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3G移动通信网络结构分析
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3G移动通信网络结构分析
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3秒自动关闭窗口3g_百度百科
3G是，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。3G是指将无线通信与国际等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，目前3G存在3种标准：、、。3G下行速度峰值理论可达3.6Mbit/s（一说2.8Mbit/s），上行速度峰值也可达384kbit/s。不可能像网上说的每秒2G，当然，下载一部电影也不可能瞬间完成。中国国内支持国际电联确定三个无线接口标准，分别是中国电信的CDMA2000，中国联通的WCDMA，中国移动的TD-SCDMA，GSM设备采用的是时分多址，而CDMA使用码分扩频技术，先进功率和话音激活至少可提供大于3倍GSM网络容量，业界将CDMA技术作为3G的主流技术，国际电联确定三个无线接口标准，分别是美国CDMA2000，欧洲WCDMA，中国TD-SCDMA。原中国联通的CDMA卖给中国电信，中国电信已经将CDMA升级到3G网络，3G主要特征是可提供移动宽带多媒体业务。已有538个运营商在246个国家和地区开通了WCDMA网络，3G商用市场份额超过80%，而WCDMA向下兼容的GSM网络已覆盖184个国家，遍布全球，WCDMA用户数已超过6亿。
3g技术起源
海蒂.拉玛经典黑白照
1940年，美国女演员和她的作曲家丈夫乔治·安塞尔提出一个Spectrum（频谱）的技术概念，这个被称为“展布频谱技术”（也称码分扩频技术）的技术理论在此后带给了我们这个世界不可思议的变化，就是这个技术理论最终演变成我们今天的3G技术，展布频谱技术就是3G技术的根本基础原理。
1938年3月纳粹正式进入奥地利，随后，她也逃到伦敦，以远离她失败的婚姻和众多的纳粹“朋友”。顺便也把纳粹方面的“军事机密”带到了盟国。这些机密主要是基于无线电保密通信的“指令式制导”系统，用于自动控制武器，精确打击目标，但为了防止无线电指令被敌军窃取，需要开发一系列的无线电通信的保密技术――受过良好教育的她偷偷地吸收了许多极具价值的前瞻性概念。
但最终1942年8月她还是得到了美国的专利，在美国的专利局，曾经尘封着这样一份专利：专利号为2，292，387的“保密通信系统”专利，这个专利的通过时间是日，申请时间是日，展布频谱技术（扩频技术）Spread Spectrum。美国国家专利局网站上的存档 这个技术专利最初是用于军事用途的。
海蒂·拉玛最初研究这个技术是为帮助美国军方制造出能够对付纳粹德国的电波干扰或防窃听的军事通讯系统，因此这个技术最初的作用是用于军事。二战结束后因为暂时失去了价值，美国军方封存了这项技术，但它的概念已使很多国家对此产生了兴趣，多国在60年代都对此技术展开了研究，但进展不大。
直到1985年，在美国的圣迭戈成立了一个名为“”的小公司（现成为世界五百强），这个公司利用美国军方解禁的“展布频谱技术”开发出一个被名为“CDMA”的新通讯技术，就是这个CDMA技术直接导致了3G的诞生。世界3G技术的3大标准.美国CDMA2000，欧洲WCDMA，中国TD-SCDMA，都是在CDMA的技术基础上开发出来的，CDMA就是3G的根本基础原理，而展布频谱技术就是CDMA的基础。
移动网络基础
1995年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音通话。年出现的第二代、等数字制式手机（）便增加了接收数据的功能，如接收或网页。
2008年5月，国际电信联盟正式公布第三代移动标准，中国提交的TD-SCDMA正式成为国际标准，与欧洲WCDMA、美国CDMA2000成为时代最主流的三大技术之一。[1]
作为一项新兴技术，、正迅速风靡全球并已占据20%的市场。截止2012年，全球用户已超过2.56亿，遍布70个国家的 156家运营商已经商用3G CDMA业务。包含高通授权LICENSE的在内全球有数十家厂商推出移动智能终端。2002年，美国高通公司芯片销售创历史佳绩；1994年至今，美国高通公司已向全球包括中国在内的众多制造商提供了累计超过75亿多枚芯片。3G也就是在这个大背景下诞生。
3g标准参数
国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定、、三大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》（简称IMT—2000）；2007年，亦被接受为3G标准之一。
CDMA是Code Division Multiple Access （码分多址）的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。第一代移动通信系统采用频分多址（FDMA）的模拟调制方式，这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采用时分多址（TDMA）的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大大改善，但TDMA的系统容量仍然有限，越区切换性能仍不完善。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。下面分别介绍一下3G的几种标准：[1]
WCDMA，全称为Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。WCDMA的支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。该标准提出了GSM（2G）-GPRS-EDGE-WCDMA（3G）的演进策略。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡。预计在GSM系统相当普及的亚洲，对这套新技术的接受度会相当高。因此WCDMA具有先天的市场优势。WCDMA已是当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种3G标准，占据全球80%以上市场份额。
异步CDMA系统：无GPS
带宽：5MHz
码片速率：3.84Mcps
中国频段：1940MHz-1955MHz（上行）、2130MHz -2145MHz（下行）
3gCDMA2000
CDMA2000是由窄带CDMA（CDMA IS95）技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMA Multi-Carrier，它是由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。但使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。该标准提出了从CDMAIS95（2G）-CDMA20001x-CDMA20003x（3G）的演进策略。CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。中国电信正在采用这一方案向3G过渡，并已建成了CDMAIS95网络。
同步CDMA系统：有GPS
带宽：1.25MHz
码片速率：1.2288Mcps
频段：1920MHz -1935MHz（上行）、2110MHz -2125MHz（下行）
3gTD-SCDMA
全称为Time Division-Synchronous CDMA（时分同步CDMA），该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出，但技术发明始于西门子公司，TD-SCDMA具有辐射低的特点，被誉为绿色3G。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内地庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。该标准提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。军用通信网也是TD-SCDMA的核心任务。相对于另两个主要3G标准CDMA2000和WCDMA它的起步较晚，技术不够成熟。
同步CDMA系统：有GPS
带宽：1.6MHz
码片速率：1.28Mcps
中国频段：MHz、MHz
3g功能对比
数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成。包括GSM900MHz、GSM1800MHz及GSM1900MHz等几个频段。GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低等。
CDMA是码分多址的英文缩写（Code Division Multiple Access），它是在数字技术的分支－－扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。它能够满足市场对移动通信容量和品质的高要求，具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等特点，可以大量减少投资和降低运营成本。
3G是第三代移动通信技术，是下一代移动通信系统的通称。3G系统致力于为用户提供更好的语音、文本和数据服务。与现有的技术相比较而言，3G技术的主要优点是能极大地增加系统容量、提高通信质量和数据传输速率。此外利用在不同网络间的无缝漫游技术，可将无线通信系统和Internet连接起来，从而可对移动终端用户提供更多更高级的服务。
3G与的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好。为了提供这种，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆比特/每秒）、384kbps（千比特/每秒）以及144kbps的传输速度（此数值根据网络环境会发生变化）。
模拟移动通信具有很多不足之处，比如容量有限；制式太多、互不兼容、不能提供自动漫游；很难实现保密；通话质量一般；不能提供数据业务等。
第二代数字移动通信克服了模拟的弱点，话音质量、保密性得到了很大提高，并可进行省内、省际自动漫游。但由于第二代带宽有限，限制了数据业务的应用，也无法实现移动的多媒体业务。同时，由于各国第二代数字移动通信系统标准不统一，因而无法进行全球漫游。比如，采用的PHS系统的手机用户，只有在日本国内使用，而GSM手机用户到旅行时，手机就无法使用了。 而且2G的GSM的信号覆盖也盲区较多，一般高楼、偏远地方都会信号较差，都是通过加装蜂信通手机信号放大器来解决的。
