1、1,第二代移动通信系统向第三代移动通信系统 演进,徐国鑫,北京邮电大学无线通信新技术研究室,X,2,1。 3G网络基本概念 2。无线网络的演进 3。核心网的演进 4。业务的演进,3,1。 3G网络基本概念,4,Why 3G?,更高的带宽带来更多的应用。 对消费者 视频流, 电视广播 视频电话, 视频剪辑 新闻，音乐，体育 增强型游戏，聊天，位置服务等 对于商业 高速接入 视频会议 实时财经信息,5,移动通信各代典型系统特点,6,移动数据业务发展方向,7,频率因素比较频率适用性,8,中国频率资源分配:,TD-SCDMA,W-CDMA,空中接口,TDD,FDD,模式,20 + 15 MHz,60
2、+ 60 MHz,频段,1.6 MHz,5 MHz,射频带宽,可用性,从 2003 开始 (目前: WLL),现在,现在,1.6 MHz,15 + 85 MHz,TDD,? TD-SCDMA,9,多址方式,10,第二代 系统空中接口-GSM,微蜂窝小区结构工作频段 ：800/1900或900M/1800M 数字化技术-语音信号数字化 新的调制方式-GMSK、QPSK等 FDMA/TDMA 频谱利用率高，系统容量大 便于实现通信安全保密 信道宽度：200khz 每个载波的用户数 8个,11,用户的接入方式采用码分多址（CDMA） 软容量、软切换，系统容量大 抗多径衰落 可运用话音激活、分集接收等
3、先进技术频率800/1900信号带宽 1.25MHz每个信道的用户数 约为20个频道划分方式：FDMA+CDMA,第二代系统空中接口-CDMA,12,第三代数字蜂窝移动通信系统,3G的主要特点：支持移动多媒体业务宽带CDMA技术高频谱效率FDMA/TDMA/CDMA从电路交换到分组交换从媒体(media) 到 多媒体(Multi-media)高保密性全球范围无缝漫游系统微蜂窝结构,3G,主流技术：WCDMAcdma2000TD-SCDMA,13,Data rate,Conversational,Background,0 8 16 48 128 473 2048,Conversational,I
4、nteractive,Conversational,Streaming,Conversational,Voice,FAX,Collaborative working,Audio clip downl.,Video clip downl.,Short Messaging,Corporate Data Access,WEB Browsing,WAP Applications,E-mail,Video streaming,Multimedia Messaging,Video telephony,Audio streaming,Gaming,分组交换的服务质量,Mobile Data Evolutio
5、n,14,CDMA2000 演进到 3G,15,16,17,无缝网络运营,Core Network,Core Network,Application Servers,Application Servers,GSM/GPRS/EDGE,GSM/GPRS/EDGE,WCDMA,WCDMA,Core Network,Application Servers,GSM/GPRS/EDGE,GSM/GPRS/EDGE,WCDMA,WCDMA,节点重用,公共网络管理,传输共享,站点共享,流量管理,业务连续性,优化无线 网络资源,增强终端 用户体验,18,2。无线网络的演进,19,2G-GSM 无线接口,21,
6、CS1 在所有情况下保证连接 (信令和数据开始)CS2 增强容量，可以在传输阶段采用CS3/CS4 可以得到更高的传输速率但是只能在信道比较好的情况,2G-编码方式决定传输速率,C/I,Max throughput per GPRS channel (netto bitrate, kbit/sec),CS 4,CS 3,CS 2,CS 1,当信道条件比较好的时候，采用高编码率、高载荷方式,22,7 x 13,4 kb/s = 94 kbps,1 2 3 4 5 6 7 8,MS 1 MS 2 MS 3 MS 4 MS 5 MS 6 MS 7 MS 8,2 x 13,4 kb/s = 27 kb
7、ps,1 2 3 4 5 6 7 8,2 x 13,4 kb/s = 27 kbps,2 x 13,4 kb/s = 27 kbps,MS 1 MS 2 MS 3 MS 4 MS 5 MS 6 MS 7 MS 8,GPRS传输速率实例,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,3。核心网的演进,34,GSM/GPRS 网络结构,35,GPRS 接口,HLR,SGSN,PDN,BSS,Gb,Gr,GGSN,Gn,GGSN Ext. PLMN,Gp,VLR,Gs,Gc,Gi,SMS- GMSC,Gd,36,37,38,39,40,GPRS 漫游,Internet,HLR,G
8、p,Visited,Home,HLR,Gp,IPSec/Internet LL,Home services,IR.33 Roaming IR.34 GRX,GRX GPRS Roaming Exchange(similar to an Internet peering exchange),HSS,Home Subscriber Services,41,3GPP R4网络结构,MSC,SCP,HLR,MSC,RAN,RAN,RAN,TDM,MSC Server,SCP,HLR,RAN,RAN,RAN,TDM/ATM/IP,MGW,MGW,MSC Server,TUP/ISUP/BICC,TUP/
