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Wireless Technology Innovation LabsWTI
第二代移动通信系统向第三代移动通信系统第二代移动通信系统向第三代移动通信系统
演进演进
徐国鑫徐国鑫
Wireless TechInnovationWireless TechInnovation
北京邮电大学无线通信新技术研究室
Xuguoxin@bupt.edu.cn
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11 。 。 3G3G 网络基本概念网络基本概念
22 。无线网络的演进。无线网络的演进
33 。核心网的演进。核心网的演进
44 。业务的演进。业务的演进
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11 。 。 3G3G 网络基本概念网络基本概念
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Why 3G?• 更高的带宽带来更多的应用。• 对消费者
– 视频流 , 电视广播– 视频电话 , 视频剪辑 – 新闻,音乐,体育…– 增强型游戏,聊天,位置服务等…
• 对于商业– 高速接入– 视频会议– 实时财经信息
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移动通信各代典型系统特点
典型代表 技术 特性
第一代 AMPS 小区制蜂窝系统 模拟话音
第二代 GSM 数字蜂窝( TDMA )
数字话音,数据速率 9.6Kb/S
第二代半 GPRS 通用分组数字蜂窝 数据速率 115Kb/s, 数据在线连接
第三代 W-CDMA 宽带码分多址,实现宽带多媒体业务
数据速率最高达 2Mb/s ,数据在线连接宽带数据
业务
后三代 … … …
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InformationServicesSMS
ChatRoomE-Mail
m-stock trading
m-bankingm-cash
Picture Mail
Route planning
Multi-playerGames
Mobile OfficeSchedule Management
Work flow ManagementElectronic Conference
File Sharing
Radio
Music
Video Mail
Video streaming
Web
Interactive TVTV Conference
低低速速数数据据
高高速速数数据据
WAPWAP
GPRSGPRS
3G3G
99 Q1
99 Q4
00 Q4
01 Q4
移动数据业务发展方向
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频率因素比较—频率适用性800 820 840 860 900 920 940 960
欧洲872 ## GSM 917 933 GSM
890 905 915 935 950 960
AMPS AMPS CDMA 900 CDMA 900
美国 DAMPS/CDMA DAMPS/CDMA825 845 850 870 890 895
日本 PDC PDC810 825 860 870 915 925 940 955
业务划分 数据 CT2 数据
无中
心 传送广播 定位
中国 806 821
825 835
840
843
851
866
870
880
885 885 890
903 909
915
917
925 930
935
942.
5 948
960
使用分配
中国电信
中国电信 联通
CDMA
联通 中国移动
接力 集群
JTACS JTACS
集群
共用
CDMA
联通
军队 中国移动
GSM GSM
880
军队ETACS
联通
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中国频率资源分配 :
TD-SCDMAW-CDMA
空中接口TDDFDD
模式20 + 15 MHz60 + 60 MHz
频段1.6 MHz 5 MHz
射频带宽 可用性
从 2003 开始 ( 目前 : WLL)
现在
1900 1920 1980 2010 2025
60 MHz60 MHz20 MHz
15 MHz
FDD ( 上行 ) FDD ( 下行 )TDDTDD 卫星 空
30MHz
2110 2170
空
1885
85 MHz15
MHz
双工间隔 190 MHz
现在 1.6 MHz15 + 85 MHzTDD? TD-SCDMA
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Power
Frequency
Time
FDMAFrequency
Power Time
FDMA/TDMA
FrequencyCDMA
Power
Time
多址方式多址方式
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第二代 系统空中接口 -GSM
微蜂窝小区结构 工作频段 : 800/1900 或 900M/1800M数字化技术 --- 语音信号数字化新的调制方式 ---GMSK 、 QPSK 等FDMA/TDMA频谱利用率高,系统容量大便于实现通信安全保密信道宽度: 200khz每个载波的用户数 8 个
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用户的接入方式采用码分多址( CDMA )软容量、软切换,系统容量大抗多径衰落可运用话音激活、分集接收等先进技术 频率 800/1900
信号带宽 1.25MHz
每个信道的用户数 约为 20 个 频道划分方式: FDMA+CDMA
第二代系统空中接口 -CDMA
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第三代数字蜂窝移动通信系统第三代数字蜂窝移动通信系统3G 的主要特点: 支持移动多媒体业务 宽带 CDMA 技术 高频谱效率 FDMA/TDMA/CDMA
从电路交换到分组交换 从媒体 (media) 到 多媒体 (Multi-medi
a)
高保密性 全球范围无缝漫游系统 微蜂窝结构
主流技术: WCDMA
cdma2000
TD-SCDMA
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Voice
Corporatesolutions
Infotainment
Communication
Transactionservices
Advertising
Datarate
Con
vers
ati
on
al
Backg
rou
nd
0 8 16 48 128 473 2048
Con
vers
ati
on
al
Inte
racti
ve
Con
vers
ati
on
al
Str
eam
ing
Con
vers
ati
on
al
Voice
FAXCollaborative working
Audio clip downl.