第三代移动通信和第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信相比，第三代移动通信是覆盖全球的多媒体移动通信。它的主要的特点之一是可实现全球漫游，使任意时间、任意地点、任意人之间的交流成为可能。也就是说，每个用户都有一个，带着手机，走到世界任何一个国家，人们都可以找到你，而反过来，你走到世界任何一个地方，都可以很方便地与国内用户或他国用户通信，与在国内通信时毫无分别。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另一个主要特点。这就是说，用第三代手机除了可以进行普通的寻呼和通话外，还可以上网读报纸，查信息、下载文件和图片；由于带宽的提高，还可以传输图象，提供可视电话业务。
3g牌照发放
国务院总理温家宝日主持召开国务院常务会议，同意启动牌照发放工作。会议指出，TD-SCDMA作为第三代移动通信国际标准，是中国科技自主创新的重要标志，国家将继续支持研发、产业化和应用推广。发放第三代移动通信牌照对于拉动内需，优化电信市场竞争结构，促进TD-SCDMA产业链成熟，具有重要作用。
伴随着“六合三”的改革重组完成后，3张3G牌照也将发放，当时就有专家估计，按进度国家或将在第四季发放3G牌，最快2009年第三季中国将步入第三代移动通信时代。将发放的3张3G牌基本采用三个不同标准，TD－SCDMA（时分同步码分多址）为中国自主研发的3G标准，已被国际电信联盟接受，与WCDMA（宽带码分多址）和CDMA2000合称世界3G的三大主流标准。
根据电信业重组方案，3G牌照的发放方式是：中国移动获得TD－SCDMA牌照，新中国电信获得CDMA2000牌照，新中国联通获得WCDMA牌照。电信企业改革重组工作基本完成，已具备发放第三代移动通信TD-SCDMA和WCDMA、CDMA2000牌照的条件。会议同意工业和信息化部按照程序，启动牌照发放工作。日，国务院常务会议通过决议，同意启动发放工作。[1]
日14:30，工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放3张第三代移动通信（3G）牌照，此举标志着中国正式进入3G时代。其中，批准：中国移动增加基于TD-SCDMA技术制式的3G牌照（TD-SCDMA为中国拥有自主产权的3G技术标准）；中国电信增加基于CDMA2000技术制式的3G牌照；中国联通增加了基于WCDMA技术制式的3G牌照。
3g发展状况
据《年中国3G行业市场研究与投资预测分析报告》统计，中国正处于3G技术的商业应用的高速发展阶段，3G网络的巨大投资以及网络运营维护外包化趋势的形成给网络优化行业带来了广阔的市场空间。截至2011年5月底，中国3G基站总数达到71.4万个，其中中国移动、中国电信和中国联通的3G基站分别达到21.4万、22.6万和27.4万个。3G的迅速发展将对通信设备制造业、终端产业和信息服务业等上下游行业形成有力拉动。
中国已经成为全球最大的移动通信消费国，2008年中国移动通信用户已经超过6亿，手机新闻、手机博客、手机收发邮件等一系列移动互联网的新发展得到普及，然而这一切都仅仅被应用于个人，移动商务的应用需求越来越迫切，让企业通过移动互联网实现企业与用户之间的信息互动，并由此开展深层次、全方位应用是今天企业的最大需求，伴随工业和信息化部的成立，“3G中国”的启动成为下一步“以信息化带动工业化”的重要举措。
3g中国移动
中国3G处于快速发展阶段。随着TD-SCDMA网络已经在国内10个城市试商用并成功地服务于北京奥运会、运营商重组圆满落下帷幕以及马上面临的国内3G牌照发放，使2008年成为中国3G产业发展的关键一年。此外，中国移动电话用户总数已突破6亿大关，互联网用户数也达到了2亿户。由此可见，移动通信和互联网的高速发展也让中国3G向更高的目标迈进。
TD-SCDMA网络在北京奥运会开幕式上得到了一定规模的使用，在北京有近7000个用户在当晚使用了TD-SCDMA网络，其中使用视频通话的次数达到800多次。而中国移动的3G网络也经历了最严峻的考验：在国家体育场及奥林匹克中心区内举行开幕式时，移动通信的网络通话峰值达到每小时110065次。
2008年8月，工信部发布《关于同意中国移动通信集团公司开展试商用工作的批复》，同意中国移动在全国建立TD网络并开展试商用。
3g中国联通
而中国联通在出售CDMA网络资产和业务之后，不仅获得了可观的资金保障，而且借助重组的快速推进以及拥有WCDMA技术和产业链最为成熟的优势，中国联通有望获得超过2G时代的市场份额，并已经着手进行3G网络的规划建设。种种迹象显示，3G在中国的发展初期即拥有了较好的成绩，也为其今后的稳步发展打下了坚实的基础。
日，工业和信息化部、国家发改委、财政部联合发布《关于深化电信体制改革的通告》，鼓励中国电信收购中国联通（600050，股吧）CDMA网（包括资产和用户），中国联通与中国网通合并，中国网通的基础电信业务并入中国联通，中国铁通并入中国移动，国内电信运营商由5家变为3家。
日，中国联通向中国网通提出以协议安排方式对两家公司实施合并，每股中国网通股份将换取1.508股中国联通股份，每股中国网通美国存托股份换取3.016股中国联通美国存托股份。同时，中国电信将以总价1100亿元收购联通CDMA网络。日，网通红筹公司在香港联交所和纽约证券交易所退市。
日，新联通公司正式成立，此次电信重组改革在资本市场层面的工作全部结束。
3g中国电信
日，、及H股公司均发公告，公布了电信重组细节，而此时，距离5月23日上述运营商由于电信重组停牌，刚刚过去6个半交易日。随着电信重组方案的确定：中国移动 铁通=中国移动，中国联通（CDMA网） 中国电信=中国电信，（GSM网） 中国网通=中国联通，从而中国电信运营商形成了三足鼎立之势。在本次电信重组中，中国铁通被并入中国移动集团，变成了中国移动一家全资子公司。那么此前中国铁通无论是固定电话用户还是宽带用户都被转成中国移动的用户。
中国电信CDMA2000的网络建设速度最快，网络稳定性和质量已超过WCDMA和TDCDMA。中国电信极力打造终端产业链，全球知名终端厂家已全部与中国电信合作，CDMA2000终端的种类也与WCDMA持平，目前中国电信已成为全球CDMA用户最多的电信运营商。
日，中国电信集团宣布未来三年投资800亿元发展CDMA业务，并提出把CDMA用户数由约4300万增至1亿，届时在中国移动的占有率将达15%。
日，中国电信开始与中国联通进行C网交割，并于60天内完成。
日，中国电信发布移动业务品牌“天翼”，189号段在部分省市投入试商用，全面转型为全业务运营商。
3g应用领域
3g宽带上网
宽带上网是3G手机的一项很重要的功能，届时我们能在手机上收发语音邮件、写博客、聊天、搜索、下载图铃等……不少人以为这些在手机上的功能应用要等到3G时代，但其实的无线互联网门户也已经可以提供。尽管的GPRS网络速度还不能让人非常满意，但3G时代来了，手机变成小电脑就再也不是梦想了。
3g手机商务
与传统的OA系统相比，手机办公摆脱了传统OA局限于局域网的桎梏，办公人员可以随时随地访问政府和企业的数据库，进行实时办公和处理业务，极大地提高了办公和执法的效率。
3g视频通话
3G时代，传统的语音通话已经是个很弱的功能了，到时候视频通话和语音信箱等新业务才是主流，传统的语音通话资费会降低，而视觉冲击力强，快速直接的视频通话会更加普及和飞速发展。
3G时代被谈论得最多的是手机的视频通话功能，这也是在国外最为流行的3G服务之一。相信不少人都用过QQ、MSN或Skype的视频聊天功能，与远方的亲人、朋友“面对面”地聊天。今后，依靠3G网络的高速数据传输，3G手机用户也可以“面谈”了。当你用3G手机拨打视频电话时，不再是把手机放在耳边，而是面对手机，再戴上有线耳麦或蓝牙耳麦，你会在手机屏幕上看到对方影像，你自己也会被录制下来并传送给对方。
3g手机电视
从运营商层面来说，3G牌照的发放解决了一个很大的技术障碍，TD和CMMB等标准的建设也推动了整个行业的发展。手机流媒体软件会成为3G时代最多使用的手机电视软件，在视频影像的流畅和画面质量上不断提升，突破技术瓶颈，真正大规模被应用。
3g无线搜索
对用户来说，这是比较实用型的移动网络服务，也能让人快速接受。随时随地用手机搜索将会变成更多手机用户一种平常的生活习惯。
3g手机音乐
在无线互联网发展成熟的日本，手机音乐是最为亮丽的一道风景线，通过手机上网下载音乐是电脑的50倍。3G时代，只要在手机上安装一款手机音乐软件，就能通过手机网络，随时随地让手机变身音乐魔盒，轻松收纳无数首歌曲，下载速度更快。
3g手机办公
随着带宽的增加，手机办公越来越受到青睐。手机办公使得办公人员可以随时随地与单位的信息系统保持联系，完成办公功能。这包括移动办公、移动执法、移动商务等等。极大地提高了办事和执法的效率。
3g手机购物
不少人都有在淘宝上购物的经历，但手机商城对不少人来说还是个新鲜事。事实上，是3G时代手机上网用户的最爱。90%的日本韩国手机用户都已经习惯在手机上消费，甚至是购买大米、洗衣粉这样的日常生活用品。专家预计，中国未来手机购物会有一个高速增长期，用户只要开通手机上网服务，就可以通过手机查询商品信息，并在线支付购买产品。高速3G可以让手机购物变得更实在，高质量的图片与视频会话能使商家与消费者的距离拉近，提高购物体验，让手机购物变为新潮流。
3g手机网游
与电脑的网游相比，手机网游的体验并不好，但方便携带，随时可以玩，这种利用了零碎时间的网游是年轻人的新宠，也是3G时代的一个重要资本增长点。3G时代到来之后，游戏平台会更加稳定和快速，兼容性更高，即“更好玩了”，像是升级的版本一样，让用户在游戏的视觉和效果方面感觉更有体验。
距离常务会议研究同意启动3G牌照仅一周，工业与信息化部就迅速向三大运营商发放了3G牌照。工业和信息化部宣布，批准中国移动通信集团公司增加基于TD-SCDMA技术制式的3G业务经营许可，中国电信集团公司增加基于CDMA2000技术制式的3G业务经营许可，中国联合网络通信集团公司增加基于WCDMA技术制式的3G业务经营许可。
对于运营商来说，3G牌照发放意味着新一轮市场角逐的开始；对于设备商来说，这意味着3年至少2800亿元的投资大蛋糕摆在了面前；而对于用户来说，3G意味着手机上网带宽飙升，资费越降越低。
3g手机终端
3G手机是基于移动互联网技术的终端设备，3G手机完全是通信业和计算机工业相融合的产物，和此前的手机相比差别实在是太大了，因此越来越多的人开始称呼这类新的移 动通信产品为“个人通信终端”。
即使是对通信业最外行的人也可从外形上轻易地判断出一台手机是否是“第三代”：第三代手机都有一个超大的彩色显示屏，往往还是触摸式的。3G手机除了能完成高质量的日常通信外，还能进行多媒体通信。用户可以在3G手机的触摸显示屏上直接写字、绘图，并将其传送给另一台手机，而所需时间可能不到一秒。当然，也可以将这些信息传送给一台电脑，或从电脑中下载某些信息；用户可以用3G手机直接上网，查看电子邮件或浏览网页；将有不少型号的3G手机自带摄像头，这将使用户可以利用手机进行电脑会议，甚至使数字相机成为一种“多余”。
