【网络通信】3g无线基础知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,3G无线基础知识,1,无线技术相关术语解释,GSM/2G,GSM（全球移动通信：Global System For Mobile Communication）是1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准，它采用数字通信技术，统一的网络标准，使通信质量得以保证，并可以开发出更多的新业务供用户使用。GSM移动通信网的传输速度为9.6K/s。目前，全球的GSM移动用户已经超过5亿，覆盖了1/12的人口，GSM技术在世界数字移动电话领域所占的比例已经超过70%。由于GSM相对模拟移动通讯技术是第二代移动通信技术，所以简称2G。目前，我国拥有2.6亿GSM用户（数据截止5月底，中国移动GSM用户数量1.9亿，中国联通GSM用户数量0.7亿），中国移动成为世界第一大GSM运营网络。,2,GPRS,GPRS（通用无线分组业务：General Packet Radio Service）是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的，广域的无线IP连接。简单的说，GPRS是一项高速数据处理的技术，其方法是以“分组”的形式传送数据。网络容量只在所需时分配，不要时就释放，这种发送方式称为统计复用。目前，GPRS移动通信网的传输速度可达115k/s。GPRS是在GSM基础上发展起来的技术，是介于第二代数字通信和第三代分组型移动业务之间的一种技术，所以通常称为2.5G。但是目前中国移动所部署的GPRS网络，根据有关部门测试，目前GPRS的下行平均速率大约是20Kbps，上行平均速率还不到5Kbps，远低于其理论值。,3,WAP,WAP（无线应用协议：Wireless Application Protocol）是移动通信与互联网结合的第一阶段性产物。这项技术让使用者可以用手机之类的无线装置上网，透过小型屏幕遨游在各个网站之间。而这些网站也必须以WML（无线标记语言）编写，相当于国际互联网上的HTML（超文件标记语言）。打个比喻，GPRS和GSM都是马路，而WAP是在马路上的汽车。中国移动开通GPRS之后，WAP就行驶在GSM和GPRS两条马路上，而行驶在GPRS的马路上可以提高数据传输速度。因此，现有WAP上的内容一样可以通过GPRS进行浏览和应用。的协议。,4,2.5G,其它2.5G技术,2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术，目前出现的2.5G衔接技术还包括：HSCSD、EDGE、EPOC等。,HSCSD（高速电路交换数据服务：High Speed Circuit Switched Data）是GSM网络的升级版本，能够透过多重时分同时进行传输，而不是只有单一时分而已，因此能够将传输速度大幅提升到平常的二至三倍。目前新加坡M1与新加坡电讯的移动电话都采用HSCSD系统，其传输速度能够达到57.6kbps。,5,EDGE（全球增强型数据提升率：Enhanced Dataratesfor Global Evolution）完全以目前的GSM标准为架构，不但能够将GPRS的功能发挥到极限，还可以透过目前的无线网络提供宽频多媒体的服务。EDGE是一种基于GSM/GPRS网络的数据增强型移动通信技术，通常又被人们称为2.75代技术，GSM运营商可以在现有频谱范围内进一步的演进实现。EDGE的理论上移动传输速度可以达到384kbps，静止传输速度可以达到2Mbps（实际速率在80130kbps）。可以应用在诸如无线多媒体、电子邮件、网络信息娱乐以及电视会议上。,6,3G,3G是3rd Generation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），第三代手机是指将无线通信与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。为了提供这种服务，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2M/s、384k/s以及144k/s的传输速度。CDMA被认为是第三代移动通信（3G）技术的首选，目前的标准有WCDMA、CDMA 2000、TD-SCDMA。,7,一个重要的提示：了宽/窄带的分水岭数据问题（骨干网传输速率在2.5Gbyte以上、接入网传输速率达到1Mbyte的网络定义为宽带），所以显然所有2G和2.5G的产品和技术都不是宽带技术，而能称得上宽带技术的只有3G及其后续技术。据说现在是有人要跳过3G，直接研究4G，不过具体的细节就不知道了。,8,CDMA,CDMA（码分多址：Code-Division Multiple Access）是数字移动通信进程中出现的一种先进的无线扩频通信技术，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、覆覆盖广等特点，可以大量减少投资和降低运营成本。CDMA最早由美国高通公司推出，近几年由于技术和市场等多种因素作用得以迅速发展，截止2003年底根据CDMA发展组织（CDG）（）宣布全球CDMA用户总量已突破1.88亿（包含CDMA One和CDMA 2000）。,9,3G的标准,国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA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）。