[信息与通信]3G基础知识 手机培训基础课程.ppt

1,3G 基 础 知 识,市场管理中心 2009.3,2,目录,移动通信的发展 2G向3G的演进 3G与2G的业务关系 3G的体制种类及区别 频谱情况 各种制式的业务特点 3G支持的业务 3G业务举例 国内外3G发展的近况,移动通信的发展,1897年，马可尼所完成的无线通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的； 第一代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统，时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期。 1978年，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝式移动通信系统。其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。,为什么会有蜂窝： 地球是圆的，一个基站无法覆盖无限广阔的区域。通常认为半径为50公里的圆形区域没有弧度，属于一个平面，所以一个基站的理想覆盖范围为半径50公里的区域，一个区域就是一个小区； 为了表现通信信号覆盖范围大并且小区之间没有盲区，同时也为了更形象的表现小区，于是圆形被画成了有棱有角的六边形。,蜂窝移动通信系统的四大缺点 各系统间没有公共接口 很难开展数据业务 频谱利用率低无法适应大容量的需求 安全保密性差，易被窃听，易被盗号 第二代移动通信系统（2nd Generation，2G）是以传送语音和数据为主的数字通信系统，包括 GSM（全球移动系统）系列主要有 GSM900、DCS1800 和 PCS1900 三部分，三者之间的主 要区别是工作频段的差异。其特点可归结为： 频谱利用率高、容量大、话音质量高、安全性较高、在SIM卡基础上实现漫游 IS-95 CDMA。该系统的优点可归结为： 系统容量大比GSM大4-5倍、软切换通信质量佳、频率规划灵活、适用于多媒体通信系统 DAMPS 日本的 JDC（现在改名为 PDC）等 2G 除提供语音通信服务之外，也可提供低速数据服务和短消息服务,第三代移动通信系统（3rd Generation，3G），国际电联也称 IMT-2000（International Mobile Telecommunications in the year 2000），欧洲的电信业巨头们则称其为 UMTS（通用移动通信系统）。能够将语音通信和多媒体通信相结合，其可能的增值服务将包括图像、音乐、网页浏览、视频会 议以及其他一些信息服务。3G 意味着全球适用的标准、新型业务、更大的覆盖面以及更多的频谱 资源，以支持更多用户。 3G 系统与现有的 2G 系统有根本的不同 3G 系统采用 CDMA 技术和分组交换技术，而不是 2G 系统通常采用的 TDMA 技术和电路交换技术 在电路交换的传输模式下，无论通话双方是否说话， 线路在接通期间保持开通，并占用带宽。与现在的 2G 系统相比，3G 将支持更多的用户，实现更高 的传输速率。 3G 的无线传输技术（RTT）支持的信息传输速率： 144 kbps 高速运动 384 kbps 步行运动 2 Mbps 室内运动 9.6Kbps 卫星移动环境 3G无线传输系统可以根据带宽需求实现的可变比特速率信息传递； 一个连接中可以同时支持具有不同 QoS （服务质量）要求的业务； 满足不同业务的延时要求（从实时要求的语音业务到尽力而为的数据业务）。