1、通讯通信企业管理与执法全书通讯通信企业管理与执法全书无线移动技术 郭雅 主编 吉林摄影出版社图 书 在 版 编 目 (CIP)数 据 通 讯 通 信 企 业 管 理 与 执 法 全 书 /郭 雅 主 编 . 长春 吉林摄影 出版社 2004ISBN 7-80606-737-X. 通 .郭 . 电信 邮电企业 市场竞争 中国. F632.3中国版本图书馆 CIP 数据核字(2004)第 112282 号出版发行 吉林摄影出版社 (长 春 市 人 民 大 街 124 号 130021) 责任编辑 李乡壮经销 全国各地新华书店印刷 北京施园印刷厂 版次 2004 年 8 月第 1 版书号 ISBN
2、7-80606-737-X / F 297定价 912.00 元 本卷定价 16.00 元I目 录笔记本无线移动技术术语快速指南 .1短距离无线通信技术综述 .4用无线数据网络开创电信未来 .12未来移动通信系统中的软件无线电技术 .15EDGE 高速移动数据业务之路 .23射频技术在无线通信领域的应用 .26移动数据增值业务的发展 .34前景看好的移动定位业务 .43最新无线技术阻击 3G 未来通信将划分两大阵营 .50蜂窝移动通信网络中的无线定位技术 .53PHS 电测及无线规划 .59宽带智能天线系统中的频率补偿技术 .66软件无线电关键技术的新趋势 .71新一代无线技术全方位扩展连接性
3、 .83无线工业网络克服的主要障碍是什么 .88无线技术在家庭中的应用前景 .922004 年无线技术 10 大热点 99移动服务保障系统的应用探讨 .106构筑移动数据业务的统一门户 111I移动数字版权管理的应用 .1183G 中移动台主呼接入过程中安全问题 125第三代移动通信系统 TD-SCDMA 的发展 .132移动通信中的软件无线电 .141GSM 与 CDMA 无线网络评估标准探讨 .146宽带无线及 3G 演进与 NGN 的关系 152微波扩频无线网络在教学中的应用 .158固定无线接入技术与发展 .165移动 IP 中的多播实现机制 173智能无线技术 .180移动通信新技术
4、的发展趋势 .185移动增值业务的新发展 .200无线数据在集群系统中的应用 .208LMDS 无线接入网技术及其应用 .212无线移动技术 1笔记本无线移动技术术语快速指南802.11x 定 义 了 无 线 局 域 网 技 术 的 一 系 列 标 准 此 标 准 由 电 气 电 子 工 程 协 会 (IEEE)制 定 它包括 802.11a 802.11b 和新兴 802.11g 802.11h 和 802.11i标准在本文发布时仍在开发中接 入 点 (AP) 无 线 接 入 点 是 将 无 线 设 备 或 客 户机连接到网络的基站 一些接入点拥有内建服务 包括路由器 防火墙 DHCP 和打
5、印服务器等带 宽 确 定 一 条 线 路 传 输 的 最 大 数 据 量 或 一 秒钟通过的最大信号量 通 常 以 每 秒 兆 位 (Mb/s)或 每 秒 千 位 (Kb/s)来 计 量蓝牙 一种低成本 低功率无线 线缆替代 技术 使电话 笔记本电脑 PDA 和 外 设 等 设 备 能 够 通 过 短 程 (10 米 )无 线 信 号 进 行 互 连英特尔 迅 驰 移 动 计 算 技 术 由 英 特 尔 开 发 的一种无线移动计算平台 英特尔迅驰移动计算技术 采用英特尔 奔 腾 M 处理器 英特尔 855 芯片组和 英特尔 PRO/Wireless2100NetworkConnection 提
6、供了 802.11b 无线能力固 定 无 线 在 家 中 和 办 公 室 等 固 定 位 置 运 行 无线系统 固定无线设备通常是直接从电源插座而不 是电池获得电源无线移动技术 2GPRS 通 用 分 组 无 线 系 统 的 缩 写 也 称 为2.5G 是在 GSM 移动电话网上传输数据的一种方法 HiperLAN 主要用于欧洲的 WLAN 标准 无 线 热 点 通 过 无 线 接 入 点 为 移 动 用 户 提 供连网或互联网服务的区域 公共热点建立在图书馆 机场 酒店甚至咖啡厅和餐馆中IP 互联网协议的简写 是分配给联网设备或 计算机的一个独一无二的地址和标识符链 路 质 量 和 信 号
