1、无线移动通信新发展The Advance of Wireless Mobile Communications,2,内容回顾与提示,问题1 无线移动通信网络规划作用及基本流程？ 问题2 GSM网络规划有何特别问题？ 问题3 CDMA网络规划有何特点问题？本次课要回答的问题： 宽带无线因特网接入技术、3G演进系统、新一代无线移动通信系统及关键技术。 重点： 主要的宽带无线接入系统及技术特点、3G长期演进系统、无线移动通信新技术。难点： 理解为何要开发3G长期演进系统。,3,内容提要（Contents）,无线移动通信发展现状 The Status of Wireless Mobile Communi
2、cations宽带无线接入系统Wideband Wireless Access Systems3G长期演进计划The 3G-LTE Project新一代无线移动通信系统及关键技术New-G Mobile Communication System & Its Promising Technologies,4,内容提要（Contents）,无线移动通信发展现状 The Status of Wireless Mobile Communications宽带无线接入系统Wideband Wireless Access Systems3G长期演进计划The 3G-LTE Project新一代无线移动通信系
3、统及关键技术New-G Mobile Communication System & Its Promising Technologies,5,无线移动通信发展源动力,三个应用领域(三大推手),6,全球蜂窝移动通信技术分布图,地面蜂窝移动通信在全球取得成功,7,无线接入技术成系列推出,宽带无线接入系统与蜂窝系统并行交叉布局态势,8,移动多媒体广播趋于双向互动,9,无线移动通信技术发展现状,第一代蜂窝移动通信基本退出历史舞台； 第二代蜂窝移动通信取得空前辉煌； 第二代演进系统 (2.5G/2.75G) 提供3G延迟带来的业务空档； 第三代蜂窝移动通信在经历不断延期后逐步进入商用，市场前景不明朗；
4、无线 PAN/LAN/MAN/WAN 特有方式雄心勃勃地为互联网用户等提供数据类业务，给未来蜂窝移动通信构成很大冲击； 为了应对WLAN等带来压力，3G增强系统 (3G+) 已经研制成功，以弥补3G业务能力不足； 当广受争议的3G尚未部署的时候，全球已经开展新一代蜂窝系统 (B3G/4G) 研究与开发，各种演示系统粉末登场； 为了避免市场风险，运营商主动出击倡导 3G长期演进系统 (LTE-E3G) 开发，期望赶在2009年之前形成商用，以阻击WIMAX等无线/移动INTERNET接入系统的挑战； 数字电视地面广播/卫星广播系统开发日益成熟，双向视频传输、手机电视等新型业务模式也在伺机而发 2
5、005年10月，ITU将B3G/4G无线移动通信定义为：IMT-Advanced！,3G/B3G进行中,10,无线移动通信发展的多样性,无线移动通信不仅仅是蜂窝系统！,11,内容提要（Contents）,无线移动通信发展现状 The Status of Wireless Mobile Communications宽带无线接入系统Wideband Wireless Access Systems3G长期演进计划The 3G-LTE Project新一代无线移动通信系统及关键技术New-G Mobile Communication System & Its Promising Technologie
6、s,12,宽带无线接入的定位与走向,宽带无线接入技术立足点 宽带无线接入技术起源于计算机通信网，尤其是因特网，是因特网技术与无线通信技术结合的产物； 它的传输协议对因特网业务支持有很好继承性； 随着对无线传输技术的不断改进，新推出的接入系统在移动性和业务实时性方面也很出色； 组网灵活、设备简单、数据业务能力强等优点，使之成为未来蜂窝移动通信系统强有力的竞争对手。 无线接入系统按应用场景设计，形成从固定到移动、从短距离到大区域广域覆盖、从窄带到超宽带等系列标准； 已成为新一代无线移动通信系统设计重要技术参考。,13,宽带无线接入的主要标准,主要系统（依次按覆盖区域大小划分） 无线体域网（WBAN
7、 Wireless Body Area Network） 无线个域网（WPAN Wireless Personal Area Network ） 无线局域网（WLAN Wireless Local Area Network ） 无线城域网（WMAN Wireless Metropolitan Area Network ） 无线广域网（WWAN Wireless Wide Area Network ） 无线区域网（WRAN Wireless Regional Area Network ）,以上无线接入系统在IEEE标准系列中分别对应IEEE802.15、11、16、20、22等。,14,宽带无线