Video clip downl. Short Messaging
Corporate Data Access
WEB Browsing
WAP Applications
Video streaming
Multimedia Messaging
Video telephony
Audio streaming
Gaming
WCDMA
EDGEGPRS
分组交换的服务质量Mobile Data Evolution
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IS-95B
IS-95B利用多码道数据速率可以达到 64kbps大部分运营商直接过渡到 1xRTT
CDMAIS-95A
IS-95A14.4 kbps核心网与 2000 可以共用
1xRTT
CDMA2000 1xRTT: 单载波 RTTCDMA2000 演进的第一阶段很容易与 IS-95A 空中接口共存Release 0 - max 144 kbpsRelease A – max 384 kbps核心网与 IS-95 相同
1xEV-DO
CDMA2000 1xEV-DO: 专门对数据业务进行优化CDMA2000 演进的第三阶段标准化的版本是 Qualcomm 的 High Data Rate (HDR)在码的基础上增加 TDMA 划分。适用于高度非对称的高速数据应用传输速率达到 2Mbps +, 认为是 “ 3G” 系统可以采用新的或是现存频谱
1xEV-DVCDMA2000
3xRTT
CDMA2000 1x 增强 DVCDMA2000 演进的第四阶段正在开发阶段速度可以达到 5Mbps+ ( 高于 3xRTT!)
CDMA2000 演进到 3G
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GSM 演进到 3G
GSM9.6kbps ( 一个时隙 )GSM 数据也被称为 CSD
GSM
General Packet Radio Services ( GPRS )数据速率高达 ~ 115 kbps最大 : 一次最多使用 8 个时隙分组交换 ; 资源不会被始终占用基于碰撞。效率较高但是延迟可变GSM / GPRS 的核心网可以被 WCDMA (3G) 采用
GPRS
HSCSD
High Speed Circuit Switched Data组合四个时隙作为一个数据连接 ~ 50 kbps与 GPRS 比较更适用于实时应用低效率 -> 即使在没有数据传输时也占用资源没有 GPRS 应用的广泛 ( 很多运营商跳过 HSCSD)
EDGE
Enhanced Data Rates for Global Evolution采用 8PSK 调制在短距离内 3 倍改善传输速率对于长距离,能切回到 GMSK与 GPRS 结合使用 (EGPRS) ,可以达到 ~ 384 kbps也可以与 HSCSD 结合使用
WCDMA
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2G 与 3G 网络结构
VLRMSCMSC
VLRMSCMSC SGSNSGSN
GMSCGMSC
BSCBSC
BTSBTS BTSBTS
Abis
BSSBSSBSCBSC
BTSBTS BTSBTS
Abis
BSSBSS
AUCAUC
HLRHLR
EIREIR
PSTN
E
D
C
F
H
A
PSTNPSTN GGSNGGSN PDNPDN
Gb
Gp
Gc
Gf
GnGr
Gs
Other PLMNOther PLMN
RNCRNC
NodeBNodeB NodeBNodeB
Iub
RNSRNSRNCRNC
NodeBNodeB NodeBNodeB
Iub
RNSRNSIur
Iu-CSIu-PS
Iu-PSIu-CS
Gi
PLMN: Public land mobile network UMTS:Universal Mobile Telecommunication System
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无缝网络运营
Core NetworkCore Network
Application ServersApplication Servers
GSM/GPRS/EDGEGSM/GPRS/EDGE WCDMAWCDMA
Core Network
Application Servers
GSM/GPRS/EDGEGSM/GPRS/EDGE WCDMAWCDMA
节点重用
公共网络管理
传输共享
站点共享
流量管理流量管理
业务连续性业务连续性
优化无线网络资源
增强终端用户体验
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22 。无线网络的演进。无线网络的演进
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2G- 无线接口• 无线接口不同
– 调制和信令
• 如 GSM 900– 上行 : 890-915 MHz– 下行 : 935-960 MHz– 25MHz -> 124 载波频率 /200kHz– 一个基站可以有一个或者更多的
频率– 每个载波 ~270 kbps, 分成 8 个信
道
每个信道约为 ~33kbps per channel
IS-54BIS-136
GSM
IS-95
IS-95B
WCDMA
AMPSTACSNMT
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1 2 3 4 5 6 7 8
higher GSM frame structures
935-960 MHz124 channels (200 kHz)downlink
890-915 MHz124 channels (200 kHz)uplink
frequ
ency
time