3G通信是移动通信市场经历了第一代模拟技术的移动通信业务的引入，在第二代数字移动通信市场的蓬勃发展中被引入日程的。在当今Internet数据业务不断升温中，在固定接入速率（、、）不断提升的背景下，3G移动通信系统也看到了市场的曙光，益发为电信运营商、通信设备制造商和普通用户所关注。
3g各国标准
已拥有商用3G网络的国家和使用标准为：
阿根廷（CDMA2000 1X）
澳大利亚（WCDMA:Telstra）
奥地利（WCDMA）
阿塞拜疆（CDMA2000 1X）
白俄罗斯（CDMA2000 1X）
百慕大群岛（CDMA2000 1X）
巴西（CDMA2000 1X）
加拿大（CDMA2000 1X）
智利（CDMA2000 1X）
中国大陆（CDMA2000 1X、EV-DO Rev.A：中国电信）；（WCDMA：中国联通）；（TD-SCDMA：中国移动）
澳门（CDMA2000 1X、EV-DO Rev.A：中国电信）；（WCDMA：澳门电讯、3澳门）（注：这也正是中国电信澳门资费远远低于移动与联通的原因）
香港（CDMA2000 1X、 EV-DO Rev.A：电讯盈科）；（WCDMA：3香港、CSL、数字通、电讯盈科）
日本（CDMA2000 1X、EV-DO:KDDI）；（WCDMA：NTT DoCoMo、Softbank、E Mobile）
韩国（CDMA2000 1X、ev-do:LG）；（WCDMA：SK,KT）；（TD-SCDMA：SK电讯测试网）
新加坡（WCDMA）
台湾（CDMA2000 1X：亚太电信）；（WCDMA：中华电信、台湾大哥大、威宝电信、远传电信）；（TD-SCDMA：威宝电信测试）
哥伦比亚（CDMA2000 1X）
丹麦（WCDMA）
多米尼加共和国（CDMA2000 1X）
厄瓜多尔（CDMA2000 1X）
乔治亚（CDMA2000 1X）
德国（WCDMA：T-Mobile、沃达丰、 O2-DE、 ePlus）
希腊（WCDMA）
危地马拉（CDMA2000 1X）
印度（CDMA2000 1X）
印尼（CDMA2000 1X）
以色列（WCDMA）
意大利（WCDMA）
牙买加（CDMA2000 1X）
哈萨克斯坦（CDMA2000 1X）
吉尔吉斯斯坦（CDMA2000 1X）
马来西亚（WCDMA 明讯，西尔康，Digi，MiTV，TimeCell）
墨西哥（CDMA2000 1X）
摩尔多瓦（CDMA2000 1X）
荷兰（WCDMA）
新西兰（CDMA2000 1X）（WCDMA测试中）
尼加拉瓜（CDMA2000 1X）
尼日利亚（CDMA2000 1X）
挪威（WCDMA）
巴基斯坦（CDMA2000 1X）
巴拿马（CDMA2000 1X）
秘鲁（CDMA2000 1X）
波兰（CDMA2000 1X）
罗马尼亚（CDMA2000 1X）
俄罗斯（CDMA2000 1X）
斯洛文尼亚（WCDMA）
南非（WCDMA测试中）
西班牙（WCDMA）
瑞士（WCDMA）
泰国（CDMA2000 1X）
阿拉伯联合酋长国（WCDMA）
英国（WCDMA）
美国（CDMA2000 1X:Sprint, Verizon）；(WCDMA:AT&T,T-mobile)
乌兹别克（CDMA2000 1X）
委内瑞拉（CDMA2000 1X）
越南（CDMA2000 1X）
简评：可见WCDMA及CDMA2000为国际上较为通用的3G制式，TD-SCDMA网络不仅在我国大陆地区，还在我国台湾地区有所部属，希望到不同的国度均能使用到当地的3G网络的朋友可以更多地关注多模终端。
．5联网[引用日期]
本词条内容贡献者为
副理事长兼秘书长
中国通信学会
中国通信学会
原武汉邮电科学研究院
中国联通网络技术研究院
工业和信息化部电信研究院互联网中心
副院长兼总工程师
中国移动设计院
首席架构师业务总工程师
中兴通讯股份有限公司
百度公司发展研究中心
中国通信学会科普中国百科科学词条评审专家委员会
中国通信学会是全国通信...
提供资源类型：内容&>&&>&3G移动通信网络结构分析-毕业论文
3G移动通信网络结构分析-毕业论文 投稿：于焊焋
毕 业 设 计（论 文） 设计(论文)题目： 3 G 移 动 通 信 网 络 学生姓名： 王建梅 指导教师： 杨 娟二级学院： 龙蟠学院 专 业： 通信工程 班 级： M08通信工程2班 学 号：
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毕 业 设 计（论 文）
设计(论文)题目：
3 G 移 动 通 信 网 络
学生姓名：
指导教师：
二级学院：
M08通信工程2班
提交日期： 2012 年4 月27日
答辩日期： 日
要 ............................................... II Abstract ............................................................................................. Ⅲ
论............................................................................................. 1
1.1 3G移动系统网络产生的背景 ......................... 1
1.2 3G移动系统网络结构研究的意义 ..................... 2
1.3 论文内容安排 ..................................... 2
移动通信系统网络简介................................................................. 3
2.1 GSM系统网络结构和功能 ............................ 3
2.2 GSM核心网到3G的演进 ............................. 4
2.3 3G移动通信系统的三大标准简介 ..................... 5
3 3G移动通信系统的网络结构组成................................................... 7
WCDMA系统的网络结构组成 ......................... 7
3.2 CDMA2000系统的网络结构组成 ...................... 12
3.3 TD_SCDMA系统的网络结构组成 ...................... 14
4 3G移动通信系统的呼叫流程 ........................................................ 16
4.1 WCDMA呼叫处理基本过程 ........................... 16
4.2 WCDMA具体呼叫流程 ............................... 17
5 3G移动通信网络发展现状及未来趋势 ......................................... 20
5.1 3G在我国的发展现状及趋势 ........................ 20
5.2 3G全球发展现状及趋势 ............................ 20
6 总结与展望 ................................................................................... 22
参考文献........................................................................................... 23
致谢 .................................................................................................. 24
3G移动通信网络的结构分析
第三代移动通信（3G）的发展经历了体制标准之争，已逐步演进到标准的完善和设备开发之争以及未来的产业发展之争。面对激烈的竞争形势，快速提供业务、减少带宽资费、提高通信服务质量成为移动运营商在市场竞争中获胜的关键因素，这些关键因素之争的焦点又集中在基础网络建设，传输网是电信网的基础网络，因此，3G传输网的建设在整个3G网络发展中扮演重要角色。
本文以第三代移动通信（3G）网络网络结构分析为主题，进行分析和讨论。介绍了3G网络结构以及运用和发展趋势。较为系统地对3G网络结构进行了全面的叙述和分析。
关键词：第三代移动通信, 码分多址，宽带码分多址，时分同步的码分多址
3G mobile communication network structure analysis
The development of the third generation mobile communication experienced the competition of the system, it have already gradually evolved the standard of perfection, the development of the equipments and the competition of the future industry development. Facing the vigorous competition situation, it becomes a triumphant key factor in the market that is quickly providing the business, reducing the cost of bandwidth and exaltating the service quantity of communication. The focus of the key factor is the construction of the basal network. Transport network is the foundation network, so the construction of the 3G transport network play an important role in the whole network. How to go to the relation between the traditional service and the burgeoning data service, the relation between the existing network and the Large-scale 3G network, comprehensive technique cost and customer need, which to choose the technique and the project, all of them is the problem which we must consider.