,2G向3G的演进,传统业务模型,新的业务模型,语音主导业务 封闭的业务体系 统一的业务形态 设备商提供业务 有限的标准的业务,多媒体业务 开放的业务体系 个性化定制 Internet融合 多样化，非标准,2G向3G的演进,3G,Internet E-Mail WWW FTP 电子商务,电信业务 语音业务 移动与漫游 消息业务 IN，CAMEL,信息业务 视频点播 交互式视频业务 TV & Radio 媒体服务,3G 的业务融合,新兴的网络运营模式,终端开发商,应用开发商,大众消费用户,企业用户,行业用户,增强型服务提供网络,解决方案提供商/集成商,内容提供商,从简单的闭环经营向开放的网络经营模式转变,电信运营网络,3G 与2G的业务关系,WCDMA 的技术特点 WCDMA 是一种直扩序列码分多址技术（DS-CDMA），信息被扩展成 3.84Mchips，然后在 5MHz 带宽内传送。它采用了多种技术保证 QoS。支持同步/异步基站运行模式，采用上下行闭环加 外环功率控制方式，同时使用开环和闭环发射分集方式，上下行采用 QPSK 调制，支持 Turbo 编码及卷积码。 TD-SCDMA 的技术特点 TD-SCDMA 标准是由中国提出，目前由于欧洲已经放弃了 UTRANTDD 方式，所以 TD-SCDMA 已经是唯一的 TDD 方式的无线传输标准。TD-SCDMA 采用了联合检测、智能天线和 软件无线电等多项新技术，由于采用时分技术有利于上下行不对称业务的传输。 CDMA2000 的技术特点 CDMA2000 是基于 IS-95 CDMA 基础上提出的，它主要指 CDMA2000-1X 和 CDMA2000-3X，它 采用的是多载频码分多址方式（MC-CDMA），1X 仍然采用的 IS-95 CDMA 的无线传输方式，3X 是 1X 的 3 载波方式，它相对于 IS-95 主要是增加了导频，使反向可进行相干解调，相对于 IS-95 提高 信噪比 2-3dB，同时软切换使用相对门限代替绝对门限。在前向使用快速功控，前向信道使用分集发射，也采用 Turbo 码提高抗干扰能力，采用辅助信道多码传输方式提高数据速率。,3G 的体制种类及区别,3G 的体制种类及区别,频谱情况,国际电联对第三代移动通信系统IMT-2000划分了230MHz频率，即上行1885 2025MHz 、下行2110 2200MHz， 共230MHz。其中，1980 2010MHz（地对空）和21702200MHz（空对地）用于移动卫星业务。 欧洲情况为陆地通信为1900 1980MHz 、2010 2025MHz 和2110 2170MHz，共计155MHz。 北美情况比较复杂。在3G低频段的18501990MHz处，实际已经划给PCS使用，且已划成2×15MHz和2×5MHz的多个频段。PCS业务已经占用的IMT-2000的频谱，虽然经过调整，但调整后IMT-2000的上行与PCS的下行频段仍需共用。这种安排不大符合一般基站发高收低的配置。 日本1893.51919.6MHz已用于PHS频段，还可以提供2×60MHz15MHz135MHz的3G频段（19201980MHz，21102170MHz，20102025MHz）目前，日本正在致力于清除与第三代移动通信频率有冲突的问题。 韩国和ITU建议一样，共计170MHz。 在国内，中国电信获得1920-1935MHz和2110-2125MHz频段，中国联通1940-1955MHz和2130-2145MHz频段，而中国移动获得的频段是1880-1900MHz和2010-2025MHz，其3G标准是基于TDD模式的。,TD-SCDMA的业务特点,TD-SCDMA即是Time Division - Synchronized Code Division Multiple Access的缩写，也就是我们所说的时分同步码分多址技术。