3G技術的演進

技術路線（Technology route）是指要達研究目標準備採取的技術手段、具體步驟及解決關鍵性問題的方法等在內的研究途徑。

技術路線也可以理解為技術開發的“作戰過程和計畫”。這裡我們就聊一聊WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三種技術演進歷程。

WCDMA技術演進路線

擁有WCDMA標準的是歐洲的諾基亞西門子、愛立信等傳統的GSM巨頭。GSM用戶占全球手機用戶總數的81%以上。從GSM過渡到WCDMA，平滑升級，符合那些國際跨國GSM運營商的利益。目前WCDMA以在46個國家獲得商業套用，運營商超過105家，全球WCDMA的用戶接近5億。從市場趨勢看，WCDMA已經成為3G通信市場的主流技術之一。

WCDMA的技術路線

基於3G的無線網，WCDMA的技術路線：“無線接口向高速傳送分組數據發展，無線網路向IP化發展，工作頻段向多頻段方向發展”。簡單一點說就是：高速、IP化、多頻段。

WCDMA的技術路線如圖1所示。

圖1 WCDMA的技術路線

上述的路線圖，介紹了WCDMA技術版本的變化。先概述一下：總體的來看WCDMA技術演進的思路應該是分層、分離、寬頻、IP。

通信行業1G、2G、3G、4G、藍牙、WLAN、WiMax、LTE等等，新的理念層出不窮呢。3GPP R99是個什麼呢？研發3GPP R99達到什麼目的呢？

技術的發展本身是一個量變到質變的過程。真正的劃分“1G、2G”。其實是“事後總結，事後諸葛亮！”。拋開這些讓人眼花繚亂的符號。人們感到溝通愈來愈快捷、方便，業務越發多樣、價廉，就都會感到“時代進步了！”

3GPP（3 rd Generation Partnership Project ）是專門制定WCDMA標準的國際化標準組織。R99是WCDMA技術真正商用，確立地位的技術本版。R99的根本目的是進入了WCDMA時代。R99版本充分考慮到WCDMA網路如何與GSM網路並存，如何保證歐洲廣大GSM運營商的既得利益和已有的投資。因此，R99的目的明確：提高頻譜利用率，提高網路容量，平滑演變到WCDMA。

從技術實現的角度不是很容易理解；從功能實現的角度入手就更直觀些；R99主要是引入全新的無線接入網路UTRAN、自適應多速率語音編碼（AMR）、開放的業務結構（OSA），GSM/WCDMA系統間漫遊和切換。還有基於GPRS的分組數據業務（通俗來講類似於ISDN上網業務）和支持所有GSM中定義的補充業務。

還有很重要的一點是建立開放的業務結構OSA（Open Service Architecture）這是3GPP組織提出的用於快速部署業務的開放平台。OSA著眼於為移動通信用戶提供，希望將業務部署和承載網路分離開來（體現了分離的思想），成為獨立部分以便第三方業務提供商用機會參與競爭，有利於多廠商互通和快速地部署新業務。R99的發布實現了WCDMA從2G到3G的平滑過渡。

WCDMA演進：R4版本的發布。這一次主要的變化在核心網，無線網路基本沒有實質性的變化。R4版本拋棄了傳統交換網路的概念，而引入了下一代網路（NGN）的層次結構，這更符合未來網路的發展趨勢。

R4版本主要引入了MSC伺服器（MSC server）和媒介網關（MGW），在電路交換域中把呼叫控制和承載分離，也就是我們常說的分層結構；電路域支持基於ATM/IP的分組傳輸技術，包括語音和信令等；Streaming級別的分組業務。分組技術的引入造成核心網路結構發生很大的變化。由於GSM系統中的MSC節點是一個TDM交換設備，很難套用到這樣一個基於ATM/IP的網路結構中。因此，一個嶄新的節點——媒介網關（MGW）出現在3GPP R4的網路中。它位於網路用戶數據層的邊緣，除了完成ATM/IP層的交換和傳輸外，在接入側負責完成無線網路接入的功能，在另一端，它是通向外部PSTN網路的接口。媒介網關通過H.248協定接受MSC伺服器控制。

