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提高效率与容量,保障安全:认识3G系统设计关键点

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:针对目标业务,在保证业务质量的前提下,如何尽量改善频谱效率、提高系统容量,是3G系统设计的关键。5)提供良好的系统安全机制:移动通信业务已经渗透到社会生活的方方面面,移动通信系统的安全性除了牵涉到用户的个人隐私外,还可能与国家的政治、经济、金融等领域的安全性密切相关,3G系统应该适应这些安全性的要求。6)IMT-2000系统可同时提供语音、分组数据和图像,并支持多媒体业务。目前的业务将根据市场需求的驱动不断完

提高效率与容量,保障安全:认识3G系统设计关键点

第三代移动通信系统(简称3G)是目前全世界都在如火如荼进行建设的移动系统,其容量更大、性能更强。它解决了第一代和第二代移动通信系统的种种不足,使多种无线通信环境统一,提供全球无缝覆盖和漫游,支持多种语音和数据等业务,特别是互联网业务和多媒体业务。

第三代移动通信系统的概念,最早是1985年由国际电信联盟(ITU-T)提出的,当时称为未来公共陆地移动通信系统(FPLMTS,Future Public Land Mobile Telecommunication Sys-tem)。

1996年ITU-T正式命名为全球移动通信系统——IMT-2000(International Mobile Tele-communication),意即工作在2000MHz频段,预期在2000年左右商用的系统。

1.对IMT-2000系统的总体要求

基于近几年市场的需求,ITU进行了频谱分配,并提出了对IMT-2000系统的总体要求。在服务质量方面:对语音质量有所改进,实现无缝覆盖,降低费用,业务质量(传输、延迟)方面要求根据业务特点改进服务质量,增加效率和能力。

在新业务和接入能力方面:在每一方面都必须有很强的灵活接入能力、业务能力,实现在第一代和第二代系统中不能实现的新语音和数据业务;以较低的费用提供宽带业务,提高网络的竞争能力;按需自适应分配带宽。

在发展和演进能力方面:与第二代系统能共存、互通,实现第二代到第三代的平滑过渡。在灵活性方面:提供更高级别的互通,包括多功能、多环境能力、多模式操作和多频带接入。

与1G和2G系统相比,3G系统的主要特点可以概括为以下内容。

1)全球普及和全球无缝漫游的能力:3G系统提供全球覆盖,全球统一分配频段,全球统一标准。

2)支持语音、数据、图像及多媒体等业务,根据需要提供带宽,要求无线接口能满足以下要求:快速移动环境中最高速率可达144kbit/s;室外到室内或步行环境中最高速率可达384kbit/s;室内环境中最高速率可达2Mbit/s。

3)具有良好的设计一致性、前后向兼容性及与固网的兼容性:不同厂家产品的设计具有良好的一致性和设备互通性;方便从现有蜂窝系统进行平滑演进及其进一步发展;可以综合现有的公众电话交换网、综合业务数字网、无绳电话系统、地面移动通信系统、卫星通信系统等,以提供无缝覆盖。

4)提供充足的带宽、较高的频谱效率及良好的业务服务质量(Quality of Service,QoS)。随着数据业务的增长,尤其是新型多媒体业务的不断涌现,用户对数据带宽及服务体验的要求也不断提高。针对目标业务,在保证业务质量的前提下,如何尽量改善频谱效率、提高系统容量,是3G系统设计的关键

5)提供良好的系统安全机制:移动通信业务已经渗透到社会生活的方方面面,移动通信系统的安全性除了牵涉到用户的个人隐私外,还可能与国家的政治、经济、金融领域的安全性密切相关,3G系统应该适应这些安全性的要求。

2.IMT-2000系统结构

(1)系统组成

IMT-2000系统功能模型如图2-4-1所示。该系统主要由四个功能子系统构成,即核心网(CN)、无线接入网(RAN)、移动终端(MT)和用户识别模块(UIM)组成。分别对应于GSM系统的交换子系统(NSS)、基站子系统(BSS)、移动台(MS)和SIM卡。

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图2-4-1 IMT-2000系统的功能模型

(2)系统接口(www.xing528.com)

1)网络与网络接口(NNI):由于ITU在网络部分采用了“家族概念”,因而,此接口是指不同家庭成员之间的标准接口,是保证互通和漫游的关键接口。

2)无线接入网与核心网之间的接口(RAN-CN):对应于GSM系统的A接口。

3)无线接口(UNI)。

4)用户识别模块和移动台之间的接口(UIM-MT)。

(3)结构分层

与第二代移动通信系统相类似,第三代移动通信系统的分层方法也可用三层结构描述。但第三代系统需要同时支持电路型业务和分组型业务,并支持不同质量、不同速率业务,因而其具体协议组成要复杂得多。对于3G,各层的主要功能描述如下。

1)物理层:由一系列下行物理信道和上行物理信道组成。

2)链路层:由媒体访问控制(MAC)子层和无线链路访问控制(RLC)子层组成。MAC子层根据LAC子层的不同业务实体的要求对物理层资源进行管理与控制,并负责提供RLC子层的业务实体所需的QoS级别。RLC子层采用与物理层相对独立的链路管理与控制,并负责提供MAC子层所不能提供的更高级别的QoS控制,这种控制可以通过ARQ等方式来实现,以满足来自更高层业务实体的传输可靠性

3)高层:集OSI模型中的网络层、传输层、会话层、表示层和应用层为一体。高层实体主要负责各种业务的呼叫信令处理,语音业务(包括电路类型和分组类型)和数据业务(包括IP业务、电路和分组数据、短消息等)的控制与处理等。

3.IMT-2000系统的特点

IMT-2000系统有以下主要特点。

1)IMT-2000具有全球性漫游的特点。虽然经过国际标准化组织的努力,最终还是没有将所有的候选技术合并成一个无线接口。但是,已经使几个主流的无线接口技术间的差别尽可能地缩小了,为将来实现多模多频终端打下了很好的基础。

2)IMT-2000系统的终端类型多种多样。IMT-2000系统的终端包括普通语音终端、与笔记本电脑相结合的终端、病人的身体监测终端、儿童的位置跟踪及其他各种形式的多媒体终端等。

3)IMT-2000系统除提供质量更佳的语音和数据业务外,还能提供一个很宽范围的数据速率、不对称数据传输能力;有更高级的鉴权和加密算法,提供更强的保密性。

4)IMT-2000系统能与第二代系统共存和互通。系统的结构是开放式和模块化的,可很容易地引入更先进的技术和不同的应用程序。

5)IMT-2000系统包括卫星和地面两个网络,适用于多环境。同时具有更高的频谱利用率,可降低同样速率业务的价格。

6)IMT-2000系统可同时提供语音、分组数据和图像,并支持多媒体业务。用户实际得到的业务将依赖于终端能力,属于的业务集及相应的网络运营者能够提供的业务集。目前的业务将根据市场需求的驱动不断完善和演化。

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