第二代移动通信系统向第三代移动通信系统演进

1

Wireless Technology Innovation LabsWTI

第二代移动通信系统向第三代移动通信系统第二代移动通信系统向第三代移动通信系统

演进演进

徐国鑫徐国鑫

Wireless TechInnovationWireless TechInnovation

北京邮电大学无线通信新技术研究室

[email protected]

2


11 。。 3G3G 网络基本概念网络基本概念

22 。无线网络的演进。无线网络的演进

33 。核心网的演进。核心网的演进

44 。业务的演进。业务的演进

3


11 。。 3G3G 网络基本概念网络基本概念

4


Why 3G?• 更高的带宽带来更多的应用。• 对消费者

– 视频流 , 电视广播– 视频电话 , 视频剪辑 – 新闻，音乐，体育…– 增强型游戏，聊天，位置服务等…

• 对于商业– 高速接入– 视频会议– 实时财经信息

5


移动通信各代典型系统特点

典型代表技术特性

第一代 AMPS 小区制蜂窝系统模拟话音

第二代 GSM 数字蜂窝（ TDMA ）

数字话音，数据速率 9.6Kb/S

第二代半 GPRS 通用分组数字蜂窝数据速率 115Kb/s, 数据在线连接

第三代 W-CDMA 宽带码分多址，实现宽带多媒体业务

数据速率最高达 2Mb/s ，数据在线连接宽带数据

业务

后三代 … … …

6


InformationServicesSMS

ChatRoomE-Mail

m-stock trading

m-bankingm-cash

Picture Mail

Route planning

Multi-playerGames

Mobile OfficeSchedule Management

Work flow ManagementElectronic Conference

File Sharing

Radio

Music

Video Mail

Video streaming

Web

Interactive TVTV Conference

低低速速数数据据

高高速速数数据据

WAPWAP

GPRSGPRS

3G3G

99 Q1

99 Q4

00 Q4

01 Q4

移动数据业务发展方向

7


频率因素比较—频率适用性800 820 840 860 900 920 940 960

欧洲872 ## GSM 917 933 GSM

890 905 915 935 950 960

AMPS AMPS CDMA 900 CDMA 900

美国 DAMPS/CDMA DAMPS/CDMA825 845 850 870 890 895

日本 PDC PDC810 825 860 870 915 925 940 955

业务划分数据 CT2 数据

无中

心传送广播定位

中国 806 821

825 835

840

843

851

866

870

880

885 885 890

903 909

915

917

925 930

935

942.

5 948

960

使用分配

中国电信

中国电信联通

CDMA

联通中国移动

接力集群

JTACS JTACS

集群

共用

CDMA

联通

军队中国移动

GSM GSM

880

军队ETACS

联通

8


中国频率资源分配 :

TD-SCDMAW-CDMA

空中接口TDDFDD

模式20 + 15 MHz60 + 60 MHz

频段1.6 MHz 5 MHz

射频带宽可用性

从 2003 开始 ( 目前 : WLL)

现在

1900 1920 1980 2010 2025

60 MHz60 MHz20 MHz

15 MHz

FDD ( 上行 ) FDD ( 下行 )TDDTDD 卫星空

30MHz

2110 2170

空

1885

85 MHz15

MHz

双工间隔 190 MHz

现在 1.6 MHz15 + 85 MHzTDD? TD-SCDMA

9


Power

Frequency

Time

FDMAFrequency

Power Time

FDMA/TDMA

FrequencyCDMA

Power

Time

多址方式多址方式

10


第二代系统空中接口 -GSM

微蜂窝小区结构工作频段： 800/1900 或 900M/1800M数字化技术 --- 语音信号数字化新的调制方式 ---GMSK 、 QPSK 等FDMA/TDMA频谱利用率高，系统容量大便于实现通信安全保密信道宽度： 200khz每个载波的用户数 8 个

11


用户的接入方式采用码分多址（ CDMA ）软容量、软切换，系统容量大抗多径衰落可运用话音激活、分集接收等先进技术频率 800/1900

信号带宽 1.25MHz

每个信道的用户数约为 20 个频道划分方式： FDMA+CDMA

第二代系统空中接口 -CDMA

12


第三代数字蜂窝移动通信系统第三代数字蜂窝移动通信系统3G 的主要特点：支持移动多媒体业务宽带 CDMA 技术高频谱效率 FDMA/TDMA/CDMA

从电路交换到分组交换从媒体 (media) 到多媒体 (Multi-medi

a)

高保密性全球范围无缝漫游系统微蜂窝结构

主流技术： WCDMA

cdma2000

TD-SCDMA

13


Voice

Corporatesolutions

Infotainment

Communication

Transactionservices

Advertising

Datarate

Con

vers

ati

on

al

Backg

rou

nd

0 8 16 48 128 473 2048

Con

vers

ati

on

al

Inte

racti

ve

Con

vers

ati

on

al

Str

eam

ing

Con

vers

ati

on

al

Voice

FAXCollaborative working

Audio clip downl.

