3G系统演进2

简述3g标准的发展历程3G标准是第三代移动通信技术的标准，它为移动通信提供了更高的数据传输速率和更广的覆盖范围。

下面是3G标准的发展历程的简述：1. 第一阶段：GSM和CDMA技术的发展（1990年代）- 在第一阶段，主要的2G技术就是GSM（全球系统移动通信）和CDMA （码分多址）。

- GSM和CDMA为语音通信提供了数字化的解决方案，但数据传输速率仍然有限。

2. 第二阶段：3G标准的提出和制定（2000年代初）- 第二阶段是3G标准的提出和制定阶段。

- 1999年，第三代合作伙伴计划（3GPP）成立，联合了世界各地的电信标准制定机构。

- 3GPP开始制定3G标准，其中包括两种主要的3G技术：WCDMA（广泛采用的CDMA技术）和CDMA2000（基于CDMA的技术）。

3. 第三阶段：3G商用化和推广（2000年代中后期）- 第三阶段是3G商用化和推广阶段。

- 2001年，日本成为世界上第一个商用3G服务的国家。

- 随后，世界各地开始推出3G服务，并逐渐普及。

- 3G技术提供了更高的数据传输速率和增强的多媒体功能，使移动通信变得更加便捷和丰富。

4. 第四阶段：LTE（长期演进）技术的发展（2010年代）- 第四阶段是LTE（Long Term Evolution）技术的发展阶段。

- LTE是一种4G技术，提供更高的数据传输速率和更低的延迟。

- LTE技术为移动通信带来了更高效的数据传输和更丰富的应用体验。

综上所述，3G标准的发展经历了从2G到3G的演进过程，从GSM和CDMA到WCDMA和CDMA2000的制定和商用化，最终发展到了更高速的LTE技术。

这些标准的推出和普及，极大地推动了移动通信的发展和智能手机的普及。

3G业务系统的演进Spark Li<Version – 1.0>Issue Date - <2003-9-10 >DOCUMENT PDS ID: UTSI-SZRD-2002XXXXXXXXPRODUCT: RELEASE:FEATURE:SUBSYSTEM:DISTRIBUTE TO:目录1. 引言 (3)2. 3GPP R99 (3)3. 3GPP R4 (5)3.1 R4的结构 (5)3.2 R4的组网 (6)4. 3GPP R5 (9)4.1 R5的结构 (9)4.2 IMS的系统结构 (10)4.3 IMS的设计思想 (13)4.4 IMS的基本呼叫流程 (19)5. 业务系统的演进 (22)5.1 IMS和MSC系统架构的比较 (22)5.2 MSC的演进需求 (23)6. 3G的发展方向 (24)6.1 现存的问题 (24)6.2 业务的发展方向 (25)1. 引言3G网络的发展是在现有各种网络向下一代网络NGN演进的大背景下进行的，因此3G网络的演进最终融合进NGN。