這種分層網路具有許多優勢：它是一種開放的通用網路體系結構，能夠滿足電信領域當前和未來的快速發展；具有靈活性，適應話務流量增長、通信模式的變化以及各種話務流量的混合；各層之間相互獨立，每層都有單獨發展的空間，比如不同領域的新技術可體現在不同層上；靈活的傳輸選擇；允許部署多種不同的傳輸技術（包括現有技術和新興技術），而且不會對控制層、業務層或套用層產生影響；為多業務網路提供通用傳輸，如多種業務（話音、數據、運維）可以共享同一傳輸網路；最佳化分配資源，使網路資源得到更有效的利用。

WCDMA基本秉承了分層、分離的技術路線。WCDMA發布的R99版本其實更適合新建網的運營商採用，而R4版本一直被認為是R99到R5的過渡性版本，沒有多少存活期。而現在從“全IP網路”的技術路線發展看；R4可能還有很大的生存空間。而且，值得一提的是R4版本的標準主要採納了中國自主研發的TD-SCDMA標準作為WCDMA-TDD的標準。這導致了TD-SCDMA的誕生！

R5 版本是2002年6月凍結的。R5版本是全IP（全分組化）的第一個版本。而且在技術研究上又有了新的突破：在無線接入網引入了HSDPA（高速下行分組接入），大大改善了下行分組數據傳輸性能，下行峰值數據速率有望達到8~10Mbit/s，容量提高2~3倍。

這就大大突破的3G的基本速率要求.！

但，目前R5版本還沒有哪一個廠家投入商用。具體R99----R4---R5---R6的技術路線這裡就不詳細介紹了！

WCDMA演進路線

科學技術的進步有其固有的規律性。電信業的發展總趨勢“全IP化”的是不會變的。廣大消費者要求更快的速度、更高的質量這一需求也是不會變的。

總體來WCDMA技術，在科學研究方面有創新和突破。比較準確地把握了技術演進的方向。

WCDMA技術路線：

無線網側網路的技術路線是沿HSPA的方向發展。

核心網側的技術路線是沿IMS融合的方向發展。

深入分析一下：WCDMA在無線網側的網路。其實可以有兩條路線：

路線一：HSPA直接向LTE（Long Term Evolution）跨越，達到LTE+

WCDMA可以選擇在合適的時機全方位引進LTE技術。讓LTE承載更多的話音類業務和數據業務。這樣對WCDMA技術是有益的。其優勢在於LTE（LTE已列入3GPP R8正式標準）標準制定進度和技術發展較為順利，廣受各電信設備廠商的重視和支持。相對於第二條路線，LTE能夠提供更高的速率。可以領先的技術迅速“擴大地盤”。但其劣勢也是明顯的：由於LTE重新定義了空中接口和網路結構，以OFDM為核心技術，這與3G系統的CDMA技術相比，存在本質上的差別。無法與3GPP其他各版本兼容。UTRAN的網路移動台無法接入LTE網路，UTRAN的網元也無法直接實現與LTE網路的共用。

這種技術路線採用突變的形式，大量的HSPA用戶需要更換終端。已有HSPA網元無法再利用，已有3G的巨大投資得不到有效的保護。

路線二：WCDMA—〉HSDPA—〉HSUPA—〉HSPA+—〉LTE

這一條路線其實許多運營商已經開始實施。通過HSPA性能的逐步提升，逐步向LTE邁進。這條路線的優勢是平滑演變，現有的網路投資可以得到最大限度的保護。其不足之處也是明顯的：選擇這條路線的前提條件上HSPA+先達到套用的成熟度。但從過去一段時間來看HSPA+技術研究和標準制定的進度落後於LTE，也就是說HSPA+存在一定的不確定性。