Video clip downl. Short Messaging

Corporate Data Access

WEB Browsing

WAP Applications

E-mail

Video streaming

Multimedia Messaging

Video telephony

Audio streaming

Gaming

WCDMA

EDGEGPRS

分组交换的服务质量Mobile Data Evolution

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IS-95B

IS-95B利用多码道数据速率可以达到 64kbps大部分运营商直接过渡到 1xRTT

CDMAIS-95A

IS-95A14.4 kbps核心网与 2000 可以共用

1xRTT

CDMA2000 1xRTT: 单载波 RTTCDMA2000 演进的第一阶段很容易与 IS-95A 空中接口共存Release 0 - max 144 kbpsRelease A – max 384 kbps核心网与 IS-95 相同

1xEV-DO

CDMA2000 1xEV-DO: 专门对数据业务进行优化CDMA2000 演进的第三阶段标准化的版本是 Qualcomm 的 High Data Rate (HDR)在码的基础上增加 TDMA 划分。适用于高度非对称的高速数据应用传输速率达到 2Mbps +, 认为是 “ 3G” 系统可以采用新的或是现存频谱

1xEV-DVCDMA2000

3xRTT

CDMA2000 1x 增强 DVCDMA2000 演进的第四阶段正在开发阶段速度可以达到 5Mbps+ ( 高于 3xRTT!)

CDMA2000 演进到 3G

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GSM 演进到 3G

GSM9.6kbps ( 一个时隙 )GSM 数据也被称为 CSD

GSM

General Packet Radio Services （ GPRS ）数据速率高达 ~ 115 kbps最大 : 一次最多使用 8 个时隙分组交换 ; 资源不会被始终占用基于碰撞。效率较高但是延迟可变GSM / GPRS 的核心网可以被 WCDMA (3G) 采用

GPRS

HSCSD

High Speed Circuit Switched Data组合四个时隙作为一个数据连接 ~ 50 kbps与 GPRS 比较更适用于实时应用低效率 -> 即使在没有数据传输时也占用资源没有 GPRS 应用的广泛 ( 很多运营商跳过 HSCSD)

EDGE

Enhanced Data Rates for Global Evolution采用 8PSK 调制在短距离内 3 倍改善传输速率对于长距离，能切回到 GMSK与 GPRS 结合使用 (EGPRS) ，可以达到 ~ 384 kbps也可以与 HSCSD 结合使用

WCDMA

16


2G 与 3G 网络结构

VLRMSCMSC

VLRMSCMSC SGSNSGSN

GMSCGMSC

BSCBSC

BTSBTS BTSBTS

Abis

BSSBSSBSCBSC

BTSBTS BTSBTS

Abis

BSSBSS

AUCAUC

HLRHLR

EIREIR

PSTN

E

D

C

F

H

A

PSTNPSTN GGSNGGSN PDNPDN

Gb

Gp

Gc

Gf

GnGr

Gs

Other PLMNOther PLMN

RNCRNC

NodeBNodeB NodeBNodeB

Iub

RNSRNSRNCRNC

NodeBNodeB NodeBNodeB

Iub

RNSRNSIur

Iu-CSIu-PS

Iu-PSIu-CS

Gi

PLMN: Public land mobile network UMTS:Universal Mobile Telecommunication System

17


无缝网络运营

Core NetworkCore Network

Application ServersApplication Servers

GSM/GPRS/EDGEGSM/GPRS/EDGE WCDMAWCDMA

Core Network

Application Servers

GSM/GPRS/EDGEGSM/GPRS/EDGE WCDMAWCDMA

节点重用

公共网络管理

传输共享

站点共享

流量管理流量管理

业务连续性业务连续性

优化无线网络资源

增强终端用户体验

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22 。无线网络的演进。无线网络的演进

19


2G- 无线接口• 无线接口不同

– 调制和信令

• 如 GSM 900– 上行 : 890-915 MHz– 下行 : 935-960 MHz– 25MHz -> 124 载波频率 /200kHz– 一个基站可以有一个或者更多的

频率– 每个载波 ~270 kbps, 分成 8 个信

道

每个信道约为 ~33kbps per channel

IS-54BIS-136

GSM

IS-95

IS-95B

WCDMA

AMPSTACSNMT


1 2 3 4 5 6 7 8

higher GSM frame structures

935-960 MHz124 channels (200 kHz)downlink

890-915 MHz124 channels (200 kHz)uplink

frequ

ency

time

GSM TDMA frame

GSM time-slot (normal burst)

