3G技術(shù)及其發(fā)展

    1 全球3G 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

    1.1 國外發(fā)展概況

    到2004 年9 月底，全球在3G 核心頻段發(fā)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，F(xiàn)DD+TDD 組合方式有100 張，大多數(shù)歐洲的運營 商都采用這種形式。從技術(shù)角度看：采用WCDMA 技術(shù)的共116張許可證，其中有19 個國家的38 個網(wǎng)絡(luò)已商用的，用戶數(shù)為1060 萬；采用TDD 技術(shù)的有101 張，目前尚未有商用網(wǎng)絡(luò)；采用cdma2000 技術(shù)的有3 張，目前尚未有商用網(wǎng)絡(luò)，但在原有頻段升級到cdma2000 1x 和1x EV-DO/1x EV-DV 的約有80 個商用網(wǎng)絡(luò)，cdma2000 用戶為1.13 億，EV-DO 用戶930 萬。

    由統(tǒng)計數(shù)字看出，cdma2000 1x 發(fā)展迅速，已經(jīng)在全球大規(guī)模商用。其原因得益于技術(shù)的成熟性以及能后向兼容，但目前運營商仍在2G 網(wǎng)絡(luò)的頻段上運營，全球尚未有3G 核心頻段的網(wǎng)絡(luò)運營。隨著競爭的加劇和移動增值業(yè)務(wù)的開展，支持更高數(shù)據(jù)吞吐量（2.4Mbps）的cdma2000 1x EV-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(shù)為3.2 億，占全球移動用戶總數(shù)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗；2004 年9 月完成了第三代移動通信技術(shù)的現(xiàn)網(wǎng)測試。在現(xiàn)網(wǎng)測試階段，涵蓋了TD-SCDMA、WCDMA 和cdma2000 三種主流技術(shù)的15 個國內(nèi)外主要設(shè)備廠商的25 套系統(tǒng)，分別在北京、上海、廣州組成模擬商用環(huán)境，同時搭建了WAP 、MMS 、定位、JAVA、流媒體、多媒體郵件、B R E W 、可視電話等移動增值業(yè)務(wù)平臺。在信息產(chǎn)業(yè)部領(lǐng)導(dǎo)下，部電信研究院、中國電信、中國移動、中國網(wǎng)通、中國聯(lián)通、中國鐵通和中國衛(wèi)通參加，由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)和網(wǎng)絡(luò)運營的專業(yè)技術(shù)人員對3G 技術(shù)、設(shè)備、終端和增值業(yè)務(wù)進行了全面的驗證。試驗的主要內(nèi)容有以下六大部分：

    （1）無線網(wǎng)絡(luò)性能測試。測試三種3G 網(wǎng)絡(luò)在不同業(yè)務(wù)（話音、可視電話、中高低數(shù)據(jù)速率）的覆蓋特性，不同地理環(huán)境的覆蓋特性，以及不同業(yè)務(wù)的容量特性，切換、功率控制、接續(xù)質(zhì)量等性能。

    （2）終端測試。測試三種3G 技術(shù)各種終端的功能和性能，基本業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)的支持情況，以及耗電特性等。

    （3 ）互操作測試。測試每一種3 G 技術(shù)不同廠商的終端和系統(tǒng)之間（無線接口），終端和業(yè)務(wù)平臺之間，不同廠商的系統(tǒng)之間（如Iur 接口）的互操作測試，以及不同3G 和2G 系統(tǒng)之間的切換、漫游和互通等。

    （4）業(yè)務(wù)測試。測試三種3G 網(wǎng)絡(luò)對基本話音、可視電話、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載能力，以及對WAP，流媒體，MMS，Java，定位等增值業(yè)務(wù)的支持情況。

    （5 ）干擾測試。測試三種3 G 技術(shù)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(shù)（GSM 和CDMA）之間的干擾測試，以及與P H S 之間的干擾等。

    （6）網(wǎng)管和計費測試。包括每個廠商設(shè)備的網(wǎng)管功能和網(wǎng)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(rèn)識3 G 的發(fā)展進程，進一步推進3G 技術(shù)、設(shè)備和業(yè)務(wù)的發(fā)展作出了積極的貢獻。試驗過程和結(jié)果對發(fā)展3G 的科學(xué)決策、標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)運營起到積極的作用，為3 G 在中國的健康發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

    1.2.2 TD-SCDMA 產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r
    從2003 年底TD-SCDMA 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立以來，其成員不斷擴大，在信息產(chǎn)業(yè)部組織的3G 技術(shù)試驗的推動下，包括無線接入網(wǎng)、終端芯片、手機、核心網(wǎng)絡(luò)、儀表等T D - S C D M A 產(chǎn)業(yè)鏈的多廠家參與的研發(fā)體系已經(jīng)初步形成，TD-SCDMA 的實用化進程也明顯加快，T D - S C D M A 系統(tǒng)的設(shè)備取得階段性成績，大唐/ 普天和中興公司已提供系統(tǒng)設(shè)備參與第三代移動通信技術(shù)試驗。終端芯片產(chǎn)品的開發(fā)也取得了突破性進展并已駛?cè)肟燔嚨馈?

