3G技術(shù)及其發(fā)展

1、全球3G技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
1.1國外發(fā)展概況
到2004年9月底，全球在3G核心頻段發(fā)放120張?jiān)S可證。核心頻段有FDD(頻分雙工)和TDD(時分雙工)兩種方式。在120張?jiān)S可證中，F(xiàn)DD+TDD組合方式有100張，大多數(shù)歐洲的運(yùn)營商都采用這種形式。從技術(shù)角度看，采用WCDMA技術(shù)的共116張?jiān)S可證，其中有19個國家的38個網(wǎng)絡(luò)已商用的，用戶數(shù)為1060萬；采用TDD技術(shù)的有101張，目前尚未有商用網(wǎng)絡(luò)；采用cdma2000技術(shù)的有3張，目前尚未有商用網(wǎng)絡(luò)，但在原有頻段升級到cdma20001x和1xEV-DO/1xEV-DV的約有80個商用網(wǎng)絡(luò)，cdma2000用戶為1.13億，EV-DO用戶930萬。
由統(tǒng)計(jì)數(shù)字看出，cdma20001x發(fā)展迅速，已經(jīng)在全球大規(guī)模商用。其原因得益于技術(shù)的成熟性以及能后向兼容，但目前運(yùn)營商仍在2G網(wǎng)絡(luò)的頻段上運(yùn)營，全球尚未有3G核心頻段的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營。隨著競爭的加劇和移動增值業(yè)務(wù)的開展，支持更高數(shù)據(jù)吞吐量(2.4Mbps)的cdma20001xEV-DO的商用運(yùn)營商由2003年底的5個增加到目前的10個，用戶達(dá)到930萬，90%以上的用戶集中在韓國。
1.2我國3G進(jìn)展概況
到2004年9月底，我國移動用戶數(shù)為3.2億，占全球移動用戶總數(shù)的20%以上。
1.2.1試驗(yàn)簡況
2001年6月至2003年8月，進(jìn)行了MTNet測試；2003年10月正式啟動了第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)；2004年9月完成了第三代移動通信技術(shù)的現(xiàn)網(wǎng)測試。在現(xiàn)網(wǎng)測試階段，涵蓋了TD-SCDMA、WCDMA和cdma2000三種主流技術(shù)的15個國內(nèi)外主要設(shè)備廠商的25套系統(tǒng)，分別在北京、上海、廣州組成模擬商用環(huán)境，同時搭建了WAP、MMS、定位、JAVA、流媒體、多媒體郵件、BREW、可視電話等移動增值業(yè)務(wù)平臺。在信息產(chǎn)業(yè)部領(lǐng)導(dǎo)下，部電信研究院、中國電信、中國移動、中國網(wǎng)通、中國聯(lián)通、中國鐵通和中國衛(wèi)通參加，由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的專業(yè)技術(shù)人員對3G技術(shù)、設(shè)備、終端和增值業(yè)務(wù)進(jìn)行了全面的驗(yàn)證。試驗(yàn)的主要內(nèi)容有以下六大部分：
(1)無線網(wǎng)絡(luò)性能測試。測試三種3G網(wǎng)絡(luò)在不同業(yè)務(wù)(話音、可視電話、中高低數(shù)據(jù)速率)的覆蓋特性，不同地理環(huán)境的覆蓋特性，以及不同業(yè)務(wù)的容量特性，切換、功率控制、接續(xù)質(zhì)量等性能。
(2)終端測試。測試三種3G技術(shù)各種終端的功能和性能，基本業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)的支持情況，以及耗電特性等。
(3)互操作測試。測試每一種3G技術(shù)不同廠商的終端和系統(tǒng)之間(無線接口)，終端和業(yè)務(wù)平臺之間，不同廠商的系統(tǒng)之間(如Iur接口)的互操作測試，以及不同3G和2G系統(tǒng)之間的切換、漫游和互通等。
(4)業(yè)務(wù)測試。測試三種3G網(wǎng)絡(luò)對基本話音、可視電話、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載能力，以及對WAP，流媒體，MMS，Java，定位等增值業(yè)務(wù)的支持情況。
(5)干擾測試。測試三種3G技術(shù)在共站址、鄰站址、相鄰頻段情況下的相互干擾情況，3G與2G技術(shù)(GSM和CDMA)之間的干擾測試，以及與PHS之間的干擾等。
(6)網(wǎng)管和計(jì)費(fèi)測試。包括每個廠商設(shè)備的網(wǎng)管功能和網(wǎng)管接口及信息模型的測試，計(jì)費(fèi)功能的測試等。