7、强 度 信 号 强 度 是 无 线 适 配 器 接 收 到 的 信 号 的 强 度 以 decibel- milliwatts(DBm) 计量 链路质量是在通信过程中对数据包丢失的衡量 情况移动 IP 移动互联网协议是一项标准 允许支 持 无 线 的 便 携 式 设 备 连 接 一 个 网 络 在 不 同 网 络 (局 域 网 )之 间 漫 游 同时保留以前的 IP 地址移 动 式 英 特 尔 奔 腾 4 处 理 器 M 基于英 特尔 奔 腾 4 处理器体系结构 移动式英特尔 奔 腾4 处理M 提供了先进的性能 支持移动娱乐 通 信和教育Piconet 也称为 PAN(个 人 域 网 络 )
8、可包含 8个 蓝 牙 设 备 的 小 型 对 等 式 (ad-hoc)网 络漫 游 从 一 个 覆 盖 区 域 向 另 一 个 覆 盖 区 域 移无线移动技术 3动 而没有服务中断或连接性损失的能力SSID 服务集合标识符 也称为网络名称 一 种独一无二的标识符 作 为 无 线 设 备 连 接 到 WLAN 时的密码平板电脑 平板电脑是一种轻薄 平面 便携 设备 它将笔记本电脑的性能与纸张记事本的实用性 结合在一起 使用数字墨水技术作为主要输入技术 平板电脑支持手写和语音识别Ubiquitous 或 Pervasive 计算 从桌面计算模式 转移到了移动 嵌入式 互连和不可见计算模式USB 通
9、用串行总线是一种即插即用的接口 也是连接计算机与外设的手段VPN 虚拟专用网的缩写 是使用互联网连接 物 理 上 分 散 的 系 统 来 模 拟 单 一 专 用 网 的 安 全 方 式 VPN 支持远程和移动用户访问公司网络WAN 广 域 网 指 覆 盖 主 要 城 市 中 心 或 整 个 国家的网络 例如 GPRS CDMA 和 GSM 等WEP 有 线 等 效 保 密 (WEP)协 议 是 对 在 两 台 设备间无线传输的数据进行加密的方式 用以防止非 法用户窃听或侵入无线网络Wi-Fi 代 表 无 线 保 真 指 8 02.11 标准的IEEE802.11b 子集 Wi-Fi 支持高达
10、11Mb/s 的数据传无线移动技术 4输率 是迄今为止最常用的标准WISP 无 线 互 联 网 服 务 提 供 商 (WISP)采 用 中 等无线技术提供到用户计算机的连接 WISP 提供了 从小型热点到几千米的覆盖范围WLAN 无 线 局 域 网 的 缩 写 指 采 用 802.11 无线技术进行互连的一组计算机和相关设备 也称为 LAWN短距离无线通信技术综述随着 Internet 的飞速发展 从 WAN 到 MAN 再 到 LAN PAN 这些技术已逐渐成熟 目前 各类网 络中最具增长潜力的是无线网络 许多机构会选择采 用 无 线 局 域 网 (WLAN)来 拓 展 他 们 的 现 有
11、网 络 获得 在机构区域内部移动接入网络的能力怎样不通过电缆 摆脱物理连接上的限制 使设 备 互 联 起 来 呢 为 了 找 到 这 个 问 题 的 答 案 十 多 年 来 人们不断探索 形成了当今令人眼花缭乱的无线 通信协议和产品 其中 最流行的关于短距离无线数 据通信的 3 个标准是蓝牙(Bluetooth),802.11(Wi-Fi) 和 IrDA 1 蓝牙 1.1 蓝牙简介 爱立信在 1994 年开始研究一种能使手机与其附无线移动技术 5件( 如耳机 )之 间 互 相 通 信 的 无 线 模 块 4 年后 爱立 信 诺基亚 IBM 等公司共同推出了蓝牙技术 主要 用于通信和信息设备的无
12、线连接蓝牙工作频率为 2.4GHz 有效范围大约在 10m 半径内 在此范围内 采用蓝牙技术的多台设备 如 手机 微机 激光打印机等能够无线互联 以约 1Mb/s 的速率相互传递数据 并能方便地接入互联网 随着 蓝牙芯片价格和耗电量的不断降低 蓝牙已成为许多 高端 PDA 和手机的必备功能1.2 蓝牙技术的应用及市场展望 作为一种电缆替代技术 蓝牙具有低成本高速率的特点 他可把内嵌有蓝牙芯片的计算机 手机和多 种便携通信终端互联起来 为其提供语音和数字接入 服务 实现信息的自动交换和处理 并且蓝牙的使用 和维护成本据称要低于其他任何一种无线技术 目前 蓝牙技术开发重点是多点连接 即一台设备同时
13、与多 台 (最 多 7 台 )其 他 设 备 互 联 今后 市场上不同厂商 的蓝牙产品将能够相互联通蓝牙技术的应用主要有以下 3 类(1)语 音 /数 据 接 入 是 指 将 一 台 计 算 机 通 过 安 全 的 无线链路连接到通信设备上 完成与广域网的联接(2)外 围 设 备 互 连 是 指 将 各 种 设 备 通 过 蓝 牙 链 路无线移动技术 6连接到主机上(3)个 人 局 域 网 (PAN)如 图 1 所示 主要用于个人 网络与信息的共享与交换蓝牙产品涉及 PC 笔记本电脑 移动电话等信 息设备和 A/V 设备 汽车电子 家用电器和工业设备 领域 蓝牙的支持者们预言说 一旦支持蓝牙的