,W-CDMA：即Wideband CDMA，也称为CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，其支持者主要是以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。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，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。,10,CDMA 2000：CDMA 2000也称为CDMA Multi-Carrier，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，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMA One数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMA One结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用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CDMA 2000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。,11,TD-SCDMA：该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出。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，由于中国内的庞大的市场，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。,12,3G、WLAN、Bluetooth三者关系之分析,背景,由于目前日本3GFOMA商用情况和欧洲进行的3G试验并未取得人们预想的结果，导致各国运营商3G计划都进一步推迟；集团公司日前也将WLAN（无线局域网）和2.5G的GPRS相互整合提上议事日程，以加强无线上网的宽带化和适用性，填补3G推迟所带来的部分市场和技术空间；与此同时电信和网通也借助WLAN介入无线数据领域，并尝试用宽带、无线、数据等概念来混扰用户对3G、WLAN、Bluetooth三者的关系。,13,在此背景下，可能会有人提出3G会受到2.5G与WLAN的联合夹击？而Bluetooth在这种关系中又处于何种地位？这三种技术彼此之间有什么关系？下面我们来看一下这些问题。,14,3G、WLAN、Bluetooth这三种技术本质上是互补性的，尽管它们可能在边缘上是竞争的。,下表是由三种技术之间大致的关系：,15,16,可以看到这三种技术存在着某些关联，但差异也是相当明显的。,WLAN目前得到广泛应用的技术是802.11家族，它是IEEE在1997年发表的第一个无线局域网标准，而现在媒体屡屡提到的802.11b是1999年9月被批准，它也被称为Wi-Fi（听起来有点像音乐发烧友说的Hi-Fi）,可支持11Mbps的共享接入速率；与此相似的是802.11a技术，它采用了5GHz的频段，其速率高达54Mbps，分频采用OFDM（正交频分复用）技术，但无障碍的接入距离降到3050米；去年新出现的一个候选标准802.11g其实是一种混合标准，即能适应802.11b标准，又符合802.11a标准，它比802.11b速率快5倍，并和802.11b兼容。,17,蓝牙技术是以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备的通信环境内建立一个特别连接的开放性全球规范，工作在2.4GHz频段，目前可支持1Mbps的数据速率，支持数据与语音业务，目前可实现无障碍的接入距离在10米左右（发射功率为4dBm时）。蓝牙技术研究小组SIG在2001年年初已出台蓝牙1.1标准（信道数据传输速率为1Mbps），2001年年底又出台了蓝牙标准2.0版(信道数据传输速率为2Mbps)。由于蓝牙与802.11b都工作在2.4GHz频段上，相互之间存在干扰，文献数据表明，使用DSSS直序扩频的802.11b其发射功率为20dBm时，将使蓝牙数据包的丢失率达到13.46%，因此去年4月IEEE的PAN（Personal Area Network）工作组提出一项议案，可使Bluetooth和802.11b同时工作，避免相互干扰。,18,3G最早在1985年国际电讯联盟提出，当时考虑到该系统可能在2000年左右进入市场，工作频段在2000MHz，且最高业务速率为2000Kbps，故在1996年正式更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）。3G是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务的全球漫游移动通信网络，能实现静止2Mbps传输速度，中低速384Kbps，高速144Kbps速率的通信网；但由于各国、各厂商的利益差异，产生目前三大主流技术标准WCDMA、CDMA 2000和TD-SCDMA，而焦点集中在WCDMA（3GPP）和CDMA2000（3GPP2）上，随着3GPP和3GPP2的标准化工作逐渐深入和趋向稳定，ITU又将目光投向能提供更高无线传输速率和统一灵活的全IP网络平台的下下代移动通信标准，称为Beyond 3G。