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1、上海交通大学硕士学位论文基于S12的第三代移动通信若干关键技术的研究姓名：李晓明申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：沈备军20061101 1 附件四附件四 上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：李晓明 日期：2007 年 2 月 15 日 2 附件五附件五 上海交通大学上
2、海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密保密，在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于 不保密 不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：李晓明 指导教师签名：沈备军 日期：2007 年 2 月 15 日 日期：2007 年 2 月 15 日 上海交通大学工程硕士学位论文 2基于S12的第三代移动通
3、信若干关键技术的研究 摘要 回顾中国移动通信业务的发展过程，从原来的模拟手机到 GSM/CDMA，后来发展到 GPRS/CDMA1X，未来几年的发展主题就是 3G。随着 3G 的临近，3G移动网将担负起提供更宽的带宽以及各种新业务的任务。因此，运营商需要的是以用户为核心的宽带网络，以用户为核心的业务机制。这直接导致在选择 3G 设备供应商时需要对其解决方案的成熟性、网络规划优化的能力、丰富的开放的业务支持、研发生产以及售后服务等综合实力这几个方面进行全面的评估。同时为了更好的服务与吸引客户，运营商一方面要保持在网络基础设施上的投入以确保网络的健康发展，另一方面为了提升盈利能力，运营商又须最大限
4、度的减少成本。众所周知，S12 交换机在传统市场上的应用已经经历了很多的考验，其出色的网络性能得到了很好的用户口碑，并且已经在移动市场上面占有了很大的份额。如果能够在 S12 的基础上进行第三代移动通信技术的研发，无疑是对于现有网络资源的一个最充分有效的利用，同时可以直接的减少运营商的设备投入和维护成本。所以，基于 S12 的第三代移动通信若干关键技术的研究和实践是一个挑战性的、具有重要意义的研究和实际应用价值的课题。该课题对于运营商在短时间内低成本地打造一张具有竞争优势的“高起点，高质量，高效益”的“三高“网络有着重要的现实和指导意义。本文从传统的 S12 交换机入手，结合 3G WCDMA
5、 的技术标准，对基于 S12实现 3G 核心网络建设所涉及的若干关键技术进行了深入的探索和研究。所做的工作和取得成果主要体现在以下几个方面：1)提出基于支持 2G 的传统 S12 交换机进行开发，进而实现 WCDMA 核心网络建设的方法 2)在实现 WCDMA 核心网络建设过程中，解决了以下两个关键问题：?ATM 到 TDM 的转换：引入 A7670(MGU+BCU)(Media Gateway Unit and Bearer Conotrol Unit，媒体网关单元和承载控制单元)，和 2G 的MSC 共同合作成为 3G 目标网中的核心网络设备?核心网部分和 UTRAN 的接口 RANAP
6、协议的支持：在 S12 内部开上海交通大学工程硕士学位论文 3发软件用于 RANAP 消息的打包解包 实验系统的测试表明，该方案完全满足 CMCC 的有关 3G 核心网络的相关要求，同时在系统稳定性和呼叫处理速度上都达到了商用的标准。关键词：S12，第三代移动通信，宽带码分多址接入，接入链路控制应用层，无线接入网应用协议 上海交通大学工程硕士学位论文 4 RESEARCH ON KEY TECHNOLOGIES OF THE 3rd GENERATION S12-BASED MOBILE COMMUNICATION ABSTRACT Looking back to the history of
7、 China mobile communication,it is developed from analogue to digital,then to GRPS/CDMA1X.Now 3G has been the key topic.With the coming of 3G,3G mobile network will take over the task to provide much wider band width and more and more new operations.All the operators must try their best to build up t