14、芯片 变得非常便宜 蓝牙将置身于几乎所有产品之中 从 微波炉一直到衣服上的纽扣蓝牙在个人局域网中获得了很大的成功 应用包 括无绳电话 PDA 与计算机的互联 笔记本电脑与手 机的互联 以及无线 RS232 RS485 接口等 采用蓝牙技术的设备使用方便 可自由移动 与 无线局域网相比 蓝牙无线系统更小 更轻薄 成本 及功耗更低 信号的抗干扰能力强IBM 索 尼 和 东 芝 等 公 司 已 经 推 出 同 时 支 持 蓝 牙 和 802.11b 的笔记本电脑 微软也表示 一旦支持蓝 牙的外围设备开始问世 出现了足够多的设备驱动程 序 他将在 WindowsXP 中增加对蓝牙的支持 韩国和 台湾的
15、许多公司也利用其在手机 电脑开发制造上的 优势 积极介入蓝牙技术的研发 并不断有产品推出 可以预料 蓝牙技术将和 PC 移动电话 数码相机一 样迅速流行 无线移动技术 72802.11(Wi-Fi) Wi-Fi(Wireless Fidelity, 无 线 高 保 真 )也 是 一 种 无 线通信协议 正式名称是 IEEE802.11b 与蓝牙一样 同 属 于 短 距 离 无 线 通 信 技 术 .Wi-Fi 速 率 最 高 可 达 11Mb/s虽 然 在 数 据 安 全 性 方 面 比 蓝 牙 技 术 要 差 一 些 但在电波的覆盖范围方面却略胜一筹 可达 100m 左右 不用说家庭 办公室
16、 就是小一点的整栋大楼 也可使用最初的 IEEE802.11 规范是在 1997 年提出的 称 为 802.11b 主要目的是提供 WLAN 接入 也是目前 WLAN 的主要技术标准 他的工作频率也是 2.4GHZ 与无绳电话 蓝牙等许多不需频率使用许可证的无线 设备共享同一频段 起先,Wi-Fi 元件昂贵 兼容性不 好 安全性也不能令人满意 随着时间推移 这些问 题 逐 步 得 到 解 决 且 随 着 Wi-Fi 协 议 新 版 本 如 802.11a 和 802.11g的 先 后 推 出 ,Wi-Fi的 应 用 将 越 来 越 广泛802.11a 标准还没有被工业界广泛接受 他工作 在 5
17、GHz 频率范围 传输速率 54Mb/s 使用正交频分 多 路 复 用 调 制 技 术 比 802.11b 采 用 的 补 码 键 控 (Complementary Code Keying CCK)调 制 方 案 快 但 他不向后兼容 802.11b无线移动技术 8Wi-Fi 是以太网的一种无线扩展 理论上只要用 户位于一个接入点四周的一定区域内 就能以最高约 11Mb/s 的速度接入 Web 但实际上 如果有多个用 户同时通过一个点接入 带 宽 被 多 个 用 户 分 享 ,Wi-Fi 的连接速度一般将只有几百 kb/s 的信号不受墙壁阻 隔 但在建筑物内的有效传输距离小于户外Wi-Fi 技
18、术的最具诱惑力的方面在于将 Wi-Fi 与 基于 XML 或 Java 的 Web 服务融合起来之后 可以 大幅度减少企业的 IT 成本 例如 许多企业选择在 每一层楼或每一个部门配备 802.11b 的接入点 而不 是采用电缆线把整幢建筑物连接起来 这样一来 可 以节省大量铺设电缆所需花费的资金WLAN 未 来 最 具 潜 力 的 应 用 将 主 要 在 SOHO(Small Office Home Office 在家办公) 家庭无 线网络以及不便安装电缆的建筑物或场所 目前这一 技术的用户主要来自机场 酒店 商场等公共热点场 所微软推出的桌面操作系统 WindowsXP 和嵌入式 操作系统
19、 WindowsCE 都包含了对 Wi-Fi 的支持 其 中 WindowsCE 同 时 还 包 含 对 Wi-Fi 的竞争对手蓝牙 等其他无线通信技术的支持由于投资 802.11b 的费用降低 许多厂商介入这无线移动技术 9一领域 Intel 推出了集成 WLAN 技术的笔记本电脑 芯片组 不用外接无线网卡 就可实现无线上网 国 内的联想 清华同方 方正等公司都推出无线网卡等 无线网络解决方案一些厂商为了争夺市场 推出同时支持 802.11a 802.11b 和 802.11g 的芯片 这种芯片可以在 2.4GHz 和 5.2GHz 的波段以 54Mb/s 的速率传输数据 至少已 经有一家公