從網路運營的角度看，HSPA發展到一定時間之後通過增加一副天線和軟體升級就可以平滑的過渡到HSPA+。這樣既可以達到投資效益的最大化。又顯著提升了系統速率，給用戶不斷的驚喜。

LTE是2004年底就提出了，其戰略目的也是為了進一步改進和增強3G技術的性能，對應WiMAX等新興無線寬頻接入技術的競爭。

為了實現向LTE演進的系統目標，3GPP提出了一系列新技術和實現方案，而且不考慮與現有WCDMA系統的後向兼容。LTE重新定義了空中接口和核心網路，摒棄了CDMA技術而採用OFDM技術，只支持分組域，這導致LTE與已有3GPP各版本標準不兼容（已納入3GPP R8），現有3G網路很難平滑演進到LTE。這也是WCDM選擇漸進技術路線的原因。

還需要探討一下WCAMA的核心網側的技術路線：IMS。

IMS，3GPP早在2002年就提出來了。為什麼現在廣受關注呢？

IMS意味著融合。而融合已經成為電信業發展的主要趨勢。電信業將面臨新的格局：即從ICT（Information and Communication Technology ）單一產業鏈結構，逐步向TIME（Telecom, Internet, Media and Enterainment）型多種生態系統轉變。整個業界的技術標準趨向統一，固話網、移動網、Internet趨向融合。對用戶而言，在任何地點，通過任何設備、任何螢幕訪問任何服務的夢想將逐步實現。

3GPP R5中定義的3G核心網向全IP演進的網路結構，已獲得廣泛的認可和引用，得到了3GPP2、IETF、ITU-T、TISPAN、OMA、ATIS等重要標準組織支持和關注。IMS提出的分層網路結構，導致電信業務的提供有了很大的改變：業務提供從網路實體中分離出來，由各種套用伺服器和認證伺服器來完成業務生成、業務認證、業務運行和業務計費等。這些在上文中都有很多的描述了。

WCDMA核心網側的技術路線：

1） R5：確立IMS的網路架構；

2） R6：研究如何實現固定網路接入；

3） R7：定義DSL和cable modem接入以及CS域承載IMS語音；

4） R8：ALL-IP網路研究（common IMS）

cdma2000技術演進路線

cdma2000技術目標

現在，我們來聊一下CDMA2000的技術路線。

CDMA2000標準主要由美國高通公司主導。數據顯示：全球CDMA用戶數已突破5億，CDMA2000的用戶數達4.94億，EV-DO寬頻用戶數達到1.28億。63個國家167家運營商支持CDMA2000技術標準。CDMA2000 1X EV-DO版本A在70個運營商得到部署，另有38家運營商也即將上線。不能不承認：CDMA2000也是3G通訊市場的主流技術標準呀。

CDMA技術標準由3GPP2標準組織負責。3GPP2成員包含：TIA（北美）、CCSA（中國）、ARIB/TTC（日本）和TTA（韓國）。其目標寫得很簡潔“提供更加高速的無線速率，全IP的網路結構”。

談到cdma2000的技術路線，CDMA2000無線網側已有的標準為1x、EV-DO、EV-DV。這是單載波的技術路線。現有的協定版本包含Release 0, Release A, Release B, Release C。cdma2000已放棄了多載波（3x）的技術路線。

CDMA2000核心網側的路線如下：

ANSI-41-D/E/F→Phase 0→Phase 1→Phase 2 LMSD STEP1/STAGE2/STAGE3→Phase 3ALL IP。

還需要說明一下：CDMA2000核心網側的技術路線並不是唯一的，實施過程中可以跳過其中的某一個環節進入下一個環節。

高速，全IP，總體看來cdma2000的目標和WCDMA是一致。簡要講：曹魏集團的技術路線是HSPA和IMS。那cdma2000有什麼呢？

簡要講：相應對應的cdma2000有EV-DO和MMD。其中的MMD標準就是由3GPP2制定。MMD的體系結構和基本理念與WCDMA的IMS基本一致。最終將融合和統一到common IMS範圍。但EV-DO和HSPA在技術上是由差異的。

cdma2000演進路線

在這裡有必要說明一下：cdma2000的技術標準體系與WCDMA最大的不同在於WCDAM標準的每個版本強調全系統統一發展；而cdma2000標準則被劃分為相對獨立的模組，每個模組通常按照自己的發展道路演進。

