第三代移动通信网络（共10篇）
第三代移动通信网络 篇1
摘要：我国正面临移动通信将从GSM网络升级到3G网络的关键时刻。文章对3G系统的网络结构与可靠性及规划进行了研讨。提出了3G网络的建设应该分三个阶段进行, 才能将GSM网络平稳过渡到3G网络。
关键词：第三代移动通信 (3G) ,网络结构,电路交换,分组交换,可靠性
要建设一个完整、高品质的第三代崂移动通信网络，首先需经过合理缜密的规划，兼顾网络的实用性与可发展性，并符合所选用的规格标准，才能建设出符合需求的网络。
（一）3G系统网络结构规划
第三代移动通信网络的基础建设, 主要可分为无线接入网络 (Access Network) 与核心网络 (Core Network) 两部分。网络于建设初期, 在无线接入网络方面建议采用UMTS技术, 建设全市的覆盖;在核心网络方面可尽量搭配利用现有的第二代及第三代移动通信网络技术。长远目标可在全市的同步数字系列 (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) 上建构以IP为主的骨干网络。
在网络的建设过程中, 可分为初期、中期、长期三个不同的阶段, 这样的做法不仅可以充分利用现有已经发展成熟的技术, 同时也可以依照移动通信技术的发展, 逐步更新系统结构以提升通信服务的质量。
1. 初期系统网络结构
系统网络建设初期, 可建立完全符合3GPP Release’99规范的网络结构, 如下图所示:
此结构的特点在于能充分利用第二代移动通信网络结构, 以最小的改变提供第三代移动通信宽频服务。在此系统结构中, 可将第三代移动通信系统中的移动通信交换机 (3G-MSC) 和GPRS服务支持节点 (3G-SGSN) 的功能整合在一起, 除了Iu接口外, 并提供对于A接口与Gb接口的支持, 以处理第二代以及第三代电路交换与分组交换的应用。在传输网络的部分可构建在ATM骨干网络上, 在此结构下, 电路交换将通过时分复用 (TDM) 或异步转移模式第二层 (ATM/AAL2) 来传输;而分组交换则通过异步转移模式第五层 (ATM/AAL5) 来传输。在无线接入网络 (UTRAN) 的部分, 可依据人口分布密度、电路交换和分组交换需求量, 遵循国内相关建设的规定, 建立覆盖全市的频分双工模式 (FDD) 的Node B, 而所提供的传输速率可达到384 Kbps。
2. 中期系统网络结构
系统网络建设中期，可依照3GPP Release 5的规范续建网络，其结构如下图所示：
在此结构中，将设置媒体网关(Media Gateways) 与移动电话交换中心服务器(MSC Server)，从而将电路交换的话务逐渐移至以分组交换为主的核心网络。依此结构，移动电话交换中心服务器通过H.248的通信协议与媒体网关相连，来完成话务的传输。这种组网方式的优点在于将网络分成了相互独立的应用层、控制层、以及传输层，而各层之间负责不同的功能，并可独立发展不同的技术。
接着为配合多媒体的发展与提供多媒体服务，亦可依据3GPP Release 5的规范建置IP多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem)网络。之后，可利用呼叫状态控制器(Call State Control Function, CSCF)通过SIP (Session Initiated Protocol)提供移动电话发话与受话的呼叫控制，以及网络会议或多媒体电话的服务;也可利用媒体网关控制功能 (Media Gateway Control Function, MGCF)与信令网关(Signaling Gateway, S-GW)作为电路交换网络和以IP为基础的分组网络之间的信令交接点，并可通过H.248控制一个或多个媒体网关(Media Gateway)来作不同网络间信令的转换。在无线接入网络方面，可在微小区(micro-cell) 与超微小区 (pico-cell) 的环境中设置时分双工(TDD) 模式的Node B。由于此TDD模式的Node B最高能提供2Mbps的传输速率，而且资料的上传速率和下传速率是非对称的，其频宽可依据使用需求而定，因此更适合多媒体的传输。
3. 长期系统网络结构
系统网络建设后期，为提供更多与因特网相关的应用，自Node B之后的接入网络可完全建设为纯IP的网络，其网络结构如下图所示：
此时，通过智能型网络以及应用程序服务器的应用程序接口(API)将可提供更多的应用及服务。因此，在此阶段不论用户使用何种型态的通信设备，或组成何种型态的网络，都可以经由因特网通信协议达成互连。
可以说，第三代移动通信网络的长期目标，是建立一个全IP的移动通信网络，并向第四代移动通信网络迈进，使其具备网络的传输层与应用程序可相互独立、可跨越各个不同的网络漫游以存取网络信息，并达到不论使用任何接入技术皆可上网的目标。
（二）网络可靠性规划
1. 在UMTS网络建设时，有关网络服务质量目标规划原则如下：
(1)在无线网络建设之前，须做审慎的射频规划，严谨地考虑电路服务的阻塞率和封包交换的QoS指数，并且达到高品质的涵盖，以确保整体的网络可靠性。
(2)导入复式层次结构(HCS)的方式，来妥善规划无线网络。
(3)整个固网网络将分为多个区域，有效降低整体网络的风险性。
(4)网络各组件、节点及链路都需要有主备份的设计。
(5)使用合乎标准的管理机制来保护UMTS网络，以及进行存取控制管理。
根据以上网络服务质量目标规划原则，我们提出了有关网络可靠性的规划，这里将分为固网网络和无线网络两方面来加以说明。
2. 固网网络可靠性规划
UMTS固网网络系统设计以持续运转为目标, 在系统性能规划时, 可采取下列措施以提高网络的可靠性:
(1) 网络各节点的重要设备单元, 如核心处理器、交换网络、界面、软件等设施, 可采用主备用复式结构, 当主用单元发生故障时, 备用单元立即接手工作, 以确保通信的畅通。
(2) 每个网络节点与其它网络连接时, 至少提供两个接入点, 因此在对方网络设备故障、连接线路中断或话务满载等情况下, 可以使业务经由其它路由传送, 有效提高接通率。
(3) 在规划电路交换服务所使用的中继电路数量上, 是以低阻塞率为基准, 并且设计每一条中继电路预留一定比例的备载容量, 以供突发高负载的情况下使用。
(4) 在规划分组数据交换服务所使用的接口数量上, 每一种连接界面采用负载分担 (Load Sharing) 的路由设计, 并且保留一定比例的备载容量, 以供突发高负载的情况下使用。
(5) 整个网络可分成多个服务区域网络, 有效降低整体网络的风险性。
(6) 在每一个服务区域网络均设置一个维护中心, 随时监测及记录网络的服务性能, 并且定时定期的做话务的测试分析, 提供给网络扩容做参考。
3.无线网络可靠性规划
为了提供用户一个优质可靠的无线网络, 可依以下方式来提升无线网络的可靠性:
(1) 严格要求设备厂商所提供的网络各节点必须有极短的当机时间 (Down Time) 、及极短的系统恢复时间 (Recovery Time) , 此时间应在50ms以内, 以相对提高网络的可靠性。
(2) 对于网络的话务需求做较完善的规划, 包括详细的市场调查及分析, 以获得适当的网络话务量分析结果。使在信息高速传输时, 网络能提供较大的带宽, 以弥补高速传输所引起的带宽需求, 从而改进信号的延迟问题, 并降低拥塞现象。
(3) 妥善地规划无线网络, 并引入复式层次结构 (HCS) 的方式来规划网络。这种网络规划方式对于网络的持续发展极有帮助, 因为这种方式利用不同的频道于不同的层次, 以更有效运用有限的无线电网络资源, 使得即使某层网络发生问题, 其它层网络也可立即接替, 提供对用户的服务, 以提高网络的可靠性。况且由于蜂窝内话务量的增加将使蜂窝的覆盖范围减小, 在此情况下复式层次结构可使得整个网络的覆盖范围仍保持其完整性, 以提高网络的可靠性。
(4) 在无线网络建设之前, 须做谨慎地射频规划, 严谨地考虑电路服务的阻塞率和分组交换的QoS指数, 并且在具网络营运效益的情况下达到面积涵盖的最佳化。此外, 到了实际营运阶段, 则须着重良好的优化程序, 定期实施现场测试工作和话务资料的分析, 以作为天线的最佳设定以及参数调整的依据。
(5) 无线网络各节点需有长效的备用电池设计, 并尽可能降低各组件的电力消耗, 以便在一般电源中断时, 仍能正常供应所需电力, 而不影响网络的运作。
参考文献
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第三代移动通信网络 篇2
一、3G 的定义
第三代移动通信技术（英语：3rd-generation，3G），是指支持高速数据传输的 蜂窝移动通讯技术。3G 服务能够同时传送声音（通话）及数据信息（电子邮件、即时通信等）。3G 的代表特征是提供高速数据业务，速率一般在几百 kbps 以上。
二、3G 的使用状况
通过走访中国联通昆明分公司、中国电信昆明分公司这两家通信企业，我了解到：
1、中国联通 3G 业务 中国联通采用 WCDMA3G 网络，此网络为现在国际上最成熟的第三代通信协议，全 球覆盖率第一，个国家和地区使用该通信协议，264 商用覆盖率达 78%，同时 WCDMA 网络应用广泛、终端丰富，联通 3G 网络网络带宽宽于其他 3G 网络带宽，理论上 行带宽为 5.76Mbps，下行带宽为 14.4Mbps。中国联通也是中国唯一一家引入 iPhone 手机的通信商，联通目前主推 iPhone 3GS 业务，同时还兼顾联想 LePhone 的签约业务，再加上之前与 Nokia 等国内外 著名厂商的合作，联通的市场营销基本做到了终端的广泛性、多样性、层次性。
2、中国电信 3G 业务 中国电信在 2008 收回 CDMA 业务以来，在 CDMA 业务方面加大了投资，逐步完善 CDMA 网络，电信自收回 CDMA 业务以来开始提供 CDMA2000 的商用化，由于自费 相对合理，网络相对稳定和产品的多样性成功占领市场，成为国内 3G 用户最多 的通信提供商。在与电信相关技术人员的交谈中，我们得知，电信 3G 网络还在 不断完善，电信正在通过增加基站和技术升级为用户提供更好的 3G 服务。中国电信也存在移动终端不足的问题，关于这个问题，中国电信表示：关于新机 的引进正在洽谈中，电信希望通过提高服务质量和提供更多移动终端满足多层次 消费者的需求。
三、活动简辑
1、联通公司访谈记录 首先，联通公司的杨小姐给我介绍了联通在3G 业务方面的一些基本知识及政策。根据统计数据显示，截至2008年第三季度，全球 WCDMA 用户数已达2.62亿，占到全球总体 GSM 技术体系网络用户数的7.75%，仍呈现增长态势。通过对未来
增长情形的预测，估计到2013年全球 WCDMA 用户总量将达到18亿。它具有以下的 优点：（1）漫游更广：110个国家 254家运营商，已有2亿5千万用户选择 从网络的区域分布来看，目前全球共有254个运营商在110个国家推出了 WCDMA 服务网络，其中有超过93%的运营商已经开始向用户提供 HSPA 网络的服务。欧洲 和美洲已经基本完成了由 GSM
网络向 WCDMA 网络的升级。（2）速度更快：14.4Mbps 下载速度，5.76Mbps 上行速度 电信专家称，2G 无线宽带的最高下载速度约为每秒150KB 左右，而联通3G 的最 高下载速度能达到14.4M/秒，几乎是2G 无线宽带的100倍。在网络覆盖良好的环 境下，WCDMA 手机用户下载一个27M 左右的 QQ 软件，大约只需要数秒钟时间。用 手机在线看电影，WCDMA 网络在保证视频流畅、色彩逼真方面，更是显得绰绰有 余。（3）终端更多：2000多种终端 完善和多样化的终端，成为 WCDMA 傲立群雄的特点之一。有数据显示，包括诺基 亚、索爱、三星、摩托罗拉等在内的知名手机厂商早已与中国联通合作，推出定 制手机，数量达2000多款。琳琅满目的3G 手机终端，在外形、性能和种类上都 为客户提供了多种选择方式，使得联通能够通过定制手机等营销策略，大大增强 其在3G 市场上的竞争力，占据3G 业务拓展的主动权。然后由我和杨小姐进行互动，提出自己的一些疑问。问： “请问最近炒得很火的 IPHONE4，贵公司有什么引进计划？” 答： 我们公司总部已积极与苹果公司展开谈判，最快在八月份能够引进 “ IPHONE4。” 问： “WCDMA 是一张很具优势的3G 牌照，但是目前来看3G 在中国并没有渗透到广 大人民群众中，请问贵公司在推广及扩大影响这方面有什么计划？” 答： “虽然3G 已经诞生好长时间，但是在中国才刚起步。任何新鲜事物的发展都 不是一帆风顺的。我们会通过大力推广来让人们认识到3G 的优势，同时也会提 高补贴力度来吸引3G 客户。相信在不久的将来，“WO”品牌一定可以深入人心！” 最后，杨小姐带领我们在联通营业厅实地体验3G 业务，同学们对性能优越的手 机如 IPHONE 等以及3G 网络的移动数据业务啧啧称奇，大加赞赏。