8、he broadband network and operation mechanism which are both taken customer as nucleus.Consequently,they will take all following factors into consideration when they want to select 3G equipment providers:mature solutions of 3G,good capability of network optimization,rich and open support for all kind
9、s of new operations,research and development capability,and the quality of service.At the same time,to attract more and more customers,they need to ensure the devotion for all the basic construction of network to satisfy the accord development.But on the other hand,they have to decrease the cost as
10、much as they can to improve the payoff.It is well known that S12 MSC had good reputation among all customers for its outstanding network capability,and it had met many challenges during part years in traditional market.Since it has big percentage in mobile communication market,the development about
11、3G based on it is able to take efficient usage about all existed network resource,which can help all operators to decrease their cost about equipment and maintenance.So it is really a challenging task to take research and practice on the key technologies of the 3rd generation S12-based communication
12、.This research is also very instructive for network operator to build a competitive network in a short time,with“good start,good quality,good ROI”.In this dissertation,based on traditional switch S12,a new solution for 3G WCDMA core network is introduced combining with 3G technology.The main works a
13、re listed as following:1)A new solution for 3G WCDMA core network based on traditional S12 is proposed.2)Two key problems has been identified and solved systemically:?Conversion from ATM to TDM:A7670 media gateway,which consists of BCU and MGU,is introduced to cooperate with S12 MSC and work togethe
14、r as core network equipment of 3G target network?Supporting RANAP protocol between Core network and Utran:software is developed in S12 to code and decode the relative RANAP messages It is verified through system test that such system can satisfy all the relative 上海交通大学工程硕士学位论文 5requirements of CMCC
15、about 3G mobile core network,and also its network stability and call handling capability meet with the standard of commercial deployment.Key words:S12,The 3rd generation mobile communication,Wideband Code Division Multiple Access(WCDMA),AAL2 Signaling Protocol(ALCAP),Radio Access Network Application