TD-SCDMA主要包括以下几个特点和核心技术： 时分双工:灵活满足3G要求的不同数据传输速率 智能天线:可大大提高接收灵敏度 ,降低对电源的要求及增加可靠性 多用户检测：是指利用多个用户码元、时间、信号幅度以及相位等信息来联合检测 单个用户的信号，以达到较好的接收效果 软件无线电：通过软件方式，灵活完成硬件功能 接力切换：接力切换可提高切换成功率，降低切换时对临近基站信道资源的占用。,WCDMA的业务特点,WCDMA 系统可以提供和开展的业务种类非常丰富，分为两大类：CS 域业务和 PS 域业务。 CS 域业务主要包括：基本电信业务（语音、特服、紧急呼叫）、补充业务、点对点短消 息业务、电路型承载业务、电路型多媒体业务、智能网业务。 PS 域业务主要包括：PS 域的短消息 业务、移动 QICQ、移动游戏、移动冲浪、视频点播、手机收发 E-mail、智能网业务等。 更高的数据速率 具有支持多媒体业务的能力，特别是支持 Internet 业务。 现有的移动通信系统主要以提供语音业务为主，一般能提供 100200Kbit/s 的数据业务，GSM 演进到最高阶段能提供 384Kbit/s 的数据业务。而第三代移动通信的业务能力将比第二代有明显的 改进，支持话音、数据和多媒体业务，并且可根据需要提供宽带。 一般地说，WCDMA 终端的发射功率在室内为 20mW，室外 300mW，电磁辐射少，对人身体影响很小，是一种绿色手机。同时由于发射功率低，使得其待机时间很长。 简而言之就是：WCDMA能够提供更高的语音质量、更快的数据速率、更低的传送功率,3G支持的业务,随着新技术的发展，3G网络会提供很多新的业务，例如新的媒体组件：虚拟现实和三维（3D）图象的出现，使全新的业务实现成为可能，如：电子购物，电子教育和电子娱乐。被动式多媒体应用如信息检索类业务，视频点播（VOD）、付费电视和音频点播（AOD）都将 是未来十分重要的应用。交互式多媒体应用，例如包含声音、图象和数据的多媒体会议应用也将是未来3G非常重要的应用。 以下是3G协议中规定的一些标准化业务： 基本电信业务 补充业务 承载业务 智能业务 定位业务 多媒体消息业务,3G支持的业务,多媒体业务 移动多媒体业务将是第三代移动通信系统的重要业务。在一个多媒体业务呼叫中集成了两种或 两种以上的媒体组件（例如语音，数据，图像，影像），可以包括多个呼叫方和连接（不同的呼叫 方可以提供不同的媒体组件），因此要求多媒体业务应有足够的灵活性以便增加和删除多媒体组件 和呼叫方。 多媒体应用和业务一般分为两类：互动式和分配式业务。 互动式业务可以是会话、消息通信或 检索。多媒体互动式业务一般又分为会话，讯息和检索业务： 会话业务：会话业务是实时业务（不存储和转发）。一般来讲，会话业务是双向的，要 求有较低的端到端时延( 100 ms)，并且对不同媒体组件之间的同步级别要求较高。可视电话和视频会议是典型的会话业务。 分配式业务可以使用或不使用用户控制。分配业务又分为用户控制分配业务和无用户控制业务两部分： 无用户控制分配业务： 无用户控制分配业务是广播业务。信息由中心信息源提供，用 户可以接入信息流但不能控制信息流。例如：电视或电台广播。 用户控制分配业务：用户控制分配业务是广播业务。信息是一个可重复的序列的信息， 并且每个信息帧分配了一个接入序列号，因此用户（或用户终端）可以对信息的开始和信息的内容 进行控制。,移动办公类业务,企业VPN Intranet接入 文件传送 信息检索,3G的业务举例,场景： 用户在路边的自动售货机上通过手机购买可乐、门票等小商品。,1. 用户按照自动售货机的提示，用手机登录商家的网站，选择购买可乐；完成费用支付后，用户可以从网站上下载C卷（C卷可以数字串等）； 2. 后用户将C卷输入到自动售货机，自动售货机向商家应用服务器查询C卷的信息，售出可乐，同时商家应用服务器将相应的C卷表示已售出。 注意：C卷应该是一次性使用的，同时应该规定有效期，如果用户在有效期内未使用该C卷，则C卷自动作废，同时商家应用服务器向用户退回所扣的钱。