GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代的演進(jìn)策略

2019-11-03 09:38:39

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供稿：網(wǎng)友

重慶郵電大學(xué) 黃意唐紅張顏峰　　隨著科學(xué)技術(shù)，信息技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展，無(wú)線通信技術(shù)也在高速發(fā)展著。從第一代的模擬技術(shù)到第二代的數(shù)字技術(shù)，以及現(xiàn)在的第三代移動(dòng)通信技術(shù)，只經(jīng)歷了短短的20年時(shí)間。現(xiàn)在，全世界的移動(dòng)通信用戶(hù)和市場(chǎng)每年以50%的速度遞增。當(dāng)前的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)已從AMPS和TACS為代表的第一代模擬系統(tǒng)進(jìn)入了以GSM與CDMA One為代表的第二代數(shù)字系統(tǒng)。雖然第二代系統(tǒng)克服了第一代系統(tǒng)的系統(tǒng)容量小，頻譜利用率低等缺陷，但是業(yè)務(wù)種類(lèi)主要局限于話音業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，已經(jīng)很難滿(mǎn)足未來(lái)發(fā)展的需要。因此，上個(gè)世紀(jì)90年代初期，ITU提出了第三代（3G）移動(dòng)通信的概念。這套系統(tǒng)工作在2000MHz頻段，并希望于2000年后提供商用，ITU將這套系統(tǒng)稱(chēng)為IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）。

3G系統(tǒng)的特點(diǎn)與發(fā)展

　　ITU從全球系統(tǒng)、新業(yè)務(wù)和新功能、演進(jìn)和過(guò)渡及靈活性等方面提出了IMT-2000應(yīng)具備以下主要關(guān)鍵特征和指標(biāo)：

　　1) 具備高速和多種速率傳輸能力，支持從話音分組數(shù)據(jù)到多媒體業(yè)務(wù)，包括低速尋呼、話音以及與視像和文件傳輸有關(guān)的高速業(yè)務(wù)。最低無(wú)線傳輸要求是：

* 車(chē)輛通信144kb/s；

* 步行通信384kb/s；

* 室內(nèi)通信2Mb/s。

　　2) 全球覆蓋及全球無(wú)縫漫游。全球共用一個(gè)頻段，可在世界范圍內(nèi)使用一個(gè)小型袖珍終端，但也可以容納各種其他終端，雖不要求各系統(tǒng)在無(wú)線傳輸設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部技術(shù)完全一致，但要求在網(wǎng)絡(luò)接口、互通和業(yè)務(wù)能力方面的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)。

　　3) 具有較高的頻譜利用率。

　　4) 高服務(wù)質(zhì)量：要求各類(lèi)移動(dòng)通信的質(zhì)量能與固定網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量相比美。

　　5) 高度靈活性：按需分配帶寬以支持大范圍、可變速率信息的傳送；具有支持上行和下行速率不對(duì)稱(chēng)的能力，包括衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)。大范圍的工作環(huán)境，包括海、陸、空間的通信；能與有線網(wǎng)互連與兼容。適合發(fā)展中國(guó)家的需求。具有從第二代系統(tǒng)演進(jìn)、用戶(hù)從第二代系統(tǒng)過(guò)渡以及IMT-2000內(nèi)部演進(jìn)的靈活性。

　　6) 進(jìn)一步改善安全性。滿(mǎn)足具有巨大需求的個(gè)人通信的安全性要求。

　　7) 個(gè)人化：用戶(hù)可用唯一個(gè)人電信號(hào)碼（PTN）在任何終端上獲取所需要的電信業(yè)務(wù)，超越了傳統(tǒng)的終端移動(dòng)性，真正實(shí)現(xiàn)個(gè)人移動(dòng)性。

為此各國(guó)紛紛提出了自己的3G標(biāo)準(zhǔn)提案。經(jīng)過(guò)修改和融合，ITU最終確定了3G無(wú)線電傳輸技術(shù)（RTT）標(biāo)準(zhǔn)：它分為CDMA和TDMA兩大類(lèi)共五種技術(shù)，其中主流技術(shù)為三種CDMA技術(shù)：1）IMT-2000 CDMA－DS（直接擴(kuò)頻），即歐洲和日本共同提出的WCDMA技術(shù)；2）IMT-2000 CDMA-MC（多載波），即美國(guó)提出的CDMA2000技術(shù)；3）IMT-2000 CDMA TDD，包括我國(guó)提出的TD-SCDMA和歐洲提出的UTRA TDD。

向3G演進(jìn)的選擇

　　三大主流技術(shù)中，前兩種工作方式為FDD，它適合于大區(qū)制的大面積覆蓋系統(tǒng)，適合于諸如話音、交互式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)。而后一種工作方式是TDD，與FDD相比它具有以下優(yōu)勢(shì)：根據(jù)目前對(duì)市場(chǎng)的預(yù)測(cè)，IMT-2000在投入運(yùn)行后不久，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將會(huì)超過(guò)話音業(yè)務(wù)。而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最主要部分將是非對(duì)稱(chēng)、ip型的業(yè)務(wù)，而TDD正適合高密度用戶(hù)地區(qū)、城市及近郊區(qū)的局部覆蓋，適合于對(duì)稱(chēng)及不對(duì)稱(chēng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；而且TDD能使用各種頻率資源，不需要成對(duì)的頻率；另外 TDD上下行工作于同一頻率，對(duì)稱(chēng)的電波傳播特性使之便于使用諸如智能天線等新技術(shù)，達(dá)到降低成本的目的。據(jù)估計(jì)，TDD系統(tǒng)設(shè)備成本比FDD系統(tǒng)設(shè)備成本低20%-50%。