16、 Part(RANAP)上海交通大学工程硕士学位论文 8 1 引言 1 引言 1.1 问题的提出及研究意义 1.1.1 问题的提出 1.1 问题的提出及研究意义 1.1.1 问题的提出 回顾过去一年多来全球移动市场的发展，我们看到传统业务中的用户量和话务量在快速增长的同时，新的增值业务也越来越多地受到人们的青睐，运营商的财务状况出现了强劲的增长态势，对3G(The 3rd Generation Mobile Communication,第三代移动通信)的观望不再是雾里看花，全球大多数主流运营商都不同程度地开通了丰富多彩的 3G 商用业务。今天，我们欣喜地感受到全球移动市场尤其是3G 移动市场扑
17、面而来的盎然春意，全球 3G 移动市场出现生机。截至 2005 年 6月 30 日，全球 34 个国家的 74 个 WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址接入）商用网络投入运营，还有 6 个商用网络正准备投入使用，2005 年上半年就有 14 个 WCDMA 网络投入商用；作为中国移动GSM/GPRS（Global System for Mobile Communication/General Packet Radio System,全球移动通信系统/通用分组无线系统）网络的自然延续，WCDMA 将是中国移动必然的选择25。因此，
18、中国获得一张 WCDMA 牌照将无可争议。从现有 GSM 网络演进到 WCDMA 网络时，不论采用哪种演进策略，都需要充分考虑如何改造和利用 2 代已有的长途骨干网、信令网、智能网、关口局及HLR/AUC（Home Location Register/Authentication Center,归属位置寄存器/鉴权中心）、SMC（Short Message Center,短消息中心）等设备。这样既最大限度地保护了运营商在 GSM/GPRS 等方面的已有投资，又可以使运营商根据自己地区的业务开展情况和经营状况，逐步、渐进地提供丰富的 3G 系统业务，从而达到优化自己的网络资源配置、简化网络结构和
19、便于运营、管理的目的。所以基于 S12 交换机开发的核心网络以其难得的现场网络设计、规划优势，能帮助运营商迎接挑战，减少网络投资费用，保证网络投资的最佳化，并满足未来技术演进和市场变化的需要。1.1.2 研究意义 1.1.2 研究意义 对于运营商而言，初期市场拓展以移动语音业务为基础比较符合 3G 系统的工程技术特点。由于移动网络建设一般都遵循“先覆盖后容量”的策略，而 3G 在承载数据业务时也会出现明显的网络“呼吸效应”，即网络承载数据业务时的网络信号覆盖范围会减小，使得“广覆盖、薄容量”的初期网络开展数据业务时受到较大制约，而更加适合开展移动语音业务44。同时由于数据业务占用的网络资源开销
20、较大，涉及的网络优化也更加复杂，因此要开展成熟的数据业务，3G 在网络建设上也会需要一段时间的导入期。所以，对于设备及方案提供商而言，在支持 WCDMA 的同时 考虑传统2G,2.5G 的业务，并从充分利用现有市场的网络资源和配置入手进行相关 3G 技上海交通大学工程硕士学位论文 9术的开发和研究必然有其重要的理论意义和商业价值。S12 交换机作为在传统的2G 市场中具有极强竞争力的产品，其本身可发掘的市场价值和商业潜力还有很多。同时它在原有的市场上面也占有很大的份额。这对于网络资源配置来讲可以说是有得天独厚的优势。S12 本身经过多年的现网应用，其所支持的 2G 功能可以说是久经考验，并且已
21、经是很成熟，稳定的。所以，在 S12 基础上进行更深入的开发，对于运营商而言可以大幅度减少在 3G 网络搭建过程中的费用，即利用已有的 S12 设备实现 2G/3G 的全面兼容，同时对于设备供应商而言在开发的同时是建立在已经全面支持 2G 的基础上，所以减少了开发的风险和研发投入，这样的双赢必然决定了这样的开发方向具有深远的理论意义和实际的商用价值。1.2 国内外研究现状及分析 1.2 国内外研究现状及分析 通信技术的高速演进为消费者带来了多样化的选择，同时也给运营商、设备厂商、终端厂商等产业参与者带来了巨大的挑战：如何应对技术选择、切入时机、投入规模等问题所面临的巨大风险。全球移动通信，从第
22、一代模拟技术，到第二代 GSM 和 CDMA，再到今日被各国广为关注的 3G(第三代移动通信)，一直牵动着世界电信业的神经中枢。3G从概念的提出，到今天逐渐步入实用化，期间走过了漫长曲折的道路。3G 是一个发展中的概念，其本身已远远超出了终端速率 384k 的含义，它是WCDMA/HSDPA/EUL(HSUPA)演进的集体，是相互支撑、相互继承、共同发展的集体23。正是由于 3G 演进的快速发展和移动通信的便捷性、灵活性、大容量和广覆盖的能力，3G 移动通信不仅将替代很多固网语音业务，而且还将演进成一个多姿多彩的、随时随地可以打破边界壁垒，无论是在移动中、办公室，还是在家庭中都能架起自由沟通的