9、ISUP,注：R99与R4的分组域无变化，图中未画出。,R99,R4,H.248,H.248,MAP Over TDM,MAP Over TDM/IP,CAP Over TDM,CAP Over TDM/IP,承载独立呼叫控制 bearer independent call control BICC,42,3GPP R5网络结构图,43,Call State Control Function (CSCF) Home Subscriber Server (HSS) Transport Signalling Gateway Function (T-SWG) Roaming Signalling G
10、ateway Function (R-SGW) Composite Gateway Media Gateway Control Function (MGCF) Media Gateway Function (MGW) Multimedia Resource Function (MRF) MSC Server Gateway MSC Server,44,4。业务的演进,45,向3G网络演进的策略,46,GSM,WCDMA,语音,GSM/GPRS,Web 浏览/SMS/MMS,WCDMA,QoS 流,GSM/ GPRS,WCDMA,WCDMA,GSM/ GPRS,视频电话,业务连续性策略,相同业务
11、提供,无缝切换,不中断,相同业务,47,8 of the worlds 10 biggest operators have already selected UMTS/WCDMA,10 largest Operators Subscriptions (million), *50% or more - majority owned China Mobile 150.1 GSM UMTS/WCDMA Vodafone 90.2 GSM UMTS/ WCDMA China Unicom 79.8 GSM/CDMA to be confirmed T-Mobile 63.8 GSM UMTS/ WCD
12、MA Orange 42.0 GSM UMTS/ WCDMA NTT DoCoMo 50.1 PDC UMTS/ WCDMA TIM 21.0 GSM UMTS/ WCDMA Verizon Wireless 34.1 CDMA CDMA2000 Telefonica 23.0 GSM UMTS/ WCDMA Cingular Wireless 22.1 GSM/TDMA UMTS/ WCDMA,There are 600+ Mobile Operators in the world today Concentration: 20 largest operators 65% of subscr
13、iptions10 largest operators 51% “ “,June 2003 (EMC),48,3G license awards per country,6,5,4,3,2,1,Australia,Canada,Denmark,Belgium,Czech Rep,Isle of Man,Austria,Italy,Finland,Greece,France,Monaco,Germany,Netherlands,Hong Kong,Ireland,Malaysia,Slovenia,Taiwan,New Zealand,Israel,UK,Portugal,Japan,Spain
14、,Liechtenstein,Sweden,Luxembourg,Switzerland,Slovak Rep,Poland,Singapore,South Korea,Norway,Estonia,Malta,Latvia,Aland,Guernsey,More than 95% of 3G licensees have selected UMTS,49,Selected UMTS trials & launches,50,Selected UMTS trials & launches,51,UMTS deployment roadmap,Europe, USA, Russia, Middl
15、e East,Pacific Rim,Orange,Hutch 3G,One,2002,2003,DoCo Mo,Source: GSM Association / EMC database, May 2003,Hutch 3G,Hutch 3G,Hutch 3G,Mobilkom,O2 (Isle of Man),2004,J-phone,Hutch 3G,Tele 2,Monaco Telecom,Etisalat,SingTel,Mobile TeleSystems,Vimpel Com,Vodafone,T-Mobile,Finnish 3g,Radiolinja,Telia Sone
16、ra,SFR,T-Mobile,Vodafone D2,E-plus,Eurotel Praha,Centertel,Polkomtel,Polska Telefonia,Vodafone,TMN,Optimus,Mobitel,Amena,Telefonica Moviles,Vodafone,North-West GSM,Vodafone,Svenska,Taiwan Cellular Corporation,CSL,Hutch 3G,SmarTone3G,SUNDAY,Taiwan PCS,Chunghwa,FarEas Tone,TIM,Vodafone,WIND,Netcom,Tel
17、enor Mobil,KTF,SK Telecom,Actual,Planned,AT&T,Sonera,Vodafone,M1,StarHub,O2,Orange,Vodafone,Optus,Maxis,Vodafone,40+ UMTS/WCDMA launches expected before end 2004,52,宣传册 & 电话,在线导读& 在线订票,实时具有最近电影院的 指导&移动订票,找到一个好电影， 买一张电影票,电话,明信片&照片,E-mails, 附件, SMS, 视频等.,手机的视频电话,图片消息,假期中的问候,纸板游戏,电子玩具,(交互)移动游戏,游戏,1990,