這次試驗(yàn)為我國客觀地了解和認(rèn)識3G的發(fā)展進(jìn)程，進(jìn)一步推進(jìn)3G技術(shù)、設(shè)備和業(yè)務(wù)的發(fā)展作出了積極的貢獻(xiàn)。試驗(yàn)過程和結(jié)果對發(fā)展3G的科學(xué)決策、標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營起到積極的作用，為3G在中國的健康發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1.2.2TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r
從2003年底TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立以來，其成員不斷擴(kuò)大，在信息產(chǎn)業(yè)部組織的3G技術(shù)試驗(yàn)的推動下，包括無線接入網(wǎng)、終端芯片、手機(jī)、核心網(wǎng)絡(luò)、儀表等TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈的多廠家參與的研發(fā)體系已經(jīng)初步形成，TD-SCDMA的實(shí)用化進(jìn)程也明顯加快，TD-SCDMA系統(tǒng)的設(shè)備取得階段性成績，大唐/普天和中興公司已提供系統(tǒng)設(shè)備參與第三代移動通信技術(shù)試驗(yàn)。終端芯片產(chǎn)品的開發(fā)也取得了突破性進(jìn)展并已駛?cè)肟燔嚨馈?br>在3G技術(shù)試驗(yàn)中，從2004年5月份開始，大唐/普天對TD-SCDMA系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)備和接口功能測試，包括無線接入子系統(tǒng)設(shè)備，Iub接口、Iu接口等。9月份進(jìn)行外場的覆蓋和容量等性能測試。另外，中興公司開發(fā)的TD-SCDMA系統(tǒng)也參與了測試；大唐開發(fā)的手持測試終端也在8月底開始在測試中應(yīng)用。
1.2.3通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出臺
中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會組織了科研院所、大學(xué)、運(yùn)營商和制造商等相關(guān)單位，從1999年開始，研究了包括WCDMA、TD-SCDMA和cdma2000三大主流技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。從2004年初開始，全面啟動了3G系列標(biāo)準(zhǔn)的起草及審定工作。這一工作是以近年來跟蹤了解和編寫的大量預(yù)研報告為基礎(chǔ)，基于3G模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，最終完成了包含WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000及業(yè)務(wù)應(yīng)用共四個子體系的3G系列標(biāo)準(zhǔn)共98項(xiàng)的起草工作，為3G在我國的商用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
2、發(fā)展趨勢
3G在不斷發(fā)展：無線接口技術(shù)向著更高的帶寬、更大的容量、更好的服務(wù)質(zhì)量(QoS)的目標(biāo)發(fā)展；核心網(wǎng)向全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方向發(fā)展。
2.1增強(qiáng)型無線接口的發(fā)展
WCDMA在3GPPR6引入了HSDPA(高速下行分組接入)和HSUPA(高速上行分組接入)技術(shù)，在上、下行采用5MHz帶寬時，能夠達(dá)到14Mbit/s～4Mbit/s(DL/UL)的數(shù)據(jù)速率。
cdma2000的空中接口ReleaseD版本前/反向數(shù)據(jù)速率在上、下行采用1.25MHz帶寬時達(dá)到3.1Mbit/s～1.5Mbit/s。
OFDM和MIMO技術(shù)的結(jié)合，還可以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)吞吐量。各種無線調(diào)制技術(shù)的使用，將使無線頻率的利用效率向理論值靠近。
2.2NGN核心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展