    在3G 技術(shù)試驗中，從2004 年5 月份開始，大唐/ 普天對TD-SCDMA 系統(tǒng)進行了設(shè)備和接口功能測試，包括無線接入子系統(tǒng)設(shè)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(fā)的TD-SCDMA 系統(tǒng)也參與了測試；大唐開發(fā)的手持測試終端也在8 月底開始在測試中應(yīng)用。

    1.2.3 通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出臺
    中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會組織了科研院所、大學(xué)、運營商和制造商等相關(guān)單位，從1999 年開始，研究了包括WCDMA、T D -SCDMA 和cdma2000 三大主流技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。從2004 年初開始， 全面啟動了3G 系列標(biāo)準(zhǔn)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(yù)研報告為基礎(chǔ)，基于3G 模擬實驗和現(xiàn)場實驗，最終完成了包含WCDMA、TD-SCDMA 、cdma2000 及業(yè)務(wù)應(yīng)用共四個子體系的3G 系列標(biāo)準(zhǔn)共98 項的起草工作，為3G 在我國的商用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

    2 發(fā)展趨勢

    3G 在不斷發(fā)展：無線接口技術(shù)向著更高的帶寬、更大的容量、更好的服務(wù)質(zhì)量(QoS)的目標(biāo)發(fā)展；核心網(wǎng)向全IP 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方向發(fā)展。

    2.1 增強型無線接口的發(fā)展

    WCDMA 在3GPP R6 引入了HSDPA（高速下行分組接入）和HSUPA（高速上行分組接入）技術(shù)，在上、下行采用5 M H z帶寬時，能夠達到14Mbit/s～4Mbit/s（DL/UL）的數(shù)據(jù)速率。 cdma2000 的空中接口Release D 版本前/ 反向數(shù)據(jù)速率在上、下行采用1.25MHz 帶寬時達到3.1Mbit/s～1.5Mbit/s。OFDM 和M I M O 技術(shù)的結(jié)合，還可以進一步提高數(shù)據(jù)吞吐量。各種無線調(diào)制技術(shù)的使用，將使無線頻率的利用效率向理論值靠近。

    2.2 NGN 核心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

    3GPP 與3GPP2 在核心網(wǎng)的發(fā)展方面開始走向融合，走向基于IMS 的NGN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。IP 多媒體網(wǎng)絡(luò)（IMS）的提出，為移動網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)提供了一種解決方案，同時滿足了多媒體業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)提供的一個平臺。IMS 的基本協(xié)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(yè)務(wù)的發(fā)展

    新出現(xiàn)的移動增值業(yè)務(wù)不像3G 與2G（或2.5G）技術(shù)那樣有著明確的界限。3G 業(yè)務(wù)的概念只是一個泛泛的說法，泛指對數(shù)據(jù)承載能力要求較高、能夠為用戶提供表現(xiàn)力更加豐富的音頻、視頻等多媒體內(nèi)容的業(yè)務(wù)。其實用移動增值業(yè)務(wù)的概念更恰當(dāng)。

    從國際上看，目前日本、韓國的移動增值業(yè)務(wù)發(fā)展比較快，市場反應(yīng)較好，進入了一個良性循環(huán)的階段，在移動通信領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。日本的KDDI 能夠迅速發(fā)展壯大，除了憑借成熟的cdma2000 1x 技術(shù)、性能穩(wěn)定的終端之外，他們推出移動定位等極具吸引力的增值業(yè)務(wù)，是推動其網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的一個重要因素。

    在國內(nèi)，中國移動的“移動夢網(wǎng)”、“M-zone”、“百寶箱”、“彩信”和中國聯(lián)通公司的“互動視界”、“彩E”、“神奇寶典”、“定位之星”、“聯(lián)通在信”等業(yè)務(wù)，以時尚的品牌形象受到年輕人的喜愛。

    3.1 移動增值業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織

    從協(xié)議結(jié)構(gòu)上說，移動增值業(yè)務(wù)屬于應(yīng)用層的業(yè)務(wù)。因此，只要滿足增值業(yè)務(wù)所需數(shù)據(jù)承載能力的要求，就可以基于不同無線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。

    正是基于這樣的考慮，2002 年6月成立的開放移動聯(lián)盟（簡稱OMA，Open Mobile Alliance），整合了多個業(yè)界的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化組織（如WAP 論壇、Wireless Village、SyncML、LiF 等等），旨在制定獨立于承載網(wǎng)絡(luò)之上的開放的全球統(tǒng)一的移動增值業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。到2004 年6 月，OMA 已經(jīng)發(fā)展成為一個具有363 個成員的全球性標(biāo)準(zhǔn)化組織。OMA下設(shè)Requirements、Architecture、Security、Interoperability、Browser &Content、Location、Push to talk over cellular等15個工作組，針對不同的移動增值業(yè)務(wù)制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
   