18、2000,2005,改变生活方式和用户习惯,53,移动业务的价值链,内容,应用,移动网,集成和销售,移动连接,业务提供 & CRM,“原始的” 纯语音移动通信业:,用户接口,“新的”移动数据通信业:,Source: Siemens ICM N M P (2001),54,UMTS 为第三方内容服务扩展价值链,55,UMTS 业务分类,PDA,Business User,Business + Consumer,Consumer,Business + Consumer,Business + Consumer,PDA,Laptop,SmartPhone,SmartPhone,Laptop,Mobil
19、e Phone,Mobile Phone,56,Internet 接入: 3 % 运营商收入 (2010),服务接入,Billing,连接,商业用户 普通客户,3G 运营商,Internet,移动 ISP,57,内部网/外部网接入: 15 %运营商收益 (2010),Enterprise Applications:Messaging (E-Mails), Travel assistance (www)Mobile Sales, Technical ServicesTeleworking, Access to Corporate Database,Video Telephony, Confere
20、ncingFleet Management, Warehouse,业务接入,Mobile Office, Business User,3G Operator,Enterprise,IP network Mobile ISP,Firewall / Security,58,定制信息娱乐服务: 28 % 运营收入 (2010),商业用户 一般用户,3G 运营商,第三方服务,59,多媒体消息: 15 % 运营收入 (2010),应用 = 扩展 SMS:MMS: 图像, 视频, 统一标准的消息移动贺卡, 视频/音频剪辑,用户,3G Operator,用户(或第三方服务),60,基于位置的服务: 3 %
21、运营收益,应用:导航 (个人,汽车)本地信息 (黄页)基于位置的移动商务交易 (车辆计费, 物品, 人员服务),用户,3G 运营商,第三方服务,61,丰富的语音: 4 % 运营收入,用户,3G 运营商,用户,基于IP的语音/视频 电路交换语音/视频,应用:电话/会议视频电话, 视频会议, 远程医疗远程作业 (建筑工业等)交互多媒体通信 (IMS),62,移动/固定网的业务传输时间,业务数据量,第二代 GSM - GPRS,固定 PSTN / ISDN 64 kbps,3rd Generation UMTS,网页 20 kbyte,文档 100 kbyte,3 min Audio CD 2 Mb
22、yte MP3,10s 视频剪辑 600 kbyte MPEG4,1) 最优 CD 质量流 = 128 kbps,2) 视频流,9,6 kbps 50 kbps,128 kbps 384 kbps 2 Mbps,E-mail 5 kbyte,SMS（包含图片）. 5 kbyte (JPEG 2000),8 s 1,7 s,8 s 1,7 s,20 s 4,5 s,2 min 35 s,40 min 9 min,10 min 2,5 min,1,6 s,1,6 s,4 s,25 s,6,5 min,1,5 min,1,2 s 0,5 s 0,5s,1,2 s 0,5 s 0,5s,2,4 s 0
23、,8 s 0,5s,12 s 4 s 1s,3 min -1) -1),45 s 15 s2),传输时间,63,3G 能够提供什么？,新业务 - 个人对个人的视频电话 - 新闻，体育等的视频剪辑 快速接入 - PDA 或 PC 以 384 kbps 的带宽访问 E-mail 和Internet等- 采用HSDPA时可以达到 14 Mbps 低成本 - Wideband 5 MHz 的宽带技术能够降低用户成本- 与 GSM 共存 全球范围的覆盖 - 在欧洲，亚洲和美洲采用相同的技术- 在3G建设初期，可以漫游到 GSM 网络,64,应用的数据传输速率,对于大部分3G应用，128 kbit/s的传
24、输速率是足够的,0 8 16 32 48 64 80 96 112 128 144 160,65,EDGE 和UMTS的传输速率,2000,2001,2002,2003,EDGE,W-CDMA,2.0 Mbps,1.25 Mbps,384 Kbps,115 Kbps,64 Kbps,14.4 Kbps,9.6 Kbps,User 感知的 吞吐率,User 感知的 吞吐率,User 感知的 吞吐率,GPRS,66,目前40 个运营商正在运营,DoCoMo,Manx Telecom,Vodafone,SFR,A1 (Telekom Austria),3,3,3,3,3,3,3,STET Hella
25、s,E-plus,TIM,Cosmote,TMN,Telefnica Mviles,Telecom Malaysia,Telia Sonera,Tango,MTC Vodafone,Etisalat,PT Luxembourg,T-Mobile,T-Mobile,Connect Austria (ONE),Tele.ring,Mobitel,2002,2003,2004,Q1,Q2,Q3,Q4,2005,预计到2004年年底有 70个运营商,Vodafone,40 个正在运营的运营商,Vodafone,Vodafone,Vodafone,Polkomtel,O2,Monaco Telecom,