2、电信公司访谈记录
首先电信公司的陈先生为我进行一些 CDMA2000 在 3G 业务方面的计划及政策： CDMA2000 得益于 ls 一 95 和 cdmaOnc 系统多年运行中获得的丰富经验，因此，CDMA．2000 比它的前身 ls 一 95 系统更为有效和稳定。支持语奇和数据 CD—MA2000 在小同的频段都通过了测试，其中包括 IMT 一 2000 最新划分的频 段。运营商对于新业务的发展存在强烈需求，他们希望能向更多的用户以合理的 价格提供更多的新业务。CDMA2000 的独特优势和优良性能使得它成为能提供 高质量语音业务和高速率数据业务的成熟技术．，CDMA2000 lx 由于具有能在一 个子载波上同时支持语音和数据、业务的特点，因此对于运营商来说是经济合算 的。由于 CDMA2000 优化的无线搂 u 技术，运营商以减少基站数目，提高建没 速度。然后由我对陈先生进行提问。问： “请问贵
贵公司在 3G 业务方面目前最大的瓶颈是什么？” 答： “最大的瓶颈还是在于技术。必须研发出能提高更快的网速及更优质的网络 服务的技术和设备，这样才能在 3G 市场取得更大份额。” 问： “请问您对目前国内三家运营商的 3G 价格战的看法是怎么样的？” 答： “目前 3G 在中国发展并不是很成熟，老百姓真正普遍接受及收益还需要一 段时间。如果三家运营商能在竞争中形成一定默契，而不是不良竞争，相信这 段时间会大大缩短。” 问： “美国一家通信运营商已经把 4G 网络 Wimax 投入商业运作，而国内也正积 极研发另一种 4G 标准 TD-LTE。请问您对这两种新一代网络制式有什么看法？” 答： “虽然 Wimax 已经投入商业运作，但是我更看好 TD-LTE。TD-LTE 在技术 方面还是更有优势。不是说谁先上市谁就更好，最终还是要看用户体验，毕竟还 是人民的力量大啊。”
四、活动意义
虽然整天阴雨不断，但是我仍然按计划进行了调查。刚开始我因为前期准备考虑 不够，遇到了一点小问题，但是经过努力的协调，问题也随之瓦解。我先后走访 了昆明的中国联通、中国电信等通讯企业，并由联通 3G 业务负责人杨小姐、电 信负责人陈先生通过多媒体讲解、现场讨论答疑的形式为我讲解了国内外 3G 通 讯业务的现状和发展前景。总体来说今天的活动具有十分重大意义。本次社会实践活动让我们大学生更加地了解国情、了解社会，增强社会责任感和
使命感。现代大学生，大多是在书本知识中成长起来的，对我国的国情、民情知 之甚少，而社会的复杂程度，远不是仅凭读几本书，听几次讲座，看几条新闻就 能了解的，而此次的社会实践无疑为我打开了一扇窗口。我通过这次社会实践，亲身体验生活，在与不同社会人士的接触、了解、交流中受到了真切地感染和体 验，以及深刻的教育和启发，思想得到了升华，社会责任感和使命感得到了加强。通过这次活动，我更加正确地认识了自己，我对自身成长产生紧迫感。这次社会 实践活动，让我看到自己和社会需要之间的差距，看到自身知识和能力上存在的 不足（例如准备工作中存在些许疏漏）比较客观地去重新认识、评价自我，逐渐 摆正个人与社会、个人与人民群众的位置。同时我也产生一种紧迫感和危机感，我开始潜心思考自身的发展问题，发现只有不断地去提高自身素质和能力，才能 适应社会发展的需要。这次社会实践活动促进了我理论知识的转化和拓展，加深了我对理论知识的理 解，增强了运用知识解决实际问题的能力。譬如说，在于通讯公司负责人交流讨 论时，我虽然掌握理论
第三代网络技术：网格计算技术 篇3
关键词：网格计算；超级计算机；体系结构
中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)17-31291-02
The Third Generation Network Technology:Grid Computing Technology
XIAO Xiao-fei
(Shandong Business School，Yantai 264005,China)
Abstract：Grid computing is the next wave of the Internet. It is applied for sharing distributed resources and making full use of idle resources. This article introduces its background ，development，basic concepts, constitution, function and key technological points.Finally, it explores the problems to be solved in its development process.
Key words:Grid computing；supercomputer；constitution
1 引言
“信息技术的大浪潮将造就2005～2020年十五年的黄金时代。到2020年，由此产生的互联网将成长为一个20万亿美元产值的大工业。这一波的本质特征，就是万维网升华为网格。”1这段话来自《福布斯》杂志最近发布的市场趋势报告。
Internet的产生与发展,对人们的思维方式、工作模式以及生活理念都产生了巨大的影响与冲击。第一代Internet的作用就是把遍布于世界各地的计算机用TCP/IP协议连接在一起，其主要应用为E-mail；第二代Internet则通过Web信息浏览及电子商务应用等信息服务，实现了全球网页的连通；第三代Internet将“试图实现互联网上所有资源的全面连通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等”，这就是网格计算(Gird Computing)。2
2 网格计算
尽管计算机发展非常迅速，但由于种种原因，目前仍然存在一些瓶颈，这样就使得一些超大规模的应用问题无法仅仅通过一台或两台高性能的计算机来解决，在这种情况下，人们想象分布在世界各地的超级计算机的计算能力能否通过利用广域互连技术使其像电力资源那样输送到每一用户，来求解一些大规模科学与工程计算等问题，从而形成了计算网格（又称网格计算系统）。而网格计算作为虚拟的整体而使用在地理上分散的异构计算资源，这些资源包括高速互连的异构计算机、数据库、科学仪器、文件和超级计算系统等。使用计算网格，一方面能使人们聚集分散的计算能力，形成超级计算的能力，解决诸如虚拟核爆炸、新药研制、气象预报和环境等重大科学研究和技术应用领域的问题，另一方面能使人们共享广域网络中的异构资源，使各种资源得以充分利用。
3 网格计算的功能特点
由于网格计算是在Internet和Web上的第三代网络技术，所以其功能也必然会比Internet和Web技术要高级，总体说来，其功能主要体现在下面五个方面：第一,高带宽，主干网网络计划的带宽一般都在1Gbps以上。第二，计算速度、数据处理速度高。第三,可动态的调动资源,而且能够更有效的共享资源。第四，网上社区将日益增多，地球村指日可待。第五，可根据用户的要求自动地生产知识，使合作解决问题的能力大大提高。
总体说来，网格技术的特点主要从三个方面去考虑：异构性、可扩展性、动态自适应性。
（1）异构性是指，网格系统由分布在 Internet上的各类资源组成，包括各类主机、工作站甚至PC机，它们是异构的，可运行在UNIX、NT等各种操作系统下，也可以是上述机型的机群系统、大型存储设备、数据库或其它设备。由于网格分布在广域网上不同管理域的各种计算资源中，怎样实现异构机器之间的协作和转换是网格计算的首要问题。（2）可扩展性是指，元计算系统初期的计算规模较小，随着超级计算机系统的不断加入，系统的计算规模也随之扩大。要在网格资源规模不断扩大、应用不断增长的情况下，不致降低网格计算的性能。（3）动态自适应性是指，在网格计算中，某一资源出现故障或失败的可能性较高，资源管理必须能动态监视和管理网格资源，从可利用的资源中选取最佳资源服务。
4 网格计算的体系结构
由于网格计算还处于计划阶段，实际的应用还非常有限，所以到现在仍然没有统一的标准和协议，就目前来说，网格计算的体系结构主要有三种分层方法：一种是3个层次的系统，一种是5个层次的系统，另外一种是7个层次的系统。
（1）3层的网格计算系统，主要由资源层、中间件层、应用层组成。其中，网格资源层是构成网格系统的硬件基础,它包括各种计算资源,如超级计算机、贵重仪器、可视设备、现有应用软件等,这些计算机资源通过网络设备连接起来，仅仅实现计算资源在物理上的连通。网格中间件层是指一系列工具和协议软件,其功能是屏蔽网格资源层中的计算资源的分布、异构特性,向网络应用层提供透明、一致的使用接口，同时提供用户编程接口和相应的环境,以支持网格应用的开发。网格应用层是用户需求的具体体现。在网格操作系统的支持下,网格用户可以使用其提供的工具或环境开发各种应用系统。能否在网格系统上开发应用系统以解决各种大型计算问题是衡量网格系统优劣的关健指标。3
（2）5层的网格计算系统，主要由构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层组成。构造层的功能是向上提供网格中可供共享的资源，比如处理能力、存储系统、目录、网格资源、分布式文件系统、分布式计算机簇、计算机集群等。连接层是网格中网络事务处理通信与授权控制的核心协议。主要实现的是构造层提交的各种资源间的数据交换、各资源间的授权验证、安全控制、资源间的数据交换通过传输、路由及名字解析。资源层是对单个资源实施控制，与可用资源进行安全握手、对资源做初始化、监测资源运行状况、统计与付费等有关的资源使用数据。汇集层是将资源层提交的受控资源汇集在一起，供虚拟组织的应用程序共享、调用。为了对来自应用的共享进行管理和控制，汇集层提供目录服务、资源分配、日程安排、资源代理、资源监测诊断、网格启动、负荷控制、账户管理等多种功能。应用层是网格上用户的应用程序。应用程序通过各层的API调用相应的服务，再通过服务调用网格上的资源来完成任务。应用程序的开发涉及大量的库函数，为便于网格应用程序的开发，需要创建支持网格计算的库函数。
（3）7层的网格计算系统，由网格资源层、网格中间间层、网格应用层、网络结构层、网格服务层、网络应用工具层和应用层组成。其中前三层和3层系统完全一样，只是多了4层辅助功能，网络结构层提供资源相关、站点相关的基本功能,便于高层分布式网格服务的实现；网格服务层实现资源无关和应用无关的功能,网格服务的实现涉及到地域和机构的分布；网格应用工具层提供更为专业化的服务和组件以用于不同类型的应用；应用层由用户开发的应用系统组成,网格用户可以使用其他层次的接口和服务完成网格应用的开发。
迄今为止，网格计算还没有正式的标准，但在核心技术上，相关机构与企业已达成一致：由美国阿尔贡国家实验室与南加州大学信息科学学院合作开发的Globus Toolkit已成为网格计算事实上的标准4，大约有12家计算机和软件厂商已宣布采用 Globus Toolkit作为一种开放架构和开放标准基础设施，也就是本文的5层分层方法。
4 网格计算的关键技术及与相关技术的比较
网格计算的关键技术有以下5点：