GSM TDMA frame
GSM time-slot (normal burst)
4.615 ms
546.5 µs577 µs
guardspace
guardspacetail user data TrainingS S user data tail
3 bits 57 bits 26 bits 57 bits1 1 3
2G-GSM 无线接口
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CS1 在所有情况下保证连接 ( 信令和数据开始 ) CS2 增强容量,可以在传输阶段采用 CS3/CS4 可以得到更高的传输速率但是只能在信道比较好的情况
2G- 编码方式决定传输速率
3dB7dB11dB15dB19dB23dB27dB C/I0
4
8
12
16
20
Max t
hro
ug
hp
ut
per
GP
RS
ch
an
nel
(nett
o b
itra
te,
kb
it/s
ec) CS 4
CS 3
CS 2
CS 1
当信道条件比较好的时候,采用高编码率、高载荷方式
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7 x ~ 13,4 kb/s = ~ 94 kbps
1 2 3 4 5 6 7 8
MS 1MS 2MS 3MS 4MS 5MS 6MS 7MS 8
2 x ~ 13,4 kb/s = ~ 27 kbps
1 2 3 4 5 6 7 8
2 x ~ 13,4 kb/s = ~ 27 kbps
2 x ~ 13,4 kb/s = ~ 27 kbps
MS 1MS 2MS 3MS 4MS 5MS 6MS 7MS 8
GPRS 传输速率实例
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3G-UMTS 下行无线接口
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S -P
30 ksps
30 kspsPilot, PowerControl and TFCI
18 kbps
Time Multiplexer
60 kbps
OVSFCodeGen
3840 kcps
3840 kcps
I 3840 kcps
Q
218 ComplexScramble Code
Generator
Q
I+
+
+
-10 ms segment
Spreading42 kbps
Qscramble
Iscramble
SF=128
Iscramble
Add CRC & Tail Bits
268 bits244 bits1/3 Rate
Conv. Coder
804 bits 688 bits 344 bits688 bitsFrame
SegmentTrCHMux
DTCHData Bits
42 kbps
120 bits96 bits 360 bits 304 bits 76 bits304 bits
20 ms Frames
40 ms Frames
10 ms Frames
34.4 kbps
Add CRC & Tail Bits
1/3 RateConv. Coder
7.6 kbps
Segment& Match
DCCHData Bits
DPCCH
RateMatching
RateMatching
1stInterleaver
1stInterleaver
DPDCH
Frame Segment
CCTrCH
2ndInterleaver
ComplexScrambling
下行下行 DPCHDPCH 编码编码3G-UMTS
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上行上行 DPCHDPCH 调制调制
I
j
cd,1
d
Sdpch,n
I+jQ
DPDCH1
Q
cd,3
d
DPDCH3
cd,5
d
DPDCH5
cd,2
d
DPDCH2
cd,4
d
DPDCH4
cd,6
d
DPDCH6
cc
c
DPCCH
S
3G-UMTS
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Add CRC & Tail Bits
268 bits
Pilot, Power Control, &TFCI
DPCCHData Bits 15 kbps
3840 kcpsSF=256
Data OVSF Generator
3840 kcps SF=64
244 bits1/3 Rate
Conv. Coder
804 bits1st
Interleaver
804 bitsRate
Matching
490 bits
Gain = - 6 dB
Gain
ComplexScrambling
I+
+
+
-OVSF 2Generator
1,-1
I 3840 kcps
225 Scramble Code
Generator
Q 3840 kcpsQ
402 bitsFrame
Segment
60 kbps
Control OVSF Generator
Cch,256,0
Cch,64,16
I Scramble Code
I Scramble Code
Q
Q
DTCHData Bits
60 kbps120 bits96 bits 360 bits 360 bits 110 bits90 bits
DPDCHData Bits
20 ms Frames
40 ms Frames
10 ms Frames
49 kbps
Add CRC & Tail Bits
1/3 RateConv. Coder
1stInterleaver
RateMatching
11 kbps
Segment& Match
DCCHData Bits
TrCHMux
60 kbps
CCTrCH2nd
Interleaver