23、无线世界。在错综复杂的环境下，我国政府在 3G 的发展上采取了十分稳健的政策，保持了我国通信产业高速稳定的增长，并首次提出了具有自主产权的 TD-SCDMA技术，具有重要的示范作用35。从移动通信技术发展趋势和可实现业务功能分析，基于 CDMA 制式的 3 种标准被普遍看好，分别对应 CDMA2000、WCDMA和 TD-SCDMA 三种技术，它们被认为是 3G 的三大主流应用技术标准。就中国的现状而言，WCDMA 则在这三大主流标准中占有无可比拟的优势25。WCDMA 标准将带来无庸置疑的高容量，而中国恰是容量需求最大的市场。无论采取何种标准，必须有一个特性，就是大容量的特性。在话音、数据业
24、务方面，容量特性最具有优势的就是 WCDMA。如果承载同样用户的容量，其他 3代技术比 WCDMA 技术需要多使用 3 倍的设备。加之 3 代的速率优势，带来的新的视频点播等业务，是现行标准不可能做到的。对于中国现有或是潜在的运营商而言，WCDMA 还有一大优势，就是经济性，而此前在这方面有诸多误解。在同等的条件下，同样满足一个地方的话务需求，WCDMA 的建网成本并不昂贵。开始 WCDMA 和其他技术的建网成本很接近，但在网络所承载的话务量越来越大、服务越来越多的时候，WCDMA 和其他技术相比，成本就要比其他技术低得多，经济性就会得到体现。WCDMA 同时具有很高的灵活性，除了能够胜任提供
25、大容量的话音业务之外，还能提供更新的业务，例如多媒体业务、电子邮件业务、视频点播、视频片上海交通大学工程硕士学位论文 10断、彩信等。目前在互联网上使用视频点播业务时，很多时候由于没有足够的带宽，不能顺利地下载。即便在互联网环境下，用户也只能享受到网络试图达到的最高带宽，而在 WCDMA 这些都可以迎刃而解。1.3 本文研究目的和研究内容 1.3 本文研究目的和研究内容 为实现从 2G 到 3G 的平滑过渡，充分利用现网的交换设备以减少网络运营商在建设 3G 网络初期所需要的巨额花费，本文提出了基于 S12 实现第三代移动通信核心网络的这一课题。基于 WCDMA 技术规范，本课题主要研究以下几
26、个方面的工作：1）针对现有网络架构，提出基于S12实现3G核心网络的体系结构；2）研究基于S12实现3G核心网络架构所涉及的关键技术:RANAP和ALCAP Control；3）利用Chill和ASM 386，实现RANAP和ALCAP功能；4）对最终集成产品进行实验室的验证。1.4 本文的章节安排 1.4 本文的章节安排 全文共由七章组成：第一章为引言，阐述了问题提出的背景和研究意义，并在对国内外相关研究现状进行简单分析的基础上，提出了本课题的研究目的和研究内容。第二章介绍了WCDMA的概念、主要技术实现及发展过程。本部分着重综述了WCDMA 发展历程以及各个阶段的相关概念、组成和体系结构，
27、并介绍了WCDMA R99目标网络架构；第三章在前面两章的基础上，提出了基于S12实现WCDMA R99核心网络的系统模型，并阐述了设计目标、体系结构和系统研发流程；第四章则主要针对基于S12的3G核心网络体系结构中的若干关键技术进行了分析，并提出了基本解决方案。这些关键技术主要包括：Ranap协议的支持、ALCAP Control 有关ATM（Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式）到TDM（Time Division Multiple,时分复用）传输的转换；第五章根据第四章提出的若干关键技术进行了详细的设计。这其中主要涉及到有关Ranap和ALCAP Contr
28、ol两大核心关键技术的业务，流程和功能设计。第六章详细讲述了基于S12的3G的核心网络系统关键技术的具体实现，以及相关的系统测试结果；第七章是对全文工作的总结，并分析了系统中的创新点，对将来的工作进行了展望。上海交通大学工程硕士学位论文 11 2 WCDMA R99网络结构 2 WCDMA R99网络结构 2.12.1 WCDMA 简介 WCDMA 简介 WCDMA32主要起源于欧洲和日本的早期第三代无线研究活动，GSM 的巨大成功对第三代系统在欧洲的标准化产生重大影响。欧洲于 1988 年开展 RACE（欧洲先进通信技术的研究）程序，并一直延续到 1992 年 6 月，它代表了第三代无线研究
29、活动的开始。1992-1995 年之间欧洲开始了 RACE程序。ACTS（先进通信技术和业务）建立于 1995 年底，为 UMTS（通用移动通信系统）建议了 FRAMES（未来无线宽带多址接入系统）方案。在这些早期研究中，对各种不同的接入技术包括 TDMA、CDMA 等进行了实验和评估。为 WCDMA 奠定了技术基础。日本于 1993 年在 ARIB 中建立了研究委员会来进行日本 3G 的研究和开发，并通过评估将CDMA技术作为3G的主要选择。日本运营商NTTDoCoMo在1996年推出了一套 WCDMA 的实验系统方案，并得到了当时世界上主要的移动设备制造商的支持43。由此产生了 WCDMA