8、接入的主要标准,WLAN（IEEE802.11） 无线局域网是一种能支持较高数据传输速率（254Mbps），采用微蜂窝、微微蜂窝结构的自主管理的计算机局域网络。其设备主要包括无线网卡、无线访问接入点、无线HUB和无线网桥等，可广泛应用于家庭、企业、商业热点地区的公共接入、自组织网等方面。 无线局域网主要有两种网络类型：对等网络和基础结构网络。 IEEE802.11包括IEEE802.11a/b/g和其它相关标准。 2006年1月，IEEE批准了IEEE802.11n草案，该草案引入MIMO-OFDM新技术，可支持高达500Mbps的数据速率。 成立于1999年的Wi-Fi（Wireless F
9、idelity）联盟是一个非盈利国际协会，旨在认证根据IEEE802.11规格的无线局域网产品的互操作性，促进IEEE802.11无线局域网产品的发展和应用。,15,宽带无线接入的主要标准,WLAN（IEEE802.11）,802.11b、802.11g、802.11a 三大物理层标准的比较,16,宽带无线接入的主要标准,WMAN（IEEE802.16） 无线城域网实现中等距离的地理范围内通信用户的互联，覆盖范围从几百米到几十公里，它可以是城市或大型社区中不同网络的互联而成为一个大的网络，也可以是一些无线局域网通过骨干线路桥接而成的网络。 1999年，IEEE成立了IEEE 802.16工作组
10、 ，世界知名企业还发动成立了WiMAX（World interoperability for Microwave Access）论坛。 IEEE 802.16根据使用频段的不同，定义了3种不同的物理层技术：单载波（SC）、OFDM、OFDMA。 1166 GHz固定无线接入系统主要采用单载波调制技术，而对于211 GHz频段的系统，将主要采用OFDM和OFDMA技术。,17,宽带无线接入的主要标准,WMAN（IEEE802.16） IEEE 802.16系统可以工作在频分双工或时分双工方式，终端可以采用半双工频分双工（H-FDD）方式 ； 可以采用从1.2520 MHz之间的带宽 ，1.25
11、MHz的倍数、1.75 MHz的倍数， 1066 GHz的固定无线接入系统，可以采用28 MHz带宽； IEEE 802.16标准系列中的802.16、802.16a、802.16c和802.16d标准，随着802.16d标准的发布，IEEE 802.16标准系列中的固定宽带无线接入标准已全部完成 ； 工作重心将转移到对802.16e标准的制定上。802.16e是802.16d的增补方案，它在26GHz的特许频段内支持低速的移动终端 。,18,宽带无线接入的主要标准,WPAN（IEEE802.15） 无线个域网系指在个人周围空间形成的无线网络，其覆盖范围在10m以内，尤其是指能在便携式消费电器
12、和通信设备之间进行短距离无线连接的自组织网络。 WPAN根据不同应用场合又分为高速WPAN和低速WPAN两种。目前流行的篮牙Bluetooth（IEEE802.15.1）是介于高速WPAN和低速WPAN之间的一种WPAN技术。 针对高速WPAN和低速WPAN，IEEE制定了两个标准，超宽带UWB IEEE802.15.3和Zigbee IEEE802.15.4； IEEE802.15.3支持高速率，工作在ISM（Industrial Scientific Medical）频段，采用UWB技术，支持250kbps、40kbps和20kbps三种数据速率 。,19,宽带无线接入的主要标准,WWAN
13、（IEEE802.20） 无线广域网是支持广域范围的移动宽带无线入网络，相应的标准是IEEE802.20。 IEEE 802.20工作组于2002年9月成立，该小组正在研究建立一个完全基于IP的空中接口方案 ；IEEE 802.20工作组于2002年9月成立。该小组正在研究建立一个完全基于IP的空中接口方案 ； 2006年6月15日，IEEE标准协会标准委员会突然宣布暂停IEEE 802.20工作组的一切活动，并开始调查美国Qualcomm是否有“暗箱操作”问题 ； IEEE 802.20还能否发展有待时日的考验。,20,内容提要（Contents）,无线移动通信发展现状 The Status