Based on the third generation mobile communication (3G ) network structure analysis for the theme, carries on the analysis and the discussion. Introduced is the 3G network structure as well as the application and development trend.Systematic structure of 3G network to conduct a comprehensive description and analysis.
Key words: 3G，CDMA，WCDMA，TD-CDMA
1.1 3G移动系统网络产生的背景
八十年代初期，人们认识到欧洲各国正在使用的诸多移动电话系统各自不同且互不兼容，同时，对电信服务的需求亦日益增加。为此欧洲邮电管理会议CEPT专门成立一个小组为西欧规划一个公共移动系统。该小组被命名为“移动通信特别小组”，为此，系统也被称为GSM，表示全球移动通信系统（Global System for Mobile communications）。
当前，无线互联网是一个非常热门的话题，绝大多数网站经营者一提起wap、3G，立刻就神采飞扬、豪情万丈了。而目前的一般的观点也认为无线互联网特别是3G的到来，能让几乎所有的有移动上网业务的公司进入盈利的境界，从此走上金光大道了。
2002年无线互联网正式在中国登陆，在中国移动推出的“移动梦网”上，各种新业务异彩纷呈，无线互联网业务显示出了它巨大的发展潜力。
2004年开始，独立免费WAP网站的出现和流行也让用户能够低成本甚至免费使用搜索、浏览、下载等WAP业务。从席卷全国的包月旋风看，流量费用的平民化正在被移动运营商变为现实。
目前，包括小灵通在内，中国手机用户已经超过4亿，其中，手机网民约为4500万。同时，我国网民也已超过1亿，互联网上的丰富应用使很多网民受益其中，但是，超过互联网网民3倍数量的手机用户可享受的手机应用不超过1万，应用供给严重不成比例。
根据多家市场调研公司的预期，到2008年底，中国手机用户将增加至5.5亿左右，手机网民将达到2亿，其中活跃于手机上网的用户大约7000万户，这个数字虽然稍逊于目前互联网民的数量，但是，无线互联网无疑将掀起信息领域的下一个浪潮，解决应用供给问题也应提上日程。
WAP无线上网将是3G时代的“杀手级应用”。它与短信的区别，就像电脑和算盘的区别一样巨大。通过WAP，手机不再只是简单的信息收发器，而将成为一个由视频、音乐、娱乐内容组成的巨大网络的一部分。据统计，目前中国已有近1亿的手机用户使用WAP无线上网服务，巨大的用户规模已经为市场井喷做好了准备。
所谓的3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。相对第 一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机一 般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话
会议、电子商务等多种信息服务[1]。
1.2 3G移动系统网络结构研究的意义
3G即第三代移动通信技术，其所支持的第三代通信网络主要目标定位于实时视频、高速多媒体和移动Internet访问业务。国际电信联盟（ITU）早在2000年5月即确定了W-CDMA（欧洲）、CDMA2000（美国）和TD-SCDMA（中国）三个主流3G标准。为了支持和发展中国自主知识产权的TD-SCDMA，在其尚不能成熟商用的情况下，中国迟迟没有颁发3G牌照。
当前国际3G技术成熟且4G已有成功商用的例子，继续延迟3G的推出将可能对中国的通讯技术的发展不利，因此，在平衡支持国家自主标准与应对金融危机、投资拉动经济之间，显然目前的决定倾向于后者。
在北京奥运会期间，中国移动曾推出了一些基于TD技术的3G服务，初步具有商业化与产业化的能力，因此，在支持国产技术的同时，目前尽快推出有利于创造就业。通信业属于第三产业，目前中国电话总量达9.5亿户，其中手机是6亿5千万户，不仅总量世界第一，人均持有量也在世界前列。这一方面说明中国市场庞大，更意味着中国通讯市场趋于饱和，规模庞大的手机生产产能过剩，并引起销售市场的衰退，面临行业衰退和失业压力。
如果将目前的无线通讯产业升级到3G时代，那么，消费者大量更新终端手机将为硬件厂商、市场销售和技术维修等创造新的巨大的需求，从而提供大量就业。3G是一种技术密集型、劳动密集型的行业，将创造一个巨大的服务链和大量服务提供商，根据测算，可能会提供数百万个工作岗位。与工业领域的投资消耗大量资源、能源才能创造财富不同，3G主要是通过服务来创造增加值，这种大量服务需求则为目前难以找到工作的毕业生提供很好的岗位[2]。
1.3 论文内容安排
本篇论文主要是对3G移动通信网络的结构进行分析，大致分五个主讲部分：第一部分主要说明了3G移动系统网络结构的背景及意义；第二部分简介了3G的演进及主要标准；第三部分具体阐述了3G移动系统网络结构组成；第四部分举例说明手机到手机是如何实现呼叫的；最后一部分分析了3G移动通信网络发展现状及未来趋势，并随之对论文进行总结。
移动通信系统网络简介
2.1 GSM系统网络结构和功能
图1 网络结构
GSM网络被分为三个子系统：
a.网络交换子系统（NSS）
b.基站子系统（BSS）
c.网络管理子系统（NMS）或者操作维护子系统（OMC）
GSM由四大功能部分组成：移动台MS，基站子系统BSS，网络与交换子系统NSS，运行子系统OSS，分别由相应的功能实体来实现。
相邻功能实体间的连接就是所谓的接口。MS与BSS之间、BSS与NSS间的接口分别称为Um、A接口。在BSS内，基站BTS与基站控制器BSC间的接口称为Abis接口。在NSS内部也有更具体的细分，移动交换中心MSC与HLR等其他功能实体相互之间的接口统称为MAP接口[3]。
层3有几个子层：RR为无线管理层；MM为移动性管理层；CM为通信管理层。这几层很难同OSI的开放模型一一对应，因为每一层都有很强的业务特性，而不是单纯从通信的角度来划分的。这也是通称层3的原因所在。
每一层都有相应的协议。
物理层之间是点到点的协议，或可以说是接口间的协议：MS与BTS之间就是传统的无线传输，包括源编码、信道编码、交织、加密与调制等等内容；BTS
与BSC之间的传输可能是多种形式，有可能是常见的E1线连接，也有可能是经过了多次的微波中继等等，A 接口亦然。
链路层，也就是第二层，同样是点到点的协议，它在物理层的基础上，为层3提供点与点之间的可靠传输。Um接口上是LAPDm协议，或者说是经过改造以适合无线传输的LAPD协议（Abis接口上采用），A接口上则采用了七号信令协议中的MTP2。
层3，包括各子层，则是端到端的协议，中间要跨越几个接口。
RR协议是MS与BSC之间的协议，跨越了Um与Abis接口。RR层的作用就是在呼叫期间建立和释放MS和MSC之间的稳定连接，无论用户怎样运动，都不受其影响，其功能集中体现于Um接口上无线信道的管理，以及切换。还包括初始接入，功率控制，传输管理等功能[4]。
MM与CM协议则是MS与MSC之间的协议，依次穿过Um、Abis与A接口，在某些时刻，HLR也是要介入进来的，所以这两项协议也要经过MAP接口。还有在图中未画出的一个层3的子层次SS，就是MS与HLR之间的附加业务管理，它的协议当然跨越了上面提到的几个接口：Um、Abis、A与MAP。
MM首先提供了对用户移动性的管理功能，有两个方面：一是MS如何决定在蜂房之间进行选择，一是NSS如何管理MS的位置数据，这一点主要对应位置更新的过程。此外，MM层还对通信的安全性进行管理，包括鉴权和加密过程。
CM层主要就是根据用户的要求，在用户之间建立、维持和释放呼叫连接。上面所提到的SS层，也可看作CM层的一个独立的子部分，用户可以通过该层所提供的功能，控制发出或接收呼叫的若干特性。CM层的另一个功能就是点到点短消息的管理，这要涉及到短消息业务中心SM-SC[5]。
2.2 GSM核心网到3G的演进
对于拥有GSM/GPRS网络的运营商，GSM/GPRS核心网向UMTS的平滑演进是UMTS网络建设中需要考虑的一个重要问题。GSM/GPRS核心网演进的方向是：GSM核心网演进为3G CS域，GPRS核心网演进为3G PS域。在演进的过程中，既要考虑充分利用现网资源，实现网络平滑演进，又不能影响业务运行和业务质量。现有GSM/GPRS向3G的演进应遵循下述步骤：