    當(dāng)然有些業(yè)務(wù)依賴于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如基于信令方式的定位業(yè)務(wù)等等。這樣的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)仍然在3GPP、3GPP2 的相關(guān)工作組中制定。

    中國的通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會也成立了一個業(yè)務(wù)工作組，負(fù)責(zé)制定中國通信行業(yè)的移動增值業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。

    3.2 業(yè)務(wù)分類

    移動增值業(yè)務(wù)的分類方法多種多樣，以業(yè)務(wù)的承載方式可以分為基于信令的業(yè)務(wù)（如短消息）、電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（如GSM、C D M A 等2 G 網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（如G P R S 、cdma2000、W-CDMA 等2.5G/3G 網(wǎng)絡(luò)上的中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）；以業(yè)務(wù)提供的功能可以分為消息類業(yè)務(wù)（如短消息、多媒體短消息等）、交易類業(yè)務(wù)、游戲類業(yè)務(wù)、基于位置的業(yè)務(wù)、瀏覽類業(yè)務(wù)、郵件業(yè)務(wù)等等。

    3.3 主要商用業(yè)務(wù)

    3.3.1 基于智能卡的應(yīng)用工具箱的業(yè)務(wù)

    基于智能卡（注：這里將G S M 使用的S I M 卡和C D M A 使用的U I M 卡統(tǒng)稱為智能卡）的應(yīng)用工具箱技術(shù)（S T K / U T K ），是一種通過短消息方式傳輸?shù)脑鲋禈I(yè)務(wù)平臺，主要由移動終端和智能卡來實現(xiàn)。

    應(yīng)用工具箱技術(shù)，由于其實現(xiàn)相對簡單，提供的業(yè)務(wù)比較實用，因此目前的應(yīng)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(yīng)用。中國移動公司的“移動夢網(wǎng)”以及中國聯(lián)通公司的“聯(lián)通在信”，都是基于智能卡應(yīng)用工具箱技術(shù)實現(xiàn)的移動增值業(yè)務(wù)。

    3.3.2 基于多媒體消息（MMS）的業(yè)務(wù)
    隨著文本短消息的商業(yè)運營模式在全球取得巨大成功，多媒體消息（M M S ）業(yè)務(wù)應(yīng)運而生。M M S 業(yè)務(wù)能夠提供點到點、點到應(yīng)用、應(yīng)用到點的內(nèi)容更加豐富的多媒體消息存儲和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。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(nèi)容。

    3.3.3 基于IMAP4 的多媒體郵件業(yè)務(wù)
    多媒體郵件業(yè)務(wù)是將互聯(lián)網(wǎng)上最為常用的電子郵件業(yè)務(wù)引入移動通信領(lǐng)域。與互聯(lián)網(wǎng)上的電子郵件不同的是：在互聯(lián)網(wǎng)上使用最為普及的郵件接收協(xié)議是P O P 3 協(xié)議，而在移動郵件業(yè)務(wù)中使用經(jīng)過優(yōu)化的IMAP4（IETF：RFC2060）作為郵件接收協(xié)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(fā)送。附件的大小可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)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W A P 的瀏覽業(yè)務(wù)
    W A P 協(xié)議是W A P 論壇（WAP FORUM）專門為無線環(huán)境制訂的一套協(xié)議。W A P 協(xié)議基本上可以分為W A P 1 . x 和W A P 2 . 0 兩類，用戶通過手機訪問W A P 網(wǎng)站上的各種信息。

    3.3.5 基于GPS 的定位業(yè)務(wù)
    根據(jù)定位精度可以分為三類：
    - 基于CELLID 的定位方式；
    - 基于A F L T （高級前向鏈路三邊測量）的定位方式；
    - 基于GPS 衛(wèi)星的定位方式。

    不同精度定位技術(shù)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(wù)業(yè)務(wù)需求。

    3.3.6 基于J A V A / B R E W 的業(yè)務(wù)
    J2ME（JAVA 2 Micro Edition）是JAVA 2 標(biāo)準(zhǔn)中專門針對小型移動設(shè)備的版本。標(biāo)準(zhǔn)包括CLDC 和M I D P 兩部分，規(guī)定了KJAVA 環(huán)境KVM（KJAVA 虛擬機）、configration 和Profile。

    BREW（The Binary Runtime Environment for Wireless，無線二進制運行環(huán)境）是高通公司開發(fā)的介于底層芯片操作系統(tǒng)和應(yīng)用之間的一個軟件平臺，為上層應(yīng)用提供對底層設(shè)備的調(diào)用和管理。B R E W 的優(yōu)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B R E W 均提供可以將下載的應(yīng)用在不同廠家設(shè)備上運行的應(yīng)用環(huán)境。

    除此之外，流媒體、可視電話、基于移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的無線對講（P o C）等業(yè)務(wù)也在逐漸步入商用化的軌道。