（1）网格节点。作为网格计算资源的提供者,它包括高端服务器、集群系统、ＭＰＰ系统、大型存储设备、数据库等。这些资源在地理位置上是分布式的,系统具有异构特性。
（2）宽带网络系统。在网格计算环境中,为做到计算能力的“即连即通”,使用户得到延迟小、可靠的通信服务,需要高质量的宽带网络系统支持。
（3）资源管理和任务调度工具。计算资源的管理工具要解决资源的描述、组织和管理等关键问题。任务调度工具的作用是根据当前系统的负载情况,对系统内的任务进行动态调度,提高系统的运行效率。它们属于网格计算的中间件。
（4）监测工具。新近兴起的网格计算对资源监测提出了新的具体要求。网格在广义上是一个广域异构资源的有机集合体,提供透明的远程访问、资源共享、分布计算等功能。与目前的因特网相比,它覆盖更多的资源,各个节点联系起来更加紧密,整体拓扑结构更为有序。这些新的特征都需要新的资源监测工具与之适应。
（5）应用层的可视化工具。网格计算的主要领域是科学计算,它往往伴随着海量的数据,而面对浩如烟海的数据,想通过人工分析得出正确的判断十分困难。如果把计算结果转换成直观的图形信息,就能帮助研究人员摆脱理解数据的困难。这就要研究能在网格计算中传输和读取数据的可视化工具,并提供友好的用户界面。
从网格计算的定义我们不难发现，网格计算之所以很难定义，其中一个主要原因就是网格计算综合运用了很多相关技术，将多种技术的长处融合在一起，。
与网络技术相比，由于网格计算是建立在网络之上的，所以它离不开网络技术的支持，但可以解决很多网络技术无法解决的问题，在性能、速度、安全等方面要面对新的挑战；与分布式系统相比，虽然两者都是位于多个管理域下的超级计算机通过不可靠的网络进行连接，并需要对广域的、分布的动态资源进行集成分布式强调一个逻辑虚拟的集中环境，网格则更强调不同资源之间的互操作性，并且网格计算对性能的要求更高，所以网格在编程模型及接口与分布式有极大的差别；与中间件相比，网格计算需要大量中间件技术的支持，各种中间件技术都可为网格技术所使用，中间件技术是网格计算的核心；与超级计算系统相比，网格计算需要超级计算系统提供计算功能，需要超级计算系统相互协作进行通信，以实现各种资源的共享和网络化。
5 网格计算急需解决的问题
为了促进网格计算的广泛应用，实现让用户随心所欲地共享网格计算中的各种资源，还必须解决以下问题：第一，异构性:由于网格由分布在广域网上不同管理域的各种计算资源组成,怎样实现异构机器间的合作和转换是首要问题。第二，可扩展性:要在网格资源规模不断扩大、应用不断增长的情况下,不降低性能。第三，动态自适应性:在网格计算中,某一资源出现故障或失败的可能性较高,资源管理必须能动态监视和管理网格资源,从可利用的资源中选取最佳资源服务。自动故障检测和恢复对于任何网格软件来说都是必须解决的关键问题。第四，安全性:由于开放了网络,提供了更多的工具和访问权限,必须确保它的安全性,安全机制应该嵌入到网格软件最核心的层次上。包括登录认证、可信赖、完整性和记账等方面的安全性,这是网格计算的难点,也是系统成败的关键。第五，高带宽需求:有限的网络带宽满足不了网格计算技术的数据传输速率要求,这就限制了适合在网格上运行的应用类型,应提高现有网络的带宽以更好的发挥网格计算的优势。第六，人机通信的问题:必须提供丰富的用户接口和编程环境,提供最常用的语言,如Ｃ、Ｃ++、MPI、PVM以及分布式共享存储器和一些函数库等；提供直观的用户访问接口,包括WEB方式,使用户可在任何位置、任何平台上使用系统资源。第七，知识产权问题:在网格计算中很多被共享的数据都存在知识产权问题,如何保护知识产权也是一个需要解决的问题。第八，协议和服务标准：网格应用的最大难题是标准协议的建立体系结构的确定。最后,如何在网格系统平台建好之后实现应用的平滑移植,是网格计算走向主流应用的又一大障碍。网格技术要求用户将原有的计算密集型应用标准化,并平移到新的系统之中。
网格计算是一个相对较新的研究领域,该系统的发展和数据密集、大规模应用的发展相吻合,是一项有很有研究价值的技术。综观国际网格技术的激烈竞争与迅猛发展，设想运用前所未闻的计算能力所能完成的工作，我们都会明白，构建全球网格（Great Global Grid）的前景几乎是无法抗拒的。美国阿尔贡国家实验室ANL的科学家 Rick Stevens曾经指出：“就像最初的ARPANET成为 Internet的中心一样，就把Tera Grid看作是形成全球网格中心的雏形吧！”5另外，由于网格的商业应用也越来越多，在其它领域如生物、能源、交通、气象、水利、农林、教育、环保等对高性能计算网格计算的需求也非常巨大，可以预计，在最近的两三年内，就能看到更多成功的网格计算应用实例。
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第三代移动通信网络 篇4
进入现代社会,移动通信技术发展日新月异,其发展主要经历了三个阶段。第一代移动通信系统采用模拟蜂窝移动通信技术,主要提供模拟话音服务,在实现了个人移动通信跨越的同时,存在着系统容量小、安全性低、终端体积和重量大、使用费用高昂的缺点。第二代移动通信系统是引入了数字无线电技术的蜂窝移动通信系统,该数字通信系统具有频谱利用率高、保密性强的特点,在支持语音通信的同时,还可以提供低速率的数据业务。第三代移动通信系统是以宽带CDMA为主要技术的蜂窝移动通信系统,和第二代移动通信技术相比,可以提供更大的通信容量和覆盖范围,支持无线接口不同的数据速率,可以同时支持电路交换和分组交换业务,提供更高的频谱利用率。到目前为止,第三代移动通信系统是一个有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的最先进的移动通信系统,它的一个突出特色就是可以实现个人终端用户在全球范围内的任何时间、任何地点、与任何人、用任意方式、高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输。第三代移动通信系统包括WCDMA、CDMA、TD-SCDMA 3种技术标准,后来WiMAX也加入到了第三代移动通信技术阵营。现在,第三代移动通信系统已经完成了具体设计、规划过程,并且在多个国家和地区进入了运营阶段。
2. 第三代移动通信系统的含义及其功能
第三代移动通信系统简称3G,最早由国际电信联盟(I-TU)提出,它是采用宽带码分多址数字技术的新一代通信系统。IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000)是定义的第三代无线通信的全球标准。IMT-2000规定移动终端以车速移动时,数据传输速率为144Kbps,室外静止或步行时速率为384Kbps,在室内为2Mbp。
3 G是能将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统,能够处理图像、音乐、视频形式,提供网页浏览、电话会议、电子商务信息服务。无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps、384kbps以及144kbps的传输速度。由于采用了更高的频带和更先进的无线(空中接口)接入技术,3G标准的移动通信网络通信质量较2G、2.5G网络有了很大提高,比如软切换技术使得旅途中高速运动的移动用户在驶出一个无线小区并进入另一个无线小区时不再出现掉话现象。而更高的频带范围和用户分级规则使得单位区域内的网络容量大大提高,同时通话允许量大大增加。
3. 第三代移动通信网络部署的进展
发展第三代移动通信网络首先面临的是标准化问题。目前,IMT2000系统主要包括WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三种制式,它们之间既有共通点,又有各自的特点。例如它们都基于宽带码分多址,对生产者、运营者以及用户非常有利。生产者可以避免对不同标准的多次研发,使得开发成本大大降低。运营者也可以减小网络之间互相连通的技术问题,从而减少投资。
促进第三代移动通信发展最重要的是保证开发具有自主知识产权的第三代移动通信技术。第三代移动通信技术涉及智能技术、计算机网络及终端技术、电信网络技术、多媒体传输技术、信号处理技术、超大规模集成电路设计技术以及微波与电磁场技术等多种学科和技术之间的相互融合和渗透。
4. 关于第三代WCDMA移动通信网络部署的若干建议
4.1 重视传输网络扩容,提高传输网络的带宽能力
3G运营商首先要考虑对传输网络升级扩容和改造。3G基站需要的传输带宽是2G基站的4-50倍,需对原传输网络进行升级扩容以满足3G基站的接入带宽需求。
4.2 WCDMA基站选址建议
3G是同频复用的自干扰系统,其技术特点决定了应尽量避免3G不同频率间、3G与GSM网络间的硬切换,因此3G网络部署中的基站布点方案应遵循以下原则:
(1)在3G覆盖区内,应保证3G的连续覆盖,避免与GSM网络的频繁切换;
(2)3G网络与GSM网络的切换边界,应设置在话务量、数据流量较小、切换量的地区;
(3)充分利用现有GSM网络、原有基础设施资源;
(4)原则上不作分层覆盖,采用宏蜂窝层基站设置,达到3G覆盖区内室外良好覆盖;
(5)基站应尽量选在业务量中心,这样对提高容量、改善覆盖均有好处;
(6)选站时考虑与GSM、CDMA、PHS等其它系统间的干扰因素,保证必要的空间隔离;
(7)根据具体地域情况,原则上不选挂高高于40米,低于25米的基站,对于一些挂高不满足条件的基站,通过对天馈的改造或在附近新选站址解决。
(8)基站应该选在数据业务密集的位置,这样能提供更高速有效的数据服务;
(9)基站新站址宜选在安全、交通便利、供电可靠的地方;
(10)基站新站址不宜设在大功率无线电发射台、大功率电视发射台、大功率雷达站等附近。
根据链路预算结果,各类区域内平均基站站距应遵循如下的建议值:
4.3 降本增效的建议
要降低建设成本和运营成本,在满足网络需求的基础上,需要尽可能地节约投资。
(1)优化先行,在网络充分优化的前提下,综合考虑多种技术手段,进行网络规划。
(2)网络建设和网络整改结合,对于能通过网络整改解决的网络问题,优先进行网络整改。
(3)通过科学规划,合理布局,在保证网络覆盖和质量的前提下,减少网元数量,合理进行容量配置,提升网络利用率,以降低建设和运营成本。
(4)合理地进行设备选型,多选用技术先进功耗小的设备。可根据覆盖目标选取适用的天线,提升单站的覆盖范围和覆盖质量。
(5)根据覆盖需求,选取合理的基站站址和天线架设物,保证单站的覆盖水平和覆盖质量。
(6)加大一体化基站的建设力度,充分发挥一体化基站配套建设方案灵活的站点,采用RRU上塔的方式,尽可能节约建设投资,同时节约后续的运营费用。
4.4 共建共享要求
3G新建基站和设施坚持共建原则,新建基站的铁塔、杆路要与其它基础电信运营商友好协商,以共建为原则,节省投资,互利互惠。
4.5 节能减排建议
在通信能耗方面,基站用电和通信机房用电能耗占比最大,因此是能耗节省的重要对象,为了达到节能减排的目的,可采取如下措施:
(1)在满足技术和服务指标的前提下优先选用能耗低、能效比高的产品。
(2)网络负荷较低时可采用关闭部分载频等部件,降低能源消耗。
(3)要加强无线网络日常监控、维护、优化工作,及时解决设备故障,降低能源的浪费。
总而言之,在任何地方能以任何方式进行通信是人类的愿望,而第三代移动通信系统的产生和发展可以使人类的通信方式发生革命性改变,从而使二十一世纪人类的生活发生巨大变化,使人们的通讯生活变得更加精彩。
摘要：以WCDMA移动通信网络为例,首先介绍了移动通信系统的发展历程,然后简述了第三代移动通信系统的含义及其功能,紧接着又介绍了第三代移动通信网络部署的进展,最后提出了关于第三代WCDMA移动通信网络部署的若干建议。
关键词：第三代移动通信,发展形式,网络部署,建议,WCDMA
参考文献
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[2]邹寅伟.3G核心网性能管理数据采集方法的研究[D].陕西西安:西北工业大学,2007.
