3G技术及其发展

3G技术及其发展

1、全球3G技术发展现状
1.1国外发展概况
到2004年9月底，全球在3G核心频段发放120张许可证。核心频段有FDD(频分双工)和TDD(时分双工)两种方式。在120张许可证中，FDD+TDD组合方式有100张，大多数欧洲的运营商都采用这种形式。从技术角度看，采用WCDMA技术的共116张许可证，其中有19个国家的38个网络已商用的，用户数为1060万；采用TDD技术的有101张，目前尚未有商用网络；采用cdma2000技术的有3张，目前尚未有商用网络，但在原有频段升级到cdma20001x和1xEV-DO/1xEV-DV的约有80个商用网络，cdma2000用户为1.13亿，EV-DO用户930万。
由统计数字看出，cdma20001x发展迅速，已经在全球大规模商用。其原因得益于技术的成熟性以及能后向兼容，但目前运营商仍在2G网络的频段上运营，全球尚未有3G核心频段的网络运营。随着竞争的加剧和移动增值业务的开展，支持更高数据吞吐量(2.4Mbps)的cdma20001xEV-DO的商用运营商由2003年底的5个增加到目前的10个，用户达到930万，90%以上的用户集中在韩国。
1.2我国3G进展概况
到2004年9月底，我国移动用户数为3.2亿，占全球移动用户总数的20%以上。
1.2.1试验简况
2001年6月至2003年8月，进行了MTNet测试；2003年10月正式启动了第三代移动通信网络技术试验；2004年9月完成了第三代移动通信技术的现网测试。在现网测试阶段，涵盖了TD-SCDMA、WCDMA和cdma2000三种主流技术的15个国内外主要设备厂商的25套系统，分别在北京、上海、广州组成模拟商用环境，同时搭建了WAP、MMS、定位、JAVA、流媒体、多媒体邮件、BREW、可视电话等移动增值业务平台。在信息产业部领导下，部电信研究院、中国电信、中国移动、中国网通、中国联通、中国铁通和中国卫通参加，由技术标准研发和网络运营的专业技术人员对3G技术、设备、终端和增值业务进行了全面的验证。试验的主要内容有以下六大部分：
(1)无线网络性能测试。测试三种3G网络在不同业务(话音、可视电话、中高低数据速率)的覆盖特性，不同地理环境的覆盖特性，以及不同业务的容量特性，切换、功率控制、接续质量等性能。
(2)终端测试。测试三种3G技术各种终端的功能和性能，基本业务和增值业务的支持情况，以及耗电特性等。
(3)互操作测试。测试每一种3G技术不同厂商的终端和系统之间(无线接口)，终端和业务平台之间，不同厂商的系统之间(如Iur接口)的互操作测试，以及不同3G和2G系统之间的切换、漫游和互通等。
(4)业务测试。测试三种3G网络对基本话音、可视电话、分组数据业务的承载能力，以及对WAP，流媒体，MMS，Java，定位等增值业务的支持情况。
(5)干扰测试。测试三种3G技术在共站址、邻站址、相邻频段情况下的相互干扰情况，3G与2G技术(GSM和CDMA)之间的干扰测试，以及与PHS之间的干扰等。
(6)网管和计费测试。包括每个厂商设备的网管功能和网管接口及信息模型的测试，计费功能的测试等。
这次试验为我国客观地了解和认识3G的发展进程，进一步推进3G技术、设备和业务的发展作出了积极的贡献。试验过程和结果对发展3G的科学决策、标准制定、产业发展和网络运营起到积极的作用，为3G在中国的健康发展奠定了坚实的基础。
1.2.2TD-SCDMA产业发展状况
从2003年底TD-SCDMA产业联盟成立以来，其成员不断扩大，在信息产业部组织的3G技术试验的推动下，包括无线接入网、终端芯片、手机、核心网络、仪表等TD-SCDMA产业链的多厂家参与的研发体系已经初步形成，TD-SCDMA的实用化进程也明显加快，TD-SCDMA系统的设备取得阶段性成绩，大唐/普天和中兴公司已提供系统设备参与第三代移动通信技术试验。终端芯片产品的开发也取得了突破性进展并已驶入快车道。