首先，UMTS建设前，2G网络的建设应充分考虑到今后的演进：电路域采用易于向R4演进的设备，分组域采用可以同时支持2G/3G的双接入设备。
伴随着UMTS R4的建设，GSM/GPRS向3G的演进可以分为三个阶段：
第一阶段：3G建设初期，新建3G网络，即电路域新建MSC Server、MGW，分组域新建SGSN，此外共用2G的GMSC、GGSN和其他分组域设备。这个阶段，
一方面2G用户仍在增长；另一方面3G无线网络覆盖不完善，2G需要承载部分 3G用户的业务量，因此2G网络容量不足。为了保证业务的安全，此时应新建3G核心网满足3G用户的需求，扩容GSM/GPRS网络满足2G用户的需求。
第二阶段：3G发展中期，2G、3G共用核心网，即升级部分2G MSC为MSC Ser-ver，GPRS SGSN为3G SGSN，支持3G用户的接入；同时可以将部分2G BSS通过3G设备的A接口和Gb接口接入3G核心网。这个阶段，随着3G用户的增加，2G网络会出现余量，可以对具备升级条件的2G设备升级支持3G；同时2G、3G共用核心网也可以减少由于覆盖问题带来的网间切换或者电路域基于负荷的切换，降低资源消耗，提高网络效率。
第三阶段：3G发展后期，无法升级的2G MSC、SGSN逐步退网，形成统一的3G核心网。这个阶段，3G无线覆盖趋于完善，2G用户逐步萎缩，核心网不需要提供对2G无线接入网的支持，可以逐步将无法升级的设备退网，双接入设备也无须再支持2G无线网的接入[6]。
2.3 3G移动通信系统的三大标准简介
1. cdma2000
cdma2000是从cdmaOne演进而来的第三代移动通信技术。事实上，cdma2000标准是一个体系结构，称为cdma2000 family，它同样还包含一系列的子标准。其技术特点如下：
前反向同时采用导频辅助相干解调;在扩频码选择采用相同M序列，通过不同的相位偏置区分不同的小区和用户;射频带宽从1.25MHz到20MHz可调;快速前向和反向功率控制;下行信道中采用公共连续导频方式进行相干检测，提高系统容量;在下行信道传输中，定义直扩和多载波传输两种方式，码片速率分别为
3.6864Mcps和1.22Mcps，多载波方式能很好地兼容IS-95网络;支持F-QPCH，可延长手机待机时间;核心网络给予ANSI-41网络的演进，并保持与ANSI-41网络的兼容性;支持软切换和更软切换;设计了两类码复用业务信道，基本信道用于传送语音、信令和低速数据，是一个可变速率信道，补充信道用以传送高速率数据，在分组数据传送上应用了ALOHA技术，改善传输性能;在同步方式上cdma2000与IS-95相同，基站间同步采用GPS方式。
cdma2000的发起者主要以美国和韩国为主的以IS-95 CDMA为标准的制造商和运营公司，cdma2000继承了IS-95窄带CDMA系统的技术特点，网络运营商同样可以在窄带CDMA网络中更换或增加部分网络设备过渡到3G。
WCDMA的主要技术指标是：支持高速数据传输(慢速移动时384kb/s，室内走
动时2Mb/s)，异步BS，支持可变速传输，帧长10ms，码片速率3.84Mb/s。其主要特点如下：
基站同步方式：支持异步和同步的基站运行方式，组网方便、灵活;调制方式：上行为BPSK，下行为QPSK;解调方式：导频辅助的相干解调;接入方式：DS-CDMA方式;三种编码方式：在话音信道采用卷积码(R=1/3，K=9)进行内部编码和Veterbi解码，在数据信道采用ReedSolomon编码，在控制信道采用卷积码(R=1/2，K=9)进行内部编码和Veterbi解码;适应多种速率的传输，可灵活地提供多种业务，并根据不同的业务质量和业务速率分配不同的资源，同时对多速率、多媒体的业务可通过改变扩频比(对于低速率的32kb/s、64kb/s、128kb/s的业务)和多码并行传送(对于高于128kb/s的业务)的方式来实现;上、下行快速、高效的功率控制大大减少了系统的多址干扰，提高了系统容量，同时也降低了传输的功率;核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，并保持与GSM/GPRS网络的兼容
性;BTS之间无需同步因BS可收发异步的PN码，即BS可跟踪对方发出的PN码，同时MS也可用额外的PN码进行捕获与跟踪，因此可获得同步，来支持越区切换及宏分集，而在BTS之间无需进行同步;支持软切换和更软切换，切换方式包括三种，即：扇区间软切换、小区间软切换和载频间硬切换。
WCDMA的发起者主要是欧洲和日本标准化组织和厂商，WCDMA继承了第二代移动通信体制GSM标准化程度高和开放性好的特点，标准化进展顺利，网络运营商可以通过在GSM网络上引入GPRS网络设备和新业务，培育数据业务消费群体，逐步过渡到3G。
3. TD-SCDMA
TD-SCDMA较前两种技术标准略显稚嫩，其主要技术特点如下：
信号带宽为1.23MHz;码片速率为1.28Mchip/s;采用智能天线技术，提高了频谱效率;采用同步CDMA技术，降低上行用户间的干扰和保持时隙宽度;接收机和发射机采用软件无线电技术;采用联合检测技术，降低多址干扰;多时隙，具有上下行不对称信道分配能力，适应数据业务;采用接力切换，降低掉话率，提高切换的效率;语音编码：AMR与GSM兼容;核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，并保持与它们的兼容性;基站间采用GPS或者网络同步方式，降低基站间干扰。
TD-SCDMA目前主要是西门子公司和中国大唐集团在开发，较前两个技术标准而言，对TD-SCDMA进行大力支持和结成产业联盟的企业还比较少[9]。[8]
3 3G移动通信系统的网络结构组成
WCDMA系统的网络结构组成
1.WCDMA系统组成
WCDMA作为UMTS（通用移动通信系统）的实现，其系统体系结构与大多数第二代系统甚至第一代系统基本类似。WCDMA系统包括若干逻辑网络元素，逻辑网络元素可以按不同子网分类，也可以按功能来划分。
功能上，逻辑网络元素可以分成UE（用户设备终端）、无线接入网（RAN）和核心网（CN）。无线接入网也可以借用UMTS中地面RAN的概念，因此又简称为UTRAN。其中RAN处理与无线通信有关的功能。CN处理语音和数据业务的交换功能，完成移动网络与其他外部通信网络的互联，相当于第二代系统中的MSC/VLR/HLR。UE和RAN采用全新的WCDMA无线技术规范，而CN基本上来源于GSM。
UMTS也可以分成若干个子网，子网之间可以独立工作，又可以协同工作，因而子网又叫做UMTS公众陆地移动网（PLMN）。不同运营商运营的PLMN之间可以互通，而且PLMN也可以与ISDN，PSTN，Internet以及其他数据网络互通。图1给出了PLMN网络体系结构，图中包括PLMN网络的逻辑元素、内部元素连接以及与外部网络的连接。
下面说明图2中的逻辑网络元素。其中UE包含如下两个部分：
图2 PLMN体系结构
ME（移动设备）。它是通过空中无线接口Uu与Node B进行通信的无线
USIM（UMTS用户识别模块）。它相当于GSM终端中的SIM智能卡，用于记载用户标识，可执行鉴权算法，并保存鉴权、密钥以及终端需要的预约信息。
RAN中则包含如下两个部分：
Node B（B结点）。它是在Iub和Uu接口之间传送数据的基站（BS），基站也参与部分无线资源管理。
RNC（无线网络控制器）。它控制辖区内的所有无线资源，是与之相连的基站的管理者。RNC是RAN提供给CN的所有业务的接入点。
CN中包含的逻辑网络元素有如下几个：
MSC/VLR（移动业务交换中心/访问位置寄存器）。移动交换中心MSC和数据库VLR为UE提供电路交换服务。MSC用于完成电路交换业务，而VLR用于保存漫游用户的服务特征描述副本，以及UE在服务系统中精确的位置信息。通过MSC/VLR连接的外部网络称作CS域网络。
HLR（归属位置寄存器）。这是一个位于用户本地的系统数据库，它保存了用户服务特征描述的主备份。这些服务的特征描述包括允许的业务信息、禁止漫游的地区和补充业务信息（如呼叫前转状态和呼叫前转数量）。此数据库在新用户向系统注册入网时为用户创建初始化数据，创建后的数据在用户接收服务期间始终存在。为了给呼入的用户找到路由并连接到目的UE，HLR还在MSC/VLR和SGSN中保存UE的位置信息。
GMSC（移动业务交换中心网关）。这是UMTS PLMN与外部CS域网络连接处的交换设备，所有呼入和呼出的CS连接均需要经过GMSC。
