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移动通信原理与系统
1.6.1.3 5.1.3 2G系统向3G的演进策略

5.1.3 2G系统向3G的演进策略

3GPP和3GPP2制定的演进策略总体上都是渐进式的,这样既保证现有投资和运营商利益又有利于现有技术的平滑过渡。

由于2G网络庞大、用户数量巨大,需要考虑如何充分利用现有第二代网络,以使第三代的网络投资更加有效,有效的投资就意味着更高的利润,这也是衡量每一个公司运营状况的关键所在。对于第二代移动用户来说随着生活方式的改变,现有的话音和短信息(SMS)服务已经不能满足信息时代的要求,从而成为IMT-2000的潜在用户。现有网络的再使用,使它们更加方便地在原有无线网上得到新业务,同时减少花费。

中国2G有两大移动网络:IS-95、GSM。一般来讲,IS-95的演进方向是CDMA2000,GSM的演进方向是WCDMA或TD-SCDMA。如图5.1所示。

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图5.1 GSM、IS-95的演进图

1.GSM向WCDMA或TD-SCDMA的演进策略

GSM向WCDMA或TD-SCDMA的演进策略是:GSM→HSCSD(高速电路交换数据速率业务57.6kbit/s)→GPRS(通用分组无线业务速率171.2kbit/s)→EDGE(Enhanced Data Rates for Global Evolution,演进的增强数据速率业务384kbit/s)→IMT-2000的WC-DMA或TD-SCDMA。

HSCSD基于GSM原有电路业务的模型,无线传输部分速率的提高采用信道捆绑实现,即一个用户可分配多个信道,如分配6个信道,6×9.6kbit/s=57.6kbit/s。用户接入后即独自占用了分配的业务信道,不管有没有数据的传输,因而无线资源的利用率较差,不适合数据业务的传输。大多数国家都直接从GSM升级到GPRS。

GPRS采用分组交换技术,仅在实际传送和接收数据时才占用无线资源,高效传输高速或低速数据和信令,优化了对网络资源和无线资源的利用。定义了新的无线信道,分配灵活,提高了信道利用率,小区内多个用户可共享一条无线信道同时通信,某用户所需传输的数据量大而信道尚有空闲时,可同时占用同一载波的多个时隙通信,满足了数据业务的突发性要求,最高速率理论值可达21.4kbit/s×8=171.2kbit/s。GPRS与GSM有相同的频带、相同的调制标准、相同的突发脉冲、GSM相同的时隙分配,故无线接入网可共用,只需进行软件升级。在现有GSM网络的基础上,以分组交换为基础的GPRS网络结构增加了新的网络功能部分:

·SGSN(Serving GPRS Support Node,服务GPRS支持节点),其主要的作用就是为本SGSN服务区域的MS转发输入/输出的IP分组,其地位类似于GSM电路网中的MSC/VLR。同VLR相似,SGSN中的大部分用户信息是在位置更新过程中从HLR获取的。

·GGSN(Gateway GPRS Support Node,网关GPRS支持节点),其主要的作用就是提供数据包在GPRS网和外部数据网之间的路由和封装。

EDGE相比GPRS最大的变化是在数据传输时采用8PSK调制,替代原先GSM/GPRS中的GMSK调制(高斯最小频移键控,为2FSK调制的改进型),再结合不同纠错检错能力的信道编码方案,EDGE共提供9种不同的调制编码方案(MCS),使网络容量及数据传送比GPRS更快,足有384kbit/s。网络商只需在软硬件上做出少许相应改动,便可继续沿用现有GSM/GPRS系统,去支持移动多媒体服务,完全符合低成本高效益的理念,能够与日后WCDMA/TD-SCDMA制式共存,并延长GSM的生命周期。

WCDMA能够满足ITU所列出的所有要求,提供非常有效的高速数据,以及具有高质量的语音和图象业务,其具体特性将在后面进行介绍。

但是在GSM/GPRS向WCDMA的演进过程中,仅核心网部分是平滑的。而由于空中接口的革命性变化,无线接入网部分的演进也将是革命性的。

2.IS-95向CDMA2000的演进策略

从IS-95向CDMA2000的演进策略应是:IS-95A(速率9.6/14.4kbit/s)→IS-95B(速率115.2kbit/s)→CDMA2000 1x→CDMA2000 1xEV。

IS-95B与IS-95A的主要区别在于可以捆绑多个信道,当不使用辅助业务信道时,IS-95B与IS-95A是基本相同的,可以共存于同一载波中。由于采用电路交换,像HSCSD一样,无线资源的利用率较差,不适合数据业务的传输,故大多数网络都是从IS-95A直接升级到CDMA2000 1x。

CDMA2000 1x能提供更大容量和高速数据速率,CDMA2000 1x与IS-95是通过不同的无线配置(RC)来区别的。IS-95/CDMA2000 1x可以同时存在于同一载波中。CD-MA2000 1x系统设备可以通过设置RC,同时支持1x终端和IS-95A/B终端。

CDMA2000 1xEV基于CDMA2000 1x采用增强技术可以提供更高的性能,达到3G的要求。

对CDMA2000系统来说,从2G到3G过渡可以采用逐步替换的方式,即压缩2G系统的1个载波转换为3G载波,开始向用户提供中高速速率的业务。这个操作对用户来说是完全透明的,由于IS-95的用户仍然可以工作在3G载波中,所以2G载波中的用户数并没有增加,也不会因此增加呼损。随着3G系统中用户量增加,可以逐步减少2G系统使用的载波,增加3G系统的载波,通过这种方式可以很好地解决网络升级的问题。网络运营商通过这种平滑升级,不仅可以向用户提供各种最新的业务,而且很好地保护了已有设备的投资。

在制定CDMA2000标准时,已经充分考虑了保护运营商的投资,很多无线指标在2G和3G中是相同的,对BTS来说,天线、射频滤波器和功率放大器等射频部分是可以再利用的,而基带信号处理部分则必须更换。