30、 的发展动力。1998 年 12 月成立的 3GPP（The 3rd Generation Partner Project,第三代伙伴项目）43极大地推动了 WCDMA 技术的发展，加快了 WCDMA 的标准化进程，并最终使 WCDMA 技术成为 ITU 批准的国际通信标准。第三代的主要技术体制，其中 WCDMA-FDD/TDD（现称高码片速率 TDD）和 TD-SCDMA（融和后现称低码片速率 TDD）都是由 3GPP 开发和维护的规范，这些技术都是以 CDMA 技术为核心的。值得指出的是，TD-SCDMA 技术规范是我国第一份自己提出，被ITU 全套采纳的无线通信标准，最近已经通过了 3G
31、PP 的规范化进程，推出了完整的技术规范协议。目前看来，将要采用的第三代标准中选取 WCDMA-FDD 模式的国家是最多的，比如欧洲、日本、韩国都决定 WCDMA-FDD 模式为自己的主流制式。去年底，美国的 AT&T 移动业务分公司也宣布选取 WCDMA-FDD 为自己的第三代业务平台。WCDMA 的三套技术实际上采用的是同一套核心网络规范，不同的无线接入技术。其核心网络的主要特点就是重视从 GSM 网络向 WCDMA 网络的演进，这是由于 GSM 的巨大商业成功造成的，这种演进是以 GPRS 技术作为中间承接的。WCDMA是目前全球三种主要的第三代移动通信体制之一，是未来移动通信的发展趋势
32、。WCDMA系统是IMT-2000家族的一员，它由CN（Core Network,核心网）、UTRAN（Utran Terran Radio Access Network,UMTS 陆地无线接入网）和UE（User Equipment,用户装置）组成。UTRAN 和UE采用WCDMA无线接入技术。WCDMA网络在设计时遵循以下原则：无线接入网与核心网功能尽量分离。即对无线资源的管理功能集中在无线接入网完成，而与业务和应用相关功能在核心网执行。无线接入网是连接移动用户和核心网的桥梁和纽带。其满足以下目标：1）允许用户广泛访问电信业务，包括一些现在还没定义的业务，如多媒体和高速率数据业务。2）方便
33、的提供与固定网络相似的高质量的业务（特别是话音质量）。3）方便的提供小的、容易使用的、低价的终端，它要有长的通话和待机时上海交通大学工程硕士学位论文 12间。4）提供网络资源有效的使用方法（特别是无线频谱）。移动通信技术开始是各自发展的状态，各个国家、技术组织都不断发展自己的技术，美国有AMPS(Advanced Mobile Phone System,先进移动电话系统)、D-AMPS、IS-136、IS-95，日本有PHS（Personal Hand Phone system,小灵通）、PDC（Personal Digital Cellular,个人数字蜂窝电话），欧洲则是GSM。这种格局一
34、方面在移动通信发展的初期满足了用户的需求，开拓了移动通信市场，另一方面也人为造成地区间的隔离，引发了全球统一移动通信制式的需求。ITU（International Telecommunication Union,国际电信联盟）正是在这个背景下于1985年启动了第三代移动通信系统的规范工作。在第三代移动通信规范提案的概念评估过程中，宽带码分多址（WCDMA）技术以其自身的技术优势成为3G的主流技术之一 2.2 WCDMA 系统网络结构 2.2 WCDMA 系统网络结构 为了第二代向第三代的平滑过渡和演进，目前WCDMA R99核心网4包括三个域，CS（电路交换）域、PS（分组交换）域和BC（广播
35、）域，分别处理电路交换业务、分组交换业务和广播组播业务。Release99版本的WCDMA提供了全新的无线接入网络-UTRAN，提高了频谱利用率，提高了数据传送能力，数据速率在广域为384kbit/s，小范围慢速移动时为2Mbit/s，支持AMR语音编解码技术，可提高话音质量和系统容量，Iub,Iur和Iu接口基于ATM技术，提供开放的Iub接口。Release99版本的WCDMA核心网络分为CS域和PS域，其分别基于演进的MSC/GMSC和SGSN（Serving GPRS Supporting Node,GPRS服务支持节点）/GGSN（Gateway GPRS Supporting No
36、de,网关GPRS支持节点），CS域主要负责与电路型业务相关的呼叫控制和移动性管理等功能，在呼叫控制：采用TUP（Telephone User Part,电话用户部分），ISUP（ISDN User Part,ISDN用户部分）等标准ISDN信令，移动性管理上采用了进一步演进的MAP（Mobile Application Part,移动应用部分）协议，物理实体与GSM类似包括了MSC，GMSC，VLR（Visit Location Register,访问位置寄存器）。PS域主要负责与分组型业务相关的会话控制和移动性管理等功能，在原有的GPRS系统基础上对一些接口协议，工作流和和业务功能作部分改