最初，3GPP2在cdma2000發展方向及標準的研究主要集中在1x EV方面(其中1x表示1個1.25MHz載波，EV意為演進)，包括1x EV-DO(也稱為高速分組數據HRPD)和1x EV-DV兩大體系和趨勢。其中1x EV-DO專門為高速無線分組數據業務設計，1x EV-DV系統則能夠提供混合的高速數據和話音業務。其中CDMA2000 1x EV-DO或CDMA2000 HRPD的設計初衷是作為CDMA2000 1x的補充，提供更高速無線接入網際網路的方法，使得用戶可以共享網際網路資源。HRPD僅提供非實時數據業務，其中前向峰值速率高達3.1Mb/s。HRPD適應於類似流媒體及大檔案下載等業務的開發。至於實時業務(如話音)，可通過與CDMA2000 1x網路的配合或VoIP的方式實現。但HRPD不能完全後向兼容CDMA2000 1x。 CDMA2000 1x EV-DV的設計初衷是提供可與HRPD競爭的數據速率，並且兼容CDMA2000 1x，1x EV-DV可提供非實時高速分組數據業務和實時業務，前向峰值速率高達3.1Mb/s。1x EV-DV可為用戶提供各種多媒體服務。1x EV-DV完全後向兼容CDMA2000 1x系統。

由於技術實現的難度較大，1x EV-DV一直不太成熟，不具備商用化的條件。相反，由於EV-DO能夠提供高速的移動數據業務。得到市場的認可。這是電信業界“技術決定論向市場決定論轉變”的又一例證。

cdma2000還利用干擾抵消、解碼器改進和其他增強技術使網路容量擴大一倍以上，這樣網路運營商就能夠在一個1.25MHz的信道上為一個扇區同時提供多達100個語音通話。利用這些網路增強技術的運營商將能夠以半數頻段支持現有和未來的語音需求。除了擴大可帶來收益的語音服務容量，CDMA2000技術路線還涉及增強的EV-DO網路，該技術具有更強的移動寬頻連線、廣播/多播，豐富的多媒體信息、高性能的PTT以及廣播和用戶生成內容的傳送與接收。

EV-DO版本B（增強版）能使運營商在現有頻段內實現版本A多載波聚合，創造更寬的數據信道。通過聚合多個版本A載波，版本B的運營商除了能夠提供更快的數據傳輸速率，還能為用戶帶來穩定的寬頻體驗，無論用戶身處蜂窩覆蓋區域的哪個位置。版本B最初將提供三倍於單個版本A信道的數據傳輸速率，通過更多無縫下載和更快的數據共享能力極大地提高了用戶體驗。提供高達14.7Mbps的前向鏈路數據速率（而反向鏈路速率仍然是5.4Mbps），通過先進的基站數據機，實現干擾抵消和更高階的調製能力。

但是，從數據看，CDMA2000技術提供的速率明顯低於WCDMA的HSPA技術呀？

面對這個現實，cdma2000還提出了UMB（超移動寬頻）的標準計畫。UMB是基於正交頻分多址接入（OFDMA）。其技術實質與3G的CDMA技術存在本質的差別，已進入4G的範疇。

目前現狀是，cdma2000的代表高通公司放棄了原先的UMB，轉向LTE了！

cdma2000的技術路線歸結起來也是LTE和IMS呀！

TD-SCDMA技術演進路線

TD-SCDMA技術目標

當今的世界，國際市場的競爭歸根到底是技術之爭和標準之爭。中國自主的3G標準TD-SCDMA作為移動他通信國際技術標準的突破是值得“大書特書”的。

中國提出的TD-SCDMA標準相對於前兩個標準晚了許多，技術標準成熟度也有一定的差距。但我們要看到中國的技術標準雖然提出的較晚，但在技術實現上有很多創新。其後發優勢是不容忽視的。