4.615 ms

546.5 µs577 µs

guardspace

guardspacetail user data TrainingS S user data tail

3 bits 57 bits 26 bits 57 bits1 1 3

2G-GSM 无线接口

21


CS1 在所有情况下保证连接 ( 信令和数据开始 ) CS2 增强容量，可以在传输阶段采用 CS3/CS4 可以得到更高的传输速率但是只能在信道比较好的情况

2G- 编码方式决定传输速率

3dB7dB11dB15dB19dB23dB27dB C/I0

4

8

12

16

20

Max t

hro

ug

hp

ut

per

GP

RS

ch

an

nel

(nett

o b

itra

te,

kb

it/s

ec) CS 4

CS 3

CS 2

CS 1

当信道条件比较好的时候，采用高编码率、高载荷方式

22


7 x ~ 13,4 kb/s = ~ 94 kbps

1 2 3 4 5 6 7 8

MS 1MS 2MS 3MS 4MS 5MS 6MS 7MS 8

2 x ~ 13,4 kb/s = ~ 27 kbps

1 2 3 4 5 6 7 8

2 x ~ 13,4 kb/s = ~ 27 kbps

2 x ~ 13,4 kb/s = ~ 27 kbps

MS 1MS 2MS 3MS 4MS 5MS 6MS 7MS 8

GPRS 传输速率实例

23


3G-UMTS 下行无线接口

24


S -P

30 ksps

30 kspsPilot, PowerControl and TFCI

18 kbps

Time Multiplexer

60 kbps

OVSFCodeGen

3840 kcps

3840 kcps

I 3840 kcps

Q

218 ComplexScramble Code

Generator

Q

I+

+

+

-10 ms segment

Spreading42 kbps

Qscramble

Iscramble

SF=128

Iscramble

Add CRC & Tail Bits

268 bits244 bits1/3 Rate

Conv. Coder

804 bits 688 bits 344 bits688 bitsFrame

SegmentTrCHMux

DTCHData Bits

42 kbps

120 bits96 bits 360 bits 304 bits 76 bits304 bits

20 ms Frames

40 ms Frames

10 ms Frames

34.4 kbps

Add CRC & Tail Bits

1/3 RateConv. Coder

7.6 kbps

Segment& Match

DCCHData Bits

DPCCH

RateMatching

RateMatching

1stInterleaver

1stInterleaver

DPDCH

Frame Segment

CCTrCH

2ndInterleaver

ComplexScrambling

下行下行 DPCHDPCH 编码编码3G-UMTS

25


上行上行 DPCHDPCH 调制调制

I

j

cd,1

d

Sdpch,n

I+jQ

DPDCH1

Q

cd,3

d

DPDCH3

cd,5

d

DPDCH5

cd,2

d

DPDCH2

cd,4

d

DPDCH4

cd,6

d

DPDCH6

cc

c

DPCCH

S

3G-UMTS

26


Add CRC & Tail Bits

268 bits

Pilot, Power Control, &TFCI

DPCCHData Bits 15 kbps

3840 kcpsSF=256

Data OVSF Generator

3840 kcps SF=64

244 bits1/3 Rate

Conv. Coder

804 bits1st

Interleaver

804 bitsRate

Matching

490 bits

Gain = - 6 dB

Gain

ComplexScrambling

I+

+

+

-OVSF 2Generator

1,-1

I 3840 kcps

225 Scramble Code

Generator

Q 3840 kcpsQ

402 bitsFrame

Segment

60 kbps

Control OVSF Generator

Cch,256,0

Cch,64,16

I Scramble Code

I Scramble Code

Q

Q

DTCHData Bits

60 kbps120 bits96 bits 360 bits 360 bits 110 bits90 bits

DPDCHData Bits

20 ms Frames

40 ms Frames

10 ms Frames

49 kbps

Add CRC & Tail Bits

1/3 RateConv. Coder

1stInterleaver

RateMatching

11 kbps

Segment& Match

DCCHData Bits

TrCHMux

60 kbps

CCTrCH2nd

Interleaver

上行上行 DPCHDPCH 编码编码 // 调制调制3G-UMTS

27


扩频因子信道符号率（ kbps）

信道比特率（ kbps）

DPDCH 信道比特率范围（ kbp

s）

最大用户数据率 1/2 速率

编码512 7.5 15 3-6 1-3kbps

256 15 30 12-24 6-12kbps 半速率语音128 30 60 42-51 20-24kbps 全速率语音64 60 120 90 45kbps 32k 数据业务

32 120 240 210 105kbps 64k 数据业务

16 240 480 432 215kbps 144k 数据业务

8 480 960 912 456kbps 384k 数据业务

4 960 1920 1872 936kbps 768k 数据业务

4 ( 三个并行码 )