14、 of Wireless Mobile Communications宽带无线接入系统Wideband Wireless Access Systems3G长期演进计划The 3G-LTE Project新一代无线移动通信系统及关键技术New-G Mobile Communication System & Its Promising Technologies,21,何谓3G-LTE？、为何3G-LTE？,为何提出3G-LTE？,第三代移动通信长期演进系统 3G Long-Term Evolution System（3G-LTE）,3G系统技术局限：从电路交换起家、数据速率有限、网络结构复杂、业务延
15、时大，等等；现有3G系统运营不理想；受WiMAX等技术竞争压力；B3G/4G技术进步； 为了实现向4G平滑过渡，,那么，3G到底咋的啦？,22,3G在国外：2002年前后进入商用，经营惨淡；3G在中国：准备发运营牌照，为了TD延期；3G在发展：3G+、3G+、3G-LTE，寻求自强；3G给人映像：梦想、利器、鸡肋、负担、陷阱、，仁者见仁；3G技术面：是参照系，是其他技术的榜样或对手； 3G咋么了：差点让MiMAX撞坏了腰！，警报尚未解除； 3G的未来：努力向前演绎进，争取平滑过渡。,3G发展状况,23,数字移动通信技术的演进之路,24,2000年3月,2001年3月,2002年6月,2005年
16、3月,标准化进行中,标准化进行中,R99 WCDMA,R4 TD-SCDMA 软交换,R5 HSDPA IMS 端到端的IP多媒体业务,R6 HSUPA IMS性能增强 MBMS MIMO,R7 技术进一步改进 业务能力进一步增强,类型进一步丰富,LTE 未来10年或更长时间内网络演进 标准化中,冻结 时间,3GPP标准的演进,3GPP的技术演进之路,25,3G的增强技术 HSPA与HSPA+,HSPA的起因HSDPA：high-speed downlink packet accessHSUPA：high-speed uplink packet access 克服3G较早版本的不足来自WiMA
17、X的压力技术进展 HSPA+的起因3G-LTE的激励LTE放弃CDMA技术5MHz以下，CDMA+其他增强技术也可以达到LTE水平为了向LTE平滑过渡,26,3G的增强技术 HSPA与HSPA+,HSPA的特点与解决方案 分组数据峰值2Mbps,理论可达10Mbps解决办法:自适应编码调制,短分组混合ARQ, NodeB调度单用户可占用多码/多时隙,HSDPA数据速率表,27,3G的增强技术 HSPA与HSPA+,HSPA+的特点与解决方案低低复杂成分使HSPA向LTE平滑演进降低用户面延迟 简化/减少节点数量 采用高阶调制64QAM采用MIMO技术连续分组数据连接（CPC）,28,3GPP的
18、长期演进3G-LTE,29,更高的峰值速率和平均吞吐量 相比HSDPA更好的传输和差错纠正技术，频率选择性调度和小区间干扰抑制 更加强大的MIMO算法 超低延迟 (10 ms，HSPA+是50ms)短TTI (0.5 ms，HSPA+是2ms)以及扁平架构从开始就采用基于IP/MPLS传输的回程,OFDM,+,3GPP的长期演进3G-LTE,3GPP LTE是如何获得高性能的？,30,研究未来10年或更长时间内网络演进 目标 降低时延、提高数据速率、改进系统容量和覆盖 扁平化的系统架构 接入网eNodeB+核心网aGW 关键技术 空中接口 SC-FDMA (上行),OFDMA(下行) 多天线M
19、IMO技术 增强的多媒体广播/多播技术MBMS,3GPP LTE,3GPP的长期演进,扁平化的网络结构,31,容量提升 峰值速率:下行:100 Mbps,上行峰值:50 Mbps 20MHz 频谱效率:下行是HSDPA的3-4倍,上行是HSUPA的2-3倍 覆盖增强 提高“小区边缘比特率”,5 km满足最优容量,30km轻微下降,并支持100km的覆盖半径 移动性提高 015km/h性能最优，15120 km/h高性能,支持120 350 km/h,甚至在某些频段支持500 km/h 质量优化 时延:RAN用户面: 小于 10 ms,控制面:小于 100 ms 服务内容综合多样化 高性能的广播
20、业务,MBMS,提高实时业务支持能力，VoIP达到UTRAN电路域性能 运维成本降低 扁平化架构,降低运维成本,3G-LTE的目标,3GPP的长期演进,32,3G-LTE技术方案,全新的扁平、IP化网络架构，重新定义网元类型和接口的标准 只考虑PS域 只有两种网元：无线网:eNodeB+核心网:aGW 引入了基于OFDM的关键技术 通过IP方式承载综合业务 原UTRAN的CS域业务均 可由LTE网络的PS域承载 信令减化,3GPP的长期演进,33,3G-LTE技术方案,CS,MSC Server,接入 网关 aGW,UTRAN,LTE接入网,MGW,PS分组域,SGSN,GGSN,UTRAN核