3GPP與3GPP2在核心網(wǎng)的發(fā)展方面開始走向融合，走向基于IMS的NGN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。IP多媒體網(wǎng)絡(luò)(IMS)的提出，為移動網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)提供了一種解決方案，同時滿足了多媒體業(yè)務(wù)在安全、計(jì)費(fèi)、漫游以及QoS上的需求。IMS可看作為移動多媒體業(yè)務(wù)提供的一個平臺。IMS的基本協(xié)議是基于IETF的，增加了支持移動性的擴(kuò)展，包括SIP、Diameter、COPS等。
3、3G業(yè)務(wù)的發(fā)展
新出現(xiàn)的移動增值業(yè)務(wù)不像3G與2G(或2.5G)技術(shù)那樣有著明確的界限。3G業(yè)務(wù)的概念只是一個泛泛的說法，泛指對數(shù)據(jù)承載能力要求較高、能夠?yàn)橛脩籼峁┍憩F(xiàn)力更加豐富的音頻、視頻等多媒體內(nèi)容的業(yè)務(wù)。其實(shí)用移動增值業(yè)務(wù)的概念更恰當(dāng)。
從國際上看，目前日本、韓國的移動增值業(yè)務(wù)發(fā)展比較快，市場反應(yīng)較好，進(jìn)入了一個良性循環(huán)的階段，在移動通信領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。日本的KDDI能夠迅速發(fā)展壯大，除了憑借成熟的cdma20001x技術(shù)、性能穩(wěn)定的終端之外，他們推出移動定位等極具吸引力的增值業(yè)務(wù)，是推動其網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的一個重要因素。
在國內(nèi)，中國移動的“移動夢網(wǎng)”、“M-zone”、“百寶箱”、“彩信”和中國聯(lián)通公司的“互動視界”、“彩E”、“神奇寶典”、“定位之星”、“聯(lián)通在信”等業(yè)務(wù)，以時尚的品牌形象受到年輕人的喜愛。
3.1移動增值業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織
從協(xié)議結(jié)構(gòu)上說，移動增值業(yè)務(wù)屬于應(yīng)用層的業(yè)務(wù)。因此，只要滿足增值業(yè)務(wù)所需數(shù)據(jù)承載能力的要求，就可以基于不同無線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。
正是基于這樣的考慮，2002年6月成立的開放移動聯(lián)盟(簡稱OMA，OpenMobileAlliance)，整合了多個業(yè)界的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化組織(如WAP論壇、WirelessVillage、SyncML、LiF等等)，旨在制定獨(dú)立于承載網(wǎng)絡(luò)之上的開放的全球統(tǒng)一的移動增值業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。到2004年6月，OMA已經(jīng)發(fā)展成為一個具有363個成員的全球性標(biāo)準(zhǔn)化組織。OMA下設(shè)Requirements、Architecture、Security、Interoperability、Browser&Content、Location、Pushtotalkovercellular等15個工作組，針對不同的移動增值業(yè)務(wù)制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)然有些業(yè)務(wù)依賴于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如基于信令方式的定位業(yè)務(wù)等等。這樣的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)仍然在3GPP、3GPP2的相關(guān)工作組中制定。
中國的通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會也成立了一個業(yè)務(wù)工作組，負(fù)責(zé)制定中國通信行業(yè)的移動增值業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。
3.2業(yè)務(wù)分類
移動增值業(yè)務(wù)的分類方法多種多樣，以業(yè)務(wù)的承載方式可以分為基于信令的業(yè)務(wù)(如短消息)、電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(如GSM、CDMA等2G網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(如GPRS、cdma2000、W-CDMA等2.5G/3G網(wǎng)絡(luò)上的中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))；以業(yè)務(wù)提供的功能可以分為消息類業(yè)務(wù)(如短消息、多媒體短消息等)、交易類業(yè)務(wù)、游戲類業(yè)務(wù)、基于位置的業(yè)務(wù)、瀏覽類業(yè)務(wù)、郵件業(yè)務(wù)等等。