,19,迥异的技术属性,下图是三种技术的移动性和相应带宽之间的比较图：,20,21,WLAN提供了高带宽，但却是在有限的覆盖区域内(建筑物内以及户外的短距离)。根据大多数业界估计，即使1000个WLAN也不能在一个城域上提供足够的覆盖。与此相比，3G网络支持跨广域网络的移动性，但是数据吞吐速度明显低于WLAN。 由于3G与WLAN在覆盖区域和带宽上具有不同优势和局限性，因此这两种技术支持不同的应用并满足不同的需要。在这种程度上，它们没有相互构成竞争威胁，而是相互补充。,由于3G、无线局域网和蓝牙网络在技术属性上不同，因此在它们所支持的功能和应用上也不同。,22,3G支持移动性,3 G网络是建立在蜂窝架构上的，最适于支持移动环境中的数据服务。蜂窝架构支持不同蜂窝之间的信号切换，从而向用户提供了全网络覆盖的移动性，这种移动性常常通过不同网络运营商之间的漫游协议进行扩展。当然，可供移动用户使用的带宽是有限的。,23,WLAN无线局域网支持便携性,WLAN无线局域网提供了大量的带宽，但是它覆盖区域有限(室内最多100米)。它所支持的应用经常通过像笔记本电脑这类便携式以数据为中心的设备访问，而非通过以电话为中心的设备进行访问。 PDA和类似的小型设备也开始配置具有WLAN连接性，不过这一过程还处在幼年期。 蓝牙网络只适于距离非常短的应用，很多情况下它们仅仅被用做线缆的替代物。,24,3G支持语音和数据,语音和数据信号在许多重要的方面不同：语音信号可以错误但不能容忍时延；数据信号能够允许时延但不能容忍错误。因此，为数据而优化的网络不适合于传送语音信号。反之，为语音而优化的网络也不适于数据信号。WLAN主要用于支持数据信号，与此形成对比的是，3G网络被设计用于同时支持语音和数据信号。,25,WLAN无线局域网主要支持数据,虽然WLAN正在向集成电话功能发展，但是其目前的结构中缺少支持像语音、多媒体和内容这类更高水平应用所要求的必需架构：例如，适应服务质量、可伸缩性和计费机制要求的架构。 现在有少数国家大型电信运营商提供了WLAN无线局域网服务（如上海电信的“天翼通”WLAN业务），尽管目前它们在漫游、覆盖以及计费整合上仍不成熟。,26,容量、干扰和主导力量,大家都知道WLAN可以提供比3G网络大得多的带宽。 虽然这种假设是正确的，但是大家同时要注意到WLAN是一种共享频带的技术。在共享频带技术中，可用的频带带宽被用户瓜分。换句话说，无线局域网可以提供11Mbps带宽容量的事实并不意味着10个用户同时都使用11Mbps容量。 虽然3G网络也受到容量的限制，但分组交换的蜂窝技术使它们可以以高容量支持更多数量的用户。并且由于WLAN在无需许可的频带上运行，因此它们也更易受到其他运行在同一频带的技术(如蓝牙)的干扰。,27,同时，主导力量的不同也导致技术的不同发展方向。WLAN是由数据通信而非电信厂商领导的。这里的领导者是传统企业网络公司，如Cisco、3Com、IBM、D-Link及其他公司。 无线局域网厂商以自己的LAN经验(像便携性)来定义移动性。因此，它们的定义与3G移动基础设施设备厂商使用的定义不同。 许多WLAN公司仅关注提供“传输线路”而对这些线路中传输的东西没有太多的兴趣。,28,另一方面，3G基础设施厂商(如Alcatel、Ericsson、Lucent、Nokia、Nortel、Motorola、Samsung和Siemens)来自传统的电信世界。 它们的关注点是移动性，它们寻求利用可以为电信网络运营商生成更大收入流的移动数据服务来增强移动语音服务。,移动性管理向人们提出了严肃的挑战，但它也代表着巨大的收入机会。在移动环境中，电话号码一般属于一个人而不是一个地方，因此，网络知道你是谁，并且知道你在哪里以及你何时在哪里。这就使将来可以转换成巨大收益的个性化信息服务成为可能。,就蓝牙来说， Nokia和Ericsson等厂商寻求蓝牙技术只是为向它们的设备添加功能性，它们不一定将蓝牙视为另一个纯无线局域网标准。,29,供应渠道和业务模型,WLAN和蓝牙的供应渠道与3G通信系统的供应渠道有着显著的不同。大多数无线局域网和蓝牙设备厂商利用OEM关系简化销售和分销过程。也许是由于它们认为自己仅仅提供无线连接性，因此WLAN和蓝牙厂商不会专门参与服务的实际提供。特别是蓝牙本身在支持移动服务上不够安全或不够强壮，只是芯片上的技术，只能以OEM方式在蓝牙厂商和具体设备制造商之间传递。,30,但与此同时，由于此类移动数据服务的新兴世界仍没有很好地得到定义: 在这个世界中，大家还不清楚怎样的服务类型或提供这些服务相关的业务模型能够成功，因此设备厂商（特别是3G厂商）正在积极探索不同的服务提供模式，使自己可以有效地向移动运营商推销网络解决方案和设备。而各电信运营商也同样都处在同一起跑线上，为将来的服务内容和业务模型苦苦思索。 但比较明显的是，WLAN和3G业务模型有一样重要区别: 提供WLAN服务的业务提供商（可能是大的电信运营商，也可能只是普通的ISP）只会向用户提供基础设施， 用户必须购买或租用WLAN接入设备，来接入到无线局域网中； 相比之下，3G运营商很有可能为用户提供3G终端的价格补贴，以便吸引用户加入到自己的3G网络中。,31,不过若能很好的处理好WLAN和3G或2.5G在业务技术层次上融合，如在WLAN环境中使用基于GSM/GPRS SIM卡认证技术，也可以使电信运营商更好的建立自己独有的业务模型，以充分利用原有的计费系统和客户关系。,综上所述，我们可以认为3G、WLAN和蓝牙技术属性截然不同，是相互补充的，虽然在边缘部分存在着相互竞争。,32,END,33,