演进中的3G业务系统 将可以提供语音、数据和多媒体等各种业务的综合开放的网络构架。

3G R4标准实现了网络承载和业务应用相分离、承载和控制相分离、控制和用户平面相分离的原则，向NGN发展迈出了第一步。

为了融合下一代网络，3G R5标准通过IMS 业务系统继续向基于软交换技术的全IP网络结构发展。

本文介绍了3G 协议业务系统发展，特别是业务系统从电路域到IMS域的演进。

2. 3GPP R99R99核心网络在网络结构上与GSM保持一致。

在电路域（CS）基于TDM技术，仍采用分级组网模式；在分组域（PS）基于IP组网，通过GGSN接入外部分组网络。

电路域包括MSC(移动交换中心)、GMSC(关口移动交换中心)等设备；分组域由SGSN(服务GPRS支持节点)和GGSN(关口GPRS支持节点)两部分组成。

3G发展和演进介绍2课程目标l了解移动通信系统的发展历程l了解IMT-2000的频谱规划情况l了解WCDMA 系统业务应用情况l了解WCDMA 协议版本的演进情况学习完本课程3G发展与演进介绍l3G发展概述l3G频谱分配l3G业务应用l WCDMA协议版本演进33G发展概述l第三代移动通信的提出èIMT-2000是第三代移动通信系统的统称è第三代移动通信系统最早由国际电信联盟１９８５年提出工作的频段在2000MHz故于1996年正式更名为IMT-2000è第三代移动通信系统是一种能提供多种类型能实现全球无缝覆盖与固定网络相兼容任何地点进行任何种类通信的通信系统43G的驱动力l第三代的主动权受到下面四个支配力量的驱使...u国际移动通信IMT-2000进程u日益增长的无线业务需求ＧＳＭＰＨＳ已经超出容量u希望更高质量的语音业务u希望在无线网络中引入高速数据和多媒体业务u基本十年一代的移动通讯发展速度53G标准化进程l 19851996更名为IMT-2000l 1992完成IMT-2000 RTT关键参数l 1999.11完成IMT2000全部网络标准6CATT3GPP 3GPP2 UWCCDECTOHG3G.IPIMT-2000 Recommendations783G 标准化组织T1P1TIAARIB T T AT T CC W T S 欧洲北美亚太3GPP3GPP2IMT-2000ETSIU M T S -W C D M A 98.12成立G S M 核心网W C D M A R T TCDMA200099.1成立ANSI-41核心网CDMA2000 RTT9TD-SCDMACWTSChinaW-CDMA ETSI(SMG 2)Europe W-CDMA ARIB Japan TTA2(~W-CDMA)TTA1(~cdma2000)TTAKoreaW-CDMAT1cdma2000TIA(TR 45.5)U.S.无线传输技术(RTT)区域标准组织(RSO)主要的CDMA 3G 提案3G技术体制l WCDMA由标准化组织3GPP所制定l cdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G 标准目前已经融合到3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中1011WCDMA 标准规划清晰顺应未来高速无线数据业务的需求l WCDMA 将分阶段引入IP ±ê×¼±È½ÏÍêÉÆlWCDMA 2001/06及以后发布的协议能够保持前向兼容3GPP Rel993GPP Rel43GPP Rel5功能冻结时间点2000/032001/032002/03•GSM/GPRS 核心网•WCDMA FDD•电路域IP 话音承载•电路域CS/MGW •TD-SCDMA•VoIP QoS 是关键•IP 实时多媒体•HSDPA12cdma2000标准发展lcdma2000在核心网标准和技术方面相对滞后规范完成时间点199519982000•QCELP 话音编码•9.6kbps•115.2kbps •8码道捆绑•307.2kbps •话音容量加倍cdma20001xEV-DO/DV2002•DO:高速数据业务•DV:高速数据业务ｃｄｍａ２０００－３ｘ ?TD-SCDMA发展历程开始TD-SCDMA 方面的研究TD-SCDMA提案形成TD-SCDMA在3GPP会议上通过，作为3GPP的提案之一199019981999TD-SCDMA与WCDMATDD技术融合13l GPRS在近期的全面推广l WCDMA的FDD模式R99版将在日本最先实用u2001年三月NTT DoCoMo的东京商用网开始运营u 目前日本各大运营商的第三代试验网络都已经开始运营l WCDMA在欧洲u目前EricssonÓÐGSMu目前已经有了多个公司的试验设备Ｅｒｉｃｓｓｏｎ143G发展与演进介绍l3G发展概述l3G频谱分配l3G业务应用l WCDMA协议版本演进1516185019001950200020502100215022002250ITUEuropeUSAMSSPCSAD