20、司发布了同时支持 Wi-Fi 和蓝牙的芯片摩托罗拉 诺基亚和韩国三星公司等厂商 计划在他 们的手机产品中加入 Wi-Fi 功能更多新的 Wi-Fi 标准正在制定之中 速度更快的 802.11g 使用与 802.11b 相同的正交频分多路复用调 制技术 他工作在 2.4GHz 频段 速率达 54Mb/s 比 目前通用的 802.11b 快了 5 倍 802.11g 标准本质上扩展了 802.11b 在 2.4GHz 频段的性能 通过使用 OFDM 技术 获得了 54Mb/s 的高速 并且完全向后 08 兼容 802.11b 他将最终取代 802.11a 802.11g 虽然还在草 稿阶段 但是根
21、据最近国际消费电子产品的发展趋势 判断 802.11g 将有可能被大多数无线网络产品制造 商选择作为产品标准3IrDA 红外线数据协会 IrDA(InfraredDataAssociation)成无线移动技术 10立于 1993 年 是致力于建立红外线无线连接的非营 利组织 起初 采用 IrDA 标准的无线设备仅能在 1m 范围内以 115.2kb/s 速率传输数据 很快发展到 4Mb/s 的速率 后来 速率又达到 16Mb/sIrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术 他 也 许 是 第 一 个 实 现 无 线 个 人 局 域 网 (Personal Area Network PAN)的
22、技 术 目前他的软硬件技术都很成 熟 在 小 型 移 动 设 备 如 P DA 手 机 上 广 泛 使 用 事实上 当今每一个出厂的 PDA 及许多手机 笔记 本电脑 打印机等产品都支持 IrDAIrDA 的主要优点是无需申请频率的使用权 因 而红外通信成本低廉 他还具有移动通信所需的体积 小 功耗低 连接方便 简单易用的特点 由于数据 传输率较高 适于传输大容量的文件和多媒体数据 此外 红外线发射角度较小传输上安全性高IrDA 的不足在于他是一种视距传输 2 个相互通 信的设备之间必须对准 中间不能被其他物体阻隔 因而该技术只能用于 2 台 (非 多 台 )设 备 之 间 的 连 接 而蓝牙
23、就没有此限制 且不受墙壁的阻隔 IrDA 目 前 的 研 究 方 向 是 如 何 解 决 视 距 传 输 问 题 及 提 高 数 据 传输率表 1 列出了以上 3 种短距离无线通信协议特性的无线移动技术 11比较4UWB超宽带技术 UWB(Ultra Wideband)是 另 一 个 新 发 展起来的无线通信技术 UWB 通过基带脉冲作用于 天线的方式发送数据窄 脉 冲 (小 于 1ns)产生极大带 宽 的 信 号 脉 冲 采 用 脉 位 调 制 (Pulse Position Modulation PPM)或 二 进 制 移 相 键 控 (BPSK)调 制 UWB 被允许在 3.1 10.6
24、GHz 的波段内工作 他主要 应用在小范围 高分辨率 能够穿透墙壁 地面和身 体的雷达和图像系统中 除此之外 这种新技术适用 于 对 速 率 要 求 非 常 高 ( 大 于 100Mb/s) 的 LANs 或PANs军事部门已对 UWB 进行了多年研究 开发出了 分辨率极高的雷达 直到 2002 年 2 月 14 日 美国 FCC(联邦通信委员会) 才 准 许 该 技 术 进 入 民 用 领 域 所以对于商业和消费领域 UWB 还是新鲜事物 但 据报道 一些公司已开发出 UWB 收发器 用于制造 能够看穿墙壁 地面的雷达和图像装置 这种装置可 以用来检查道路 桥梁及其他混凝土和沥青结构建筑 中
25、的缺陷 可用于地下管线 电缆和建筑结构的定位 另外 在消防 救援 治安防范及医疗 医学图像处 理中都大有用武之地无线移动技术 12UWB 的 一 个 非 常 有 前 途 的 应 用 是 汽 车 防 撞 系 统 戴姆勒克莱斯勒公司已经试制出用于自动刹车系 统的雷达 在不久的将来 这种防撞雷达将成为高级 汽车的一个选件UWB 最具特色的应用将是视频消费娱乐方面的 无 线 个 人 局 域 网 (PANs) 考察现有的无线通信方式 802.11b 和蓝牙的速率太慢 不适合传输视频数据54Mb/s 速率的 802.11a 标准可以处理视频数据 但费 用昂贵 而 UWB 有可能在 10m 范围内 支持高达
