3G技術及其發展

1、全球3G技術發展現狀
1.1國外發展概況
到2004年9月底，全球在3G核心頻段發放120張許可證。核心頻段有FDD(頻分雙工)和TDD(時分雙工)兩種方式。在120張許可證中，FDD+TDD組合方式有100張，大多數歐洲的運營商都采用這種形式。從技術角度看，采用WCDMA技術的共116張許可證，其中有19個國家的38個網絡已商用的，用戶數為1060萬；采用TDD技術的有101張，目前尚未有商用網絡；采用cdma2000技術的有3張，目前尚未有商用網絡，但在原有頻段升級到cdma20001x和1xEV-DO/1xEV-DV的約有80個商用網絡，cdma2000用戶為1.13億，EV-DO用戶930萬。
由統計數字看出，cdma20001x發展迅速，已經在全球大規模商用。其原因得益于技術的成熟性以及能后向兼容，但目前運營商仍在2G網絡的頻段上運營，全球尚未有3G核心頻段的網絡運營。隨著競爭的加劇和移動增值業務的開展，支持更高數據吞吐量(2.4Mbps)的cdma20001xEV-DO的商用運營商由2003年底的5個增加到目前的10個，用戶達到930萬，90%以上的用戶集中在韓國。
1.2我國3G進展概況
到2004年9月底，我國移動用戶數為3.2億，占全球移動用戶總數的20%以上。
1.2.1試驗簡況
2001年6月至2003年8月，進行了MTNet測試；2003年10月正式啟動了第三代移動通信網絡技術試驗；2004年9月完成了第三代移動通信技術的現網測試。在現網測試階段，涵蓋了TD-SCDMA、WCDMA和cdma2000三種主流技術的15個國內外主要設備廠商的25套系統，分別在北京、上海、廣州組成模擬商用環境，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務平臺。在信息產業部領導下，部電信研究院、中國電信、中國移動、中國網通、中國聯通、中國鐵通和中國衛通參加，由技術標準研發和網絡運營的專業技術人員對3G技術、設備、終端和增值業務進行了全面的驗證。試驗的主要內容有以下六大部分：
(1)無線網絡性能測試。測試三種3G網絡在不同業務(話音、可視電話、中高低數據速率)的覆蓋特性，不同地理環境的覆蓋特性，以及不同業務的容量特性，切換、功率控制、接續質量等性能。
(2)終端測試。測試三種3G技術各種終端的功能和性能，基本業務和增值業務的支持情況，以及耗電特性等。
(3)互操作測試。測試每一種3G技術不同廠商的終端和系統之間(無線接口)，終端和業務平臺之間，不同廠商的系統之間(如Iur接口)的互操作測試，以及不同3G和2G系統之間的切換、漫游和互通等。
(4)業務測試。測試三種3G網絡對基本話音、可視電話、分組數據業務的承載能力，以及對WAP，流媒體，MMS，Java，定位等增值業務的支持情況。
(5)干擾測試。測試三種3G技術在共站址、鄰站址、相鄰頻段情況下的相互干擾情況，3G與2G技術(GSM和CDMA)之間的干擾測試，以及與PHS之間的干擾等。
(6)網管和計費測試。包括每個廠商設備的網管功能和網管接口及信息模型的測試，計費功能的測試等。
這次試驗為我國客觀地了解和認識3G的發展進程，進一步推進3G技術、設備和業務的發展作出了積極的貢獻。試驗過程和結果對發展3G的科學決策、標準制定、產業發展和網絡運營起到積極的作用，為3G在中國的健康發展奠定了堅實的基礎。
1.2.2TD-SCDMA產業發展狀況
從2003年底TD-SCDMA產業聯盟成立以來，其成員不斷擴大，在信息產業部組織的3G技術試驗的推動下，包括無線接入網、終端芯片、手機、核心網絡、儀表等TD-SCDMA產業鏈的多廠家參與的研發體系已經初步形成，TD-SCDMA的實用化進程也明顯加快，TD-SCDMA系統的設備取得階段性成績，大唐/普天和中興公司已提供系統設備參與第三代移動通信技術試驗。終端芯片產品的開發也取得了突破性進展并已駛入快車道。
在3G技術試驗中，從2004年5月份開始，大唐/普天對TD-SCDMA系統進行了設備和接口功能測試，包括無線接入子系統設備，Iub接口、Iu接口等。9月份進行外場的覆蓋和容量等性能測試。另外，中興公司開發的TD-SCDMA系統也參與了測試；大唐開發的手持測試終端也在8月底開始在測試中應用。
1.2.3通信行業標準出臺
中國通信標準化協會組織了科研院所、大學、運營商和制造商等相關單位，從1999年開始，研究了包括WCDMA、TD-SCDMA和cdma2000三大主流技術的標準。從2004年初開始，全面啟動了3G系列標準的起草及審定工作。這一工作是以近年來跟蹤了解和編寫的大量預研報告為基礎，基于3G模擬實驗和現場實驗，最終完成了包含WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000及業務應用共四個子體系的3G系列標準共98項的起草工作，為3G在我國的商用奠定了技術基礎。
2、發展趨勢
3G在不斷發展：無線接口技術向著更高的帶寬、更大的容量、更好的服務質量(QoS)的目標發展；核心網向全IP的網絡架構方向發展。
2.1增強型無線接口的發展
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，在上、下行采用5MHz帶寬時，能夠達到14Mbit/s～4Mbit/s(DL/UL)的數據速率。
cdma2000的空中接口ReleaseD版本前/反向數據速率在上、下行采用1.25MHz帶寬時達到3.1Mbit/s～1.5Mbit/s。
OFDM和MIMO技術的結合，還可以進一步提高數據吞吐量。各種無線調制技術的使用，將使無線頻率的利用效率向理論值靠近。
2.2NGN核心網絡的發展