BBCDCE FAFE MSSReserveBroadcast auxiliary2165 MHz1990 MHz1850190019502000205021002150220022501880 MHz1980 MHzUMTSGSM 1800DECTMSS 1885 MHz2025 MHz2010 MHzIMT 2000MSSUMTSJapanMSSIMT 2000MSSIMT 2000PHS18951918BC 1885AA’2170 MHzIMT 20002110 MHz2170 MHzMSSMSSCDMATDD WLLFDD WLL 19802025MHzGSM 1800CDMAFDD WLL196019201945Chinacellular(1)cellular(2)cellular(2)1805 MHz1865186518701885189018951910193019451965197019753G 频谱分配17185019001950200020502100215022002250ReserveUMTSGSM 1800DECTMSSMSSIMT 2000PHSMSSIMT 2000IMT 2000MSSIMT 2000IMT 2000IMT 2000MSSUMTSMSSA D EF A CMSSMSSMSS[GSM 1800, PCS]F E B B CITU IdentificationsEuropeChina**Japan,Korea (w/o PHS)Americas***1700175018009501000800850900IMT 2000IMT 200025002550260026502700IMT 2000UMTSGSMCellularPDCCellular MSSGSMIMT-2000IMT 2000IMT 2000UPCSPCS**D IMT 20003G 频谱l在国际电气通信联合会的世界无线通信会议l追加频率的分配主要考虑到将来需求的增加u800MHz 频段u1.7GHz 频段u2.5GHz 频段l该追加方案基本上采用了2000年2月APTÌá³öµÄ·½°¸3G追加频率确定1819185019001950200020502100215022002250ITU1850190019502000205021002150220022501880 MHz1980 MHz1885 MHz2025 MHz 2010 MHz IMT 20002170 MHzIMT 20002110 MHz2170 MHzMSSMSSChinaMSS MSS MSSFDDFDD1920 MHzTDDTDD20lIMT2000èÖ÷Òª¹¤×÷Ƶ¶ÎFDD19202110Ø时分双工方式１９２０ＭＨｚ２０２５ＭＨｚ二Ø频分双工方式１７８５ＭＨｚ１８８０ＭＨｚTDD2300与无线电定位业务共用共用标准另行制定三Ø198021703G发展与演进介绍l3G发展概述l3G频谱分配l3G业务应用l WCDMA协议版本演进21IMT-2000 的目标l全球统一频段全球无缝覆盖l高效的频谱效率l高服务质量144kbpsu步行环境2048kbps223G的业务应用误码不同业务QOS要求conversationalstreaminginteractivebackground时延23会话型业务类别l语音业务è实时会话要求端到端的时延很低且业务是对称或近似对称è使用AMR(自适应多速率)技术Ø12.2(GSM), 10.2, 7.95, 7.40(IS-41), 6.70(PDC), 5.90, 5.15 和4.75kbps.ØAMR的比特率可由无线接入网根据空中接口的负荷和话音连接的质量控制覆盖和话音质量之间根据运营商的要求进行权衡交易24会话型业务类别l视频电话è时延要求与语音业务类似è对于CS连接采用IETF SIP25数据流型业务类别l多媒体数据流è在数据流的信息实体之间保持时间的联系è数据被处理成稳定和连续的流è非对称业务26交互式业务类别l在一定时间内响应è基于定位的业务è网络计算机游戏27后台式业务类别l不需立即采取行动èE-mail 的传递èSMSè数据库的下载è...28多媒体业务概述Array•新业务-话音, 视频和数据的合成•是对话音业务的补充•3G的初期可支持CS域的会话型多媒体业务•下一步:可支持PS域的多媒体业务-具有实时的基于分组的业务2930LANWLAN3GO u t d o o rI n d o o r M o b i l i t y3G 发展与演进介绍l l l l3G发展概述 3G频谱分配 3G业务应用 WCDMA 协 议 版 本演进31WCDMA 协议版本的演进l l继承WCDMA R4所有的业务和功 能 核心网增加 IM IP多媒体域 RAN 向IP方向发展 增强的 IP QoS 能力 的IP多媒体业务 支持端到端继 承 2G GPRS 能GSM 和l继承 WCDMA R99 所有的业务 