在3G技术试验中，从2004年5月份开始，大唐/普天对TD-SCDMA系统进行了设备和接口功能测试，包括无线接入子系统设备，Iub接口、Iu接口等。9月份进行外场的覆盖和容量等性能测试。另外，中兴公司开发的TD-SCDMA系统也参与了测试；大唐开发的手持测试终端也在8月底开始在测试中应用。
1.2.3通信行业标准出台
中国通信标准化协会组织了科研院所、大学、运营商和制造商等相关单位，从1999年开始，研究了包括WCDMA、TD-SCDMA和cdma2000三大主流技术的标准。从2004年初开始，全面启动了3G系列标准的起草及审定工作。这一工作是以近年来跟踪了解和编写的大量预研报告为基础，基于3G模拟实验和现场实验，最终完成了包含WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000及业务应用共四个子体系的3G系列标准共98项的起草工作，为3G在我国的商用奠定了技术基础。
2、发展趋势
3G在不断发展：无线接口技术向着更高的带宽、更大的容量、更好的服务质量(QoS)的目标发展；核心网向全IP的网络架构方向发展。
2.1增强型无线接口的发展
WCDMA在3GPPR6引入了HSDPA(高速下行分组接入)和HSUPA(高速上行分组接入)技术，在上、下行采用5MHz带宽时，能够达到14Mbit/s～4Mbit/s(DL/UL)的数据速率。
cdma2000的空中接口ReleaseD版本前/反向数据速率在上、下行采用1.25MHz带宽时达到3.1Mbit/s～1.5Mbit/s。
OFDM和MIMO技术的结合，还可以进一步提高数据吞吐量。各种无线调制技术的使用，将使无线频率的利用效率向理论值靠近。
2.2NGN核心网络的发展
3GPP与3GPP2在核心网的发展方面开始走向融合，走向基于IMS的NGN网络架构。IP多媒体网络(IMS)的提出，为移动网络的多媒体业务提供了一种解决方案，同时满足了多媒体业务在安全、计费、漫游以及QoS上的需求。IMS可看作为移动多媒体业务提供的一个平台。IMS的基本协议是基于IETF的，增加了支持移动性的扩展，包括SIP、Diameter、COPS等。
3、3G业务的发展
新出现的移动增值业务不像3G与2G(或2.5G)技术那样有着明确的界限。3G业务的概念只是一个泛泛的说法，泛指对数据承载能力要求较高、能够为用户提供表现力更加丰富的音频、视频等多媒体内容的业务。其实用移动增值业务的概念更恰当。
从国际上看，目前日本、韩国的移动增值业务发展比较快，市场反应较好，进入了一个良性循环的阶段，在移动通信领域处于领先地位。日本的KDDI能够迅速发展壮大，除了凭借成熟的cdma20001x技术、性能稳定的终端之外，他们推出移动定位等极具吸引力的增值业务，是推动其网络快速发展的一个重要因素。
在国内，中国移动的“移动梦网”、“M-zone”、“百宝箱”、“彩信”和中国联通公司的“互动视界”、“彩E”、“神奇宝典”、“定位之星”、“联通在信”等业务，以时尚的品牌形象受到年轻人的喜爱。
3.1移动增值业务的标准化组织
从协议结构上说，移动增值业务属于应用层的业务。因此，只要满足增值业务所需数据承载能力的要求，就可以基于不同无线技术的网络。
正是基于这样的考虑，2002年6月成立的开放移动联盟(简称OMA，OpenMobileAlliance)，整合了多个业界的业务标准化组织(如WAP论坛、WirelessVillage、SyncML、LiF等等)，旨在制定独立于承载网络之上的开放的全球统一的移动增值业务标准。到2004年6月，OMA已经发展成为一个具有363个成员的全球性标准化组织。OMA下设Requirements、Architecture、Security、Interoperability、Browser&Content、Location、Pushtotalkovercellular等15个工作组，针对不同的移动增值业务制定相应的标准。
