[科普中国]-未来公众陆地移动电信系统

简介

第三代移动通信系统。最早于1985年由国际电信联盟(ITU)提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS)，1996年更名为IMT－2000(国际移动通信－2000)，意即该系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kb/s，预期在2000年左右得到商用。从1997年开始，由于第二代移动通信系统的巨大成功，用户的高速增长与有限的系统容量和有限的业务之间的矛盾渐趋明显，第三代移动通信的标准化工作从1997年开始进入实质阶段。欧洲电信标准协会（ETSI）称其为通用移动通信系统（UMTS，Universal Mobile Telecommunication System）。1

IMT-2000是一个全球无缝覆盖、全球漫游，包括卫星移动通信、陆地移动通信和无绳电话等蜂窝移动通信的大系统。它可以向公众提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务，如图像、音乐、网页浏览、视频会议等。它是一种真正的“宽频多媒体全球数字移动电话技术”，并与改进的GSM网络兼容。它的基本目标为：

（1）形成全球统一的频率和统一的标准；

（2）实现全球的无缝漫游；

（3）提供多种业务。

无线接口技术标准在经过详细的技术评估、研究分析及大量的协调和融合工作之后，在2000年5月ITU－R 2000年全会(RA－2000)批准、通过了IMT－2000的无线接口技术规范(RSPC)建议，它分为CDMA和TDMA两大类共五种技术。

其中主流技术为以下三种CDMA技术：

1)IMT－2000 CDMA－DS(IMT－2000 直接扩频CDMA)，即WCDMA。它是在一个宽达5M的频带内直接对信号进行扩频；

2)IMT－2000 CDMA－MC(IMT－2000 多载波CDMA)，即cdma2000。这是美国提出的技术，由多个

中国IMT-2000频谱分配

1.25M的窄带直接扩频系统组成的一个宽带系统；

3)IMT－2000 CDMA TDD(IMT－2000 时分双工CDMA)：目前包括TD－SCDMA和UTRA TDD，其中TD－SCDMA是我国提出的技术。

相应的TDMA技术标准为：

（1）IMT-2000 TDMA SC，对应UWC-136

（2）IMT-2000 FDMA/TDMA，对应于DECT

最终，基于CDMA技术的三个标准被ITU接纳，形成了3G的三大标准，即WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA。2

ITU对IMT-2000的要求ITU对IMT-2000的无线传输技术RTT提出了以下要求：

（1）室内环境至少2Mbit/s；

（2）室外步行环境至少384kbit/s；

（3）室外车载运动中至少144kbit/s；

（4）传输速率能够按需分配；

（5）上、下行链路适应于传输不对称业务的需要。

ITU于1997年7月发出征集无线传输技术的通函，要求各国于1998年6月底前提交候选无线传输技术方案。到截止日期前，共有10个组织提交了十几个候选方案。1999年11月在芬兰召开的ITU第18次会议上，正式确定了IMT-2000的三种主流标准，包括欧洲提出的WCDMA标准，中国提出的TD-SCDMA标准和美国提出的cdma2000标准。其中，WCDMA和TD-SCDMA可以后向兼容GSM，cdma2000后向兼容第二代CDMA系统。

IMT-2000的技术演进虽然ITU对3G标准的发展起着积极的推动作用，但是ITU的建议并不是完整的规范。3种标准的技术细节，主要是由3GPP和3GPP2两大标准组织根据ITU的建议来进一步完成的。其中，WCDMA和TD-SCDMA标准由3GPP开发和维护，CDMA2000标准由3GPP2开发和维护。3GPP的意思是第三代伙伴项目。

WCDMA，也就是UMTS，凭借与GSM技术之间的平滑过渡，以及自身的技术优势，成为目前应用最广泛、产业链最成熟的3G技术。

WCDMA的第一个版本为Release 99，简称R99，是在1999年完成发布的。其后的版本开始改称为R4，R5等 。 R99的网络结构与GSM类似，也分为用户终端、无线接入网和核心网。用户终端与接入网之间的接口为Uu接口，Uu接口采用宽带CDMA技术，即每载频带宽有5MHz，远宽于cdma2000的1.25MHz，以及TD-SCDMA的1.6MHz，所以称为WCDMA，W即为宽带的意思。R99的无线数据速率最高可达到2 Mbit/s 。R99的核心网分为电路域和分组域。电路域采用GSM的网络，分组域则采用GPRS的网络。