第三代移动通信网络 篇5
0、概述
在IST项目BRAIN(BroadbandRadioAccessfor IP based Networks)及MIND(Mobile IP-based Network Developments)中为基于全IP的宽带接入提供了不同的解决方法，其中一项重要的挑战就是3G与无线局域网(WLAN)的互联互通。以IEEE802.11标准为主的WLAN以其低廉的建网价格及高传输带宽(IEEE 802.11系列标准提供1-54Mbit/s的数据传输速率)迅速拓展市场空间。但其缺点也很明显，每个接入点的覆盖范围不大，只能适用于公司、旅馆、机场等地区，而且不同WLAN业务提供商之间的网络没有漫游协议。3G则能弥补WLAN的缺点：可以为用户提供无所不在的连接性，在不同的PLMN之间有成熟的漫游协议。但3G的投资规模庞大，数据峰值传输速率也只有2Mbit/s左右[1]。
由于WLAN和3G的互补特性，3G-WLAN的互联互通成为设备制造商、系统集成商、运营商以及科研机构的热点问题之一。其基本原则是必须尽量减少对WLAN以及3G现有标准和系统的影响，即保持WLAN标准不变，对3G现存规范的修改最小化。目的是使3G系统运营商为蜂窝用户在所有业务上提供一套完整的公共无线局域网的接入体系。
1、3GPP-WLAN互联互通体系结构
3GPP-WLAN互联互通体系结构的设计主要基于两系统功能互补和增强。
1.1WLAN体系结构
当前WLAN接入网络体系结构没有正式的标准，但所有WLAN系统都是建立在ISP的实际标准范例之上，如图1所示[2]。
图1 WLAN体系结构
通过WLAN系统提供IP连接性以及其他业务需要认证、鉴权及计费(AAA)服务器和用户数据库。目前典型的AAA服务器就是在WLAN系统中为用户提供认证、鉴权及计费功能的RADIUS服务器。(学电脑)
1.2WLAN-3GPP体系结构
目前，WLAN与3GPP互联互通有两种模式：紧耦合和松耦合。WLAN可以直接借鉴3G系统的用户管理和AAA机制，便于用户无缝快捷接入不同模式的无线网络。见图2所示。
图2 WLAN-3GPP体系结构
2、3GPP-WLAN互联互通关键机制
2.1网络选择机制
3GPP-WLAN互联互通体系中网络选择是一个非常复杂的问题。尽管传统的移动运营商提供WLAN接入网，但对于一个特定的WLAN接入网来讲可能会存在多个可行的漫游路径。目前3GPP支持与WLAN互联互通中的网络选择，当存在多个可行的漫游路径时用户可选择访问PLMN(VPLMN)。在技术上以基于网络接入标识符(NAI)来实现，NAI由用户名和域名中间以@字符作为分隔组成。与WLAN接入点建立连接后，UE向所属本地网络报告NAI，若WLAN接入网不能将这一请求转发至本地网，则此WLAN会为UE提供一个可支持的VPLMN的列表，UE从中选择首选VPLMN，重新制定NAI并将VPLMNID包含在内，通过“新的”ID再次进行认证，WLAN获得对请求进行转发的相关信息。
2.23GPP-WLAN互联互通体系中的认证与鉴权
3GPP-WLAN互联互通体系的基本原则要求尽量少的对WLAN接入网提出新的要求，因此在规划中提出使用IEEE802.11i来实现认证、解入控制和密钥确认功能。IEEE802.11i对IEEE802.11协议在安全性能方面进行了扩展，
认证与密钥确认功能可由集中式认证服务器通过RADIUS(Remote Authentication Dial-In User Service)和可扩展的认证协议EAP(Extensible Authentication Protocol)来实现。为了重新使用基于USIM/SIM的认证算法，对EAP SIM和EAP AKA(Authentication and Key Agreement)进行了规定。
EAPSIM规定了基于GSMSIM算法的认证和密钥确认协议，包含了对GSM机制的重要扩展，如共同的认证与获取更长的密钥及通过临时标识或假名隐藏身份，以及快速重新健全功能。EAPAKA在EAP内部对UMTS认证和密钥确认进行封装，与EAP SIM同样拥有隐含标识及快速重新认证功能。3GPP AAA服务器包含EAP服务器功能，对订户是否被受权使用WLAN进行核实。在认证协议中所需的鉴权信息及认证矢量存储(或产生)于HSS中。
2.33GPP-WLAN互联互通数据路由机制
一旦用户认证成功且被授权接入网络，WLAN接入网准许UE接入IP网络，在WLAN接入网与3GPP网络的站点之间通过建立隧道机制对用户的全部数据进行转发。当前关于用户数据路由的技术体系结构还没有达成统一意见。但业界就隧道终端应建立于本地运营网络达成一致，分组数据网关PDG(PacketDataGateway)负责建立隧道。在访问网络中需要WLAN接入网关WAG(WLANAccess Gateway)以实现隧道功能。
图3 协议接口
2.43GPP-WLAN互联互通体系中的计费机制
3GPP-WLAN互联互通系统支撑的业务可通过WLAN接入网直接接入因特网或经过PDG接入本地3G网络。当直接通过WLAN接入因特网时，可采用IP有线网络的计费模式或通过3GPP网络来计费;当经过PDG接入本地3G网络时，WLAN通过接口Wn先与3GPP访问网络通信，再通过Wp接口和3GPP的PDG进入本地3G网络的计费系统。
图4 计费系统结构及接口
3、3GPP-WLAN互联互通应用场景
考虑到用户漫游需要及传输时延尽量小等要求，重点介绍紧耦合中的两种应用[3]：基于3GPP系统接入控制和计费的互联互通和接入3GPP分组交换域的互联互通。
基于3GPP系统的接入控制和计费，即3GPP系统用来提供AAA(鉴权、授权和计费)功能。具体的体系架构如图5所示，该图描述了漫游场景下WLAN/3G互联互通体系结构。如果WLAN终端不需要进行漫游，则3GAAA服务器通过Wr/Wb接口直接与WLAN相连。需要特别注意的是3G移动台和WLAN移动台的用户数据业务流的转发过程是完全不同的。WLAN移动台的用户数据业务流是由WLAN通过自身转发至因特网或其他内部互联网，3G移动台的用户数据业务流是通过3G分组交换核心网进行转发的。3G移动台可直接访问因特网、企业内部互联网、以及3G运营商的分组交换业务系统(如WAP，MMS等)。
图5 基于3GPP系统接入控制和计费的互联互通网络体系结构
为了支持WLAN终端对3G基于分组交换业务的访问，需要将WLAN用户数据业务流转发至3G本地或访问PLMN，如图6所示，称为接入3GPP分组交换域的互联互通场景。在这种应用场景下，要求运营商将3GPP系统的分组域业务扩展到WLAN，业务包括APN、IMS、LBS、InstantMessage、MBMS等。
图6 接入3GPP分组交换域的互联互通网络体系结构
第三代移动通信技术分析 篇6
近年来,移动通信发展极快,特别是在中国,移动通信增长的态势迅猛。目前,国内移动用户业已超过2.3亿,并将加速增长,市场规模巨大。但现有系统首先是容量越来越显得不够,并且难以提供市场对新业务、高速数据服务、全球覆盖、国际漫游等问题的解决和实现。随着通信技术的发展,第三代移动通信业已成熟,具有提供全球无缝覆盖和漫游、更大容量、支持窄带业务和车速下的144Kb/s和步行下384Kb/s及室内条件下2Mb/s的高速数据服务,且质量达到有线系统水平、向下兼容,最终目标是实现终端和携带者的移动性,进而实现个人通信的第三代移动通信系统。
1 第一代、第二代、2.5代、第三代移动通信技术特点
第一代移动通信技术是模拟移动通信技术,其代表有美国的A MPS、英国的TACS、北欧的NMT450/900。以模拟调频(FM)、频分多址(FDMA)为主要特征。第一代移动通信系统仅限于语音传输,它以模拟电路单元为基本模块实现话音通信,并采用了蜂窝结构,频带可重复利用,实现了大区域覆盖和移动环境下的不间断通信。
第二代移动通信系统是以时分多址(TDMA)以及码分多址(CDMA)为特征的移动通信系统,除提供话音业务外也提供低速的数据业务。目前采用TDMA体制的主要有三种:欧洲的GSM、美国的D—AMPS和日本的PDC。采用CDMA技术体制的主要为美国CDMA(IS95)。直接扩频和抗干扰性是CDMA移动通信技术突出的特点。第二代通信系统的核心网仍然以电路交换为基础。
GPRS(General Packet Radio Service)可认为是介于第二代和第三代之间的2.5代移动通信系统,是在现有的第二代GSM话音通信系统上开发的一项新的承载业务,通过软件升级和增加必要的硬件模块,利用GSM现有的无线话音通信系统的信令通道实现分组数据传输,所以它可以与GSM共存,并能平滑过渡。GPRS无线分组数据通信与现有的GSM话音通信最根本的区别是:GSM是电路交换系统,而GPRS的短信业务等采用的是分组交换系统。CDMA-2000-1x是CDMA-2000的第一阶段,也是2.5G,它的网络部分也引入分组交换方式。
第三代移动通信系统是国际电讯联盟(ITU)为2000年国际移动通信而提出的具有全球移动、综合业务、数据传输、蜂窝、无绳、寻呼、集群等多种功能,并能满足频谱利用率、运行环境、业务能力和质量、网络灵活及无缝覆盖、兼容等多项要求的全球移动通信系统,简称IMT-2000系统。系统工作于2000MHz频段,可同时提供电路交换和分组交换业务,上下行频段为1890-2030 MHz,2110-2250 MHz。
2 第三代移动通信主流技术的比较
