中國移動通信的發(fā)展及展望課件

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上中國移動通信的發(fā)展與展望 姓名： 金鴿 專業(yè)：電子與通信工程 學(xué)號：2 導(dǎo)師： 齊林 專心-專注-專業(yè)中國移動通信的發(fā)展與展望一中國1G/2G/3G移動通信發(fā)展回顧今天的我們已經(jīng)身處在一個移動無處不在的時代。手機(jī)網(wǎng)絡(luò)給人們帶來的好處是無窮無盡的，不僅可以幫助用戶在碎片時間內(nèi)了解最新資訊，而且也能讓我們?nèi)谌氲礁鼜V闊的社交網(wǎng)絡(luò)中隨時隨地的和好友聊天，分享新鮮事。短短二十年中國的移動網(wǎng)絡(luò)從無到有，從之前的模擬信號到現(xiàn)在的4G網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)和移動網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為和大家生活娛樂息息相關(guān)的東西。移動網(wǎng)絡(luò)雖然看不見摸不著，但是移動上網(wǎng)、通話以及熱點都離不開它。 很難想象目前在國內(nèi)發(fā)展火熱的

2、移動網(wǎng)絡(luò)在1987年才剛剛建立，從廣東的一個小山頭開始這張看不見的移動通信網(wǎng)絡(luò)逐漸向全國各地覆蓋，而整個過程中我們也經(jīng)歷了第1代的模擬信號、第2代的數(shù)字信號以及現(xiàn)在我們所說的3G、4G，整個通信標(biāo)準(zhǔn)的建立也經(jīng)歷了了一次次的爭論和探索。我們正在享受的高速移動網(wǎng)絡(luò)的背后都蘊含著工人一個個建設(shè)基站的艱辛和技術(shù)人員日日夜夜對通信技術(shù)的升級創(chuàng)新。1.1 大哥大主宰1G無上網(wǎng)通話費 第1代移動通信系 統(tǒng)(1G)是模擬式通信系統(tǒng)，模擬式是代表在無線傳輸采用模擬式的FM調(diào)制，將介于300Hz到3400Hz的語音轉(zhuǎn)換到高頻的載波頻率MHz上。這樣的 模擬通信有很多缺點，比如保密性不強(qiáng)、系統(tǒng)容量有限以及無法傳輸數(shù)

3、據(jù)等，也就是說第1代移動通信系統(tǒng)是無法實現(xiàn)手機(jī)上網(wǎng)的，這在今天來說無法想象。美國第1代移動通信系統(tǒng)是發(fā)展與1984年的AMPS(Advanced Mibile phone system )制式，這一制式在加拿大、南美、澳洲以及亞太地區(qū)廣泛采用。而國內(nèi)在80年代初期移動通信產(chǎn)業(yè)還屬于一片空白，直到1987年的廣東第六屆全運會上蜂窩移 動通信系統(tǒng)正式啟動。國內(nèi)移動網(wǎng)絡(luò)采用的是歐洲的TACS系統(tǒng),英國、西班牙以及意大利都采用這種網(wǎng)絡(luò)制式。在第1代移動通信系統(tǒng)在國內(nèi)剛剛建立個年代雖然沒有的時候，我們很多人手中拿的還是大塊頭的摩托羅拉8000X，俗稱大哥大。那現(xiàn)在的移動、聯(lián)通和電信，卻有著A網(wǎng)和B網(wǎng)之分

4、，而在這兩個網(wǎng)背后就是主宰模擬時代的愛立信和摩托羅拉。 1.2 開啟手機(jī)上網(wǎng)2G幫助諾基亞崛起從1G跨入2G的分野則是從模擬調(diào)制進(jìn)入到數(shù)字調(diào)制，相比于第1代移動通信，第二代移動通信具備高度的保密性，系統(tǒng)的容量也在增加，同時從這一代開始手機(jī)也可以上網(wǎng)了。第一款支持WAP的GSM手機(jī)是諾基亞7110，它的出現(xiàn)標(biāo)志著手機(jī)上網(wǎng)時代的開始，而那個時代GSM的網(wǎng)速僅有9.6KB/s。2G 時代也是移動通信標(biāo)準(zhǔn)爭奪的開始，由于1G時代各國的通信模式系統(tǒng)互不兼容，也造成了廠商各自發(fā)展其系統(tǒng)的專用設(shè)備，無法大量生產(chǎn)，一定程度上抑制了電信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2G時代雖然也有很多標(biāo)準(zhǔn)，包括當(dāng)時比較熱門的TDMA、CDMA以