当然有些业务依赖于基础网络结构，如基于信令方式的定位业务等等。这样的业务标准仍然在3GPP、3GPP2的相关工作组中制定。
中国的通信标准化协会也成立了一个业务工作组，负责制定中国通信行业的移动增值业务标准。
3.2业务分类
移动增值业务的分类方法多种多样，以业务的承载方式可以分为基于信令的业务(如短消息)、电路型数据业务(如GSM、CDMA等2G网络上的数据业务)、分组数据业务(如GPRS、cdma2000、W-CDMA等2.5G/3G网络上的中、高速数据业务)；以业务提供的功能可以分为消息类业务(如短消息、多媒体短消息等)、交易类业务、游戏类业务、基于位置的业务、浏览类业务、邮件业务等等。
3.3主要商用业务
3.3.1基于智能卡的应用工具箱的业务
基于智能卡(注：这里将GSM使用的SIM卡和CDMA使用的UIM卡统称为智能卡)的应用工具箱技术(STK/UTK)，是一种通过短消息方式传输的增值业务平台，主要由移动终端和智能卡来实现。
应用工具箱技术，由于其实现相对简单，提供的业务比较实用，因此目前的应用非常普及。象信息订阅、移动QQ、移动终端银行、移动终端炒股等都是非常典型的应用。中国移动公司的“移动梦网”以及中国联通公司的“联通在信”，都是基于智能卡应用工具箱技术实现的移动增值业务。
3.3.2基于多媒体消息(MMS)的业务
随着文本短消息的商业运营模式在全球取得巨大成功，多媒体消息(MMS)业务应运而生。MMS业务能够提供点到点、点到应用、应用到点的内容更加丰富的多媒体消息存储和转发服务。消息可以是纯文本、图片、视频、音频及其他媒体格式组成的非实时内容。
3.3.3基于IMAP4的多媒体邮件业务
多媒体邮件业务是将互联网上最为常用的电子邮件业务引入移动通信领域。与互联网上的电子邮件不同的是：在互联网上使用最为普及的邮件接收协议是POP3协议，而在移动邮件业务中使用经过优化的IMAP4(IETF：RFC2060)作为邮件接收协议。
用户可以将各种格式的文本信息、图片、音频、视频文件作为附件进行接收和发送。附件的大小可以根据网络的数据承载能力和移动终端的处理能力，从几十kbit到几百kbit。
3.3.4基于WAP的浏览业务
WAP协议是WAP论坛(WAPFORUM)专门为无线环境制订的一套协议。WAP协议基本上可以分为WAP1.x和WAP2.0两类，用户通过手机访问WAP网站上的各种信息。
3.3.5基于GPS的定位业务
根据定位精度可以分为三类：
—基于CELLID的定位方式；
—基于AFLT(高级前向链路三边测量)的定位方式；
—基于GPS卫星的定位方式。
不同精度定位技术的使用可以提供车辆跟踪、定位等满足各种要求的位置服务业务需求。
3.3.6基于JAVA/BREW的业务
J2ME(JAVA2MicroEdition)是JAVA2标准中专门针对小型移动设备的版本。标准包括CLDC和MIDP两部分，规定了KJAVA环境KVM(KJAVA虚拟机)、configration和Profile。
BREW(TheBinaryRuntimeEnvironmentforWireless，无线二进制运行环境)是高通公司开发的介于底层芯片操作系统和应用之间的一个软件平台，为上层应用提供对底层设备的调用和管理。BREW的优势在于可以高效地利用闪存和随机存取存储器，运行速度比较快。
JAVA和BREW均提供可以将下载的应用在不同厂家设备上运行的应用环境。
除此之外，流媒体、可视电话、基于移动网络技术的无线对讲(PoC)等业务也在逐渐步入商用化的轨道。