2880 5760 5616 2.3Mbps 2M 数据业务

下行物理层传输速率3G-UMTS

28


扩频因子 DPDCH 信道比特率范围（ kbp

s）

最大用户数据率1/2 速率编码

256 15 7.5kbps 半速率语音128 30 15kbps 全速率语音64 60 30kbps 32k 数据业务

32 120 60kbps 64k 数据业务

16 240 120kbps 144k 数据业务

8 480 240kbps 384k 数据业务

4 960 480kbps 768k 数据业务

4 (六个并行码 )

5760 2.88Mbps 2M 数据业务

上行物理层传输速率3G-UMTS

29


Code Domain PowerCode Domain Power

W-cdma

3G-UMTS

30


1、硬切换移动台在不同频率或不同系统（ GSM）之间的切换

2、软切换移动台在同一频率下的不同基站之间的切换

3、更软切换移动台在同一基站的不同扇区之间的切换

WCDMA 的切换3G-UMTS

31


更软切换：•在 BTS 内部完成•基站和移动台都按照 RAKE 接收机方式接收

软切换：•网络需要一条独立的传输链路• UL/DL 分集方式不同

MS:MRC RAKE 合并RNC:帧选择合并

软切换与更软切换3G-UMTS

32


WCDMA 压缩模式与切换

• 在压缩模式下需要更多发射功率 =>影响WCDMA 系统的覆盖

• 在压缩模式帧中不能进行功率控制 => 需要更高的 Eb/N0

=> 影响 WCDMA 容量

WCDMA IS-95 GSM

频间测量的用途用于频间和系统间切换

无频间测量，很难利用多载波

用于切换

由于 TX 和 RX 的不连续，测量很容易

频间测量方法压缩模式

正常帧压缩模式

正常帧

测量间隙

3G-UMTS

33


33 。核心网的演进。核心网的演进

34


GSM/GPRS GSM/GPRS 网络结网络结构构

35


GPRS 接口

HLR

SGSN PDNBSS Gb

Gr

GGSNGn

GGSNExt. PLMN

Gp

VLR

GsGc

Gi

SMS-GMSC

Gd

36


2G 网络 :移动台 & 基站子系统

TDM

PSTN

AUCHLR

SCP

SIM BTS BSC

Subscriber Identity Module (SIM)存储 (IMSI),识别用户 ,秘钥授权 , 以及其他用户信息

可以通过密码保护

允许个人移动型

Mobile Equipment - International Mobile Equipment Identity (IMEI)

Base Transceiver Station(BTS) aka “Base Station”

无线收发信机 , 定义小区

频率在 800, 900, 1800 和 1900 MHz无线链路规程最常用

多个频率 . 载波 / BTS

Base Station Controller (BSC)

无线信道建立切换跳频

编解码器 Transcoders (TCU) GSM 的编解码器， 13kbps 标准与 G.703/64 kbps之间转换

ME

Base Station Subsystem (BSS)

移动台

Um

Abis A

37


2G GSM – 基站子系统TDM

PSTN

AUCHLR

BTS BSC

Base Transceiver Stations

TDME1/T1

BTS

Base Station ControllerIncluding TRAU/TCU

取决于供应商，设计和地形（城市和郊区）

每个 BSC 约 10- 40 BTSs

Um

Abis A

38


BSC

BSC

BSC

2G GSM – MSCMSC

连接固定网 (SS7)

像一个标准的 PSTN/ISDN 交换机附加下列功能 :•登记•授权•位置更新•切换•集成 VLR•漫游用户的呼叫路由…

39


2G GSM – 核心网 (语音 )

TDMISUP/SS7

PSTNAUCHLR

SCP

SIM

BTS

BSC

Signaling System No. 7 (SS7)

分组信令网

Mobile Switching Center (MSC)

电话交换和 :移动登记呼叫路由MSC之间切换位置更新CDR 创建

SS7 到 PSTN

VLR EIR

AuC – Auth. centerEIR – Equip ID registerSCP – Service control point

Home Location Register (HLR)

每个用户的信息 ,类型和服务

用户的当前位置

Visitor Location Register (VLR)

在 MSC覆盖内的移动台的信息，它是从 HLR选择出来的

经常 MSC捆绑

Um

Abis A

40


GPRS 漫游

Internet

HLR

Gp

VisitedVisited

HomeHome

HLR

Gp

IPSec/InternetLL

Home services

IR.33 RoamingIR.34 GRX

GRX GPRS Roaming Exchange

(similar to an Internet peering exchange)