和功能l所有的业务和功l电路域结构的变化 载相分离控制和承l ll核心网分 CS 电路域和 PS 分组域 接 入 网 引 入 WCDMA UTRAN 核心网和接入网之间的 Iu 接口基于ATMMSC可以用合一或 支持多 IPSERVER MGW分离结构实现ll电路域引入分组话音种传输技术 TDM ATMR5lR4R99 2000 2001 2002规范完成时间 32R99 核心网络构架终端接入网3G核心网络3G CSMSC/VLR/GMSC/SSP外部网络PSTNUTRAN业务应用域ＨＬＲ／ＡＵＣ／ＥＩＲ／ＳＣＰ3G PSSGSN/GGSN33R99 核心网络接口介绍MSC/VLR GSM /GPRS BSS BSC BTSIu_CS A C/D/GsGMSCPSTN ISDNHLR/AUCPCU RNC NodeBGb Iu_PSSS7Gr/Gs/Gd/Ge GcSCE SMS SCP Internet, IntranetGPRS骨干网UMTS UTRANSGSNGGSN BGGpGiCGOther PLMN34R4 R 4 与R99 核心网络的差异SCPCAP Over TDM TUP/ISUP TDMHLRMAP Over TDMSCPCAP Over TDM/IPHLRMAP Over TDM/IPMSCMSCMSC ServerH.248TUP/ISUP/BICC TDM/ATM/IPMSC ServerH.248MGWMGWRANRANRANRANRANRANR99R435R4 R 4 核心网络接口介绍IP/ATM BackboneMGWGSM /GPRS BSS BSC BTS PCU RNC NodeBMc VMSC Server NcNbMGWPSTN ISDNGMSC ServerHLR/AUCSS7SCE SMS SCPGPRS骨干网UMTS UTRANSGSNInternet, Intranet GGSNCGBGOther PLMN36R5 R 5核心网络接口介绍37主要协议接口列表接口类型 接口名称 Iu-CS接口 RANAP CN-RAN接口 A 接口(BSSAP) Gs 接口 ( BSSAP+) B接口 C接口 D接口 MAP 接口 TDM/ IP 物理承载方式 ATM TDM TDM 相关实体 MSC-RNC MSC-BSC MSC-SGSN MSC-VLR MSC-HLR VLR-HLR 接口功能 WCDMA 用户侧信令的接入及语音通道承载的建立 GSM 用户侧信令的接入及语音通道承载的建立 由于 CN 的 电路域 VLR 与 分组域SGSN 交换用户信息 如 联合位置更新 寻呼协调等 用户的移动性管理 位置更新和补充业务的激活等功能 此接口为内部接口 标准不规范 获取用户的MSRN和与智能业务相关的用户状态 用户 位置等信息 29.002 23.078 获取用户的MSRN和与智能业务相关的用户状态 用户 位置等信息 29.002 23.078 用于两个MSC 之间的切换过程 同时 若一个MSC兼作 SC 当向一个用户发送或接受短消息时 也需在此 接口传送信息 29.002 用于EIR 验证用户的IMEI状态信息 当用户从一个 VLR 移动至另一个VLR 时 的IMSI 和鉴权参数信息 29.002 PS 用户签约信息 PUSH 业务支持 用于交换用户E接口 F接口 G接口 Gr接口 Gc 接口MSC-MSC MSC-EIR VLR-VLR SGSN-HLR GGSN-HLR38主要协议接口列表接口类型CAP接口接口名称CAP接口 Mc接口 ( H.248) Nc 接口 (ISUP/BICC)物理承载方式TDM/ IP IP TDM/ ATM/ IP TDM/ ATM/ IP TDM相关实体MSC(SSP)-SCP MSC Server MGW MSC Server-GMSC Server接口功能移动智能网与核心网之间的接口 用于 移动 智能业务逻辑控制 呼叫控制与媒体承载实体之间信令交互 于不同呼叫模式和媒体处理的接续 局间呼叫时 控制面协议互通 对媒体控制接口 Nb 接口(NbUP/ IuUP) MTUP/MISUP 接 口 Gn/Gp Ga PS CN 内部接口 Gr Gc Gi Uu RAN内部接口 Iub IurMGW -MGW局间呼叫时 用户面协议协商 移动网络与PSTN/ISDN网络互通 以及移动 网络内部不同本地网之间互通 PDP 管理 计费 位置管理 PUSH业务 用户签约信息管理 PS业务移动被叫GMSC-PSTN/TMSC SGSN-GGSN GSN-CGIP IPSGSN-HLR GGSN-HLR GGSN-PDN分组移动网络与外部数据网之间通信 空中接口 无线资源管理 软切换无线 ATM ATMUE-NodeB NodeB-RNC RNC-RNC39小结l本章主要介绍了u u u u uIMT-2000标准化组织 3G的演进过程 3G频谱情况 3G的业务应用 WCDMA协议版本的演进情况4041。