3.3主要商用業(yè)務(wù)
3.3.1基于智能卡的應(yīng)用工具箱的業(yè)務(wù)
基于智能卡(注：這里將GSM使用的SIM卡和CDMA使用的UIM卡統(tǒng)稱為智能卡)的應(yīng)用工具箱技術(shù)(STK/UTK)，是一種通過短消息方式傳輸?shù)脑鲋禈I(yè)務(wù)平臺，主要由移動終端和智能卡來實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)用工具箱技術(shù)，由于其實(shí)現(xiàn)相對簡單，提供的業(yè)務(wù)比較實(shí)用，因此目前的應(yīng)用非常普及。象信息訂閱、移動QQ、移動終端銀行、移動終端炒股等都是非常典型的應(yīng)用。中國移動公司的“移動夢網(wǎng)”以及中國聯(lián)通公司的“聯(lián)通在信”，都是基于智能卡應(yīng)用工具箱技術(shù)實(shí)現(xiàn)的移動增值業(yè)務(wù)。
3.3.2基于多媒體消息(MMS)的業(yè)務(wù)
隨著文本短消息的商業(yè)運(yùn)營模式在全球取得巨大成功，多媒體消息(MMS)業(yè)務(wù)應(yīng)運(yùn)而生。MMS業(yè)務(wù)能夠提供點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到應(yīng)用、應(yīng)用到點(diǎn)的內(nèi)容更加豐富的多媒體消息存儲和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。消息可以是純文本、圖片、視頻、音頻及其他媒體格式組成的非實(shí)時內(nèi)容。
3.3.3基于IMAP4的多媒體郵件業(yè)務(wù)
多媒體郵件業(yè)務(wù)是將互聯(lián)網(wǎng)上最為常用的電子郵件業(yè)務(wù)引入移動通信領(lǐng)域。與互聯(lián)網(wǎng)上的電子郵件不同的是：在互聯(lián)網(wǎng)上使用最為普及的郵件接收協(xié)議是POP3協(xié)議，而在移動郵件業(yè)務(wù)中使用經(jīng)過優(yōu)化的IMAP4(IETF：RFC2060)作為郵件接收協(xié)議。
用戶可以將各種格式的文本信息、圖片、音頻、視頻文件作為附件進(jìn)行接收和發(fā)送。附件的大小可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)承載能力和移動終端的處理能力，從幾十kbit到幾百kbit。
3.3.4基于WAP的瀏覽業(yè)務(wù)
WAP協(xié)議是WAP論壇(WAPFORUM)專門為無線環(huán)境制訂的一套協(xié)議。WAP協(xié)議基本上可以分為WAP1.x和WAP2.0兩類，用戶通過手機(jī)訪問WAP網(wǎng)站上的各種信息。
3.3.5基于GPS的定位業(yè)務(wù)
根據(jù)定位精度可以分為三類：
—基于CELLID的定位方式；
—基于AFLT(高級前向鏈路三邊測量)的定位方式；
—基于GPS衛(wèi)星的定位方式。
不同精度定位技術(shù)的使用可以提供車輛跟蹤、定位等滿足各種要求的位置服務(wù)業(yè)務(wù)需求。
3.3.6基于JAVA/BREW的業(yè)務(wù)
J2ME(JAVA2MicroEdition)是JAVA2標(biāo)準(zhǔn)中專門針對小型移動設(shè)備的版本。標(biāo)準(zhǔn)包括CLDC和MIDP兩部分，規(guī)定了KJAVA環(huán)境KVM(KJAVA虛擬機(jī))、configration和Profile。
BREW(TheBinaryRuntimeEnvironmentforWireless，無線二進(jìn)制運(yùn)行環(huán)境)是高通公司開發(fā)的介于底層芯片操作系統(tǒng)和應(yīng)用之間的一個軟件平臺，為上層應(yīng)用提供對底層設(shè)備的調(diào)用和管理。BREW的優(yōu)勢在于可以高效地利用閃存和隨機(jī)存取存儲器，運(yùn)行速度比較快。
JAVA和BREW均提供可以將下載的應(yīng)用在不同廠家設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用環(huán)境。
除此之外，流媒體、可視電話、基于移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的無線對講(PoC)等業(yè)務(wù)也在逐漸步入商用化的軌道。