3G主流技術(shù)初探

摘要:近幾年，全球移動通信迅速發(fā)展，發(fā)達國家的移動電話普及率已經(jīng)達到70%以上，有的地區(qū)甚至接近100%。在我國仍然具有良好的發(fā)展勢頭。由于頻率資源的緊張和對更多業(yè)務(wù)的需要，2G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足需要，3G是發(fā)展的必然趨勢。本文針對WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA三種主流技術(shù)作些粗淺的比較分析。

關(guān)鍵詞: 3G;WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA;比較

移動運營商選擇建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)，就要考慮標(biāo)準的穩(wěn)定性、系統(tǒng)性能、設(shè)備成熟性、業(yè)務(wù)提供能力等方面的因素，下面就這幾個方面對WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA進行比較分析。

1 標(biāo)準穩(wěn)定性

WCDMA標(biāo)準由3GPP組織制訂，目前已經(jīng)有四個版本，即R99、R4、R5和R6，其中R99版本已經(jīng)穩(wěn)定，目前處于完善過程中。它的主要特點是無線接入網(wǎng)采用WCDMA技術(shù)，核心網(wǎng)分為電路域和分組域，分別支持話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并提出了開放業(yè)務(wù)接入(OSA)的概念，目前的設(shè)備多基于R99版本，最高下行速率可以達到384kbit/s。R4版本是向全分組化演進的過渡版本，與R99比較其主要變化在電路域引入了軟交換的概念，將控制和承載分離，話音通過分組域傳遞，另外，R4中也提出了信令的分組化方案，包括基于ATM和IP的兩種可選形式。R5和R6是全分組化的網(wǎng)絡(luò)，在R5中提出了高速下行分組接入(HSDPA)的方案，可以使最高下行速率達到10Mbit/s，目前標(biāo)準仍在制訂中。

cdma2000標(biāo)準由3GPP2組織制訂，版本包括Release0、ReleaseA、EV-DO和EV-DV，Release0的主要特點是沿用基于ANSI-41D的核心網(wǎng)，在無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)增加支持分組業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)實體，此版本已經(jīng)穩(wěn)定。聯(lián)通即將開通的CDMA二期工程采用的就是這個版本，單載波最高上下行速率可以達到153.6kbit/s。ReleaseA是Release0的加強，單載波最高速率可以達到307.2kbit/s，并且支持話音業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)的并發(fā)。EV-DO采用單獨的載波支持數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可以在1.25MHz標(biāo)準載波中支持平均速率為600kbit/s、峰值速率為2.4Mbit/s的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，到EV-DV階段，可在一個1.25MHz的標(biāo)準載波中，同時提供語音和高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高速率可達3.1Mbit/s。

TD-SCDMA標(biāo)準也由3GPP組織制訂，目前采用的是中國無線通信標(biāo)準組織(ChinaWirelessTelecommunicationStandard，CWTS)制訂的TSM(TD-SCDMAoverGSM)標(biāo)準，基于TSM標(biāo)準的系統(tǒng)其實就是在GSM網(wǎng)絡(luò)支持下的TD-SCDMA系統(tǒng)。TSM系統(tǒng)的核心思想就是在GSM的核心網(wǎng)上使用TD-SCDMA的基站設(shè)備，其A接口和Gb接口與GSM完全相同，只需對GSM的基站控制器進行升級。一方面利用3G的頻譜來解決GSM系統(tǒng)容量不足，特別是在高密度用戶區(qū)容量不足的問題，另一方面可以為用戶提供初期最高達384kbit/s的各種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，所以基于TSM標(biāo)準的TD-SCDMA系統(tǒng)對已有GSM網(wǎng)的運營商是一種很好的選擇。以后TD-SCDMA將融入3GPP的R4及后續(xù)標(biāo)準中。

在標(biāo)準的完整性方面，三種技術(shù)在無線接入技術(shù)方面都有完整的定義和提高速率的方案，在核心網(wǎng)技術(shù)方面，都有向分組化演進的路線，但3GPP在標(biāo)準規(guī)范方面的思路更清晰。在業(yè)務(wù)、網(wǎng)管、計費相關(guān)規(guī)范方面，3GPP的定義更嚴謹、更完善。

2系統(tǒng)性能

系統(tǒng)性能主要表現(xiàn)為系統(tǒng)容量和覆蓋，對于蜂窩系統(tǒng)來說，單純從理論上計算單小區(qū)的容量是沒有實際意義的，只能作為參考，必須從蜂窩組網(wǎng)的情況來考察，一般系統(tǒng)容量可以通過系統(tǒng)仿真和實測來獲得，下面主要對這兩個方面進行比較。

2.1容量

在討論無線系統(tǒng)的容量時，不能脫離具體的業(yè)務(wù)和無線環(huán)境，因此在采用CDMA技術(shù)的系統(tǒng)中，空中接口的容量與業(yè)務(wù)的Eb/I0(比特能量與干擾功率密度之比)、增益處理、其它小區(qū)的干擾、基站發(fā)射功率和信道碼的數(shù)量均有關(guān)系，下面分別說明對于話音業(yè)務(wù)和高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，三種技術(shù)的容量差別。