37、动，语音编解码器在核心网实现，支持系统间切换（GSM/UMTS），增强了安全性能和收费系统。能够提供的主要业务平台包括43：基本定位业务，号码可携性业务，智能业务的增强，GSM和UMTS间的切换，可支持所有GSM及其补充业务，例如：无应答的呼叫前转，提供新USIM（UMT Subscriber Identification Module,UMTS用户身份模块）卡协议，可提高用户的参与性和操作，支持业务的应用编程接口API(开放业务结构)，支持多播业务,64kbit/s电路数据承载业务和多媒体业务；R99核心网的CS域指GSM的核心网，PS域指GPRS的支持节点。CS域处理传统的电路交换业务，每
38、次通信需占用的一些资源建立专用的一条链路，如语音业务；PS域处理分组交换业务，不需要建立专用链路，每个分组都自己找路由。R99核心网主要有以下一些设备：1）移动业务交换中心(MSC)：对位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换的功能实体。上海交通大学工程硕士学位论文 132）服务GPRS支持节点（SGSN）：执行移动性管理、安全管理和接入控制和路由选择等功能。3）网关GPRS支持节点（GGSN）：负责提供GPRS PLMN与外部分组数据网的接口，并提供必要的网间安全机制（如防火墙）。4）拜访位置寄存器(VLR)：MSC为所管辖区域中MS呼叫接续所需检索信息的数据库。VLR存储与呼叫处理有关的一些
39、数据，例如用户的号码，所处区域的识别，向用户提供的业务等参数。5）归属位置寄存器(HLR)：管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用户都应在其归属位置寄存器中注册登记。6）鉴权中心(AUC)：为认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数的功能实体。另外，R99核心网还包括一些智能网设备和短消息中心等设备。由下面的图示我们可以知道作为交换子系统的核心部分 V(G)MSC 是在兼容2G 的情况下实现对第三代移动通信的基站系统部分 UTRAN 的全面支持的。所以作为 3G 的核心网络部分，V(G)MSC 的平滑过渡是由 2G 升级到 3G 的关键。图2.1 2G/3G兼容目标网络图 Fig.2.1 2
40、G/3G compatible target network 总之，WCDMA 系统的网络结构包括核心网和无线接入网两部分。对于核心网采取由 GSM 的核心网逐步演进的思路，即由最初的 GSM 的电路交换的一些实体，然后加入 GPRS 的分组交换的实体，在到最终演变成全 IP 的核心网。这样可以保证业务的连续性和核心网络建设投资的节约化。上海交通大学工程硕士学位论文 142.3 WCDMA 技术优势 2.3 WCDMA 技术优势 WCDMA的技术优势主要有以下几点：1）业务灵活。WCDMA允许每个5MHz载波处理从8kbWs到2Mbit/s的混合业务。另外在同一信道上既可进行电路交换业务也可以
41、进行分组交换业务，利用在单一终端上进行多个电路和分组交换连接，实现真正的多媒体业务。可以支持不同质量要求的业务（例如话音和分组数据）并保证高质量和完美的覆盖。2）频谱效率高。WCDMA能够高效利用无线电频谱。由于它采用单小区复用，因此不需要频率规划。利用分层小区结构、自适应天线阵列和相干解调（双向）等技术，网络容量可以得到大幅提高。3）容量和覆盖范围大。WCDMA射频收发信机能够处理的话音用户是典型窄带收发信机的8倍。每个射频载波可处理80个同时话音呼叫或者50个同时的Internet数据用户。WCDMA的容量差不多是窄带CDMA的两倍。更大的带宽能在上/下行链路中使用相干解调和快速功率控制允
42、许更低的接收机门限。4）每个连接可提供多种业务。WCDMA符合真正的UMTS/IMT-2000要求。分组和电路交换业务可在不同的带宽内自由地混合，并可同时向同一用户提供。每个WCDMA终端能够同时接入多达6个不同业务，这些业务可以是话音或传真、电子邮件和视频等数据业务的组合。5）无缝的GSM/UMTS接入。双模终端将在GSM网络和UMTS/IMT-2000网络之间提供无缝的切换和漫游，在两个接入系统之间有尽可能大的业务映像。6）终端的经济性和简单性。WCDMA手机所要求的信号处理大约是复合TD/CDMA技术的1/10。更简单、更经济的终端易于进行大量生产，从而也就带来了更高的规模经济、更多的竞
43、争，网络运营公司和用户也将获得更大的选择余地。2.4 WCDMA 发展状况 2.4 WCDMA 发展状况 移动通信技术日新月异，第二代通信系统的标准化和产业化工作已经完成了很久，其主要目的当时也仅仅是为了解决语音通信的需求。近年来，随着 CDMA等无线通信技术的日益成熟，以及无线数据通信技术的发展，需要对原来无线通信技术体制进行相应的更新，提高频谱资源的利用效率，提高运营商的成本收益。3G 的市场开发需要业务的牵引，不同于二代系统主要是为了解决人们随时随地话音通信的需求，3G 能够具有支持不同媒体业务的能力，如何开发这些能力是 3G 业务开发的一个重要课题。为了提供市场前期牵引的能力，WCDM