TD-SCDMA技術目標：“引入新的技術特性，進一步提高系統的性能”。目前已規劃引入的技術特性包含：智慧型天線終端定位功能、HSDPA、MIMO等。

從市場份額的角度分析，TD-SCDMA技術在剛國內開始大規模商用。，目前，中國移動推廣TD的步伐正在加快，預計年內TD的用戶將增加到750萬，2011年則會增加到7500萬左右。雖然在國際市場的前景還不太明朗，但我們應該有信心，有中國政府的大力推動，有中國企業的和技術專家的頑強拼搏，依託中國的龐大市場，TD-SCDMA標準後續發展將會取得更大的成功。

TD-SCDMA雖然通過形成了國際標準，但國際通信巨頭投入TD的並不多。作為標準化的組織，TDD和FDD的規範進展是同步的。並且，由於頻譜率利用上的差異，TDD方式已經表現出越來越多的優勢。

下面來介紹一下TD-SCDMA技術路線：

TD-SCDMA演進路線

TD-SCDMA技術與標準的發展分為三個階段：

TD-SCDMA和TD-SCDMA增強型階段；

TD-SCDMA長期演進（TD-LTE）階段；

4G（IMT-Advanced）技術階段。

這三個階段又分別採用不同的技術類別：第一階段採用的是基於CDMA的技術；第二、第三階段採用的是OFDM（正交頻分復用）技術。

TD-SCDMA技術和WCDMA技術。都屬一個3GPP小組。基本確保了兩個標準的同步進展。還需要說明的是，TD-SCDMA的核心網側和WCDMA的核心網側是一致的。下文就不介紹TD-SCDMA核心側的技術路線了。

TD-SCDMA在技術上有其先進性。還需要強調的是：TD標準的通過還得益於中國的強盛。中國政府的積極支持和中國巨大的市場，讓西方的利益集團不得不作出某些妥協。3G的三大主流標準是多國利益博弈的結果呀。

技術演進：

第一階段：

TD-SCDMA基礎版本為3GPP R4，主要是以實現話音和中低速數據業務為主。

增強版本：指TD-SCDMA的3GPP R5/R6/R7.（和WCDMA的技術路線基本一致喔）。TD-SCDMA採用的增強技術以HSDPA、HSUPA、MBMS（包含最佳化的MBMS）、HSPA+為代表。

第二階段：TD-LTE為長期演進階段

TD-LTE在基本多址接入技術的基礎上引入OFDM，取代CDMA；

在智慧型天線（SA）基礎上進一步引入MIMO技術，形成SA+MIMO的先進多天線技術；使性能獲得5-6倍（3GPP R6）版本的提升。同時確保平滑演進。

第三階段：4G（IMT-Advanced）TDD標準

在技術上基於OFDM，並進一步增強。確保後向兼容，使TD產業平滑演進；

針對NGMN和4G的需求，相對TD-LTE功能和性能有明顯的提升；

針對TDD特點在無線接口進行獨立最佳化，TDD/FDD採用統一的網路架構和分層；

4G-TDD系統滿足獨立大規模組網的需求。

TD-SCDMA大規模的商用是TD-LTE、4G-TDD，演進成功的必要條件。中國在標準領域達到了與國際主流技術基本同步的水平，但我們必須清醒地看到，技術標準的推廣決不單單取決於標準化研發的進程，而是與當前的產業規模是緊密相連的。當前新一輪移動通信標準和技術發展的浪潮已經興起，圍繞3G增強、LTE、B3G、4G（IMT-Ad-vanced）的競爭態勢已經形成。對TD-SCDMA及其演進技術標準而言既是嚴峻的挑戰也是難得的發展機遇。國際標準往往牽動絕大多數國家的利益，經濟大國必然會像爭奪3G標準一樣，在4G標準上展開廝殺。