾和主導力量大家都知道WLAN可以提供比3G網(wǎng)絡(luò)大27同時，主導力量的不同也導致技術(shù)的不同發(fā)展方向。WLAN是由數(shù)據(jù)通信而非電信廠商領(lǐng)導的。這里的領(lǐng)導者是傳統(tǒng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)公司，如Cisco、3Com、IBM、D-Link及其他公司。無線局域網(wǎng)廠商以自己的LAN經(jīng)驗(像便攜性)來定義移動性。因此，它們的定義與3G移動基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備廠商使用的定義不同。許多WLAN公司僅關(guān)注提供“傳輸線路”而對這些線路中傳輸?shù)臇|西沒有太多的興趣。同時，主導力量的不同也導致技術(shù)的不同發(fā)展方向。WLAN是由數(shù)28另一方面，3G基礎(chǔ)設(shè)施廠商(如Alcatel、Ericsson、Lucent、Nokia、Nortel、Motorola、Samsung和Siemens)來自傳統(tǒng)的電信世界。它們的關(guān)注點是移動性，它們尋求利用可以為電信網(wǎng)絡(luò)運營商生成更大收入流的移動數(shù)據(jù)服務來增強移動語音服務。移動性管理向人們提出了嚴肅的挑戰(zhàn)，但它也代表著巨大的收入機會。在移動環(huán)境中，電話號碼一般屬于一個人而不是一個地方，因此，網(wǎng)絡(luò)知道你是誰，并且知道你在哪里以及你何時在哪里。這就使將來可以轉(zhuǎn)換成巨大收益的個性化信息服務成為可能。就藍牙來說，Nokia和Ericsson等廠商尋求藍牙技術(shù)只是為向它們的設(shè)備添加功能性，它們不一定將藍牙視為另一個純無線局域網(wǎng)標準。另一方面，3G基礎(chǔ)設(shè)施廠商(如Alcatel、Ericsso29供應渠道和業(yè)務模型

WLAN和藍牙的供應渠道與3G通信系統(tǒng)的供應渠道有著顯著的不同。大多數(shù)無線局域網(wǎng)和藍牙設(shè)備廠商利用OEM關(guān)系簡化銷售和分銷過程。也許是由于它們認為自己僅僅提供無線連接性，因此WLAN和藍牙廠商不會專門參與服務的實際提供。特別是藍牙本身在支持移動服務上不夠安全或不夠強壯，只是芯片上的技術(shù)，只能以O(shè)EM方式在藍牙廠商和具體設(shè)備制造商之間傳遞。供應渠道和業(yè)務模型WLAN和藍牙的供應渠道與3G通信系統(tǒng)的30但與此同時，由于此類移動數(shù)據(jù)服務的新興世界仍沒有很好地得到定義:在這個世界中，大家還不清楚怎樣的服務類型或提供這些服務相關(guān)的業(yè)務模型能夠成功，因此設(shè)備廠商（特別是3G廠商）正在積極探索不同的服務提供模式，使自己可以有效地向移動運營商推銷網(wǎng)絡(luò)解決方案和設(shè)備。而各電信運營商也同樣都處在同一起跑線上，為將來的服務內(nèi)容和業(yè)務模型苦苦思索。但比較明顯的是，WLAN和3G業(yè)務模型有一樣重要區(qū)別:提供WLAN服務的業(yè)務提供商（可能是大的電信運營商，也可能只是普通的ISP）只會向用戶提供基礎(chǔ)設(shè)施，用戶必須購買或租用WLAN接入設(shè)備，來接入到無線局域網(wǎng)中；相比之下，3G運營商很有可能為用戶提供3G終端的價格補貼，以便吸引用戶加入到自己的3G網(wǎng)絡(luò)中。但與此同時，由于此類移動數(shù)據(jù)服務的新興世界仍沒有很好地得到定31不過若能很好的處理好WLAN和3G或2.5G在業(yè)務技術(shù)層次上融合，如在WLAN環(huán)境中使用基于GSM/GPRSSIM卡認證技術(shù)，也可以使電信運營商更好的建立自己獨有的業(yè)務模型，以充分利用原有的計費系統(tǒng)和客戶關(guān)系。綜上所述，我們可以認為3G、WLAN和藍牙技術(shù)屬性截然不同，是相互補充的，雖然在邊緣部分存在著相互競爭。不過若能很好的處理好WLAN和3G或2.5G在業(yè)務技術(shù)層次上32