SGSN（服务GPRS支撑节点）。它与MSC/VLR的功能类似，只不过它仅用于分组交换（PS）业务。通过SGSN连接的外部网络称作PS域网络。
GGSN（GPRS支持节点网关）。它与GMSC的功能类似，不过它仅用于分组交换业务。
图3.1中的外部网络包括如下两个部分：
CS域网络。它提供电路交换如现有电话业务的连接。CS域网络包括PSTN和ISDN等。
PS域网络。它提供数据分组交换如现有数据上网业务的连接。PS域网络
包括Internet和X.25等[10]。
3GPP规范并没有对上面描述的逻辑网络元素的内在功能作具体详细的说
明，但是对逻辑网络元素之间的一些接口作了详细定义。PLMN网络主要的开放
接口如下：
Cu接口：它是USIM智能卡和ME之间的电子接口，遵循智能卡的标准格式。
Uu接口：它是WCDMA的无线接口，是UE终端接入系统固定网络的必需接口。UMTS Uu接口的开发性可以保证不同制造商设计的UE终端可以接入其他制造商设计的RAN中。
Iub接口：它是连接Node B与RNC的标准接口。制定开放的Iub接口就是为了保证不同移动通信设备制造商生产的Node B和RCN之间可以互联互通，使运营商单独购置Node B和RNC设备成为可能。
Iur接口：它是RNC之间的接口，开放的Iur接口允许不同设备制造商生产的RNC之间可以进行软切换。
Iu接口：它是连接RAN与CN之间的标准接口，类似于GSM网络中的A接口（电路交换）和Gb（分组交换）接口。开放的Iu接口允许运营商购置不同设备制造商生产的RAN和CN设备铺设网络，这样有利于造成设备制造商之间的竞争。开放的A接口和Gb接口也是GSM成功的原因[11]。
WCDMA的无线接入网可以包含一个或多个RNS（无线网络子系统）。一个RNS可理解为RAN内的一个子网，它包含一个RNC和一个Node B集合。不同RNS中的RNC通过Iur接口互联，而RNS内部的RNC通过Iub接口与Node B建立物理连接。RNS内部和外部的连接关系如图3所示。
图3 RNS内外部连接关系
RAN的主要特征：
●支持UTRA（即UMTS地面无线接入）及真相关的所有功能。例如，要求
支持软件切换以及WCDMA特定的无线资源管理算法。
●尽可能与GSM兼容。
●最大限度地兼容CS域和PS域的处理。一方面，他们共用空中接口协议栈；另一方面它们使用同一接口从RAN连接到CN。
●使用ATM作为主要的传输机制，同时考虑传输网络向IP网络的过渡。
在WCDMA系统中，逻辑网络元素无线网络控制负责RAN无线资源管理。RNC通过MSC或者SGSN与核心网相连，并负责终止UMTS WCDMA的空中接口协议。RNC在逻辑上相当于第二代系统中的BSC。
我们将控制一个基站的RNC叫做控制RNC（CRNC），CRNC与所控制的基站之间必须有直接的物理连接。CRNC负责终止所控制的基站Iub协议接口，并负责所有控制小区的接纳控制和拥塞控制。另外，CRNC还要完成控制小区中新建无线连接的码字分配。
如果一个移动用户连接到无线接入网时需要使用多个RNS资源，那么可以从逻辑功能上将涉及到的RNC分成两类，一类叫做服务RNC（SRNC），另一类叫做漂移RNC（DRNC）。
一个移动用户的SRNC负责终止用户无线数据的传送，以及Iu连接的RANAP信令。Iu接口连接是CN与RAN之间的连接，因而Iu接口的RANAP信令连接简称为RANPA连接。SRNC也负责终止无线资源控制（RRC）信令，RRC是UE与RAN之间的信令协议。在实际系统设计中，空中无线接口的L2处理也在SRNC中完成。SRNC需要完成RAN内部的无线资源管理操作，例如，将无线接入承载参数转化为控制传输信道参数、切换判决或者外环功率控制。SRNC在大多数情况下作为基站的CRNC存在。
针对一条无线连接而言，除SRNC之外的其他所有RNC都是DRNC。DRNC负责控制移动用户使用的小区。在某种情况下，DRNC也可以进行宏分集的合并和分裂。只有UE在使用公共或者共享传输信道时，DRNC才进行用户平面数据的L2处理，否则仅在Iub和Iur接口间透明地为数据选择路由。一个UE可以有一个和多个DRNC，也可以没有。
RAN中的基站又叫Node B，它主要完成空中接口的L1处理，以及很小部分的L2处理。L1处理分为码片级处理和符号级处理，需要完成扩频/解扩、速率匹配以及信道编码与交织等。另外，基站也需要执行部分关键的无线资源管理操作，例如，执行内环功率控制动作。RAN中的基站在逻辑上对应于第二代系统中的BTS[12]。
3.RAN接口模型
RAN接口的通用协议模型基于这样的原则，各层和各平面在逻辑上保持独
立，这样以后可根据需要修改协议结构中的一部分，而保持其他部分不变。图4给出了RAN接口的通用协议模型，由图可见，RAN接口协议的设计是根据通用的协议模型进行的。
图4 RAN接口的通用协议模型
RAN接口的通用协议模型在水平方向分为无线网络层和传输网络层。所有RAN的相关内容仅在无线网络层体现。而传输网络层使用标准的传输技术，如ATM，IP。RAN在引用传输技术时完全保持其原有特征，不针对RAN作任何特定修改，这也是WCDMA移动通信系统充分使用现有传输网络基础设施的体现。
RAN接口的通用协议模型在垂直方向分为控制平面、用户平面、传输网络控制平面以及传输网络用户平面。
控制平面用于实现所有接口的控制信令，它不仅包含应用控制协议，如Iu口的RANAP，Iur中的RASAP，以及Iub中的NBAP，还包含应用控制协议的信令承载。
RAN与UE之间的承载由控制平面的控制协议建立。RAN与UE之间的承载分为Iu中的无线接入承载和Iur/Iub中的无线连接。
在控制平面的三层结构中，物理层和信令承载分别对应层L1和层L2，处于无线网络层水平面的控制协议对应层L3。
控制协议的信令承载与传输网络控制平面的信令承载可以相同，也可以不同。控制协议的信令承载总是通过操作维护（OAM）动作建立。
用户平面用于实现所有接口的媒体流传输，它不仅包含应用媒体协议，如
CCH FP和DCH FP，还包含媒体协议的数据承载。
用户收发的所有信息，例如，话音呼叫中已编码的话音或者数据流业务中
的分组，都通过用户平面传输。
用户平面的媒体协议主要处理数据流的帧，因此称为帧协议（FP）。FP分
为公共信道FP和专用信道FP。
传输网络控制平面服务于传输网络层的所有控制信令，它不包含任何无线
网络层信息。它包括用于建立用户平面内数据传输承载的承载信令控制协议（如建立ATM数据传输承载的ALCAP协议），同时也包括信令控制协议需要的信令承载（如ALCAP协议要求的SAAL协议）。
逻辑上，传输网络控制平面位于控制平面和用户平面之间。它的引入使控制平面的控制协议与用户平面中的媒体协议所采用的承载技术之间完全独立
成为可能。例如，控制协议的信令承载可以使用AAL5等可靠的适配技术，而媒体协议的数据承载则可采用AAL2等实时性较高的适配技术。
应用传输网络控制平面时，用户平面中数据承载的传输承载可以按如下方式建立：首先，控制平面的控制协议通过信令分析发现有建立数据承载的要求；其次，控制协议通过传输网络控制平面的承载信令控制协议（如ALCAP）引发数据承载的建立。
一般来说，承载信令控制协议特定于用户平面技术要求。控制平面和用户平面的独立性要求承载信令控制协议参与用户平面数据承载的建立过程。然
而，承载信令控制协议并不用于所有类型的数据承载上，如果承载信令控制协议不再存在，那么传输网络控制平面就没有存在的必要。在这种情况下，要使用预先配置的数据承载。
承载信令控制协议不一定与控制协议具有相同的信令承载。3GPP规范推荐承载信令控制协议总是使用操作维护（OAM）动作建立，但是对建立的细节没有规定。
前面讲到的控制平面的信令承载和用户平面的数据承载都属于传输网络
用户平面。传输网络用户平面的数据承载在实时操作期间由传输网络控制平面直接控制。但是，传输网络用户平面在为控制平面的控制协议建立信令承载时必须受操作维护（OAM）控制[13]。
3.2 CDMA2000系统的网络结构组成
1. cdma2000-1X系统结构
cdma2000-1X网络主要有BTS、BSC和PCF、PDSN等节点组成。基于ANSI-41核心网的系统结构如图5所示:
图5 基于ANSI-41核心网的系统结构
BTS --- 基站收发信机
PCF --- 分组控制功能
BSC --- 基站控制器
PDSN --- 分组数据服务器
SDU --- 业务数据单元
MSC/VLR --- 移动交换中心/访问寄存器
BSCC--- 基站控制器连接
由图可见，与IS-95相比，核心网中的PCF和PDSN是两个新增模块，通过
支持移动IP协议的A10、A11接口互联，可以支持分组数据业务传输。而以