26、Optimus,Tele2,67,68,日本的运营状况: NTT DoCoMo (FOMA) 3G W-CDMA 用户的开发,3G W-CDMA用户数量,500.000,1.000.000,1.500.000,2.000.000,2.500.000,3.000.000,3.500.000,4.000.000,4.500.000,5.000.000,2003年中:FOMA 用户慢速启动customer take-off不断进行网络扩建,0,69,70,带宽驱动服务质量的提高,产品和价格查询 记事本 彩票和赌博 Internet浏览 预约和预定 交通信息 本地信息 多媒体消息 视频/视频下载 交互
27、游戏 视频电话,UMTS,GPRS,2G,9.6/14.4,32,64,128,384,2000,Peak Data Rates (kbps),EDGE,Poor,Fair,Excellent,Service Quality:,当很多应用已经在GPRS系统中满足应用，另一些需要更高的带宽来达到更好 的服务质量。,71,72,HSDPA 的较高的服务质量,通过采用 HSDPA，移动电话用户能够体验到改善的服务质量。 更高的峰值 平均传输速率 (即.分组呼叫吞吐率) 交互类和背景类业务较低的延迟。 高速数据业务的更高的可用性,Web 浏览 数据查询 服务器访问,流类: 语音 视频,电子邮件 文件下
28、载 MMS,交互类,流类,背景类,73,Benefits for end-users - Up to 81% download time saving with HSDPA!,UMTS - HSDPA Saving: 54.9 sec (81%),Profile 2: High Resolution Image,Profile 3: Power Point Presentation / Video Clip Download,UMTS - HSDPA Saving: 2 sec (62%),Assumption: Typical data rates - UMTS 384 kilobit/se
29、c, HSDPA 2 Megabit/sec,sec,60,120,180,300,240,sec,4,sec,16 sec,8,12,16,sec,7 sec,3.2 sec,1.2 sec,125 kBytes,3 MBytes,125 sec,343 sec,67.2 sec,12.3 sec,Application Data Size:20 kBytes,Profile 1: Low Resolution Image,UMTS - HSDPA Saving: 0.3 sec (33%),sec,1,2,3,4,sec,4 sec,0.6 sec,3 sec,0.9 sec,74,应用的
30、分类,消息,SMS Text MMS Picture messaging Email (business and residential) Video and audio with MMS IM / Chat (near real-time),0,160 KB per SMS 100 KB per MMS Email 5KB attachment: 500KB,其它语音业务,Push-to-talk（PTT） Video telephony Voice conferencing Video conferencing,PoC: 60 KB per min Video telephony: 650
31、 KB per min,纯语音,CS Voice VoIP,180 KB per min,高级消息,SMS-Chat SMS-Voting Information (event) Advertising (network initiated) Location services (maps),0,160 KB per SMS - 100 KB per LBS,75,Source: ICM N SM MA MR, August 2004,30 KB per games download 210 KB per mn,900 KB per download 160 KB per mn streami
32、ng,700 KB per download 0,200 KB per download 160 KB per mn streaming,3,5 KB 8 KB per page,0,480 per SMS 100 per MMS 800 KB per file,游戏,Games download (non real-time) Interactive games (real-time),视频,Video clip download Video/TV/web-cam streaming (near real-time),音频,Music download / MP3 Ringtone Stre
33、aming (near real-time),浏览,PDA WAP Laptop with PCMCIA Card,下载,SMS download MMS download (picture, logo, ringtone) File Transfer,应用的分类,76,移动业务的演进,基本的文本消息,Hi, Ill see you at 6 PM Regards, Bob,消息,具有视频的多媒体消息,具有图像和声音的度哦媒体消息,77,运营商挑战,服务的海量性Volume of services 支持不同的市场 巨大的价格弹性服务的复杂性复杂的价值链 内容提供商 应用业务提供商 接入提供商 公司接入不同的业务有商业模型,78,Mobile Cinema,News Broadcasting,Karaoke,Music On Demand,Live Traffic Video,EV DO a “New Media & New Culture” rather than a technology,79,Thank you!.any questions are welcome!徐国鑫 无线新技术研究室,