HSSHome Subscriber Services

41


3GPP R43GPP R4 网络结构网络结构

MSC

SCP HLR

MSC

RAN RAN RAN

TDMMSC Server

SCP HLR

RAN RAN RAN

TDM/ATM/IPMGW MGW

MSC ServerTUP/ISUP/BICC

TUP/ISUP

注： R99 与 R4 的分组域无变化，图中未画出。R99 R4

H.248 H.248

MAP Over TDM MAP Over TDM/IPCAP Over TDM CAP Over TDM/IP

承载独立呼叫控制

bearer independent call control BICC

42


3GPP R53GPP R5 网络结构图网络结构图

43


Call State Control Function (CSCF)

Home Subscriber Server (HSS)

Transport Signalling Gateway Function (T-SWG)

Roaming Signalling Gateway Function (R-SGW)

Composite Gateway

Media Gateway Control Function (MGCF)

Media Gateway Function (MGW)

Multimedia Resource Function (MRF)

MSC Server

Gateway MSC Server

44


44 。业务的演进。业务的演进

45


向 3G网络演进的策略

网络演进需考虑的问题平滑性和阶段性保护用户权益保护运营者投资不能频繁改动网络新技术之间有一定间隔无线技术的选择核心网络兼容性经济性标准化程度频率问题试验及执照

主要方案

增强网络方案保证业务的连续性

叠加网络方案建立全新核心网和平台

全 IP网络演进

46


GSM WCDMA语音

GSM/GPRSWeb 浏览 /SMS/MMS

WCDMA

QoS 流GSM/ GPRS WCDMA

WCDMAGSM/ GPRS视频电话

业务连续性策略相同业务提供

无缝切换不中断

相同业务

47


8 of the world’s 10 biggest operators

have already selected UMTS/WCDMA

10 largest Operators Subscriptions (million), *50% or more - majority owned

China Mobile 150.1 GSM UMTS/WCDMAVodafone 90.2 GSM UMTS/ WCDMAChina Unicom 79.8 GSM/CDMA to be confirmedT-Mobile 63.8 GSM UMTS/ WCDMAOrange 42.0 GSM UMTS/ WCDMANTT DoCoMo 50.1 PDC UMTS/ WCDMATIM 21.0 GSM UMTS/ WCDMAVerizon Wireless 34.1 CDMA CDMA2000Telefonica 23.0 GSM UMTS/ WCDMACingular Wireless 22.1 GSM/TDMA UMTS/ WCDMA

There are 600+ Mobile Operators in the world todayConcentration: 20 largest operators ~65% of subscriptions

10 largest operators ~51% “ “

June 2003 (EMC)

48


3G license awards per country

6 5 4 3 2 1Australia Canada Denmark Belgium Czech Rep

Isle of ManAustria Italy Finland

Greece

France MonacoGermany Netherlands Hong Kong

Ireland

Malaysia Slovenia

Taiwan

New Zealand

IsraelUK PortugalJapanSpain

Liechtenstein

Sweden

Luxembourg

Switzerland

Slovak Rep

Poland

Singapore

South Korea

Norway

Estonia

Malta

Latvia

Aland

Guernsey

More than 95% of 3G licensees have selected UMTS

49


Selected UMTS trials & launchesEurope, Middle East & AfricaCountry Operator Date Status

Austria 3 May 2003 Commercial launch

Austria mobilkom austria April 2003 Commercial launch

Croatia VIPnet May 2003 Trial

Czech Republic Eurotel February 2003 Trial

Denmark 3 Before end 2003 Commercial launch

Estonia EMT September 2003 Trial

Greece Telestet July 2003 Trial

Ireland 3 Ireland October 2003 Trial

Ireland Vodafone May 2003 Trial

Isle of Man Manx Telecom December 2001 Trial

Italy 3 March 2003 Commercial launch

Luxembourg P&T Luxembourg June 2003 Trial

Luxembourg Tango May 2003 Trial

Monaco Monaco Telecom June 2001 Trial

Slovenia Mobitel Dec 2003 Commercial launch

Spain Telefónica Móviles España October 2003 Trial

Sweden 3 May 2003 Commercial launch

UK 3 May 2003 Commercial launch

50


Selected UMTS trials & launches

Asia PacificCountry Operator Date Status

Australia 3 April 2003 Commercial launch

Hong Kong 3 June 2003 Trial

Japan NTT DoCoMo ‘FOMA’ October 2001 Commercial launch

Japan Vodafone KK December 2002 Commercial launch

Singapore SingTel September 2003 Trial

51


UMTS deployment roadmapEurope,USA,Russia,Middle East

PacificRim

Orange

Hutch 3G

One

2002 2003

DoCo Mo

Source: GSM Association / EMC database, May 2003

Hutch 3G

Hutch 3G

Hutch 3G

Mobilkom

O2 (Isle of Man)