26、 110Mb/s 的数据传输率 不需要压缩数据 可以快速 简单 经济地完成视频数据处理用无线数据网络开创电信未来在过去 30 年里 电信业已经历了数次彻底的技 术转变 而保持不变的是以话音为中心的业务模式当前更为深刻的挑战是 要建立一个以服务为中 心的全新的移动行业 这一转变所产生的影响将远远 超出新技术本身 它将彻底改变客户及商业用户从我 们的行业及其服务中获得价值的方式 这就是 3G 的 挑战竞 争 的 不 断 加 剧 及 经 济 的 缓 慢 发 展 继 续 压 低 价 格 虽然用户使用服务的时间在增加 但每用户平均 收入却在降低 相对应的就是成本的增加及利润的紧无线移动技术 13缩 3G
27、 业务模式已变得十分简单 用于网络上的投 资每增加一美元 都必须在很短的时间内产生投资回 报 3G 是一场具有新规则 新挑战 仅由几家厂商 引领该崭新市场发展的全新竞赛不论趋势怎样 3G 的市场潜力是不可否认的 数 据 引 发 了 这 个 行 业 前 所 未 有 的 巨 大 改 变 及 收 益 潜 力 分析家预测 仅在美国 无线数据收入将于未来 10 年从 5 亿美元跃升到 245 亿美元 Pyramid 预计 在亚太地区 3G 移动用户将从 2002 年的 2100 万增 长到 2008 年的 1.62 亿用户电信行业若要成功 必须要实现以下两个目标 一是网络的运营成本必须大幅度降低 二是该
28、行业必 须由以话音为中心转向以服务为中心的业务模式 令 最 终 用 户 无 论 何 时 何 地 以 何 种 方 式 都 能 享 受 到 通 信 娱乐和各种信息服务可以预见 无线数据网络将呈现四个主要特性 首先 需要有一个全分组交换核心使传输成本大幅度 降低 这是 2.5G 和 3G 的基本要求 目前 75%的 话 音及数据通信是基于电路交换的 到 2005 年 预计 有 75%的 话 音 及 数 据 通 信 将 基 于 分 组 交 换其次 无线数据网络需要极其有效的无线接入 以 提 高 投 资 回 报 诸 如 智 能 天 线 AMR 自 优 化 及无线移动技术 14不对称交通工程等创新将在这里
29、实现 无线局域网需 要成为移动网络的一个组成部分 以减轻拥塞并提供 流动的高速接入再者 无线数据网络通过缔造一个功能强大的数 据平台 从而创造出全新的产业价值链 提供超出话 音的个性化服务 有线和无线网络的最后融合 将实 现基于位置等特性的全新服务 从而将服务供应商带 回到价值链中 这些服务 将在支持收入模式及服务 供应商的成功方面发挥举足轻重的作用最后 无线数据网络必须提供运营商级的可靠性 及可扩展性 运营商级的可靠性不仅能将干扰降至最 低 而且能够支持服务质量及安全管理很显然 每个运营商 无论其规模 接入技术或 服务的地区如何 均要考虑以上四个因素基于以上诸多分析 我认为电信业正进入从以话
30、 音 为 中 心 的 服 务 到 以 服 务 为 中 心 的 业 务 转 变 的 关 键 阶段 分组核心已成为 2.5G 和 3G 网络演进的一个主 要部分 3G 的其它必要因素 如高速接入等 需要 按当地不同的业务情况来分别对待和提供相应服务 对于更先进的市场而言 3G 接入将继续演进以支持 吞吐量 与 3.5G 竞争虽然 3G 终端 许可证成本及资金等问题推迟了无线移动技术 153G 技术进入某些市场 但一些领先的 CDMA2000 市 场的情况已经证明 数据将不可避免地推动个性化移 动通信 我认为 无线数据网络将是电信行业未来赖 以成功的关键基础未来移动通信系统中的软件无线电技术前言 近
31、年来 A/D/A 转换 可编程逻辑器件 存储器 以及处理器方面的技术取得了长足的进展 产品的性 价比不断提高 这为软件无线电技术从研究领域走向 大规模商用提供了前提条件 软件无线电技术的主要 工作是信号处理 DSP 技术的迅速发展使得信号处理 可以由软件来实现 这为无线空中接口的实现提供了 高度的灵活性 随着移动和个人通信市场的发展 用 户的需求也日益多样化 现在的第二代通信系统也必 须平滑过渡到第三代系统 这对未来移动系统的灵活 性 和 创 新 性 也 提 出 了 更 高 的 要 求 技 术 和 市 场 的 发 展 促进了软件无线电技术在第三代移动通信系统中 的应用软件无线电与未来移动通信系