對于話音業(yè)務(wù)，由于三種系統(tǒng)載波帶寬不同，一般比較單位帶寬內(nèi)的平均容量。雖然不同公司在進行系統(tǒng)仿真時設(shè)定的條件不完全相同，但是WCDMA和cdma2000的結(jié)果相近，TD-SCDMA也沒有大的差別。對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量，一般用系統(tǒng)的單位帶寬內(nèi)的數(shù)據(jù)吞吐量來表示，3G引入了多種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即使是對同一系統(tǒng)，不同的業(yè)務(wù)組合也會產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)吞吐量。一般對數(shù)據(jù)吞吐量的比較都針對同一小區(qū)內(nèi)用戶均使用相同速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從仿真的結(jié)果看，對于中低速數(shù)據(jù)，WCDMA和cdma2000是基本相當(dāng)?shù)?，但是WCDMA在高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上具有優(yōu)勢。TD-SCDMA由于其技術(shù)特點，在理論上具有較高的頻譜效率，適合提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但還需要得到更多試驗的驗證。

2.2 覆蓋

基站的覆蓋范圍主要由上下行鏈路的最大允許損耗和無線傳播環(huán)境決定。在工程上一般通過上下行鏈路預(yù)算，來估算基站的覆蓋范圍，在相同的頻帶內(nèi)，WCDMA和cdma2000的覆蓋基本相同。由于TD-SCDMA采用TDD方式，在覆蓋上要遜于采用FDD方式的其它兩種技術(shù)。

總之，WCDMA和cdma2000同為FDD的CDMA技術(shù)，技術(shù)上沒有本質(zhì)差別，許多仿真和現(xiàn)場試驗結(jié)果反映系統(tǒng)性能基本相當(dāng)。TD-SCDMA與其它兩種技術(shù)有較大差別，要做更多的仿真和試驗驗證其性能。

3 業(yè)務(wù)提供能力

目前業(yè)務(wù)的競爭已經(jīng)成為現(xiàn)有運營商的競爭焦點，對于新的移動運營商也不例外，只有能夠提供全方位的大眾業(yè)務(wù)和特色業(yè)務(wù)，才能更多地爭取用戶，提高競爭力。

3GPP和3GPP2都對業(yè)務(wù)分類和業(yè)務(wù)生成機制進行了規(guī)范，在業(yè)務(wù)種類方面二者基本相同，包括基本話音業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)以及多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在業(yè)務(wù)生成機制方面，3GPP中定義了多種業(yè)務(wù)生成機制，例如基于網(wǎng)絡(luò)的OSA和用戶化應(yīng)用移動網(wǎng)絡(luò)增強邏輯(CustomisedApplicationforMobileNetworkEnhancedL

ogic，CAMEL)、移動執(zhí)行環(huán)境(MobileExecutionEnvi ronment，MExE)和USAT(USIMApplicationToolkit，USIM應(yīng)用工具箱，其中USIM是UniversalSub scriberIdentityModule通用用戶識別模塊)等。這些機制都著眼于能使運營商方便快速地提供業(yè)務(wù)，并本著業(yè)務(wù)的提供和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)相分離的原則，使得業(yè)務(wù)可以由運營商以外的第三方提供，在業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)之間采用開放的標(biāo)準接口，業(yè)務(wù)的開發(fā)主要由IT開發(fā)人員來完成，運營商負責(zé)網(wǎng)絡(luò)的運營和對眾多的業(yè)務(wù)提供商的組織和管理。3GPP2也提出了相應(yīng)的業(yè)務(wù)理念，在智能網(wǎng)方面有WIN規(guī)范，在開放業(yè)務(wù)體系方面，目前并無相關(guān)規(guī)范，打算采用3GPP的OSA概念。所以3GPP2在開放業(yè)務(wù)體系方面起步較晚，沒有3GPP完善。

4 設(shè)備成熟度

設(shè)備成熟度是運營商建設(shè)網(wǎng)絡(luò)要考慮的一個重要因素，它關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性、可靠性。從目前的情況看，cdma2000是最成熟的，尤其在終端方面，商用終端種類達到一百多種(使用頻段在800MHz～1.9GHz)，用戶可以有更多的選擇。cdma2000已經(jīng)在韓國、日本、美國、加拿大等國家運營，截止到2002年底用戶總數(shù)達到2700萬。WCDMA的R99版本的系統(tǒng)產(chǎn)品也基本成熟，終端仍是開展業(yè)務(wù)的瓶頸，目前商用終端種類只有十種左右(使用頻段為2GHz)。已經(jīng)開通的商用網(wǎng)絡(luò)主要是日本NTTDoCoMo和2002年底剛剛開通的J-phone的網(wǎng)絡(luò)，用戶數(shù)在15萬左右。

目前，不論在系統(tǒng)還是終端方面，TD-SCDMA的產(chǎn)品成熟度都落后于WCDMA和cdma2000，尚無商用網(wǎng)絡(luò)開通，還缺少網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和測試的工具。在系統(tǒng)方面，預(yù)計2003年將先推出基于TSM的產(chǎn)品，基于3GPPR4核心網(wǎng)的產(chǎn)品尚在研發(fā);在終端方面，有推出多模終端的計劃，但將先推出GSM/TD-SCDMA雙模終端，GSM/WCDMA/TD-SCDMA三模終端的推出時間將會更晚。

5 結(jié)束語

從以上分析可以看出，三種技術(shù)各有優(yōu)缺點，并沒有一個單一的完美方案。另外，以上分析都基于現(xiàn)階段的情況，有些因素會隨時間推移而改變，尤其是設(shè)備的成熟度問題，所以新運營商應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開始的時間綜合考慮各種影響因素來選擇具體技術(shù)。