,手机小额支付,3G的业务举例,INTERNET应用,将互联网络上的业务引入移动网络,3G的业务举例,娱乐类业务,移动电视 移动电影 . . . . . .,利用第三代的移动电话，不仅可以随时随地观看足球比赛，而且还可以收看移动电视，收听移动电台等，真正享受移动网上新生活。,3G的业务举例,国内3G发展的近况,2008年5月23日，国家对现有的网络运营商进行了重组，结果见下图； 2009年1月7日国家发放了3G牌照，具体情况见下图。,国内TD-SCDMA的近况,TD-SCDMA由中国移动组建运营。 中国移动表示将进一步以推动自主创新、发展TDSCDMA为己任，周密部署，全力以赴做好TD-SCDMA建设和运营工作，为拉动国内需求、促进经济平稳较快发展做出积极贡献。 2009年1月7日中国移动正式推出全新3G品牌标识“G3”和3G专属的188号段。,国内TD-SCDMA的近况,“G3”标识造型取义中国太极，以中间一点逐渐向外旋展，寓意3G生活不断变化和精彩无限的外延；其核心视觉元素源自中国传统文化中最具代表性的水墨丹青和朱红印章，以现代手法加以简约化设计，该标识还有丰富的彩色运用和延展。 “G3，引领3G生活”的传播口号更加注重客户体验和感知。G3标识属于承载网标识，将不作为单独的客户品牌存在，而是充分融入中国移动的三大品牌进行推广。G3标识的战略性推出，意味着中国移动支持国家自主科技创新，架起全新沟通平台，为客户提供精彩、高效的数字化信息生活。,国内TD-SCDMA的近况,2009年1月10日，中国移动通信集团公司公布2009年TD-SCDMA网络发展规划。预计2009年将投资588亿元，新建TD-SCDMA基站约6万个，此举将使TD-SCDMA网络基站总数超过8万个，实现网络覆盖238个地级城市的业务热点区，占全国地级城市数量的70%以上，其中东部省（市）的地市将实现全覆盖。 目前，TD-SCDMA二期工程建设正在顺利推进，TD-SCDMA三期工程建设招标工作即将展开。 在网络建设中，将考虑TD-SCDMA网络与2G网络充分融合，可支持面向未来的平滑过渡，具备提供“无线+宽带+信息”服务能力，全面落实中国移动“移动信息专家”的发展战略。同时中国移动将结合市场情况对TD-SCDMA发展规划进行滚动调整，实现2G/3G全面协调可持续发展。 截至2008年底，中国移动已开通TD-SCDMA基站约2万个，网络支持HSDPA等功能，可提供现有2G业务和可视电话、多媒体彩铃等3G特色业务。此前，中国移动对社会推出了3G业务标识“G3”，并开始188号段放号。,国内WCDMA的近况,我国的WCDMA网络由联通组建运营； 185、186为WCDMA专用号段；联通130、131、132、156无需换号； 终端方面，目前水货市场上流通的手机大部分都可以在WCDMA网络环境中使用。,国内WCDMA的近况,国内网络整体概况： 在西班牙巴塞罗那2009世界移动大会上，中国联通董事长常小兵表示，“我们在春节之前已经完成了WCDMA的招标，今年的世界电信日中国联通将在55个城市第一批提供3G商用服务”。 为保证5月17日开通WCDMA网络，中国联通已要求八家厂商（上海贝尔、华为、诺基亚西门子和中兴通讯、摩托罗拉、新邮通、烽火通信） 2月底供货完毕，已知重点区域设计为最高速率下行高达14.4Mbps，上行速率5.76Mbps 8个供货商的较量实际上仍是5家厂商之间的竞争 ，因为此次参与竞标的摩托罗拉采用的是华为的设备，新邮通和烽火通信都采用爱立信的设备。 中国联通WCDMA网总共将建设77272个基站，其中，华为23645个，名列第一，爱立信及其相关合作伙伴提供20527个基站，中兴通讯提供16544个，诺西中标8659个，上海贝尔提供7897个。 