21、心网,eNode B,电路交换网,UTRAN接入网,RNC,Node B,Iu,分组数据网,MME/UPE,3GPP Anchor,IMS 子系统,LTE,S1,SGi,S3,S4,Gi,SAE Anchor,非3GPP系统 （WiMAX、WLAN等）,LTE与其它网络互联与漫游,3GPP的长期演进,34,LTE技术方案特点 优点 LTE性能先进 缺陷 与已有各3GPP标准不兼容,现有网络向LTE平滑演进困难 已有3G网络建设投资保护性差！,3G-LTE技术方案,3GPP的长期演进,35,3GPP的长期演进,36,3GPP的长期演进,37,3GPP的长期演进,38,3GPP的长期演进,39,3
22、GPP的长期演进,40,CDMA2000 x 144kbps,W-CDMA 384kbps,2G,Wireless Access Services,GSM,3G,3.5G,HSDPA 14Mbps,EVDO 3.1Mbps,Enhanced 3G,Super 3G Approximate. 30Mbps,Ultra 3G Several 10Mbps,kbps 100kbps1Mbps 1Mbps10Mbps 10100Mbps,Mobile Communication Services,IMT-2000,WiMAX,etc,Wide band,Wireless LAN,11Mbps 54Mb
23、ps 100Mbps 1Gbps,11n,Ultra-high speed Wireless LAN,IEEE802.11,11b,11a/g,（High-speed of Wireless Access Service）,IEEE 802.16-2004 75Mbps,Wireless MAN,Mobility Wide band,MBTDD Next-generation PHS etc.,无线移动通信长期演进(基于现有认识),41,内容提要（Contents）,无线移动通信发展现状 The Status of Wireless Mobile Communications宽带无线接入系统W
24、ideband Wireless Access Systems3G长期演进计划The 3G-LTE Project新一代无线移动通信系统及关键技术New-G Mobile Communication System & Its Promising Technologies,42,劳工,老幼护理,农业,医疗,食品,金融,科学研究,教育,家用电器,机器人作业,交通运输,分配,环境,泛在网络世界 连接所有的人和物 任何时间任何地点为任何人办任何事的便捷网络 人与人+人与物+物与物,无线移动通信的未来泛在通信,无线移动通信的理想个人通信,44,IP Core Network,Cellular,BWA,W
25、LAN,Digital TV,Satellite,PANs,Services applications,wired access,High-speed Mobile WAN,All-IP, open architecture Separation of technology and application Fast adoption of new systems and services Future-proof,未来无线移动通信愿景融合网概念,45,B3G/4G - Heterogeneous Network Integration,未来无线移动通信愿景融合网概念,46,IP based c
26、onvergence backbone,WLAN (2.4, 5, 60GHz),Terrestrial radio (New Mobile Access, IMT-2000 Enhancement, IMT-2000),IN-building,Urban,Rural,Portable Internet (New Mobile Access, HPI),Mobile gets IP,IP goes mobile,未来无线移动通信愿景融合网概念,47,无线移动通信技术的发展趋势,48,新一代无线移动通信ITU的定义,统一命名: IMT-Advanced设计目标 峰值速率:低速移动、热点覆盖场景下
27、1Gbps以上 ,高速移动、广域覆盖场景下100Mbps 支持泛在通信,带中继的热点覆盖,分层多模覆盖,49,IMT-Advanced的标准化计划,50,Granularity Maximizing Multiple Access MIMO OFDM Smart Antenna System & SDMA Iterative Detection SA for IC OFDM/OQAM-IOTA,M-WiMAX Evolution DFE, Synchronization & Detection Performance Optimization FLP / FXP Design,Spectrum