32、统 传统上 软件无线电的基本思想在于 把天线上 的 信 号 或 中 频 信 号 由 高 性 能 模 数 转 换 器 进 行 数 字 化 后 再 传 送 给 高 性 能 终 端 (计 算 机 移 动 电 话 等 )处 理无线移动技术 16终 端 内 部 的 软 件 用 来 实 现 各 种 无 线 通 信 的 基 本 功 能 单元 使得无线通信系统摆脱硬件系统结构的束缚 近几年来 人们对软件无线电的研究正在趋向深入 产生了对软件无线电更加宽泛的定义 它把移动终端 看成具有高度适应性和灵活性的未来移动计算平台 我们可从以下三个层面来看广义的软件无线电技术无线物理层的软件无线电技术 支持软件无线电的协
33、议结构 移动终端支持的业务与应用以 上 三 个 方 面 都 可 以 看 作 是 软 件 无 线 电 所 要 实 现的目标 但三者之间又是相互独立的 鉴于已有许 多文章对无线物理层的软件无线电技术进行了讨论 本 文 将 从 上 述 的 后 两 个 层 面 介 绍 软 件 无 线 电 技 术 在 未来移动系统中的应用 协议结构的构建和交换消息 的研究应与移动通信系统的网络结构设计联系起来 这 样 可 以 建 立 一 个 在 未 来 研 发 过 程 中 通 用 的 结 构 框 架和系统平台 大大增加了系统设计的灵活性和创新 性第三代移动系统的系统设计思想 多种接入方式 虽 然 第 三 代 移 动 系
34、 统 的 标 准 尚 未 最 终 确 定 但是 有一点人们已经达成共识 即 在向第三代系统无线移动技术 17演进的过程中 要保护运营商和制造商在第二代系统 上的投资 并允许其平滑过渡到第三代系统 这样就 需要建立一个公用的基础结构 支持多种空中接口标 准 以实现从第二代向第三代的平滑过渡世 界 范 围 内 的 第 二 代 无 线 接 入 子 系 统 的 地 域 多 样性 为了支持地区性的第二代无线接入方式 系统 就要支持多种空中接口 这就需要一个兼容多种接入 技术的交换平台 另外 对第三代移动系统本身 在 不同的情况下 也需要不同类型的空中接口 例如 在语音业务继续发展并占市场主导地位的同时
35、移动 IP 应用在蓬勃发展 这将会促进 CDMATDD 技术的 发展 因为 TDD 技术在传输非对称数据方面具有灵 活性不 但 以 前 的 各 类 空 中 接 口 可 以 接 入 未 来 公 用 骨 干网 IMT-2000 的无线传输系统也应能有效的运转 于现存的各种类型的网络平台 这就要求用模块化的 方法来标准化 IMT-2000 以增强各类系统之间的互 通性IMT-2000 的模块化结构 为便于向第三代系统的演进 ITU 提出了一个建议 FPLMTS 内的模块化与无线通用性结构框架 它描述了在处理与射频有关的 IMT-2000 的问题时所无线移动技术 18采用的模块化原则 根据这种原则 可
36、以把现存的不 同网络融合到第三代移动系统中IMT-2000 的系统结构使用了模块化的思想 在 此模型中 接 入 网 (Radio Access Network 以下简称 RAN)与 核 心 网 (CoreNetwork 以下简称 CN)之间有明 确分界 RAN 和 CN 之 间 的 Iu 接口是除了空中接口 Uu 外 ITU 所要标准化的另外一个重要接口RAN 允 许 新 的 无 线 接 口 接 入 到 现 存 的 第 二 代 网 络 同时也支持现存的多种空中接口向 IMT-2000 核 心网的接入 RAN 就好像一个交换网络 它为不同 的空中接口模块提供统一的数据通信服务 以实现与 核心网的
37、连接RAN 可以分成以下两个模块 无 线 承 载 公 用 功 能 模 块 (RBCF) 包括所有的与无线接入方式无关的控制和传输功能 用于在核心网和 服务于 IMT-2000 的不同运营环境的无线传输技术之 间做出适配无 线 传 输 专 用 功 能 模 块 (RTSF) 包括所有与射频 技术有关的功能 它又可分为无线传输技术模块(RTT) 和 相 关 的 无 线 传 输 适 配 功 能 模 块 (RTAF) RTT 功能位于空中接口的两侧 即移动终端 MT 和接入网 RAN 的两侧 RTAF 用来把不同的 RTT 适配到公用的接入无线移动技术 19部分在核心网 CN 内 除了 IMT-2000