MSC/VLR为核心的网络部份，支持话音和增强的电路交换型数据业务，与IS-95一样，MSC/VLR与HLR/AC之间的接口基于ANSI-41协议。
--- BTS在小区建立无线覆盖区用于移动台通信，移动台可以是IS-95或
cdma2000-1X制式手机。
--- BSC可对对个BTS进行控制；
--- Abis接口用于BTS和BSC之间连接；
--- A1接口用于传输MSC与BSC之间的信令信息；
--- A2接口用于传输MSB与BSC之间的话音信息；
--- A3接口用于传输BSC与SDU(交换数据单元模块)之间的用户话务(包括语音
和数据)和信令；
--- A7接口用于传输BSC之间的信令，支持BSC之间的软切换。
以上节点与接口与IS-95系统需求相同。
cdma2000-1X新增接口为：
--- A8接口：传输BS和PCF之间的用户业务；
--- A9接口：传输BS和PCF之间的信令信息；
--- A10接口：传输PCF和PDSN之间的用户业务；
--- A11接口：传输PCF和PDSN之间的信令信息；
A10/A11接口是无线接入网和分组核心网之间的开放接口。
--- 新增节点PCF(分组控制单元)是新增功能实体，用于转发无线子系统和PDSN分组控制单元之间的消息。
--- PDSN节点为cdma2000-1X接入Internet的接口模块
2. 频道设置、信道结构和后向兼容性
cdma2000可以工作在8个RF频道类，包括IMT-2000频段、北美PCS频段、北美蜂窝频段、TACS频段等，其中北美蜂窝频段(上行：824---849MHz, 下行:869---894MHz)提供了AMPS/IS-95 CDMA同频段运营的条件。
cdma2000-1X 的正向和反向信道结构主要采用码片速率为
1x1.2288Mbit/s，数据调制用64阵列正交码调制方式，扩频调制采用平衡四相扩频方式，频率调制采用OQPSK方式。
cdma2000-1X 正向信道所包括的正向信道的导频方式、同步方式、寻呼信道均兼容IS-95A/B系统控制信道特性。
cdma2000-1X 反向信道包括接入信道、增强接入信道、公共控制信道、业务信道，其中增强接入信道和公共控制信道除可提高接入效率外，还适应多媒体业务。
cdma2000-1X 信令提供对IS-95A/B系统业务支持的后向兼容能力，这些能力包括：
● 支持重迭蜂窝网结构；
● 在越区切换期间，共享公共控制信道；
● 对IS-95A/B信令协议标准的延用及对话音业务的支持。 [15][14]。
3.3 TD_SCDMA系统的网络结构组成
TD－SCDMA系统的设计集FDMA，TDMA，CDMA和SDMA技术为一体，并考虑到当前中国和世界上大多数国家广泛采用GSM第二代移动通信的客观实际，他能够由GSM平滑过渡到3G系统。TDSCDMA系统的功能模块，如图6所示，主要包括：用户终端设备（UE）、基站（BTS）、基站控制器（BSC）和核心网。在建网初期，
该系统的IP业务通过GPRS网关支持节点（GGSN）接入到X 25分组交换机，话音和ISDN业务仍使用原来GSM的移动交换机。待基于IP的3G核心网建成后，将过渡到完全的TDSCDMA第三代移动通信系统。
图6 TD－SCDMA系统的功能模块结构
TD－SCDMA无线接入网络系统(RAN)由一组通过Iu连到核心网(CN)的无线网络子系统(RNS)组成。如下图7所示：
一个RNS由一个基站控制器(RNC)和一个或多个基站Node B组成。RNC和Node B之间通过Iub接口连接。UE通过空中接口(Uu)接入RNS[16]。
图7 TD－SCDMA网络结构——无线接入网
4 3G移动通信系统的呼叫流程
4.1 WCDMA呼叫处理基本过程
基础知识：
OVSF码：互相正交的一组码。表示法：Cch,SF,j－SF表示矩阵的阶数，也是扩频系数；j表示矩阵中的第j+1行。由于正交特性，用来区分同一扇区内不同的信道（用户）。是有限的，如SF＝256，就是一个256阶的矩阵，共256行，就表示只有256个不同的OVSF码，只能区分256个用户。
Scrambling Code：扰码。下行区分不同的扇区，上行区分不同的UE。这样，不同的扇区内可以使用同样的OVSF码。扰码的主要编码类型是Gold Code（金码）。主扰码是区分每个扇区的。
Gold Code：先从PN序列（伪随机序列）说起。PN序列的输出长度为2^N-1（N为移位寄存器的个数）。对应不同的起始位，得到2^N-1个输出序列组合。不同的移位寄存器组合，会得到不同的PN序列组合。不同PN序列组合中分别拿出的PN序列之间的互相关特性没有太强的规律，但有一些特殊的会有，其互相关值只有三个取值。称这样的序列为优选对。优选对移位模二加，就可总共得到2^N-1＋2＝2^N＋1个金码（家族）。金码自相关归一化为1，互相关为0。这样就可区分小区和UE。
在下行物理信道上共有8192个扰码，将这8192个码分成512个组，每组有16个码，其中第一个为主扰码（共有512个主扰码），其余15个为次扰码。512个组每8个组成一个大组，共有64个大组（主扰码组）。
分组是为了提高同步时的速度。手机开机后寻找当前基站的主扰码时就可以采取分级的方法，先64个大组选1，再8个组选1，这样就能很快知道接入的扇区的主扰码是什么了。
下面是介绍呼叫过程的。通过物理信道的使用来了解整个呼叫的过程[17]。
4.2 WCDMA具体呼叫流程
一、 小区搜索
手机一开机，首先要寻找NodeB（或扇区），判断这个NodeB（或扇区）用的是哪个主扰码，然后才能拿到小区开销信息。
所以先听主同步信道上的主同步码（PSC，手机和NodeB用的都一样，非周期自相关），做自相关，有自相关峰，说明周围有好的NodeB。
然后再听辅同步信道上的辅同步码（SSC），共有16个，因为一个无线帧只有15个时隙，只用其中的15个。16个中选择15个，这样不同的排列组合有很 多，且具有唯一性，选择64个分别区分64个主扰码组。听完一帧后，根据15个SSC的排列顺序，就可以判断当前扇区属于哪个主扰码组（64选1）。
接着，听主公共导频信道P-CPICH，确定到底是哪个主扰码。P-CPICH的内容是一个高电位，使用固定的信道化编码Cch，256，0，扰码使用的是主扰码。在手机确定是哪个主扰码组后，它只剩下8个主扰码（一个主扰码组是8个组，每组只有一个主扰码）。只有一致的主扰码才能最后解出P-CPICH中的高电位。通过一个一个试，直到得到高电位，这样就确定了主扰码。
得到主扰码，就可以听到主公共控制物理信道P-CCPCH，因为它也是用主扰码来加扰的，信道化编码固定Cch，256，1。它上的内容是小区的系统消息BCCH。
通过这么4步，我的手机终于了解了它附近的一个小区的基本情况了。之前的这一系列过程，都是盲检测。
二、 手机注册/位置更新
在上一过程中，手机了解了小区的情况，但是基站还不知道有移动台。所以， 手机必须要有一个注册的过程。
首先在主随机接入信道上发送随机接入前导。这是一个敲门的动作，同时也在进行开环功控。手机会发送不止一个Preamble，一开始做试探，功率小一点，看基站能不能听到。如果听不到，下一个Preamble的功率就增加一个步长，直到功率足够强，基站就听到了。Preamble里的两个扰码来区分是哪个扇区哪个用户发来的前导。前导签名Preamble Signature 区分用户，前导扰码来区分扇区。
基站听到后，通过捕获指示信道AICH告诉手机可以继续发送具体的接入请求信息了。AICH上的信息AI与PRACH上的签名对应。即如果是骆驼发送Preamble，则基站回一个“骆驼，我听到你了，可以发接入消息了”。
于是，手机开始在PRACH上发送接入Message。
基站收到手机的接入请求后，通过辅公共控制信道S-CCPCH给手机分配资源（通过传输信道FACH来分配），分配得到的主要是专用物理信道。
手机收到资源分配消息后，手机转到基站给它分配的DPDCH/DPCCH上进行注册或位置更新。这是双向的信道。
三、 手机空闲
手机空闲时，要不断地监听主公共控制信道，在这上面经常会发送一些小区开销信息，如哪些状态发生改变。所以手机要想在这个小区生活下去，就要不断地了解小区的规则以及小区环境的变化。
手机还要监听寻呼指示信道，它会告诉手机在辅公共控制信道上有没有这个手机的寻呼消息。如果有，就转到辅公共控制信道上去收。（S-CCPCH映射PCH）
四、 手机主叫
发送接入前导，进行呼叫请求，开环功控；
基站确认呼叫请求，发送AI，通知手机继续发送具体接入请求；
手机发送接入消息；