第三代移动通信采用码分多址技术,现已基本形成了三大主流技术,包括有:W-CDMA、CD-MA-2000和TD-SCDMA。这三种技术都属于宽带CDMA技术,都能在静止状态下提供2Mbit/s的数据传输速率。但这三种技术在工作模式、区域切换等方面又有各自不同的特点。
2.1 工作模式
W-CDMA能够工作在FDD和TDD两种方式下,和GSM系统使用同一时钟,实现CDMA与GSM系统手机的双模工作,是一种兼容的系统。FDD是使用分离的两个对称频带实现上行和下行传输的双工模式。它需要成对的频率,通过频率来区分上、下行。W-CDMA能够支持移动终端在时速500公里左右时的正常通信。在TDD方式中,W-CDMA的扩频增益不变,可使用多码传输,实现高速数据通信。它的最大特点是具有上行链路多用户检测技术,多用户检测技术可通过测量各用户扩频码之间的非正交性,用矩阵求逆法或迭代法来消除多用户间的相互干扰。而CDMA-2000只支持FDD工作模式。
TD-SCDMA是我国提出的IMT-2000系统设计方案,采用TDD模式。TDD是将上行和下行的传输使用同一频带的双工模式,根据时间来区分上、下行并进行切换,物理层的时隙被分为上、下行两部分,不需要成对的频率,上下行链路业务共享同一信道,可以不平均分配,特别适用于非对称的分组交换数据业务。TDD的频谱利用率高,而且成本低廉,但由于采用多时隙的不连续传输方式,基站发射峰值功率与平均功率的比值较高,造成基站功耗较大,基站覆盖半径较小,同时也造成抗衰落和抗多普勒频移的性能较差,当手机处于高速移动的状态下通信能力较差。TD-SCDMA只能支持移动终端在时速120公里左右时的正常通信。TD-SCDMA在高速公路及铁路等高速移动的环境中处于劣势。
2.2 区域切换
W-CDMA在扇区间及小区间采用了“软切换”技术,即当手机发生移动或目前与手机通信的基站业务繁忙使手机需要与一新基站通信时,先与新基站连接后再中断与原基站的联系,W-CDMA的越区切换是采用异步软切换方式进行的,W-CDMA的基站之间不需同步,也不需特别的同步参考源。载频间的切换采用的硬切换,也就是说,先中断与原基站的联系再与新基站连接。
CDMA-2000也采用了越区“软切换”技术,CD-MA-2000需要基站间的严格同步,因而必须借助GPS等设备来确定手机的位置并计算出到达两个基站的距离。载频间采用的是硬切换。
TD-SCDMS采用了越区“接力切换”技术,智能天线可大致定位用户的方位和距离,基站和基站控制器可根据用户的方位和距离信息,判断用户是否移动到应切换给另一基站的临近区域。如果进入切换区,便由基站控制器通知另一基站做好切换准备,移动台在越区切换前与认定的基站同步,并报告网络,由网络控制移动台完成越区切换。该方法即适用于同频切换也适用于异频切换。接力切换是一种改进的硬切换技术,降低了掉话率,提高切换成功率,与软切换相比所用的信令和资源都很少。TD-SCDMA需要基站间的严格同步,采用GPS或者网络同步的方法,降低基站间的干扰。
2.3 资源利用率
W-CDMA采用直接序列扩频方式,其码片速率为3.84Mchip/s。码片速率高能有效地利用频率选择性分集以及空间的接收和发射分集,可以有效地解决多径问题和衰落问题。W-CDMA的每个载波仅占5MHz带宽,载波带宽越高,支持的用户数就越多,在通信时发生网塞的可能性就越小。
CDMA-2000在下行链路中存在两种主要的信道结构:多载波和直接扩频。多载波的下行链路传输一般是在5MHz带宽内使用3个连续的载波,每个载波的码片速率为1.22288 Mchip/s;对于直接扩频方式的下行链路传输通常采用3.6864 Mchip/s的码片速率。当采用多载波方式时,能支持多种射频带宽采用的是不同射频信道带宽,它可以1.2kbps-2Mbps甚至更高的速率来传送数据。CD-MA-2000系统还可增加为使用6个、9个、12个基本信道,其信号带宽也会相应地提高,数据传输速率将会更高。
TD-SCDMA的码片速率为1.28Mchip/s。TD-SCDMA采用三载波设计,每载波具有1.6M的带宽。由于采用TDD双工模式,因此只需占用单一的1.6M带宽,就可传送2Mbps的数据业务。而W-CDMA与CDMA-2000要传送2Mbps的数据业务,均需要两个对称的带宽,分别作为上、下行频段,因而TD-SCDMA对频率资源的利用率是最高的。
2.4 信号调制编码
W-CDMA的信号调制上行采用的是BPSK,下行采用的是QPSK方式。扩频编码上行采用walsh(信道化)+Gold序列241-1(区分用户),下行采用walsh(信道化)+Gold序列218-1(区分小区)。信道编码为卷积码及RS级连码,分集采用RAKE接收加天线分集。功率控制采用开环K慢速闭环(1.6K)。联合检测时导频符号辅助相干检测RAKE,上行采用专用导频符号,下行采用perch信道+专用导频符号。
CDMA-2000的信号调制上行采用的是BPSK调制方式,下行采用的是QPSK调制方式。扩频编码上行采用walsh(信道化)+Gold序列241-1(区分用户),下行采用walsh(信道化)+Gold序列215-1(区分小区)。在联合检测时,上行采用公共导频信道,下行采用专用导频信道。TD-SCDMA的信号调制方式采用的是QPSK/BPSK调制方式。扩频编码上行采用Walsh(信道化)+时隙号(区分用户),下行采用walsh(信道化)+Gold序列(区分小区)。功率控制采用开环+快速闭环(0—200Hz)。联合检测时,上/下行同步信号Gold码+训练序列。
TD-SCDMA中采用的关键技术是智能天线技术。智能天线是在基站采用阵列天线自适应地形成多个波束,分别跟踪多个共享同一信道的用户。接收时通过空域滤波抑制同信道干扰,并将各用户分离;发射时,通过多波束形成使期望用户接收的信号功率最大,对其它位置上非期望用户的干扰最小。这样,即可降低信号的发送功率,又可减少来自其他用户的干扰,从而提高了系统的容量和通信质量。TD-SCDMA智能天线的高效率是基于上行链路和下行链路的无线路径的对称性(无线环境和传输条件相同)而获得的。智能天线还可以减少小区间及小区内的干扰。智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统的频谱效率。
TD-SCDMA系统采用了智能天线和低码片速率信号传输,信号的频谱利用率很高,它能够解决高人口密度地区频率资源紧张的问题,它在互联网浏览、非对称移动数据传输、视频点播多媒体业务等方面具有突出的优势。
TD-SCDMA采用了软件无线电技术,在运营部门增加业务时它能在同一硬件平台上利用软件处理基带信号,通过加载不同的软件来实现不同的业务性能。
当采用同步CDMA通信方式时,下行到达每个移动台的信号是同步的,上行到达每个基站的信号也是同步的,通过对基站到移动台信号的精确传播时延的测定可获得移动台信号的准确发送时间。TD-SCDMA采用了上行同步CDMA技术,使上行信号与基站解调器完全同步,既降低了上行用户间的干扰和保护时隙的宽度,又提高了系统容量,使硬件得到了简化,成本明显降低。
3 三种技术的应用展望
W-CDMA是由92网络过渡而来,可以保留GSM核心网络,但必须重新建立W-CDMA的接入网,并且不可重用GSM基站。
CDMA-2003x是CDMA IS95、CDMA-2001x过渡而来,可以保留原有的CDMA IS95设备。
TD-SCDMA系统的建设只需在已有的GSM网络上增加TD-SCDMA设备即可。
TD-SCDMA相对W-CDMA和CDMA2000来说,在技术路线和适合中国国情等方面有一些特点,也可以认为是一些优点,如TD-SCDMA标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融入其中,在频谱利用率、业务支持的灵活性、频率灵活性及成本方面具有优势,适应数据业务等。并且,TD-SCDMA受到中国政府的支持。但是,应该说TD-SCDMA的技术成熟和完善,特别是产业开发方面仍存在一些问题,如技术上TDD方式中,手机在高速移动状态下通信能力较差等。而W-CD-MA是GSM协会所代表的3G标准,GSM业已形成的巨大市场占有率,全球80%的移动通信采用了GSM制式,这已构成了W-CDMA未来规模庞大的潜在市场,并且GSM协会正致力于更大限度扩大W-CDMA的兼容性,有利于与TD-SCDMA兼容。CDMA-2000也有其自身的优势,特别是在技术实现、产业化等方面。因此,问题已不仅仅是在技术层面上了,中国要在3G上与世界通信水平对话还要做出更多的努力。
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第三代移动通信技术及应用 篇7
一、3G基本原理与关键技术
手机的迅速普及驱动通信向个人化方向发展, 互联网用户的迅速膨胀又带来了移动数据通信的发展机遇, 迫切需要设计和建设一种新的网络以提供更高速的数据业务、支持更多类型的业务。市场的驱动促使第三代移动通信系统 (3G) 的概念应运而生。
在2000年5月的ITU-R全会上, 通过了正式文件, 文件中确认了第三代移动通信的三种技术:美国的cdma2000, 欧洲、日本的WCDMA和中国的TD-SCDMA。
TD-SCDMA是完全由我国研发并具有自主知识产权的3G通信技术, 是国际电联正式发布的三种3G主流标准之一, 这是中国通信界的一次创举和对国际移动通信行业的贡献, 也是中国通信产业百年发展历史上取得的前所未有的重大突破, 对中国通信产业的发展具重大意义。
1、TD-SCDMA、WCDMA网络结构
TD-SCDMA、WCDMA及GSM遵循共同的3GPP标准, 核心网可以共用, TD-SCDMA、WCDMA无线侧组网结构基本一致, 差异主要在无线空口。TD-SCDMA, WCDMA网络结构如图1所示。