3GPP與3GPP2在核心網的發展方面開始走向融合，走向基于IMS的NGN網絡架構。IP多媒體網絡(IMS)的提出，為移動網絡的多媒體業務提供了一種解決方案，同時滿足了多媒體業務在安全、計費、漫游以及QoS上的需求。IMS可看作為移動多媒體業務提供的一個平臺。IMS的基本協議是基于IETF的，增加了支持移動性的擴展，包括SIP、Diameter、COPS等。
3、3G業務的發展
新出現的移動增值業務不像3G與2G(或2.5G)技術那樣有著明確的界限。3G業務的概念只是一個泛泛的說法，泛指對數據承載能力要求較高、能夠為用戶提供表現力更加豐富的音頻、視頻等多媒體內容的業務。其實用移動增值業務的概念更恰當。
從國際上看，目前日本、韓國的移動增值業務發展比較快，市場反應較好，進入了一個良性循環的階段，在移動通信領域處于領先地位。日本的KDDI能夠迅速發展壯大，除了憑借成熟的cdma20001x技術、性能穩定的終端之外，他們推出移動定位等極具吸引力的增值業務，是推動其網絡快速發展的一個重要因素。
在國內，中國移動的“移動夢網”、“M-zone”、“百寶箱”、“彩信”和中國聯通公司的“互動視界”、“彩E”、“神奇寶典”、“定位之星”、“聯通在信”等業務，以時尚的品牌形象受到年輕人的喜愛。
3.1移動增值業務的標準化組織
從協議結構上說，移動增值業務屬于應用層的業務。因此，只要滿足增值業務所需數據承載能力的要求，就可以基于不同無線技術的網絡。
正是基于這樣的考慮，2002年6月成立的開放移動聯盟(簡稱OMA，OpenMobileAlliance)，整合了多個業界的業務標準化組織(如WAP論壇、WirelessVillage、SyncML、LiF等等)，旨在制定獨立于承載網絡之上的開放的全球統一的移動增值業務標準。到2004年6月，OMA已經發展成為一個具有363個成員的全球性標準化組織。OMA下設Requirements、Architecture、Security、Interoperability、Browser&Content、Location、Pushtotalkovercellular等15個工作組，針對不同的移動增值業務制定相應的標準。
當然有些業務依賴于基礎網絡結構，如基于信令方式的定位業務等等。這樣的業務標準仍然在3GPP、3GPP2的相關工作組中制定。
中國的通信標準化協會也成立了一個業務工作組，負責制定中國通信行業的移動增值業務標準。
3.2業務分類
移動增值業務的分類方法多種多樣，以業務的承載方式可以分為基于信令的業務(如短消息)、電路型數據業務(如GSM、CDMA等2G網絡上的數據業務)、分組數據業務(如GPRS、cdma2000、W-CDMA等2.5G/3G網絡上的中、高速數據業務)；以業務提供的功能可以分為消息類業務(如短消息、多媒體短消息等)、交易類業務、游戲類業務、基于位置的業務、瀏覽類業務、郵件業務等等。
3.3主要商用業務
3.3.1基于智能卡的應用工具箱的業務
基于智能卡(注：這里將GSM使用的SIM卡和CDMA使用的UIM卡統稱為智能卡)的應用工具箱技術(STK/UTK)，是一種通過短消息方式傳輸的增值業務平臺，主要由移動終端和智能卡來實現。
應用工具箱技術，由于其實現相對簡單，提供的業務比較實用，因此目前的應用非常普及。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用。中國移動公司的“移動夢網”以及中國聯通公司的“聯通在信”，都是基于智能卡應用工具箱技術實現的移動增值業務。
3.3.2基于多媒體消息(MMS)的業務
隨著文本短消息的商業運營模式在全球取得巨大成功，多媒體消息(MMS)業務應運而生。MMS業務能夠提供點到點、點到應用、應用到點的內容更加豐富的多媒體消息存儲和轉發服務。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時內容。
3.3.3基于IMAP4的多媒體郵件業務
多媒體郵件業務是將互聯網上最為常用的電子郵件業務引入移動通信領域。與互聯網上的電子郵件不同的是：在互聯網上使用最為普及的郵件接收協議是POP3協議，而在移動郵件業務中使用經過優化的IMAP4(IETF：RFC2060)作為郵件接收協議。
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行接收和發送。附件的大小可以根據網絡的數據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的瀏覽業務
WAP協議是WAP論壇(WAPFORUM)專門為無線環境制訂的一套協議。WAP協議基本上可以分為WAP1.x和WAP2.0兩類，用戶通過手機訪問WAP網站上的各種信息。
3.3.5基于GPS的定位業務
根據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衛星的定位方式。
不同精度定位技術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業務需求。
3.3.6基于JAVA/BREW的業務
J2ME(JAVA2MicroEdition)是JAVA2標準中專門針對小型移動設備的版本。標準包括CLDC和MIDP兩部分，規定了KJAVA環境KVM(KJAVA虛擬機)、configration和Profile。
BREW(TheBinaryRuntimeEnvironmentforWireless，無線二進制運行環境)是高通公司開發的介于底層芯片操作系統和應用之間的一個軟件平臺，為上層應用提供對底層設備的調用和管理。BREW的優勢在于可以高效地利用閃存和隨機存取存儲器，運行速度比較快。
JAVA和BREW均提供可以將下載的應用在不同廠家設備上運行的應用環境。
除此之外，流媒體、可視電話、基于移動網絡技術的無線對講(PoC)等業務也在逐漸步入商用化的軌道。