5、及GSM，但是逐漸開始出現(xiàn)主流的網(wǎng)絡(luò)制式。由于占盡先機(jī)同時獲得廣大廠商的支持，2G時代GSM開始脫穎而出成為最廣泛采用的移動通信制式。早在1989年歐洲就以GSM為通信系統(tǒng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)并正式商業(yè)化，同時在歐洲起家的諾基亞和愛立信開始攻占美國和日本市場，僅僅10年功夫諾基亞就推倒摩托羅拉成為全球最大的移動電話商。而在國內(nèi)2G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)則應(yīng)該從1994年中國聯(lián)通的成立開始，同時這也促進(jìn)了GSM網(wǎng)絡(luò)在中國的落地生根，而到了2000年4月中國移動也成立了。1.3 3G時代開啟中國移動被遠(yuǎn)遠(yuǎn)落下 第2代移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)競爭結(jié)束，隨后通信廠商也在思考通信標(biāo)準(zhǔn)下一步該往哪個方向發(fā)展，此時人們對移動網(wǎng)絡(luò)的需求不

6、斷加大，因此第3代移動通信網(wǎng)絡(luò)必須在新的頻譜上制定出新的標(biāo)準(zhǔn)，享用更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。終于國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了官方第3代移動通信(3G)標(biāo)準(zhǔn)IMT-2000(InternationalMobileTelecommunications2000，國際移動通信2000標(biāo)準(zhǔn))。3G存在四種標(biāo)準(zhǔn)制式，分別是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。 在3G的眾多標(biāo)準(zhǔn)之中，CDMA這個字眼曝光率最高，CDMA是CodeDivisionMultipleAccess(碼分多址)的縮寫，是第 三代移動通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。CDMA系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多徑能

7、力強(qiáng)、通信質(zhì)量好、軟容量、軟切換等特點顯示出巨大的 發(fā)展?jié)摿Α?000年12月日本以招標(biāo)方式頒發(fā)了3G牌照，2001年10月，日本的NTTDoCoMo在世界第一個開通了WCDMA服務(wù)。3年后，3G正逐漸走出發(fā)展初期的低谷，日本是世界上3G網(wǎng)絡(luò)起步最早的世界之一。以筆者自身的上網(wǎng)需求為例，在2G到EDGE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展期間，其實很多用戶并沒有太大的互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)需求，僅僅是為了聊QQ等基礎(chǔ)通訊業(yè)務(wù)，同時包括簡單的WAP網(wǎng)頁資訊內(nèi)容。但隨著網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，自3G網(wǎng)絡(luò)牌照在09年正式頒發(fā)后，越來越多的用戶開始有機(jī)會體會到更快的上網(wǎng)體驗，業(yè)務(wù)的增加以及用戶數(shù)的飆升最終也推動了整個互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。 GSM

8、網(wǎng)絡(luò)的衍變2009年1月7日，期待已久的中國3G牌照塵埃落定，批準(zhǔn)增加基于TD-SCDMA技術(shù)制式的3G業(yè)務(wù)經(jīng)營許可；增加基于CDMA2000技術(shù)制式的3G業(yè)務(wù)經(jīng)營許可；中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)公司增加基于WCDMA技術(shù)制式的3G業(yè)務(wù)經(jīng)營許可。至此，中國3G網(wǎng)絡(luò)時代正式被開啟。當(dāng)時相對成熟的WCDMA網(wǎng)絡(luò)和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)讓中國聯(lián)通和中國電信擁有很大的起跑優(yōu)勢，而中國移動的TD-SCDMA由于是自主研發(fā)，因此在3G用戶數(shù)量、終端數(shù)量、運營地區(qū)上都存在一定的劣勢。從現(xiàn)在來看采用自主技術(shù)的中國移動在網(wǎng)絡(luò)上吃了大虧，網(wǎng)絡(luò)速度上一直被電信和聯(lián)通緊緊壓制，失去了繼續(xù)領(lǐng) 跑的機(jī)會，直到現(xiàn)在4G網(wǎng)絡(luò)的商用，