2、TD-SCDMA系统基本原理
TD-SCDMA的中文含义为时分复用同步码分多址接入, 从名字上可以看出TD-SCDMA使用了时分和码分两种多址技术。TD-SCDMA系统的帧结构如图2所示。
TD-SCDMA具有以下技术特点:
1) 频谱效率高
TD-SCDMA系统综合采用了联合检测、智能天线和上行同步等先进技术, 系统内的多址和多径干扰得到较好的消除, 从而有效地提高了频谱利用率, 进而提高了整个系统的容量。
具体来讲, 联合检测和上行同步可降低小区内的干扰, 智能天线则可以有效抑制小区间及小区内的干扰。另外, 联合检测和智能天线对于缓解2G频段上多径干扰也有较好的作用。
2) 支持多载频 (N频点)
对TD-SCDMA系统来说, 在大部分场景其容量主要受限于码资源。TD-SCDMA支持多载波, 载频之间切换很容易实现。因为TD-SCDMA是时分系统, 手机可在控制信道时扫描其它频率, 无需任何额外硬件即可实现载波间切换, 并能保证很高的成功率。另外通过多载波可以消除同频广播信道间干扰以及上行同步信道间的干扰, 从而降低掉话率。因为TD-SCDMA系统可以将邻小区的导频安排在不同的载波上, 从而降低导频间干扰。
3) 呼吸效应相对较弱
用户数的增加使覆盖半径收缩的现象称之为呼吸效应。CDMA系统是一个自干扰系统, 当用户数显著增加时, 用户产生的自干扰呈指数级增加, 因此呼吸效应是CDMA系统的自有特点。呼吸效应的另一个表现形式是每种业务用户数的变化都会导致所有业务的覆盖半径发生变化, 这会给网络规划和网络优化带来很大的麻烦。TD-SCDMA采用的联合检测及智能天线技术减弱了呼吸效应。
4) 频谱利用灵活、频率资源丰富
TD-SCDMA系统采用时分双工模式, 它的一个载波只需占用1.6MHz的带宽就可以提供速率达384kbps的3G业务 (R4版本) , 对于频率分配的要求简单和灵活了许多。中国政府已经为TD-SCDMA分配了85MHz的工作频段, 为TD-SCDMA系统的网络扩容和后续发展提供了可能。除中国外, 世界各国3G频谱规划都包括TDD频段, 日本、欧洲运营商3G牌照中已经包括TDD频段, 为未来TD-SCDMA进入国际市场提供了机遇。
5) 灵活高效承载非对称数据业务
TDD技术的采用是TD-SCDMA系统与其他两大3G主流标准FDD系统的根本区别。TD-SCDMA系统子帧中上下行链路的转换点是可以灵活设置的, 根据不同承载业务分别在上下行链路上数据量的分布, 上下行资源可以有从3∶3的对称分配到2∶4的非对称分配调整。在未来3G多样化的业务应用中, 非对称的数据业务会占有越来越多的比例, 大部分业务的典型特征是上行链路和下行链路中的业务量不对称。FDD系统由于其固定的上下行频率的对称占用, 在承载非对称业务时会造成对频谱资源的浪费。而TD-SCDMA系统可以通过配置切换点位置, 灵活地调度系统上下行资源, 使得系统资源利用率最大化。因此TD-SCDMA系统更加适合未来的3G非对称数据业务和互联网业务。
3、TD-SCDMA关键技术
1) 智能天线
智能天线是TD-SCDMA系统的关键技术, 由于TD-SCDMA系统使用了较低的码片速率, 并且收发使用同一频率, 使得TD-SCDMA系统可以使用智能天线技术。智能天线是具有一定程度智能性的自适应天线阵列。首先, 天线阵列由多个空间分隔的天线阵元组成, 每个天线的输出通过接收端的多输入接收机合并在一块。与传统接收天线只能在天线全向角度以固定方式处理接收信号不同, 智能天线通过改变各天线单元的权重在空间形成方向性波束, 主波束对期望用户的信号进行跟踪, 而在干扰用户的方向形成零限, 可以带来上行合成 (赋形) 增益和下行赋形增益。
采用智能天线后, 应用波束赋形技术显著提高了基站的接收灵敏度, 大大降低系统内部的干扰和相邻小区间的干扰, 从而使系统容量扩大1倍以上。
2) 接力切换
切换是指移动用户在通话过程过程中从一个基站移动到另一个基站而保持通话不中断的过程。TD-SCDMA系统采用的接力切换不同于硬切换与软切换, 在切换之前, 目标基站已经获得移动台比较精确的位置信息, 移动台先将上行链路切换到目标基站, 再断开与原基站的连接之后, 然后迅速切换到目标基站。
TD-SCDMA系统之所以可以应用接力切换, 是因为TD-SCDMA系统综合了智能天线和上行同步技术, 可以对移动台进行比较精确的定位。接力切换可以达减少切换时间, 较以往的切换技术可以提高切换的成功率、降低切换掉话率的目的。
3) 联合检测
在实际的CDMA移动通信系统中, 由于扩频码字相关特性的非理想性, 各个用户信号之间经过复杂多变的无线信道后将存在一定的相关性, 这就是多址干扰 (MAI) 存在的根源。由个别用户产生的MAI固然很小, 可是随着用户数的增加或信号功率的增大, MAI就成为CDMA通信系统的一个主要干扰。
传统的CDMA系统信号分离方法是把MAI看作热噪声一样的干扰, 导致信噪比严重恶化, 系统容量也随之下降。实际上, 由于MAI中包含许多先验的信息, 如确知的用户信道码, 各用户的信道估计等等, 因此MAI不应该被当作噪声处理, 它可以被利用起来以提高信号分离方法的准确性。这样充分利用MAI中的先验信息而将所有用户信号的分离看作一个统一的过程的信号分离方法称为联合检测 (Joint Detection) 。其基本思想是判决反馈, 首先从总的接收信号中判决出其中部分的数据, 根据数据和用户扩频码重构出数据对应的信号, 再从总接收信号中减去重构信号, 如此循环迭代。联合检测可以大幅提高系统的接收性能。
4、WCDMA系统的关键技术
呼吸效应、Rake接收、软切换、软容量是WCDMA系统的关键技术。
5、CDMA网络简介
1) CDMA2000演进路线
●CDMA2000 1X是后续网络发展的基础, 可提供增强的语音容量和153, 6Kbps的数据业务;
●CDMA2000 1x EV-DO (Evolution Data-Optimized) 在专用载频上实现高速分组数据业务;
●CDMA2000 1x EV-DV Evolution Data&Voice兼容1X, 实现综合的语音和高速分组数据业务; ()
●CDMA2000 1X后续演进有两种选择:1X->DO;1X->DV, 由于高通放弃DV, 目前的演进方向是1X->DO Rev.A。
其演进路线图如图3所示。
2) CDMA2000系统网络结构
如图4所示。
6、三种技术体制的比较
1) 技术比较如下:
2) 三种技术切换方式对比如下:
二、LTE基本原理与关键技术
1、LTE的概念
2004年11月, 3GPP决定发展全新的系统, 称为长期演进 (Long Term Evolution, 简称LTE) , 官方技术名称是E-UTRA/E-UTRAN, 目标是“将来10年或者更长时间内保持竞争力”。
LTE是以OFDM为核心的技术, 为了降低用户面延迟, 取消了无线网络控制器 (RNC) , 因此, 系统不可避免的丧失了大部分后向兼容性, 也就是说, 从网络侧和终端侧都要做大规模的更新换代。
2、LTE的关键技术
LTE采用的关键技术包括:DL OFDM、全IP网络、MIMO天线等。
3、LTE的主要特点
1) 扁平架构:大幅降低时延, 简化网络部署;
2) 容量增加:下行频谱效率比R6 HSDPA提高3-4倍, 上行频谱效率比R6 HSUPA提高2-3倍;
3) 吞吐量增加:下行峰值速率>100M, 上行峰值速率>50M;
4) All IP:便于部署、便于维护、利用现有传输。
4、移动技术发展趋势
如图5所示。
WCDMA将演进到FDD-LTE, 而TD-SCDMA将演进到TD-LTE, 两者都属于LTE的范畴。而CDMA2000技术的主要开发者高通公司利用自己的知识产权对其他企业形成了壁垒, 使得没有公司愿意投入到CDMA2000的演进技术UMB的研发中, 最终导致UMB技术的终结。
三、全球3G业务开展情况简介
目前, 国外运营商已可提供多种多样的3G业务, 概览如下表。
从2001年10月份日本运营商NTT Do Co Mo第一个推出基于WCDMA制式的3G服务后, 经过多年的技术发展和市场开发, 3G用户在2008年下半年开始呈现出蓬勃发展之势, 在全球, 3G用户已经超过5亿大关, 占到移动用户市场总份额的12%左右。
1、国外运营商3G运营经验
国外运营商经过多年摸索, 在3G市场上取得了飞速发展, 主要有以下经验可供借鉴:
1) 利用了3G的技术优势, 推出差异化的业务, 引导行业理念。
2) 在业务的推出上有层次、有步骤, 逐步培养了用户对3G业务的使用习惯。
3) 推出全方位的3G业务适用于各类用户群, 从而使3G得到迅速发展。
2、国外运营商3G业务介绍
1) 无线音乐
无线音乐服务指的通过移动通信终端和移动通信网络提供的数字音乐服务, 包括基于手机实现的彩铃、歌曲点播、铃声、歌曲下载等服务。无线音乐是移动数据业务收入来源的最重要组成部分, 丰富的音乐内容、广泛的终端支持、完善的版权保护、灵活的计费方式是促进无线音乐发展的关键成功因素。
2) 位置服务
位置服务又称定位服务, 是由移动通信网络和卫星定位系统结合在一起提供的一种增值业务, 通过一组定位技术获得移动终端的位置信息, 提供给移动用户本人或他人以及通信系统, 实现各种与位置相关的业务。目前位置业务产业链相关环节已经逐渐成熟, 相关的技术、平台以及终端性能都明显提高, 尤其是GPS技术与手机终端相结合, 使位置业务的形式更加多样。在欧美、日韩等发达国家和地区, 位置业务方面开展得尤为领先。