上行上行 DPCHDPCH 编码编码 // 调制调制3G-UMTS
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扩频因子 信道符号率( kbps)
信道比特率( kbps)
DPDCH 信道比特率范围( kbp
s)
最大用户数据率 1/2 速率
编码512 7.5 15 3-6 1-3kbps
256 15 30 12-24 6-12kbps 半速率语音128 30 60 42-51 20-24kbps 全速率语音64 60 120 90 45kbps 32k 数据业务
32 120 240 210 105kbps 64k 数据业务
16 240 480 432 215kbps 144k 数据业务
8 480 960 912 456kbps 384k 数据业务
4 960 1920 1872 936kbps 768k 数据业务
4 ( 三个并行码 )
2880 5760 5616 2.3Mbps 2M 数据业务
下行物理层传输速率3G-UMTS
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扩频因子 DPDCH 信道比特率范围( kbp
s)
最大用户数据率1/2 速率编码
256 15 7.5kbps 半速率语音128 30 15kbps 全速率语音64 60 30kbps 32k 数据业务
32 120 60kbps 64k 数据业务
16 240 120kbps 144k 数据业务
8 480 240kbps 384k 数据业务
4 960 480kbps 768k 数据业务
4 (六个并行码 )
5760 2.88Mbps 2M 数据业务
上行物理层传输速率3G-UMTS
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Code Domain PowerCode Domain Power
W-cdma
3G-UMTS
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1、硬切换移动台在不同频率或不同系统( GSM)之间的切换
2、软切换移动台在同一频率下的不同基站之间的切换
3、更软切换移动台在同一基站的不同扇区之间的切换
WCDMA 的切换3G-UMTS
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更软切换:•在 BTS 内部完成•基站和移动台都按照 RAKE 接收机方式接收
软切换:•网络需要一条独立的传输链路• UL/DL 分集方式不同
MS:MRC RAKE 合并RNC:帧选择合并
软切换与更软切换3G-UMTS
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WCDMA 压缩模式与切换
• 在压缩模式下需要更多发射功率 =>影响WCDMA 系统的覆盖
• 在压缩模式帧中不能进行功率控制 => 需要更高的 Eb/N0
=> 影响 WCDMA 容量
WCDMA IS-95 GSM
频间测量的用途 用于频间和系统间切换
无频间测量,很难利用多载波
用于切换
由于 TX 和 RX 的不连续,测量很容易
频间测量方法 压缩模式
正常帧压缩模式
正常帧
测量间隙
3G-UMTS
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33 。核心网的演进。核心网的演进
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GSM/GPRS GSM/GPRS 网络结网络结构构
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GPRS 接口
HLR
SGSN PDNBSS Gb
Gr
GGSNGn
GGSNExt. PLMN
Gp
VLR
GsGc
Gi
SMS-GMSC
Gd
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2G 网络 :移动台 & 基站子系统
TDM
PSTN
AUCHLR
SCP
SIM BTS BSC
Subscriber Identity Module (SIM)存储 (IMSI),识别用户 ,秘钥授权 , 以及其他用户信息
可以通过密码保护
允许个人移动型
Mobile Equipment - International Mobile Equipment Identity (IMEI)
Base Transceiver Station(BTS) aka “Base Station”
无线收发信机 , 定义小区
频率在 800, 900, 1800 和 1900 MHz无线链路规程 最常用
多个频率 . 载波 / BTS
Base Station Controller (BSC)
无线信道建立切换跳频
编解码器 Transcoders (TCU) GSM 的编解码器, 13kbps 标准与 G.703/64 kbps之间转换
ME
Base Station Subsystem (BSS)
移动台
Um
Abis A
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2G GSM – 基站子系统TDM
PSTN
AUCHLR
BTS BSC
Base Transceiver Stations
TDME1/T1
BTS
Base Station ControllerIncluding TRAU/TCU
取决于供应商,设计和地形(城市和郊区)
每个 BSC 约 10- 40 BTSs
Um
Abis A
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BSC
BSC
BSC
2G GSM – MSCMSC
连接固定网 (SS7)