38、 核心网 也要 支持第二代的核心网 这种情况下 它们与 IMT-2000 核 心 网 的 互 联 由 相 应 的 互 通 功 能 模 块 (IWF)来 实 现 同样 如果采用相应的适配模块(AF) 第二代的核心 网也能支持 IMT-2000 的无线接入和它们的终端根据以上的结构安排 各运营商有了统一的目标 系统模型 它们可以通过不同的途径演进到第三代系 统 采用模块化结构 不同的无线接入方式和网络模 块 通过合适的方法都可以安排到未来的系统中去总之 这样的模块化结构 有两个主要特点 把 RAN 划 分 成 依 赖 于 射 频 (RD)和 独 立 于 射 频 (RI)的两个部分在 固 定 网 和
39、 接 入 网 之 间 定 义 了 一 个 统 一 的 接 口(即 Iu 接口)未来移动系统的设计思想ITU 和 ETSI 都认为采用单一的无线接入技术不 能满足未来移动通信的要求 而软件无线电被认为是 解决多种接入方式的长远方案 很显然 要把软件无 线 电 的 概 念 用 于 下 一 代 移 动 系 统 中 把 系 统 分 成 RI 和 RD 两部分是一个先决条件.在 第 三 代 通 信 系 统 中 把 依 赖 于 射 频 的 功 能 块无线移动技术 20(RD)从 UMTS 核心网中分离出来 放 置 在 MT 和 BTS 部分 而在无线接入系统和核心网内提供最大的通用 性和射频独立性要 达
40、到 射 频 独 立 的 目 标 系 统 控 制 协 议 (如 呼 叫处理 移动性管理和切换控制等 )要用统一的方式 来定义这些协议应具有通用性 其消息的参数应该 有足够的灵活性 以满足不同的空中接口的要求 这 些通用的系统控制协议可以承载与射频有关的信息 但是必须用独立于射频的方式去承载它们另外 UMTS 固定网子系统也应该是通用的 它 的各组成部分必须与射频无关 通过把大多数依赖于 射 频 的 功 能 分 离 到 无 线 接 入 部 分 (即 MT 和 RAN) 当需要支持一个新的无线接口时 只需对 MT 和 RAN 的射频依赖模块进行软件更新 而对固定网和终端几 乎不需做任何修改 这样就大
41、大削弱了各个功能模块 之间的耦合程度对 MT 和 RAN 上的 RI/RD 接口定义后 RI 和 RD 部分可以独立开发 当要增加新的需求时 更新 只集中在 RI 部分 而不影响 RD 部分 为了支持不 同的无线接入方式 RD 功 能 集 的 更 新 也 不 影 响 RI 部分 当然 这种更新只有在新的 RD 功能集符合已 定义的 RI/RD 接口的情况下才能实现 这样就提供了无线移动技术 21一个模块化的 灵活的 面向未来的设计思路RD 和 RI 部分的划分以及 RI/RD 接口的定义 保 证 了 软 件 无 线 电 的 概 念 可 被 用 于 支 持 不 同 的 无 线 接 入 方 案 (
42、如 WCDMA TD-CDMA 等) 而它们在 UMTS 网络中 有公用的核心网 RD 功能块可用软 件配置到需要的无线接入方案 而对 RI 功能的影响 非常小 支持软件无线电的协议结构在系统结构中 假定软件存贮于核心网内一个专 用的业务中心 根据一定的控制协议 可以把软件下 载到接入网的射频独立部分或移动终端 对于支持软 件无线电的协议结构的讨论将集中在两个接口 Uu 和 Iu 上在 U MTS 协议的框架结构中 接入网和核心网 分 离 的 目 的 在 于 在 接 入 功 能 和 核 心 网 功 能 之 间 建 立 一个明确的分界 这种分界在 U MTS 中非常重要 这样可以保证接入网和核心
43、网的独立发展 同时允许 特定的接入网接入到不同类型的核心网在此协议框架结构中 引入了接入层和非接入层 的 概 念 接 入 层 负 责 与 接 入 有 关 的 功 能 可 以 看 成 UE 与 CN 间的传输通道 它包括嵌入接入网的所有 层 与接入网相连的 UE 和 CN 的底层部分 非接入 层执行典型的 UE-CN 过程 如呼叫处理和移动性管无线移动技术 22理等 这对接入层是透明的 接入层通过业务接入点 (SAP)向 非 接 入 层 提 供 业 务 在 这 些 业 务 中 有 UE 与 CN 间的控制信令的信令连接和用户数据的无线承 载根据上面的框架结构 控制软件下载到接入网的 协议应该在接
44、入层 而控制下载到 UE 的协议应该在 非接入层在接入层内 为了处理软件下载 应定义 CN 和 RAN 之 间 的 软 件 无 线 网 络 应 用 协 议 (SRNAP) 此协 议需要有寻址能力 以便对可以执行软件更新的物理 实体进行寻址 在应用中 对协议的区分也是必要的 这样可以在同一个物理实体内寻址不同的软件模块在非接入层内 应用层上除了包括传统的呼叫处 理和移动性管理实体外 还应包括软件无线电控制协 议实体 它负责建立和维护用户平面内用于实际文件 传 输 (软 件 下 载 )的 资 源 还应能够执行命令来激活已 经存在的软件模块 这样就保证了系统极大的灵活性 并使之独立于具体的物理实现软