3) 移动支付
移动支付, 也称为手机支付, 就是允许用户使用其手机对所消费的商品或服务进行账务支付的一种服务方式。随着移动通信的重点从基础通信领域向生活领域的延伸, 移动支付业务的发展将逐步提速。日韩市场移动支付发展比较成熟, 手机具备了交通卡、购物卡、信用卡等多重功能。移动支付的大力发展, 需要包括终端、银行、商家、运营商等价值链各个环节的配合。
4) 手机游戏
手机游戏是指运行于手机上的游戏软件。手机游戏已经成为国外运营商数据业务收入来源的最重要组成部分之一, 同时随着手机终端性能的不断提高以及手机游戏内容的日益丰富, 手机游戏市场将不断扩张。
5) SNS业务
SNS即社会性网络服务, 专指帮助人们建立社会性网络的互联网应用服务。SNS与移动终端的结合, 更加方便了用户的使用。SNS业务不仅为用户提供了丰富多彩的内容下载, 用户还可以上传内容, 联络朋友, 成为3G时代最受欢迎的业务之一。国外运营商大多选择和传统的知名SNS提供商合作, 以更多地吸引用户, 保持用户的忠诚度。
6) 移动广告
随着技术的发展和移动带宽资费的不断下降, 移动广告成为运营商最重要的下一个盈利增长点之一。移动广告市场有很大的发展前景, 但受到用户需求、政策监管等多种因素的制约, 目前在移动领域仍处于探索阶段。
3、国外3G业务发展情况带给我们的启示
虽然3G并没有带来某些杀手级业务, 但是3G的移动、宽带、多媒体、互联网以及融合业务能力使运营商有能力不断进行应用创新, 带了接近于杀手级的业务应用环境。通过对成功运营商在3G业务上量和质的评估发现音乐、TV、消息、游戏和个性化装饰应用是运营商关注的重点。每个3G运营商都开通了视频业务, 但是视频类业务是作为吸引用户的手段, 而不是利润的主要来源。
4、中国移动3G业务介绍
中国移动对3G业务进行了整体规划, 将业务分为标志业务、重点推广业务和基础类迁移业务。标志业务即只能在3G网络上实现的业务, 例如可视电话业务;重点推广类业务指在2.5G上成功应用但需要迁移的业务, 例如:移动音乐、游戏等;基础类业务指在2G网络上广泛应用的业务, 例如短信等。下面就中国移动基于3G网络能够提供的标志性3G业务进行介绍。
1) 可视电话
可视电话是利用电话线路实时传送语音和图像的一种通信方式。如果说普通电话是“顺风耳”的话, 可视电话就既是“顺风耳”, 又是“千里眼”了。TD-SCDMA和WCDMA都是基于电路域提供可视电话, 不需要业务平台支持 (图6) 。
2) 多媒体彩铃
可视电话的多媒体彩铃业务是一项由被叫用户定制的业务, 基于TD-SCDMA的3G用户拨打视频电话时, 在呼叫建立前被叫振铃的过程中, 向为主叫用户提供一段绚丽、悦耳的多媒体视频或者动画来替代普通回铃音。
3) 视频留言
视频留言业务是指用户通过拨打专门的接入号码或者在拨打他人电话遇忙、无人接听等情况下通过本地摄像头和录音设备进行包括视频、音频的多媒体留言的业务。被呼叫用户可以通过网页或者手机终端收看留言。
4) 视频会议
视频会议业务为移动用户提供视频会议服务, 实现多方的音频和视频通话, 并具有会议管理和控制的功能, 如创建和结束会议, 会议发言控制等。
5) 手机电视
第三代移动通信(3G)技术探讨 篇8
众所周知,3G即是第三代移动通信系统,它可以完成无线通信与国际互联网的结合,可为多个用户提供可变的无线接入数率,这也是3G的核心标准。第三代通信系统是由第二代通信系统的宽带CDMA为基础技术,可同时提供语音数据综合服务和移动多媒体服务。3G提升了传输声音和数据的速度,能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。其基本目标是能在车载、步行和静止各种不同环境下为多个用户分别提供最高为144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的无线接入数据速率。3G系统采用高频谱利用率、高业务质量、适应多业务环境,并具有较好的网络灵活性和全覆盖能力3G系统注重用户个性化多样性,可满足个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点,与任何人,用任意方式、高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输。
1 3G技术基本特点
3G系统采用高频段频谱资源,可用带宽高达230MHz。为了更好的完成多媒体业务需求,3G系统还采用宽带射频信道,设置了5M、10M、20M等不同带宽来支持多业务、多速率传送。再加上3G系统在下行信道中采用地快速闭环功率控制技术,以及自适应天线及软件无线电技术,最终使得3G系统具有分段接入使用:本地2Mb/s的高速率接入以及广域网384kb/s速率接入。同时,3G系统还具有在2GHz左右的高效频谱利用率,且能最大程度地利用有限带宽。如此强大的技术阵容,可使得3G网络能够与固定网络业务及用户互连,可向不同地点通信且通信质量、安全性、细腻程度也可与其相比拟。语音只占移动通信业务的一部分,大部分业务是非话数据和视频信息,3G系统可使得其移动终端可自由与地面网络或者卫星网络相连接,如此自由的选择为3G系统处理多媒体业务以及浏览国际互联网的多种同步连接打下了良好的基础,比如国际互联网和视频会议、高数据率通信和非对称数据传输的分组和电路交换业务。
2 3G主要技术标准
与第一代通信系统以及第二代通信系统相比,3G在其基础上取其精华,优化改善了无线接口技术,采用了码分多址和分组交换技术。当移动台占领了信道时,才能实现通信,那么基准站周围的众多移动站以何种方式来抢占信道,融入基站接收信号也就是也就是所谓的码分多址CDMA了。3G在国际上有3GPP和3GPP2两大标准化组织,3GPP致力于WCDMA的发展,而3GPP2则更倾向于CDMA2000标准体系方向。在2000年左右,国际电信联盟确立了WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA为无线接口技术,这也是,3G系统的三种主流标准。
(1)WCDMA即分码多重存取,是基于第二代GSM移动通信系统发展出来的3G技术规范,充分考虑了GSM的互操作性和对GSM核心网的兼容性。WCDMA技术较成熟,能保证更好的信号质量和更加灵活的服务,并支持多用户。WCDMA采用直接序列扩频码分多址和频分双工方式,能灵活处理不同速率的业务。在WCDMA码片速率为3.84Mcps,载波带宽为5MHz,提供最高384kbps的用户数据传输速率下,。能够支持移动和固话设备之间的语音、图象、数据以及视频通信。但是,WCDMA只共用了GSM系统的核心网部分,不能共用其无线侧设备。WCDMA支持者及市场以欧美和日本地区为主。是欧洲提出的宽带CDMA技术。(2)CDMA2000,即数据信道于话音信道合一,是在窄宽CDMA的基础上发展而来的,是目前各标准中进度最快的。CDMA2000采用话音分离的信道传输数据,以平滑升级的方式来演变,且已历经了多个演变升级过程,一直致力于提高语音容量的过程。CDMA2000只需增加新的信道单元,便可完成升级步骤,由此升级成本较低,且可适用于的大多数的无线设备。WCDMA和CDMA2000都是将CDMA技术用于蜂窝系统,有着很多相似之处,但是由于其要达到的技术和规范标准不尽相同,二者之间更多的还是差异之处。(3)TD-SCDMA即时分同步CDM。该标准是由我国大陆独自制定的3G标准,融入了智能无线、软件无线电等技术,具有频率灵活性、成本低等优势。在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。
3 3G技术的应用
3G系统不仅可以向用户提供高质量的语音业务,而且还能够提供高速率的流媒体业务,其中移动流媒体业务已成为3G网络的核心业务和热点业务。反映到用户身上,3G技术则可以点播、直播、下载播放图像、音乐、视频流等多种媒体形式。其且车载、步行和静止各种不同环境下均可为多个用户分别提供服务,且3G不断完善的数据传播速度及质量,可使用户在全球范围内的任何时间、任一地点、完成任何信息之间的移动通信与传输。3G技术为广大用户带来了切身实际的通畅体验,也为整个电信供应商业链条带来了无限的商机。当然,竞争挑战不可避免。现如今,国内三大通信巨头也是各显神通,积极开发3G产品,争抢占领市场。
4 结语
总之,3G应用的成熟是一个渐进过程,有待于在发展中不断完善,相信在启动3G之后,随着市场规模的不断扩大,3G的应用必定能逐步地走向成熟和丰富。我们完全有理由相信,随着3G牌照的发放,无线数据增值业务将为我们带来一个无限美好的未来,手机电视等移动流媒体业务将成为未来移动运营商新的市场增长点。
摘要：第三代通信技术3G提升了声音和数据的传播速率及质量,可提供语音数据综合服务及移动多媒体服务,实现全球漫游。当前,国际上认证的3G主流技术有WCDMA、CDMA2000以及TD-SCDMA三种形式。文章介绍了3G的基本特点,当前流行的三种技术标准及应用发展现状。
关键词：3G,移动通信,CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA
参考文献
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[4]宗建华.我国第三代移动通信系统的特点与关键技术及发展前景[J].电子技术应用,2002,(03).