中国联通关于供货和建网的原则有二，分别是： 第一，WCDMA与GSM/GPRS网相互补充、相互依托，WCDMA网承载中高速数据业务和话音业务，GSM/GPRS网承载低速数据业务和话音业务；实际上也就是3G要与2G共同组网，相互切换。 第二，重点区域网络覆盖一步到位，其他区域滚动发展；重点区域包括城区、旅游景点、机场到城区的高速、城际高铁等。,国内WCDMA的近况,中国联通的供应商都具备雄厚实力，爱立信、上海贝尔的股东之一阿尔卡特朗讯等都是WCDMA标准的最早提出者，而且在WCDMA标准推广过程中起重要作用，在全球WCDMA建网数量也丰厚。华为和中兴近年来在海外WCDMA建网中也扩张凶猛。 从品牌来说，爱立信宣称拥有最多的WCDMA商用案例，截至2008年底，爱立信的WCDMA基站已应用于全球109个HSPA商用网络。诺基亚西门子通信则在海外有117个WCDMA网络。 全球WCDMA前三甲、上海贝尔的股东之一的阿尔卡特朗讯则以在WCDMA基站发货量的优势引为自豪，阿尔卡特朗讯WCDMA基站累计已发货量8.9万个，稳居全球前三。截至2008年6月，阿尔卡特朗讯在已部署的HSDPA网络中占13.8%的市场份额；HSUPA市场也占有21.4%的市场份额。,国内CDMA2000的近况,我国的CDMA2000网络由电信组建运营，就是目前的“天翼”； 中国电信采用的CDMA2000。最大的优势是两个： 不需要重新建设网络。中国电信CDMA招标所采购设备都是支持EVDO（是起源于高通的高速数据传输技术也就是HDR），已经是3G设备了。而且它是全国覆盖的，拥有了3G牌照这些设备就可以进行软件升级，中国电信可以在第一时间里，建设起一张全国覆盖的3G网络。 CDMA2000采用的800M频率，低频段的频率优势是穿透能力好，这就意味了在基站数量相同的情况下，CDMA2000的用户体验会远比其他制式要好。当然中国电信也需要建设更多的基站，让CDMA网络完善起来。,天翼手机开启了互联网手机的新时代，让用户感受到时代的进步。 天翼最具代表性的“畅享无线宽带”功能，能够让天翼189客户在电信移动网络信号范围内，通过专用客户端软件自动完成认证接入；也可在中国电信WLAN宽带网络覆盖的区域，通过专用客户端软件，输入189手机号码和业务密码，完成认证接入，尽享宽带精彩生活。 天翼手机还具有定位、手机下载、彩信、视频、移动支付、手机炒股等丰富多彩的应用，都可以让客户领略到固移网络与业务融合所带来的优势与价值。 “天翼”是中国电信全力打造的移动业务品牌，融合了互联网信息应用，充分发挥中国电信的融合业务优势，更好地满足广大客户特别是企业、家庭及个人客户的综合信息服务需求。,国内CDMA2000的近况,国外3G的近况,日本（CDMA2000、WCDMA）: 是世界上最早开展3G业务的国家之一。由于政府和企业采取了适当的管理和运营模式，日本3G手机业务近几年发展迅猛，目前用户数已有约1亿，超过移动通信用户总数的80。 日本的运营商开创了很值得其他国家学习的运营模式。例如KDDI公司的定位主要是面向年轻人，其提供的娱乐方面的服务就比较多；DoCoMo公司将手机定位为“生活的一个部分” 。对日本人来说，3G已经是他们生活的一部分。 韩国（CDMA2000、WCDMA） ： 3G业务发展一直领先于欧美国家，截至2008年11月底，韩国3G用户数量约为1586万，占移动通信用户总数的34.95%，比欧美国家28%的平均水平高出许多。韩国运营商一直紧跟手机新功能频出的步伐，提供配套服务。 西欧（ WCDMA、CDMA2000） ： 西欧3G的发展之路较为复杂。例如法国从2001年开始出售3G牌照，直到近几年3G业务才重获新生。法国3G用户在过去一年内激增61.3%，达到760万。,国外3G的近况,美国（CDMA2000、WCDMA）: 3G领域起步晚，但发展迅速。