45、件下载时 在接入网内 Iu 接口上的传输层可 以用基于 ATM 平台的 IP 协议来实现 下载大文件时 要 用 AAL5 作 为 专 用 于 软 件 无 线 电 的 协 议 结 构 的 ATM 适配层 在无线接口上 要 定 义 一 个 点 到 多 点无线移动技术 23的 无 线 信 道 以 保 证 在 任 何 网 络 中 软 件 下 载 的 可 行 性 因为在文件传输中没有非常严格的时延限制 所 以为了充分利用无线资源 此信道上的传输层应该使 用数据包传输机制 业务与应用从 GSM 的发展过程来看 它最初的目标是支持 具有广大市场前途的数字语音业务和附加业务 在没 有明朗的数据通信市场前景的情
46、况下 GSM 只提供 了有限的数据通信能力 如 短消息业务 近年来 Internet 的 高 速 发 展 成 为 数 据 通 信 市 场 发 展 的 巨 大 推 动力 Internet 的发展展示了用户在通信性能 价格 功能和内容等方面的需求 目前 这些用户需求的实 现正在从固定网转向移动网 IP 网络会逐渐占有网络 传输中越来越大的份额EDGE 高速移动数据业务之路随着全球 3G 业务的延迟 EDGE 受到越来越多 的关注 众多的 GSM 运营商已将 EDGE 技术列入近 期的发展日程中 EDGE 是 GPRS 的一种增强版本 它能够让现有 GSM 频谱容量和数据输出量翻三番 以最高 384
47、Kbps 的 数 据 传 输 速 率 和 更 高 的 网 络 容 量 支持包括视频流媒体 浏览网络和处理带附件的电子 邮件等 3G 类型的服务 由于该技术简单而且相当经 济有效 目前已经被广泛应用在北美和南美洲 同时无线移动技术 24也 被 认 为 是 欧 洲 和 亚 太 地 区 主 要 运 营 商 对 WCDMA的有益补充相 对 于 传 统 GSM/GPRS 所 使 用 的 GMSK 在 EDGE 中 引 入 了 一 种 新 的 空 中 接 口 调 制 方 式 (8PSK) 从而有效地提高了数据传送的速度和频谱的利用率 EDGE 将 使 运 营 商 能 够 利 用 现 有 的 无 线 频 段
48、 来 以 高 达 384kbit/s 的速度提供基于 IP 的无线多媒体应用 每时隙比特率高达 48kbit/s 在无线传输良好的情况 下甚至可以达到 69.2kbit/s EDGE 同时也被称为从 GPRS 到 3G 之间的 2.75 代通信技术 它能提供高达 150Kbps 的上网速度 在部署 EDGE 以后 运营商可 以使移动速率提高至 GPRS 速率的 3 倍多 确保较高 的 质 量 和 较 快 的 速 度 并 能 促 进 移 动 数 据 业 务 的 增 长EDGE 的 主 要 优 势 之 一 是 它 可 以 完 全 利 用 现 网 的设备 需要的投资很少而且风险很小 EDGE 将非
49、常高效地利用现有 2G 基础设施 无线网络规划不会 受到很大影响 它将能够重复利用现有的基站 GPRS 分 组 交 换 节 点 不 会 受 到 影 响 (因 为 它 们 的 运 行 独 立 于 用 户 比 特 率 ) 对 交 换 节 点 的 所 有 修 改 只 限 于 软 件 升 级 简 单 地 说 部 署 EDGE 能 以 较 少 的 代 价 提 升 GPRS 数据业务 并且达到与 3G 相差无几的效果无线移动技术 25支持 EDGE 的信道将同样适用于标准的 2G 业务而且 EDGE GPRS 和 GSM 业务之间不需要固定的 信道分配 从运营商角度看 这将使他们能够无缝地 推出新的 EDGE 业务 支持 EDGE 的基站硬件的部 署则可以成为普通的网络扩展和提高容量的一部分相对于现有的 GSM 网络 如果需要部署 EDGE 的话 只需在原有网络的基础上增加一些网元 而无 须对原有的网络部件进行大规模的升级换代 而且新 网元的增加可以按照需要来灵活部署在无线侧 需 要 引 入 数 据 包 控 制 单 元 (PCU) 数 据 包 控 制 单 元 (PCU) 与其他供应商相比 上海贝尔阿尔卡特的方案采用独立的 PCU 设计 为了 不对网络中现有的网元产生影响 我们新增了一个被