9、移動才稍稍緩過氣來。二4G的發(fā)展現(xiàn)狀 為滿足移動互聯(lián)網(wǎng)時代數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長和高帶寬需求，3GPP推出新一代無線通信系統(tǒng)LTE。LTE是3G的演進(jìn)技術(shù)，一般被稱為3.9G或準(zhǔn)4G。LTE目前共有R8和R9兩個版本，其中R8和R9版本已分別于2008年底和2009年底凍結(jié)。LTE下行峰值速率可達(dá)150Mbit/s，但仍難以滿足ITU對4G的1Gbit/s的峰值要求。為此，3GPP在LTE R8/R9基礎(chǔ)上，以4G移動通信系統(tǒng)的能力要求為指導(dǎo)，推出LTE R10，并將R10及后續(xù)版本稱為LTE-Advanced（LTE-A）。3GPP將LTE-A作為4G標(biāo)準(zhǔn)提交ITU，并由無線電通信全會在201

10、2年1月通過LTE-A作為4G技術(shù)之一。 目前，LTE及LTE-A作為被ITU正式接納的4G標(biāo)準(zhǔn)之一，是繼3G之后國際上主流的新一代寬帶移動通信標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)GSA統(tǒng)計，截至2013年10月，全球已有222家運營商開通LTE商用網(wǎng)絡(luò)，其中，北歐運營商Telia Sonera于2009年12月在Stockholm和Oslo兩個城市率先開通全球第一個商用的LTE網(wǎng)絡(luò)。隨后，美國VerizonWireless、德國Vodafone、日本NTT DoCoMo、韓國SKT等領(lǐng)先運營商相繼跟進(jìn)。LTE商用進(jìn)程開始加速。目前，Verizon是全球最大的商用LTE網(wǎng)絡(luò)運營商，其網(wǎng)絡(luò)已基本覆蓋全美。從GSA統(tǒng)計看，L

11、TE/LTE-A已經(jīng)成為全球主流運營商的4G首選技術(shù)，其中包括很多WiMAX運營商和原本屬于3GPP2陣營的CDMA運營商。2.1 LTE在3GPP的演進(jìn)和現(xiàn)狀LTE分R8和R9兩個版本，其中R8是LTE初始商用版本，R9是對R8的進(jìn)一步增強(qiáng)。3GPP對LTE R項目的工作大體分為兩個時間段。一是2005年3月-2006年9月為SI（StudyItem）階段，完成可行性研究報告；二是2006-2008年為WI(Work Item)階段，完成核心技術(shù)的規(guī)范工作，并于2008年底凍結(jié)R8。LTE R8制定了LTE系統(tǒng)基本的功能及相關(guān)技術(shù)。LTE采用正交頻分復(fù)用（OFDM）和多入多出（MIMO）作為

12、其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的主流標(biāo)準(zhǔn)，可以在20MHz頻譜帶寬下提供下行150Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率，同時提高小區(qū)容量，降低系統(tǒng)延遲，可以更好地滿足用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。LTE采用多種關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)上述目標(biāo)和特點，主要包括以下方面。(1)扁平化無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 相對于3G系統(tǒng)的兩級無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即Node B和RNC，LTE簡化為扁平的一級無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即只有eNodeB。eNodeB直接連接核心網(wǎng)，之間通過X2接口交換信令和數(shù)據(jù)，具體如圖1所示。扁平化結(jié)構(gòu)有助于簡化網(wǎng)絡(luò)，降低時延。 圖1 WCDMA（左）與LTE（右）網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架對比 (2)全I(xiàn)P化和協(xié)議架構(gòu) LTE網(wǎng)絡(luò)已實現(xiàn)全部IP化，所

13、有網(wǎng)元支持IP，具體協(xié)議架構(gòu)如圖2所示。 圖2 LTE協(xié)議棧結(jié)構(gòu) (3)多種空中接口關(guān)鍵技術(shù) LTE空中接口采用多種關(guān)鍵技術(shù)，可以實現(xiàn)在20MHz頻譜帶寬下提供下行150Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率，同時提高小區(qū)容量，降低系統(tǒng)時延。LTE接口主要關(guān)鍵技術(shù)包括OFDM、MIMO、高級編碼調(diào)制方式、混合自動重傳等先進(jìn)的無線鏈路技術(shù)，并通過動態(tài)調(diào)度、小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)、功率控制等無線資源管理算法提高空中接口資源配置的效率和靈活性。LTE采用OFDM多址技術(shù)，其原理是將高速數(shù)據(jù)流通過串并變換，分配到傳輸速率相對較低的若干個相互正交的子信道中進(jìn)行傳輸，如圖3所示。每個子信道中的符號周期會相對