2004

J-phone

Hutch 3G

Tele 2

Monaco Telecom

Etisalat

SingTel

Mobile TeleSystemsVimpel Com

Vodafone

T-Mobile

Finnish 3g

Radiolinja

Telia Sonera

SFR

T-MobileVodafone D2 E-plus

Eurotel Praha

Centertel

Polkomtel

Polska Telefonia

Vodafone

TMN

Optimus

Mobitel

Amena

TelefonicaMoviles

Vodafone

North-West GSM

Vodafone

Svenska

Taiwan Cellular Corporation

CSL

Hutch 3GSmarTone3G SUNDAY

Taiwan PCS

Chunghwa

FarEas Tone

TIMVodafone

WIND

Netcom

Telenor Mobil

KTF

SK Telecom

Actual Planned

AT&T

Sonera

Vodafone

M1

StarHub

O2

Orange

Vodafone

Optus

Maxis

Vodafone

40+ UMTS/WCDMA launches expected

before end 2004

52


宣传册& 电话

在线导读 &在线订票

实时具有最近电影院的指导 &移动订票

找到一个好电影，买一张电影票

电话 ,明信片 &照片E-mails, 附件 , SMS, 视频等 . 手机的视频电话 ,图片消息

假期中的问候

纸板游戏电子玩具 ( 交互 )移动游戏

游戏

19901990 20002000 20052005

改变生活方式和用户习惯

53


移动业务的价值链

移动连接内容管理应用开发应用平台运营网关服务业务提供& CRM

内容创造系统 & 商业集成

内容应用移动网集成和销售

移动连接业务提供& CRM

“ 原始的” 纯语音移动通信业 :

用户接口

“新的”移动数据通信业 :

Source: Siemens ICM N M P (2001)

54


UMTS 为第三方内容服务扩展价值链

产业链

ITU/3GPPIMT-2000

CommercialCommercial

UMTS

IETF/ISOInternet

终端无线网核心网网络和应用内容提供商ISP’s 门户网站

55


UMTS 业务分类

Intranets Internet Services Mobile Internet PSTN

PDA

BusinessUser

Business + Consumer

Consumer Business + Consumer

Business + Consumer

Intranet Access Internet AccessCustomizedInfotainment

MultimediaMessaging

LocationBased Service

Voice

UMTS Services

PDALaptop

SmartPhone SmartPhoneLaptop

Mobile Phone

Mobile Phone

56


Internet 接入 : 3 % 运营商收入 (2010)

应用 : 消息 (E-Mails, SMS, MMS) 下载视频电影 , 音乐 , 流媒体 VoIP, Video over IP 移动银行

移动商务网络旅游 www 信息服务

服务接入

Billing

连接

内容提供商

Portal

ISP

商业用户普通客户

3G 运营商 Internet

移动ISP

57


内部网 /外部网接入 :15 %运营商收益 (2010)

Enterprise Applications: Messaging (E-Mails), Travel assistance (www) Mobile Sales, Technical Services Teleworking, Access to Corporate Database

Video Telephony, Conferencing

Fleet Management, Warehouse

业务接入

Billing forAirtime

ContentProvider

CorporatePortal

CorporateISP

Mobile Office,Business User

3G Operator Enterprise

IP network

‚Mobile

ISP‘ Fir

ew

all

/S

ec

uri

ty

Connectivity,Roaming

58


定制信息娱乐服务 :28 % 运营收入 (2010)

应用 : 信息（照片 ,图像 , 音乐下载 ) 网络旅行教育 (学校，大学 ) 移动消息 , 聊天 (SMS, MMS)

游戏移动购物 , 移动银行 ,移动电子钱夹 , 小额支付

计费合作伙伴

商业用户一般用户

3G 运营商第三方服务

收益共享

UserProfile

MobilePortal

ISP 移动门户Portal

内容提供商

59


多媒体消息 :15 % 运营收入 (2010)

应用 = 扩展 SMS:

MMS: 图像 , 视频 , 统一标准的消息移动贺卡 , 视频 / 音频剪辑

消息计费

MMS 下载计费

用户 3G Operator 用户 (或第三方服务 )

连接漫游

客户资料

MMSServer

MS Office 文档移动聊天

机对机通信图片消息

音乐视频消息

60


基于位置的服务 : 3 % 运营收益

应用 : 导航 ( 个人 ,汽车 ) 本地信息 (黄页 ) 基于位置的移动商务交易 (车辆计费 , 物品 , 人员服务 )

服务计费

用户 3G 运营商第三方服务

收益共享

用户资料

与位置相关的服务

内容

用户位置移动门户

61


丰富的语音 : 4 % 运营收入

连接

漫游计费

用户 3G 运营商用户

连接漫游

用户信息

计费

基于 IP 的语音 /视频电路交换语音 /视频

应用 : 电话 / 会议视频电话 , 视频会议 , 远程医疗远程作业 (建筑工业等 ) 交互多媒体通信 (IMS)