第三代移动通信系统（3G）的发展历史ITU TG8/1早在1985年就提出了第三代移动通信系统的概念，最初命名为FPLMTS（未来公共陆地移动通信系统），后在1996年更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunications 2000）。

第三代移动通信系统的目标是：世界范围内设计上的高度一致性；与固定网络各种业务的相互兼容；高服务质量；全球范围内使用的小终端；具有全球漫游能力；支持多媒体功能及广泛业务的终端。

为了实现上述目标，对第三代无线传输技术（RTT）提出了支持高速多媒体业务（高速移动环境：144Kbps，室外步行环境：384Kbps，室内环境：2Mbps）、比现有系统有更高的频谱效率等基本要求。

第三代移动通信标准发展大事记1985年，未来公共陆地移动通信系统（FPLMTS）概念被提出。

1991年，国际电联正式成立TG8/1任务组，负责FPLMTS标准制订工作。

1992年，国际电联召开世界无线通信系统会议（WARC），对FPLMTS的频率进行了划分，这次会议成为第三代移动通信标准制订进程中的重要里程碑。

1994年，ITU-T与ITU-R正式携手研究FPLMTS。

1997年初，ITU发出通函，要求各国在1998年6月前，提交候选的IMT-2000无线接口技术方案。

1998年6月，ITU共收到了15个有关第三代移动通信无线接口的候选技术方案。

1999年3月，ITU-R TG8/1第16次会议在巴西召开，此次会议确定了第三代移动通信技术的大格局。

IMT-2000地面无线接口被分为两大组，即CDMA与TDMA。

ITU-R TG8/1巴西会议结束不久，爱立信与高通达成了专利相互许可使用协议。

1999年5月，国际运营者组织多伦多会议上30多家世界主要无线运营商以及十多家设备厂商针对CDMA FDD 技术达成了融合协议。

1999年6月，ITU-R TG8/1第17次会议在北京召开，这次会议不仅全面确定了第三代移动通信无线接口最终规范的详细框架，而且在进一步推进CDMA技术融合方面取得了重大成果。

3G系统演变（摘选3G平台系统方案）1系统原理1.1WCDMA与CDMA2000概述移动通讯系统已经经历了第一代模拟通讯系统，第二代数字通讯系统（GSM、CDMA），目前正朝第三代移动通讯系统发展。

由于存在两种不同的2G制式，所以在2G向3G的演进过程中，也存在相应的两条路线。

对于GSM，采用WCDMA的演进策略；对于窄带CDMA(IS95+ANSI 41)，采用CDMA2000的演进策略。

对于WCDMA与CDMA2000两种制式，无论是无线技术还是网络技术，都存在非常大的相似之处，而这也正是这两种制式可以采用一个统一平台的技术基础。

对于两种制式来说，其标准的制定都非常注重逐步演进的概念，以保证整个网络体系的发展是采取一种平滑的演进策略，并且可以向不同的运营商提供不同的解决方案与建网策略，以满足不同运营商的特殊需求。

由于标准是逐步演进的，所以标准的制定也必然是分阶段的。

从目前的标准来看，WCDMA分成三个比较清晰的阶段，即R99、R4、R5；CDMA2000标准的阶段划分比较模糊，但也基本可以对比于WCDMA，划分为3个阶段，即Phase 0、Phase 1/2、Phase 3。

在此，需要特别强调的是，对于这两种制式来说，运营商并不需要严格遵循标准的三个阶段去分阶段构建自己的网络。

运营商可以根据自己的事迹情况选择从某种阶段标准构建自己的网络，也可以跨越某个阶段。

例如，对于没有2G网络的运营商，如果在全IP的标准以及供货环境都成熟的情况下，完全可以选择跨越前两个阶段，直接构建全IP的网络。

在本章中，将分别对两种体制标准的三个发展阶段做详细描述。

对于各个网元的功能与各个接口的功能，请参考附录1与附录2。

在本章中以及附录1与附录2中，如果未特别指明所描述的网元与接口是属于哪个体系，则此描述对两种体系都适用。

1.2第一阶段图4.1所示是WCDMA R99的网络示意图，图4.2所示是CDMA2000 Phase0的网络示意图。

2G到3G及的演进一、2G网络向3G演进的模型目前，中国现有移动通信网络主要有GSM/GPRS和CDMA20001X，分别可以提供速率为114kbit/s和153kbit/s的数据业务。