像一个标准的 PSTN/ISDN 交换机附加下列功能 :•登记•授权•位置更新•切换•集成 VLR•漫游用户的呼叫路由…
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2G GSM – 核心网 (语音 )
TDMISUP/SS7
PSTNAUCHLR
SCP
SIM
BTS
BSC
Signaling System No. 7 (SS7)
分组信令网
Mobile Switching Center (MSC)
电话交换和 :移动登记 呼叫路由MSC之间切换位置更新CDR 创建
SS7 到 PSTN
VLR EIR
AuC – Auth. centerEIR – Equip ID registerSCP – Service control point
Home Location Register (HLR)
每个用户的信息 ,类型和服务
用户的当前位置
Visitor Location Register (VLR)
在 MSC覆盖内的移动台的信息,它是从 HLR选择出来的
经常 MSC捆绑
Um
Abis A
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GPRS 漫游
Internet
HLR
Gp
VisitedVisited
HomeHome
HLR
Gp
IPSec/InternetLL
Home services
IR.33 RoamingIR.34 GRX
GRX GPRS Roaming Exchange
(similar to an Internet peering exchange)
HSSHome Subscriber Services
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3GPP R43GPP R4 网络结构网络结构
MSC
SCP HLR
MSC
RAN RAN RAN
TDMMSC Server
SCP HLR
RAN RAN RAN
TDM/ATM/IPMGW MGW
MSC ServerTUP/ISUP/BICC
TUP/ISUP
注: R99 与 R4 的分组域无变化,图中未画出。R99 R4
H.248 H.248
MAP Over TDM MAP Over TDM/IPCAP Over TDM CAP Over TDM/IP
承载独立呼叫控制
bearer independent call control BICC
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3GPP R53GPP R5 网络结构图网络结构图
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Call State Control Function (CSCF)
Home Subscriber Server (HSS)
Transport Signalling Gateway Function (T-SWG)
Roaming Signalling Gateway Function (R-SGW)
Composite Gateway
Media Gateway Control Function (MGCF)
Media Gateway Function (MGW)
Multimedia Resource Function (MRF)
MSC Server
Gateway MSC Server
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44 。业务的演进。业务的演进
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向 3G网络演进的策略
网络演进需考虑的问题 平滑性和阶段性 保护用户权益 保护运营者投资 不能频繁改动网络 新技术之间有一定间隔 无线技术的选择 核心网络兼容性 经济性 标准化程度 频率问题 试验及执照
主要方案
增强网络方案保证业务的连续性
叠加网络方案建立全新核心网和平台
全 IP网络演进
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GSM WCDMA语音
GSM/GPRSWeb 浏览 /SMS/MMS
WCDMA
QoS 流GSM/ GPRS WCDMA
WCDMAGSM/ GPRS视频电话
业务连续性策略相同业务提供
无缝切换 不中断
相同业务
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8 of the world’s 10 biggest operators
have already selected UMTS/WCDMA
10 largest Operators Subscriptions (million), *50% or more - majority owned
China Mobile 150.1 GSM UMTS/WCDMAVodafone 90.2 GSM UMTS/ WCDMAChina Unicom 79.8 GSM/CDMA to be confirmedT-Mobile 63.8 GSM UMTS/ WCDMAOrange 42.0 GSM UMTS/ WCDMANTT DoCoMo 50.1 PDC UMTS/ WCDMATIM 21.0 GSM UMTS/ WCDMAVerizon Wireless 34.1 CDMA CDMA2000Telefonica 23.0 GSM UMTS/ WCDMACingular Wireless 22.1 GSM/TDMA UMTS/ WCDMA
There are 600+ Mobile Operators in the world todayConcentration: 20 largest operators ~65% of subscriptions