　　在選擇何種方式向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)時(shí)，不但要考慮各種標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，還要結(jié)合各國(guó)的實(shí)際國(guó)情，三大主流技術(shù)中的WCDMA和CDMA2000突出的特點(diǎn)是，能夠提供高速率的電路和分組業(yè)務(wù)，其無(wú)線接口的最高速率可達(dá)2Mb/s，但由于WCDMA與 cdma2000是歐洲及美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，每項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均包含2000項(xiàng)左右的專(zhuān)利技術(shù)，采用這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)我國(guó)的第三代移動(dòng)通信網(wǎng)，它需要一步到位地建立一個(gè)嶄新的網(wǎng)絡(luò)，需要花費(fèi)大量的外匯從國(guó)外引進(jìn)設(shè)備或購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)利，這將使投資龐大的第二代網(wǎng)絡(luò)造成極大的浪費(fèi)，而且直接建立三代網(wǎng)絡(luò)也承擔(dān)著一定的風(fēng)險(xiǎn)。

　　目前我國(guó)擁有世界上最大的GSM網(wǎng)絡(luò)，而且需求又以世界上最快的速度在增長(zhǎng)，但由于GSM本身體制的原因，我國(guó)900MHz頻率資源已非常緊張，因此第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)與GSM網(wǎng)絡(luò)的平滑過(guò)渡是最為現(xiàn)實(shí)和緊迫的任務(wù)，它可最大限度地保護(hù)運(yùn)營(yíng)商和用戶(hù)的已有投資。我國(guó)在第二代移動(dòng)通信領(lǐng)域僅有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，而無(wú)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這種情況可望在第三代移動(dòng)通信領(lǐng)域得以改觀。考慮到以上的種種因素以及我國(guó)的具體情況，選用具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代移動(dòng)通信TD-SCDMA系統(tǒng)，接入GSM網(wǎng)絡(luò)來(lái)發(fā)展我國(guó)的第三代移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)將是一個(gè)行之有效的方案，它將為民族移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)贏得搶先進(jìn)入市場(chǎng)的先機(jī)，也將為民族移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)百年不遇的機(jī)遇。而且我們也可以用TD-SCDMA的專(zhuān)利來(lái)與國(guó)外公司擁有的專(zhuān)利交叉使用，省去巨額的專(zhuān)利提成費(fèi)及設(shè)備購(gòu)買(mǎi)費(fèi)。也將為中國(guó)民族移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)寬松的環(huán)境。

向3G演進(jìn)的策略

　　TD-SCDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上逐步向三代系統(tǒng)過(guò)渡，以減少風(fēng)險(xiǎn)和首期投資。可以分兩個(gè)階段進(jìn)行：

一、在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中增建TD-SCDMA基站

　　在用戶(hù)集中的地區(qū)的GSM基站中增建TD-SCDMA的基站，基站控制器使用GSM和TD-SCDMA共用的增強(qiáng)型基站控制器，不需要增建機(jī)房和配置其他設(shè)備，也不需要進(jìn)行頻率規(guī)劃，相鄰小區(qū)可以使用相同頻率，每個(gè)小區(qū)內(nèi)可以根據(jù)用戶(hù)密度使用多個(gè)載頻。用戶(hù)使用TD-SCDMA/GSM雙頻雙模終端，在TD-SCDMA基站覆蓋范圍內(nèi)提供3G業(yè)務(wù)，在覆蓋范圍外使用GSM系統(tǒng)。由于TD-SCDMA系統(tǒng)的頻譜利用率為GSM系統(tǒng)的3～5倍，建立TD-SCDMA基站，利用第三代頻譜，可以解決GSM系統(tǒng)容量不足的問(wèn)題，同時(shí)又滿(mǎn)足了用戶(hù)密集區(qū)的移動(dòng)通信的需要，還可為部分用戶(hù)提供第三代業(yè)務(wù)，為今后全網(wǎng)進(jìn)入第三代打下基礎(chǔ)，按照這樣的規(guī)劃，第三代移動(dòng)通信的覆蓋范圍可逐步擴(kuò)大到城市一級(jí)。

二、過(guò)渡到第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)

　　預(yù)計(jì)，從2004起，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)將開(kāi)始進(jìn)入高速發(fā)展的階段，全面建設(shè)第三代移動(dòng)通信的核心網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)的第三代核心網(wǎng)絡(luò)可同時(shí)支持第二代的GSM網(wǎng)及第三代的 TDD系統(tǒng)或FDD系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中投資最大的BTS部分已經(jīng)在第一階段建設(shè)完畢，唯一需要投入的費(fèi)用是不同系統(tǒng)接入第三代核心網(wǎng)的接口軟件的升級(jí)，第二代的GSM系統(tǒng)仍然可以工作，只是不再發(fā)展，而第三代系統(tǒng)將迅速發(fā)展并最終完全取代第二代系統(tǒng)。

　　我國(guó)提出的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)在網(wǎng)絡(luò)上充分考慮到與第二代GSM的兼容性，在技術(shù)上也考慮與GSM雙模切換兼容向TD-SCDMA體制第三代系統(tǒng)演進(jìn)，一開(kāi)始就解決了全國(guó)覆蓋的問(wèn)題，對(duì)保護(hù)我國(guó)在GSM系統(tǒng)上的投資極為有利，可以為國(guó)家節(jié)省大量的外匯，為民族移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的崛起搶占先機(jī)，完全滿(mǎn)足ITU對(duì)IMT-2000的全部要求。因此可以說(shuō)，在我國(guó)采用TD-SCDMA技術(shù)向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn)是個(gè)行之有效的策略。

摘自《通訊世界》2001.11

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