28、 Sensing Adaptive Frame Structure,Interference Analysis Coverage / Throughput Optimization Iterative Channel Estimation Hybrid Double-Dwell Acquisition,3G LTE & 4G 系统技术,M-WiMAX 系统技术,认知无线电,RFID, DMB & UWB,未来无线移动通信热点技术(1),51,3GPP LTE, 4G Mobile Access Systems M-WiMAX, CR Systems,Radio Resource Managem
29、ent Dynamic Channel Assignment Dynamic Power Allocation Adaptive Modulation & Coding Inter-Cell Interference Mitigation Management of Various QoS Optimization of CQI Feedback Load,跨层设计问题,资源调度,自适应编码调制,研究热点,应用,QPSK 1/3 w. P4,1/3,QPSK 1/12 w. P4,1/12,64-QAM-5/6 w. P64, 5/6,16-QAM 1/3 w. P16,1/3,未来无线移动通
30、信热点技术(2),52,MMR Relays to enhance Coverage, Capacity & Flexibility Extension to the Conventional Single-hop Cellular Network Attractive Attention for Future IMT-Advanced,多跳蜂窝网,Scheduling Routing Metric Impact of UE Mobility Diversity Combining Scheme in Multi Routes Cooperative MIMO,研究热点,未来无线移动通信热点技
31、术(3),53,空间分集: 增加可靠性（STC）,空间复用: 增加速率（BLAST）,Tx,Rx,无线移动通信新技术简介(1),多输入多输出（MIMO）技术,2种处理方式，2种基本用途。,54,Alamouti 空时编码 (STBC),无线移动通信新技术简介(2),多输入多输出（MIMO）技术,55,无线移动通信新技术简介(3),多输入多输出（MIMO）技术,56,无线移动通信新技术简介(4),57,无线移动通信新技术简介(5),波形自适应,58,无线移动通信新技术简介(6),无线资源管理,59,无线移动通信新技术简介(7),软件无线电,60,无线移动通信新技术简介(8),认知无线电,认知无线
32、电系统通过学习，不断地感知外界的环境变化，并通过自适应地调整其内部的通信机理来达到对环境变化的适应。,狭义认知无线电探测频谱空洞，加以利用。,61,IMT-2000 & Beyond IMT-2000,cdma2000 & EVDO/EVDV IEEE802.11, 16, 20,15,UMTS, WCDMA, HSDPA, HyperLAN, DVB-T,TD-SCDMA, FOMA, HPI,Europe,Asia / Pacific,North America,Fetures: China: national project, universities & companies Kerea
33、 & Japan: national strategies, Institute and companies Europe: EU and companies US: Companies,China: FuTURE Cihna-Europe: Sino-Japan:ICT China-Japan-Kerea:CJK,PCS, WIFI,WIMAX,ASTC,UWB,谁在关心未来无线移动通信,62,十五”期间:FuTURE计划与FuTURE论坛 “十一五”到2020年:国家中长期规划设为“重大专项”,2010,未来无线移动通信研究在中国,FuTURE计划时间表,63,内容回顾与课后思考,本次课堂内容回顾 无线移动通信发展现状 宽带无线接入系统及主要技术规范 3G-LTE计划及其技术要点 新一代无线移动通信系统及关键技术 思考题 宽带无线接入主要有哪些标注，各有何特点？ 为何提处3G-LTE计划，有何技术特点？ 无线移动通信发展趋势如何？,64,“Thank you for your attention!”,谢谢!,