14、增加，因此可以減輕由無線信道的多徑時延擴(kuò)展所產(chǎn)生的時間彌散性對系統(tǒng)造成的影響。同時，通過在OFDM符號之間插入保護(hù)間隔，消除由多徑帶來的符號間干擾。另外，由于每個子信道的帶寬僅是原帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。MIMO技術(shù)作為一種增強(qiáng)通信系統(tǒng)的方法，已經(jīng)成為4G代表技術(shù)之一。通過在發(fā)射端和接收端采用多個天線，在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。理論上在適當(dāng)?shù)臒o線傳播條件下，頻譜效率隨裝備的發(fā)射和接收天線中的最小數(shù)目呈線性增長。LTE R8支持7種MIMO模式，分別是模式1（單端口）、模式2（發(fā)射分集）、模式3（開環(huán)空間復(fù)用）、模式4（閉環(huán)空間復(fù)用）、模式5（多用戶

15、MIMO）、模式6（閉環(huán)波束賦形）和模式7（開環(huán)波束賦形）。 圖3 LTE的OFDM(4) 支持差異QoS服務(wù)和永遠(yuǎn)在線服務(wù)LTE支持建立端到端承載，同時網(wǎng)元之間支持建立分段承載，如圖4所示。每個承載可以分256個QoS等級。根據(jù)Q o S等級，提供差異化服務(wù)。同時，SGW和PGW間的S5、S8承載一旦建立就一直保持，保證為用戶提供永遠(yuǎn)在線服務(wù)。 圖4 LTE承載架構(gòu)( 5 ) 全面支持與2G、3G及WLAN等網(wǎng)絡(luò)的互操作 LTE全面支持與2G（GSM、cdma20001x ）、3G(WCDMA、cdma2000 EV-DO、TD-SCDMA）及WLAN等網(wǎng)絡(luò)的互操作，實現(xiàn)融合組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如

16、圖5所示。此外，LTE還全面支持自組織網(wǎng)（SON）、多播廣播業(yè)務(wù)（MBMS）和家庭基站（HeNB）。LTER9進(jìn)一步對R8進(jìn)行增強(qiáng)，主要包括雙流波束賦形、增強(qiáng)型多播廣播業(yè)務(wù)（eMBMS）、增強(qiáng)家庭基站、SON增強(qiáng)、ANDSF增強(qiáng)（eANDSF）、PCC增強(qiáng)、eHRPD與LTE增強(qiáng)非優(yōu)化切換等。 圖5 LTE與2G、3G、WLAN互操作網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2.2 LTE-A在3GPP的演進(jìn)和現(xiàn)狀LTE-A目前共有R10、R11和R12共3個版本，其中R10和R11分別于2011年和2012年完成，當(dāng)前3GPP正在制定LT E-A R12標(biāo)準(zhǔn)。相對LTE，LTE-A進(jìn)一步提高性能，下行峰值速率可增加到3Gbi

17、t/s，下行峰值頻譜效率可增加到30bit/s/Hz。LTE-A R10引入8天線、載波聚合、eICIC和Relay等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)性能。(1)增強(qiáng)MIMO為進(jìn)一步提高吞吐量和頻譜效率，LTE-A下行傳輸由LTE的4天線擴(kuò)展到8天線，最大支持8層和兩個碼字流的傳輸，并引入下行TM9模式。TM9模式由R8以CRS評估信道改為以DMRS評估信道。LTE-A上行傳輸可以支持最大兩個碼字流和4天線，并引入上行TM2模式，同時增強(qiáng)多用戶MIMO。(2) 載波聚合 IMT-Advanced部署頻段分散在4504990MHz，且相鄰頻段之間的頻率間隔從200M H z1.5G Hz不等。若將可用頻譜劃分給多個運營商，則單獨一段頻段難以滿足IMT-Advanced的系統(tǒng)帶寬要求。因此，3GPP RAN1工作組在第53b次會議正式?jīng)Q定在LTE-A系統(tǒng)中利用載波聚合技術(shù)擴(kuò)展系統(tǒng)帶寬，并展開載波聚合技術(shù)的研究工作。通過將分散的頻譜碎片聚合為完整的頻譜, 載波聚合能夠?qū)崿F(xiàn)更高的系統(tǒng)帶寬和頻率利用率，載波聚合的基本頻譜單元稱為組成載波，如圖6所示。根據(jù)各組成載波在頻域的相對位置，可將載波聚合分為連續(xù)載波聚合和非連續(xù)載波聚合兩大類。 圖6載波聚合示意 （3）Relay為了提高小區(qū)邊緣覆蓋，提高網(wǎng)絡(luò)容量及靈活部署，LTE-A R10啟動中繼技術(shù)提供無線的回程鏈路解決這些問題