R99之后， 3GPP又分两个阶段提出了R4和R5标准。R4标准在2001年3月完成定稿版本， 在空中接口上增加了TD-SCDMA技术。相对于R99，R4在接入网的变化不大，主要变化集中在核心网的电路域，主要是将MSC分拆为MSC Server和MGW两个网元，然后大家也不必再用TDM电路来通信了，改用ATM或IP等分组链路来通信。这样做有什么好呢？这其实是一种软交换的架构，主要目的是使业务与控制相分离、控制与承载相分离。这样做可以高度灵活地融合现有业务，并方便开展新业务。这里面，MSC Server 相当于软交换机，MGW是接入网关，HLR可以看作是一种业务应用，分组网现在主要是IP传输网了。这就是R4的主要变化之处。这个变化，跟固网向NGN的演进是异曲同工。

R4之后的R5版本，主要变化有三个地方，一是在空中接口引入HSDPA技术，即高速下行分组接入技术， 使下行峰值速率达到14.4Mbit/s，成为真正意义上的宽带。 二是在接入网中引入IP承载，从而实现全网的IP传输，称为全IP。 三是引入IP多媒体子系统，简称IMS。引入IMS是为了更好地提供包括多媒体会议在内的各种各样、丰富多彩的新业务。

R5之后的R6，在网络架构上没有太大的变化，主要是引入了高速上行分组接入技术，HSUPA，以及多媒体广播和组播业务，MBMS。引入高速上行分组接入技术后，上行的峰值速率可以达到5.7Mbit/s。

R6之后，3GPP又继续推出了R7、R8、R9等，继续为提高数据速率而努力。R7的主要特点是将HSPA增强到HSPA+。R7之后的R8版本，又提出通过双小区来提高传输速率，相对于不同版本来说，这些改变并不够大。R8最大的改变，是接入网的扁平架构，即将RNC的功能集成到Node B中。RNC作为曾经的一个网元，在这次机构改革中，被合并了。 R8之后，还有R9，继续着提高WCDMA的数据速率的努力。不过，这时候，OFDM被认为比CDMA更有前途了。它的频谱效率更高，近乎理想，已被推选为未来无线接入的主角。

TD-SCDMA的TD意为TDD（时分双工）。所谓时分双工就是像对讲机一样，上下行无线链路共享相同的带宽，通过你说我不说、我说你不说的分时方式来轮流使用共享的频率。而WCDMA和CDMA2000则都是采用频分双工（FDD）的模式，上下行传输链路使用不同的频率来分开。TD-SCDMA在1.6MHz带宽上理论峰值速率可达到2.8Mbps。2001年3月，TD-SCDMA被写入3GPP的 R4版本，此后跟随WCDMA的不同版本共同演进。

CDMA2000的第一个版本是CDMA2000 1x Release 0。这个标准除了提供传统的话音通信外，还可以提供上传9.6kbit/s，下载153.6kbit/s的上网速率。尽管这个标准也冠名CDMA2000，但上网速率还达不到3G要求的2Mbit/s，因此也有人将这个标准称为2.5G标准，与GSM的ADGE处于同一阶段。此后为了演进到3G，CDMA2000出现了路线分歧：是继续前行，挺进EV-DV？还是转变方向，主攻EV-DO？EV-DV和EV-DO的最大区别是EV-DV既可打电话，又可以上网；而EV-DO只能上网。嘿，不能打电话那怎么行呢？显然是要舍DO而发展DV啦？不是的。业界最后是舍DV而发展DO。这是怎么回事呢？原来，EV-DV既复杂，又无优势可言。而EV-DO也就缺了个电话功能而已，让能提供电话功能的CDMA2000 Release A和EV-DO并存于一个小区中，不就既可以电话，又可以高速上网了吗？这就是CDMA2000的3G标准的实现方式。此后也有一系列的标准。

IMT-2000 三种标准比较

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