62


移动 /固定网的业务传输时间

业务数据量第二代GSM - GPRS

固定PSTN / ISDN< 64 kbps

3rd GenerationUMTS

网页20 kbyte

文档100 kbyte

3 min Audio CD2 Mbyte MP3

10s 视频剪辑600 kbyte MPEG4

1) 最优 CD 质量流 = 128 kbps

2) 视频流

9,6 kbps 50 kbps 128 kbps 384 kbps 2 Mbps

E-mail5 kbyte

SMS （包含图片） .5 kbyte (JPEG 2000)

8 s 1,7 s

8 s 1,7 s

20 s 4,5 s

2 min 35 s

40 min 9 min

10 min 2,5 min

1,6 s

1,6 s

4 s

25 s

6,5 min

1,5 min

1,2 s 0,5 s <0,5s

1,2 s 0,5 s <0,5s

2,4 s 0,8 s <0,5s

12 s 4 s <1s

3 min ---1) ---1)

45 s 15 s2)

传输时间

User acceptance

63


3G 能够提供什么？新业务 - 个人对个人的视频电话

- 新闻，体育等的视频剪辑

快速接入 - PDA 或 PC 以 384 kbps 的带宽访问 E-mail 和Internet等

- 采用 HSDPA时可以达到 14 Mbps

低成本 - Wideband 5 MHz 的宽带技术能够降低用户成本

- 与 GSM 共存

全球范围的覆盖 - 在欧洲，亚洲和美洲采用相同的技术

- 在 3G建设初期，可以漫游到 GSM 网络

64


应用的数据传输速率对于大部分 3G 应用， 128 kbit/s 的传输速率是足够

的视频 & 音频流

消息 , 交易信息服务

WWW 浏览内部网接入下载

语音视频电话

Kbit/sec

0 8 16 32 48 64 80 96 112 128 144160

65


EDGE 和 UMTS 的传输速率

2000 2001 2002 2003

EDGE

W-CDMA2.0 Mbps

1.25 Mbps

384 Kbps

115 Kbps

64 Kbps

14.4 Kbps

9.6 Kbps

User 感知的吞吐率



GPRS

66


目前 40 个运营商正在运营DoCoMo

Manx Telecom

Vodafone

SFR

A1 (Telekom Austria)

3

3

3

3

3

3

3

STET Hellas

E-plus

TIM

Cosmote

TMN

TelefónicaMóviles

TelecomMalaysia

TeliaSonera

Tango

MTCVodafone

Etisalat

PT Luxembourg

T-Mobile

T-Mobile

Connect Austria (ONE)

Tele.ring

Mobitel

2002 2003 2004Q1 Q2 Q3 Q4 2005

预计到 2004年年底有 70 个运营商

预计到 2004年年底有 70 个运营商

Vod

afon

e

40 个正在运营的运营商

40 个正在运营的运营商

Vodafone

Vodafone

Vodafone

Polkomtel

O2

Monaco Telecom

Optimus

Tele2

67


3G W-CDMA 用户的快速增长

Source:EMC Database, July 2004; ICM N SM MA, July 2004

1 m in 2002 10 m in 2004 100 m in 2006 1 billion in 2010

3G W-CDMA 用户的快速增长 :

从开始运营的季度数

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

5.000.000

6.000.000

7.000.000

8.000.000

9.000.000

10.000.000

11.000.000

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13

3G W-CDMA

GSM

用户

68


日本的运营状况 : NTT DoCoMo (FOMA) 3G W-CDMA 用户的开发

3G

W-C

DM

A

用户数量

500.000

1.000.000

1.500.000

2.000.000

2.500.000

3.000.000

3.500.000

4.000.000

4.500.000

5.000.000

2003 年中 :

• FOMA 用户慢速启动

customer take-off

• 不断进行网络扩建

2003 年中 :

• FOMA 用户慢速启动

customer take-off

• 不断进行网络扩建

Oct01

11 12 Jan02

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Jan03

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Jan04

2 3 4 5 6 Jul04

0

2004 春季 :

发布新的 FOMA 电话，

能够提供 3 倍于以前手

机的待机时间和高分辨

率照相功能。

2004 春季 :

发布新的 FOMA 电话，

能够提供 3 倍于以前手

机的待机时间和高分辨

率照相功能。 3 million

4 million

5 million

2 million

1 million

2003 十月一日 :全国范围内，覆盖了 9

6% 的人口居住区域

2003 十月一日 :全国范围内，覆盖了 9

6% 的人口居住区域

69


用户对兴奋，群体和信息的需要驱动移动业务

浏览和下在语音和消息

群体多媒体聊天，并可以夹带图片旅行和服务等行业需要的基于蜂窝网的 PTT业务

图片和视频消息

信息时间管理位置服务新闻，体育，天气等

为了提供这些服务 ,解决方案的必要条件是：语音和消息浏览和下载实时多媒体

实时多媒体兴奋集成语音和视频电话的多方游

戏。视频流和视频下载铃音和壁纸

70


带宽驱动服务质量的提高

产品和价格查询记事本

彩票和赌博Internet浏览预约和预定

交通信息本地信息

多媒体消息视频 / 视频下载

交互游戏视频电话

UMTS

GPRS2G

9.6/14.4 32 64 128 384 2000Peak Data Rates (kbps)