44、A 规范注重了业务能力的开发。WCDMA 预期提供的业务是非常丰富的。可以通过 WCDMA 终端，享受普通、宽带话音，多媒体业务，可视电话和视频会议电话；移动网络上的 Internet 应用也更为普遍，E-MAIL、WWW 浏览、电子商务、电子贺卡等业务与移动网络相结合。移动办公类业务也是一个发展方向：Intranet 接入、企业 VPN 等将大力普及。信息、教育类业务将有很好的应用前景，股票信息、交通信息、气象信息、上海交通大学工程硕士学位论文 15位置服务（LCS）、网上教室、网上游戏等移动应用更将极大的丰富人们的生活。2.4.1 WCDMA 商用网络发展商用网络发展 3G 商业化服务主要
45、由 WCDMA 推动，仅 2005 年一年，推出商用业务的WCDMA 网络数就有 40 个，占所有推出的 3G 网络的 80%还多。截止 2005 年12 月，全球 42 个国家共推出了 100 个 WCDMA 网络。这意味着全球超过三分之二的 WCDMA 许可证持有者已经推出了 3G 业务，表明了该技术的成熟以及全球市场的发展32。图 2.2 全球 3G 商用网络发展（截至 2005 年底）Figure 2.2 3G commercial network in worldwide(until the end of 2005)2.4.2 WCDMA 用户发展 2.4.2 WCDMA 用户发展
46、截至 2005 年底，全球已有近 50 家电信厂商投入 WCDMA 商用，WCDMA网络共有 4000 多万用户，从 2004 年底以来增长了 140%，平均每月的增长超过210 万用户32。图 2.3 2004 年 11 月2005 年 10 月全球 WCDMA 用户发展情况（单位：百万人）Figure 2.3 Nov,2004Oct,2005,WCDMA subscribers status(unit:Million)上海交通大学工程硕士学位论文 16仅从 2005 年 6 月底至 2005 年 9 月底，用户数的增长幅度就达到了 15。现在，3GUMTS（WCDMA）用户数的增长仍然保持
47、了令人注目的高速度，运营状况明显优于 2GGSM 网络的发展初期32。图 2.4 20012005 年全球 WCDMA 用户增长情况（单位：万户）Figure 2.4 20012005 WCDMA subscribers increasing status(unit:Million)2.4.2 WCDMA 发展趋势 2.4.2 WCDMA 发展趋势 和 CDMA2000 相比，WCDMA 已经呈现后来居上的趋势。原因如下：1）截至2005年底发放的137张3G频段许可证中，WCDMA有128个，CDMA2000有3个许可证，其余CDMA运营商在原有CDMA频段上开通了CDMA2000 1X业务
48、以及CDMA2000 1X EV-DO业务。2）CDMA2000 EV-DO用户2000万、WCDMA用户4000多万。WCDMA用户从2004年底以来增长了140%，超过EV-DO的增长速度。3）欧洲发展WCDMA的困难期已经度过，加速了WCDMA的商用进程。商用的3G网络共268个，其中WCDMA 100个、CDMA2000 1X EV-DO 29个、cdma2000 1X 139个。2005年，WCDMA的商用网络大大超过EV-DO。4）GSM的用户基数大，随着中国的加盟，WCDMA必将迅速发展，获得更快的发展。2.5 本章小结 2.5 本章小结 总体来说，WCDMA 作为 3G 的三大
49、主流标准可以说已经完全成熟，3G 采用先进的 CDMA（码分多址）和分组交换技术，比 2G 采用的 TDMA(时分多址)和电路交换技术具有更多的优点。3G 室内静止的传输速率可达 2Mb/s，室外步行的传输速率为 384kb/s，室外车辆运行的传输速率为 144kb/s。3G 能支持更多上海交通大学工程硕士学位论文 17的应用与业务，为更多的用户服务。当前，全球的 3G 正在逐步推进，我国 3G的建设也开始提到议事日程上来。目前，中国移动通信的网络已经覆盖国内 31 个省市自治区的所有地市和99%以上的县市，全国主要交通干线实现连续覆盖，城市内重点地区基本实现室内覆盖。与世界五大洲的 100
50、多个国家和地区的近 200 个运营商的国际漫游业务，让亿万客户随时随地轻松享受优质的移动通信服务。第三方对全国网络进行的用户感知式测评结果表明：目前中国移动 GSM 网络已经覆盖全国所有地市和99%以上县(市)，实现了高话务区域的立体覆盖及主要交通干线的连续覆盖。在全国主要城市三星级酒店等室内重要场所覆盖率平均水平达到 999。电信建设市场，和运营市场关系很密切，整个网络的批铺设，有一个重复投资的问题，这引起了高层的高度关注，如果采用不同的技术路线，如果是采用演进网络，会涉及到网络资源的共享问题和对上一代网络资源的利用问题。所以本文的研究课题也就有很大的现实意义。上海交通大学工程硕士学位论文