基站通过S-CCPCH(FACH)给手机分配信道；
手机占用PDCH进行话音通信。
五、 手机被叫
快速寻呼消息。通过监听PICH，得到有给此手机的寻呼消息。这个消息不是具体的寻呼消息，具体的要到S-CCPCH(PCH)中得到。
在S-CCPCH(PCH)中得到寻呼消息后，手机就试图接入相应的基站，后面就和手机主叫的过程一样了。
六、 高速数据传输
CSICH指示一个CPCH信道的状态，即一个CPCH信道是不是可用。手机通过监听CSICH，就可以知道有没有可用的CPCH；如果手机知道有一个可用的CPCH，就在PCPCH物理信道上发送接入前导。Preamble同样进行敲门和开环功控；当基站收到请求，就通过接入前置捕获指示信道AP-AICH通知手机已收到请求。这是基站的第一次确认；手机收到第一次确认后，在PCPCH上发送碰撞检测前导CD Preamble，来检测碰撞；基站收到后，通过CD/CA-ICH来确认；手机收到第二次确认后，就开始在PCPCH上传送高速数据信息[18]。
5 3G移动通信网络发展现状及未来趋势
5.1 3G在我国的发展现状及趋势
中国通信标准化协会组织了科研院所、大学、运营商和制造商等相关单位，从1999年开始，研究了包括WCDMA、TD-SCDMA和cdma2000三大主流技术的标准。从2004年初开始，全面启动了3G系列标准的起草及审定工作。这一工作是以近年来跟踪了解和编写的大量预研报告为基础，基于3G模拟实验和现场实验，最终完成了包含WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000及业务应用共四个子体系的3G系列标准共98项的起草工作，为3G在我国的商用奠定了技术基础。
3G在不断发展：无线接口技术向着更高的带宽、更大的容量、更好的服务质量(QoS)的目标发展；核心网向全IP的网络架构方向发展。
未来，我国3G市场将继续保持快速稳定发展，并呈现以下趋势：
1：固定通信向移动通信，固网的生存空间正在被不断压缩。移动通信的发展对固话的分流作用日益明显，固话占整个通话市场的话务量和收入份额也因此流失。移动通信的成功使固话收入增长明显落后于移动通信。移动通信对固话话务量的分流已成国际趋势。
2：移动话音业务仍将是运营商的摇钱树。基本话音业务将继续是移动通信的主要收入来源，特别是在中国用户的消费特点、用户普及率和市场竞争决定了话音业务的重要性。3G网络比传统移动电话网络的经营效率更高，成本更低（一个3G网络在全负荷运营时的语音传输成本仅仅相当于2G网络成本的四分之一）。中国的文化和国情也决定了语音需求在未来一段时间内仍将是主体需求。
3：将 “世界” 装进手机 。
4：移动价值链的裂变与聚合 。
5：“大规模” 的“个性化”移动通信服务将同时存在[19]。
5.2 3G全球发展现状及趋势
到2004年9月底，全球在3G核心频段发放120张许可证。核心频段有FDD(频分双工)和TD D(时分双工)两种方式。在120张许可证中，FDD+TDD组合方式有100张，大多数欧洲的运营商都采用这种形式。从技术角度看，采用WCDMA技术的共116张许可证，其中有19个国家的38个网络已商用的，用户数为1060万；采用TDD技术的有101张，目前尚未有商用网络；采用cdma2000技术的有3张，目前尚未有商用网络，但在原有频段升级到cdma2000 1x和1x EV-DO/1x EV-DV 的约有80个商用网络，cdma2000用户为1.13亿，EV-DO用户930万。
得益于技术的成熟性以及能后向兼容，但目前运营商仍在2G网络的频段上运营，全球尚未有3G核心频段的网络运营。随着竞争的加剧和移动增值业务的开展，支持更高数据吞吐量(2.4Mbps)的cdma2000 1x EV-DO的商用运营商由2003年底的5个增加到目前的10个，用户达到930万，90%以上的用户集中在韩国。
未来，全球3G市场将继续保持快速稳定发展，并呈现以下趋势：
1.3G+技术将成增长主流。
截至2010年底，全球移动普及率已超过76%，市场将逐渐趋于饱和，移动用户增长将趋缓。中国、印度等发展中国家将是未来几年3G用户增长的主要来源，对整个移动通信市场的发展影响重大。3G+技术将成为3G市场主流。预计到2015年，HSPA用户占比将由2010年的6.3%迅速上升到25.6%，成为3G用户增长的重要来源。
2.中低端智能终端市场份额不断提升，开放阵营将占据主流。
未来，智能终端的能力将呈现PC化，计算、处理和存储能力等方面都逐渐向PC性能水平靠拢。在价格方面，智能终端将整体走低，受众范围不断扩大。依靠产业分工合作、标准化、通用服务获得成本优势的中低端智能终端在市场中的份额将不断上升。
操作系统的开放和开源已经成为一种发展趋势。以Linux为内核的Android、Limo、OMS正在成为目前移动互联网发展的重要力量。目前居于领导地位的Symbian的新一代系统Symbian3也已实现开放和开源，免除联盟内公司的开发许可费用。
3.应用商店模式加快发展，浏览器成为其新载体。
未来，移动应用商店将继续处于快速发展阶段。随着智能终端种类和行业应用的增加，未来应用商店应用范围将持续扩大，成为覆盖手机、平板电脑、电子阅读器、笔记本电脑等移动终端设备的通用应用下载平台。
现阶段基于操作系统的应用程序商店将面临Web应用程序商店的挑战。这类应用商店基于浏览器，可实现跨终端乃至跨浏览器的服务。与目前多数应用程序商店相比，Web应用商店的产品使用灵活性更佳。随着HTML5对web应用的增强，基于操作系统的应用程序商店模式会被逐步改变[20]。
6 总结与展望
在移动通信系统发展到后3G时代，除了HSPA，HSPA＋推动技术不断进步，更有LTE（长期演进）和SAE（系统架构演进）向4G迈进的平稳过渡。3GPP R8提出了LTE和SAE的概念，它们分别明确了无线网络演进以及分组核心网络演进的发展方向。
无论LTE还是SAE二者都是针对分组交换域的规划，因为未来的通信是多媒体数据的交互，传统的电路交换业务可以完全基于分组交换的承载。本文主要介绍演进的分组系统的网络架构及其各节点的功能。
3GPP在SAE的开发过程中明确了三大工作目标：一是提升用户的感知体验，降低时延，增加用户数据速率；二是实现一个基于IP的网络实施，提高系统容量和覆盖率，减少运营成本；三是集成其他非3GPP的接入技术，实现更灵活的移动性，从而在未来10年或者更长一段时间确保3GPP系统的竞争力。
在新兴通信技术的不断推动之下，象征着3G通信的标志技术WCDMA也可能成为未来通信技术的主流。该技术能为用户带来了最高2Mbit/s的数据传输速率，在这样的条件下，计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。WCDMA通过有效的利用宽频带，不仅能顺畅的处理声音、图像数据、与互联网快速连接；此外WCDMA和MPEG-4技术结合起来还可以处理真实的动态图像。人们之间沟通的瓶颈会由网络传输速率转变为各种新型应用的提供：如何让无线网络更好的为人们服务而不是给人们带来骚扰，如何让每个人都能从信息的海洋中快速的得到自己需要的信息，如何能够方便的携带、使用各种终端设备，各种终端设备之间如何更好的自动协同工作等等。在上述通信技术的基础之上，无线通信技术最终可能迈向4G通信技术时代。
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首先衷心地感谢我的指导老师杨老师，您严谨的治学态度，开阔的思维，循循善诱的指导一直给我很大的帮助。当我对论文的思路感到迷茫时，您为我理清思路，指导我往一条比较清晰的思路上进行修改。
然后要感谢所有在大学期间传授我知识的老师，每一位老师的悉心教导都是我完成这篇论文的基础。
更要感谢那些对我学习上支持和鼓励的人。同时感谢所有关心帮助过我的同学及朋友。
最后要感谢的是我的父母和家人，我永远都不会忘记你们的良苦用心和一如既往的支持与鼓励。四年来，快乐的事情因为有你们的分享而更快乐，失意的日子因为有你们的关怀能忘却伤痛，坚强前行。无论我成功与否，你们总以鼓励的言语告诉我很棒，谢谢你们，我会继续努力。
总之，在以后的学习生活中我将以加倍的努力对给予我帮助的人回报。
毕 业 设 计（论 文） 设计(论文)题目： 3 G 移 动 通 信 网 络 学生姓名： 王建梅 指导教师： 杨 娟二级学院： 龙蟠学院 专 业： 通信工程 班 级： M08通信工程2班 学 号：
提交日期： 2012 年4 …
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