其中，由于WCDMA和cdma2000分别基于现有GSM/GPRS和IS-95网络上提出的3G标准，所以从2G网络向3G最有可能的演进路线将是GSM向WCDMA过渡，以及IS-95朝cdma2000演进。

当然，由于TD-SCDMA除接入网与WCDMA不同之外，其核心网基本与WCDMA一样，因此另一条演进路线有可能由GSM向TD-SCDMA发展。

具体3G网络的演进路线如图1所示。

图1 中国3G网络演进路线示意图图1所示的各种无线接入技术都有各自的特点和优势。

目前，无线接入网技术没有确定，不排除同时存在各种接入技术的可能性，同时终端用户对3G网络的期望比较高，潜在3G通信运营商之间的竞争也异常激烈。

移动运营商在了解未来移动通信网络主要关键技术的基础上，利用和整合现有资源，从而灵活和高效地利用不同无线接入网技术来为用户提供无缝、高质量的移动网络，并对公共关键网络节点和资源进行整合，已成为了领先的关键。

有以下几点需要考虑：（1）核心网络的建设要为未来的宽带业务和灵活的无线接入技术提供支撑。

（2）网络维护管理系统要为不同的无线接入网络提供无缝的维护管理平台。

（3）传输网络的建设为未来的宽带业务提供支撑。

（4）无线接入设备站点资源（基站和室内分布系统）的改造、整合和储备。

二、2G和3G协同规划及优化目前移动运营商已拥有成熟的2G网络，在满足用户语音需求上已不成问题，因此在3G发展初期应首先在数据业务需求大的发达城市或区域建设3G网络，然后逐渐扩大覆盖范围。

由于3G网络采用cdma接入方式，是干扰受限系统，建网时应该按照“一步规划，分步实施”的原则。

首先做好长期的网络规划，然后按照移动通信普及率和业务发展需求在不同地区逐步推进。

3G核心网演进和IMS摘要文章介绍了3G核心网的演进历程和IMS的体系结构及协议，阐述了IMS对PS域的要求，与CS域的互通，及其和CS域在业务发展上的关系，最后分析了IMS的几个发展阶段。

1、引言3G核心网分为电路交换域（CS域，Circuit SwitchedDomain）和分组交换域（PS域，Packet SwitchedDomain）。

CS域为用户提供“电路型业务”或相关信令连接路由；PS域为用户提供“分组型数据业务”。

PS域源于通用无线分组业务（GPRS，General Packet RadioService），在GPRS（2.5G技术）的基础上实现了功能扩展和增强，其最终目的是提供高速的分组数据业务。

IMS以IP分组网络作为承载，可以通过GPRS接入，为3G用户服务还可以有其他接入方式如WLAN、xDSL 等，为非3G用户服务。

IMS作为融合IP网络中的统一的呼叫控制核心，促进了网络融合。

从功能上来说，IMS 作为新的子系统，和电路域、分组域有着并列关系，即3G核心网在3GPPR5版本以后可以分为CS域、PS域和IMS。

通过PS域接入IMS服务，对PS域提出了新要求，如Go接口、P-CSCF发现机制、基于流的计费等。

对于基本的语音呼叫和视频呼叫，可以通过IMS和CS域互通实现。

在业务发展上，CS域和IMS是业务互补、网络互通、融合替代的关系。

2、3G核心网演进从3GPP标准的演进可以较为清晰地说明3G核心网的演进过程。

如表1所示。

表13GPP版本演进从表1中可以得出结论：R5以后，3GPP核心网的电路域不再有发展，而发展变化是以IMS为核心在分组域展开的。

分组域除了承担原有的提供分组数据业务以外，还需要为IMS提供承载。

3、IMS体系结构和特点图1描述了IMS的体系结构。

IMS网络可以通过PS接入，也可以通过其他网络接入（如WLAN和xDSL），可以与CS域互通，以及与其他的IMS网络互通。