第三代移动通信网络 篇9
关键词：第三代移动通讯技术,现状,发展
一、第三代移动通信技术的现状及分析
第三代移动通信技术与前面的第二代移动通信系统相比其基本特征比较紊乱, 导致通信市场百花齐放的情况, 虽然这极大地促进了当地的数字移动通信早期, 使其获得了快速发展, 但同时也比较强钉扎了移动通信中后期的全球进程, 包括许多不同的通信标准并存带宽利用率, 不同的情况开发, 使“全球漫游服务是非常困难的。第三代移动通信的特点是突出了个人通信系统的主体地位, 在高度重视通信系统中发挥了独立的危险因素, 因此, 第三代移动通信技术也被称为未来的个人通信系统。第三代移动通信有以下几个特征:
1, 通过固定电话的业务和用户连接, 无线接口的兼容尽可能多, 因此具有全球的设计性。
2, 与第二代移动通信网络的语音质量相比, 安全性比较的高;
3我们可以明显看到的文件的传输率变快。在当地1Mb/s至2584kb/s访问率等高速接入和并且运用到广域网, 这样使得文件的传输速率比第二代移动通讯要强得多。
4, 移动通信的终端可以直接连接地面和卫星, 形成庞大的通信网络, 可以通过固定的方式使手机和卫星服务共存并相互连线。
5现在的第三代移动通信技术的应用, 手机越来越小, 更多和茂明反射, 它有一个真正的全球漫游的能力。
6根据第三代移动通信的质量, 使用的服务, 数据以及时间等, 作为一个充电参数, 而不是把距离当作充电参数的数目。这个机制是显着不同的相关性, 与第二代移动通信技术, 以及更好的全球通信机制。
7, 很好的处理, 包括互联网, 视频会议, 电话会议, 高数据率通信和非对称数据传输的分组和电路交换服务都有很好的处理, 构建良好的区域结构。
8, 支持较小的水平, 还支持同时连接, 包括现场通信也可以浏览互联网和各种各样的声音, 这些只有一小部分的第三代移动通信业务量占到了视频信息和非语音数据业务的很大一部分, 一个共同的基础设施, 可以支持多个公共和私人运营商在同一个地方的使用;
下面我们来总结第三代移动通信技术新增加的几个服务
(1) 高速电路交换数据服务是一个更有效的系统, 第三代移动通信系统是根据第二代移动通信系统兼容的软件特点得出的解决方案, 它可以增加到一个单一的业务信道数据速率, 从一个较低的信道速率达到一个高信道速率, 可重复使用, 以便在槽的数据载体可以提供高传输速率, 它的传输速率是六倍的数据传输速率的第二代移动通信。
(2) 基于通用分组无线业务, 摩托罗拉开发领先的移动通信公司, 你可以第二代移动通信运营商的新的无线多媒体服务, 以及重要的新技术兼容的第三代移动通信系统, 可以提供使用快速的数据传输速率比以往的都要高。
以上所说的都是第三代移动通讯与以往的通讯手段的不同, 这些特点也是第三代移动通讯技术在全球较大范围应用的原因。
二、第三代移动通讯技术的发展
让第三代移动通信系统得到天翻地覆变化原因当然是在第三代移动通信中采用了许多种高新科技技术, 这样高新技术是第三代移动通信系统的系统标准, 优于现在这些技术的发展, 这是我们理解的重要基础, 相当了解的第三代移动通信系统的发展。我们专注于一些高新技术在第三代移动通信系统的使用
1, Td-scdma的技术。这种技术是目前只提供第三代移动通信技术的标准, 它使用所有的第二代和第三代移动通信的接入技术, 这种创新的空气分离解决最关键的部分。SDMA是用来增加容量和提高性能, 能在时间和频率域的空分多址技术的核心是利用多个天线需要估计的参数空间中, 合成的下行信号和空间。此外, 空分多址和CDMA技术可以发挥辅助作用的结合。空分多址技术的另一个非常重要的角色可以大致估计距离和每个用户应用于第三代移动通信用户的位置和方位, 可以切换的参考信息
2.使用软件无线电这门技术, 在第三代移动通信系统中, 大量关键技术需要使用, 软件无线电技术就是其中之一, 是基于软件无线电技术的硬件平台, 在这个平台上的软件加载不同的, 因此, 企业可以得到性能是不一样的, 这样的平稳过渡, 升级, 网络系统, 多模式, 多频段操作相对比较简单, 容易, 并且成本低。所以第三代移动通信技术的多频段, 复合模型的特殊业务要求, 环境, 多速率等等都是特别重要的。所以, 在未来的移动通信应用中, 第三代移动通信技术具有非常广泛的应用价值, 这项技术不仅可以改变传统观念, 而且还带来了手机软件智能化, 个性化, 一般的效果和兼容性
3, 载波技术的使用。多载波是一项新技术, 在第三代移动通信系统中使用。现在的多载波技术是一种技术具有良好的应用前景, 已引起世界各国越来越多的企业进行了深入的研究。目前多载波技术的研究内容包括以下两个方面:一方面是使用的扩频码, 大大扩大原始的数据, 然后每个芯片创建许多不同的载体。另一种方法是使用大大扩展系列中的已进行了变换的数据流, 和最后每个数据流的不同的载波调制的扩频码。
三、总结
第三代通讯技术通过这几年的发展, 已经得到了较大的发展。随着第三代移动通讯技术的运用, 未来的第三代通讯技术会更加的成熟, 更加稳定。所以第三代移动通讯会让人类的生活法师得到较大的改变。
参考文献
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[3]陈玮, 程进.CDMA——第三代移动通信技术[J].成都纺织高等专科学校学报.2003 (02)
第三代移动通信网络 篇10
关键词：3G,通信,消防工作,应用
1. 3G技术简介
1.1 什么是3G
3 G, 全称为3 r d G e n e r a t i o n, 中文含义就是第三代数字移动通信。1995年问世的第一代模拟制式手机只能进行语音通话;1996到1997年出现的第二代GSM、TDMA等数字制式手机便增加了接收数据的功能, 如接受电子邮件或网页;第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升, 它能够在全球范围内更好地实现无缝漫游。
1.2 3G技术标准
国际电信联盟在2000年5月确定W-C D M A、C D M A 2 0 0 0、T D-SCDMA以及Wi MAX四大主流无线接口标准, 写入3 G技术指导性文件《2 0 0 0年国际移动通讯计划》。CDMA是码分多址的英文缩写, 是第三代移动通信系统的技术基础。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。
1.3 3G技术在中国
2009年1月7日14:30, 工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放3张第三代移动通信 (3G) 牌照, 此举标志着我国正式进入3G时代。其中, 批准中国移动增加基于TD-SCDMA技术制式的3G牌照, 中国电信增加基于CDMA2000技术制式的3 G牌照, 中国联通增加了基于WCDMA技术制式的3G牌照。
2. 3G技术与消防
从20世纪50年代的有线电话报警, 火场上依靠口喊、吹哨进行指挥。到当今大、中城市已建成以计算机为中心的消防通信调度指挥中心, 消防无线通信三级组网, 火警辨识、出动方案自动生成、数字录音录时、车辆跟踪定位、车辆状态管理、大屏幕图像文字信息显示、高层瞭望图像监视传输等高新技术大量应用[2]。可以说, 每一次通信技术的进步都为消防通信领域提供了发展空间。
2.1 图像监控、传输与视频会议
随着经济社会的发展, 火场 (灾害现场) 情况也越来越复杂。将火场 (灾害现场) 情况实时地、全面地传递给指挥员和指挥部, 为指挥员、指挥部做出科学的决断, 从而使灭火战斗 (抢险救援) 以最小的代价取得胜利。
现有的消防图像监控方法, 通常有城市高层图像监控、重点单位楼宇图像监控以及现场摄像、照相等。传输方法有有线 (光纤) 传输、微波传输、卫星传输等手段。以上这些手段虽然有实时性、可靠性高的优点, 但是设备成本与维护费用较高, 不适用于一般单位和经济欠发达地区使用。
利用3G技术代替以上传输手段, 同时将3G模块嵌入录音录像设备, 便于固定安装和携带, 免去了大量传输设备的物料投入和相关设备租用、维护费用, 大大降低了设备成本, 使一般单位、临时消防安全保卫场所、经济欠发达地区使用成为现实。不但可以实现使用单位的自我监控、消防指挥中心远程监控, 还可以在发生灾害时, 不仅实现灾害现场指挥部和各级指挥中心的“条式”实时通信指挥体系;还可以实现“块式”的跨区域互联互通, 使身处异地的灭火救援专家及时“参与”到灭火救援中去。
各级消防部队平时召开电视电话会议, 通常利用公安机关电视电话会议系统, 这个系统的末端为区县级公安机关。那么要求全体官兵参加的会议, 就要劳师动众地将全辖区大中队官兵集中到一起, 这样一来就给执勤战备工作带来困难, 同时给安全防事故工作带来隐患。目前已有部分省份给各级消防部队安装或准备安装视频会议系统, 手段不外乎利用现有公安信息网或单独铺设消防信息网作为信号传输网络, 前期投入和后期维护的费用无疑是巨大的, 这就给经济欠发达区县带来困难。同时这个方案也不适用于偏远单位。
利用新兴3G技术, 可在不具备安装独立有线视频会议设备条件的区县消防大中队, 安装简易设备。在联通有视频头、话筒, 以及显示器和音箱的计算机上安装3G网卡实现无线上网, 再通过运营服务商与上述专门有线网络的网关链接, 由于3G网络在室内传输速率可达2Mbps, 就可完全满足视频会议的需要。
2.2 报警定位与车辆监控
上文提到的大中城市开发的以计算机为中心的消防通信调度指挥中心, 配备有数字时分程控交换机, 接入数字中继, 实现主叫号码、单位、地址及相关地理信息的自动显示。但这个只能通过固定电话实现, 且定位精度不高。现在移动电话普及程度极高, 人们本能地更愿意利用随身移动电话进行快速报警。但由于指挥中心往往要反复与报警人沟通才能确定起火地点, 甚至由于报警人的口误或接警员理解失误, 使消防队出警地点错误的现象也屡见不鲜, 这显然就会造成了贻误战机。中国移动目前已经开通的TD-SCDMA网络, 由于采用智能天线和终端同步技术, 从而使单基站定位成为现实。无线运营商可以向指挥中心提供呼叫者位置经度和纬度的估算值, 再与消防GIS系统连接, 这样就能直观地显现报警人的位置, 以确保在最短的时间内有效派出警力实施援救。
近年来, 随着消防部队担负的社会任务加重, 消防部队社会地位也日益提高。如何有效履行使命同时避免发生各类安全事故, 不辜负广大人民群众的期望?用好、管好消防部队各类车辆是非常关键的一点。消防执勤车辆安装3G模块后, 可以有效定位, 实现指挥中心的监控和调度;同时与车载GIS系统连接, 使随车指挥员、驾驶员选择高效行使路径, 第一时间达到火灾现场实施救援。行政车辆安装3G模块后, 上级机关可以有效对其监控, 同时将时效延伸到八小时以外, 对各类各级尤其是小、散、远、直单位车辆实施全天候、无缝隙监控, 可有效杜绝车辆安全事故的发生, 有利于官兵自律。这是因为中国移动运营的TD-SCDMA系统能够提供单基站更为精准的信源定位 (包括波达方向和时延估计) 。而且, 不需要增加额外的GPS模块 (比较GPS技术, TD-SCDMA系统降低了定位时间, 同时克服了GPS技术在车库、隧道等场所无法定位的缺陷) , 这样在节约成本、简化设计的同时提高了系统的安全性, 而且定位的速度更加迅速, 定位精度更加准确。
3. 目前存在的一些问题的解决途径
3G相比于2G在传输速率上有很大的提升, 其无线传播特性特别是建筑物穿透特性却较差, 网络部署后, 原来系统中室外基站可以覆盖到的很多室内区域将成为盲区。上文提到的各类应用均会或可能会在建筑物内部发生, 因此能够提高室内覆盖范围和服务质量的接入技术决定了消防工作有效利用3 G技术的程度。
飞蜂窝 (Femtocell) 是可以参考解决室内覆盖问题的一种技术手段[3]。Femto cell使用IP协议, 通过用户已有的ADSL、LAN等宽带电路连接, 远端由专用网关实现从IP网到移动网的联通。它的大小与ADSL调制解调器相似, 具有安装方便、自动配置、自动网规、即插即用的特点。它具有1个载波, 发射功率为10~100毫瓦, 覆盖半径为50~200米, 支持4~6个活动用户。
当用户处于地下建筑, 如隧道、地铁等, 可考虑采用泄露电缆。在隧道中, 移动通信用的电磁波传播效果不佳。隧道中利用天线传输通常也很困难。所以, 关于露缆的研究也就应运而生。泄露电缆是一种具有特殊结构的同轴电缆, 其外导体上沿长度方向周期性地开有一定形状的槽孔, 所以又称为开槽电缆。横向电磁波通过同轴电缆从发射端传至电缆的另一端。通过同轴电缆外导体上所开的槽孔, 电缆内传输的一部分电磁能量发送至外界环境, 同样, 外界能量也能传入电缆内部, 从而实现无线移动通信。
4. 结束语
3G技术网络刚刚在我国民用商用领域开展业务, 一些应用技术还不十分成熟。但先进的科学技术始终作为一种重要的力量推动历史车轮前进。不久的将来, 3G技术必将在消防事业领域发挥重大作用, 为消防工作跨越发展提供强大的技术支持。
参考文献
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