EDGE

Poor

Fair

Excellent

Service Quality:

当很多应用已经在 GPRS 系统中满足应用，另一些需要更高的带宽来达到更好

的服务质量。

71


HSDPA （ 3GPP 标准 R5 ）• 在时域 (2 ms) 和码域 (15 并行码 ) 上快速调度，减小了调度延迟和改善了峰值速率。• 自适应调制和编码 (QPSK 和 16 QAM) 能够产生更高的传输速率和更高的频谱效

率。• Hybrid ARQ 能够产生更高的传输效率和错误纠正。

NodeB Rel. 99每个 UE 的专用通道

具有 HSDPA功能的 3GPP Rel. 5 NodeB

在 UE间共享快速通道

DCH -A

DCH -B

DCH -C

Scheduling A

,B,C

73


Benefits for end-users- Up to 81% download time saving with HSDPA!

UMTS - HSDPA Saving:54.9 sec (81%)


Profile 2: High Resolution Image

Profile 3: Power Point Presentation / Video Clip Download

UMTS - HSDPA Saving:2 sec (62%)

UMTS - HSDPA Saving:2 sec (62%)

Assumption: Typical data rates - UMTS 384 kilobit/sec, HSDPA 2 Megabit/sec

sec60 120 180 300240 sec

GPRS CS 3/4EDGE MCS9UMTSHSDPA

4 sec

16 sec

8 12 16 sec

7 sec3.2 sec

1.2 sec

125 kBytes

3 MBytes


125 sec343 sec

67.2 sec12.3 sec

Application Data Size:

20 kBytes

Profile 1: Low Resolution Image


UMTS - HSDPA Saving:0.3 sec (33%)sec1 2 3 4 sec


4 sec

0.6 sec

3 sec

0.9 sec

74


应用的分类

消息 SMS Text MMS Picture messaging Email (business and residential) Video and audio with MMS IM / Chat (near real-time)

0,160 KB per SMS 100 KB per MMS Email 5KB attachment: 500KB

其它语音业务 Push-to-talk（ PTT） Video telephony Voice conferencing Video conferencing

PoC: 60 KB per minVideo telephony: 650 KB per min

纯语音 CS Voice VoIP

180 KB per min

高级消息 SMS-Chat SMS-Voting Information (event) Advertising (network initiated) Location services (maps)

0,160 KB per SMS- 100 KB per LBS

75


Source: ICM N SM MA MR, August 2004

30 KB per games download 210 KB per mn

900 KB per download160 KB per mn streaming

700 KB per download0,200 KB per download160 KB per mn streaming

3,5 KB – 8 KB per page

0,480 per SMS100 per MMS800 KB per file

游戏 Games download (non real-time) Interactive games (real-time)

视频 Video clip download Video/TV/web-cam streaming (near real-time)

音频 Music download / MP3 Ringtone Streaming (near real-time)

浏览 PDA WAP Laptop with PCMCIA Card

下载 SMS download MMS download (picture, logo, ringtone) File Transfer

应用的分类

76


移动业务的演进

基本的文本消息

Hi, I’ll see you at 6 PM Regards, Bob

消息

黑白屏幕，简单图像

浏览浏览

快速连接，彩屏WAP Push

xHTML WAP 和 web 集成 , 生动的内容

铃音 , 图标 ,屏保 ,名片等

下载下载

可下载应用，数码音乐

视频内容 (MMS,媒体流 )

具有视频的多媒体消息

拨号连接

高速连接 ,语音和数据多任务

公司接入公司接入

永远载线，性能和安全性的增强

具有图像和声音的度哦媒体消息

77


运营商挑战• 服务的海量性 Volume of services

– 支持不同的市场– 巨大的价格弹性

• 服务的复杂性

• 复杂的价值链– 内容提供商– 应用业务提供商– 接入提供商– 公司接入

• 不同的业务有商业模型

78


Mobile Cinema News Broadcasting KaraokeMusic On Demand Live Traffic Video

• EV DO a “New Media & New Culture” rather than a technologyEV DO a “New Media & New Culture” rather than a technology

79


Thank you!

...any questions are welcome!

徐国鑫[email protected]

无线新技术研究室

第二代移动通信系统向第三代移动通信系统 演进

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第二代移动通信系统向第三代移动通信系统演进