美国市场调查公司comScore2008年9月发布统计结果显示，2007年6月至2008年6月的一年间，美国3G手机用户数量猛增80%，达到6420万，占移动通信用户总数的28.4%，这一比例比英国、法国、德国、西班牙和意大利等欧洲5大国的平均水平高出了0.1%。这表明美国在采纳3G技术方面终于赶上了西欧国家。 在美国几大移动通信运营商中，Verizon公司于2003年率先开始提供3G宽带服务，随后一直致力于改进3G网络，目前其3G网络已覆盖美国近260个主要地区。Sprint公司2006年开始对其移动宽带网进行改造，全面采用速度更快的3G技术，其网络目前已覆盖美国近220个主要地区。为了给独家运营的3G版iPhone手机上市做准备，AT&T公司今年也积极扩大其3G网络覆盖面，2008年，其网络已覆盖美国约350个主要地区。T-Mobile虽然属于后来者，却来势迅猛，该公司近年来花费40多亿美元从美国主管部门手中竞拍到100多份无线频谱牌照，去年5月开始在纽约首次提供3G网络服务，10月开始销售首款谷歌手机G1。该公司的3G网络目前已覆盖到约120个美国重要城市。 此外，美国在3G设备开发方面也体现出创新实力雄厚的优势。苹果公司的3G版iPhone手机就是一个突出例子，它不仅具有苹果的品牌优势和时尚设计，而且还创造性地引入了“软件应用商店”这一手机软件营销模式，使得手机软件可以由出厂时预装改为用户自己根据个性化的需求安装或购买，这被认为是手机软件业发展的里程碑，对推动3G应用将会产生深远影响。 3G版iPhone手机于2008年7月正式推出，随即占据美国去年第三季度手机销量的榜首，其“软件应用商店”的下载量目前已经数以亿计，相关的应用软件种类已达到数千种。,国外3G的近况,香港（CDMA2000、WCDMA）: 较早引入3G网络，已经拥有4张3G网络。近年来，香港运营商不断升级3G网络，并积极开发各种应用。香港3G运营商的网站首页，与网易等门户网站的首页功能差不多，就是所有资讯和服务的集合，包括新闻、音乐、游戏、下载、股市、电影等。点击“目录”即可进入服务列表，除了我们常见的新闻、财经、娱乐等资讯外，图片铃声游戏下载、体育赛事转播、投资理财服务也是应有尽有。除了手机上网浏览等传统应用外，香港的3G服务还有诸多创新业务，在线听歌、在线视频播放、电视直播、高清视频、交通状况监控、赛马投注目前香港每个运营商的3G服务都包括20多种不同的频道，3G网络的带宽能力使得差异化的服务成为可能。,总结,3G主要有几种制式？ 三种。WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。 3G支持的数据速率是多少？ 144 kbps 高速运动 384 kbps 步行运动 2 Mbps 室内运动 9.6Kbps 卫星移动环境 3G能够给我们带来什么便利的服务？ 高速的数据传输速率带来更便捷的无线通讯、更多姿多彩的通信娱乐体验、更强大的无线应用，比如视频电话、手机银行、多媒体业务、游戏、移动办公、Internet应用等。 目前我国有多少种3G制式，分别由什么运营商运营？号段是什么？ 一共有三种。CDMA2000由中国电信运营，号段为189；WCDMA由中国联通运营，号段为185、186；TD-SCDMA由中国移动运营，号段为188。 以前我国的CDMA网络可否平滑过渡到CDMA2000？ 可以。 以前我国的GSM可否平滑过渡到WCDMA或者TD-SCDMA？ 可以。 目前北美、西欧、亚洲的一些主要国家和地区都采取什么3G制式？ 美国采用CDMA2000和WCDMA；西欧主要采用WCDMA和CDMA2000；日本、韩国与香港采用CDMA2000和WCDMA。,参考资料： 中兴通讯股份有限公司 WCDMA 基本原理培训教材 华为 WCDMA业务介绍 WCDMA技术与系统设计(第3代移动通信系统的无线接入原书第3版)作者:(芬)霍尔马 等 译者:陈泽强 等 www.3gpp.org,END,