10 largest operators ~51% “ “
June 2003 (EMC)
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3G license awards per country
6 5 4 3 2 1Australia Canada Denmark Belgium Czech Rep
Isle of ManAustria Italy Finland
Greece
France MonacoGermany Netherlands Hong Kong
Ireland
Malaysia Slovenia
Taiwan
New Zealand
IsraelUK PortugalJapanSpain
Liechtenstein
Sweden
Luxembourg
Switzerland
Slovak Rep
Poland
Singapore
South Korea
Norway
Estonia
Malta
Latvia
Aland
Guernsey
More than 95% of 3G licensees have selected UMTS
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Selected UMTS trials & launchesEurope, Middle East & AfricaCountry Operator Date Status
Austria 3 May 2003 Commercial launch
Austria mobilkom austria April 2003 Commercial launch
Croatia VIPnet May 2003 Trial
Czech Republic Eurotel February 2003 Trial
Denmark 3 Before end 2003 Commercial launch
Estonia EMT September 2003 Trial
Greece Telestet July 2003 Trial
Ireland 3 Ireland October 2003 Trial
Ireland Vodafone May 2003 Trial
Isle of Man Manx Telecom December 2001 Trial
Italy 3 March 2003 Commercial launch
Luxembourg P&T Luxembourg June 2003 Trial
Luxembourg Tango May 2003 Trial
Monaco Monaco Telecom June 2001 Trial
Slovenia Mobitel Dec 2003 Commercial launch
Spain Telefónica Móviles España October 2003 Trial
Sweden 3 May 2003 Commercial launch
UK 3 May 2003 Commercial launch
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Selected UMTS trials & launches
Asia PacificCountry Operator Date Status
Australia 3 April 2003 Commercial launch
Hong Kong 3 June 2003 Trial
Japan NTT DoCoMo ‘FOMA’ October 2001 Commercial launch
Japan Vodafone KK December 2002 Commercial launch
Singapore SingTel September 2003 Trial
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UMTS deployment roadmapEurope,USA,Russia,Middle East
PacificRim
Orange
Hutch 3G
One
2002 2003
DoCo Mo
Source: GSM Association / EMC database, May 2003
Hutch 3G
Hutch 3G
Hutch 3G
Mobilkom
O2 (Isle of Man)
2004
J-phone
Hutch 3G
Tele 2
Monaco Telecom
Etisalat
SingTel
Mobile TeleSystemsVimpel Com
Vodafone
T-Mobile
Finnish 3g
Radiolinja
Telia Sonera
SFR
T-MobileVodafone D2 E-plus
Eurotel Praha
Centertel
Polkomtel
Polska Telefonia
Vodafone
TMN
Optimus
Mobitel
Amena
TelefonicaMoviles
Vodafone
North-West GSM
Vodafone
Svenska
Taiwan Cellular Corporation
CSL
Hutch 3GSmarTone3G SUNDAY
Taiwan PCS
Chunghwa
FarEas Tone
TIMVodafone
WIND
Netcom
Telenor Mobil
KTF
SK Telecom
Actual Planned
AT&T
Sonera
Vodafone
M1
StarHub
O2
Orange
Vodafone
Optus
Maxis
Vodafone
40+ UMTS/WCDMA launches expected
before end 2004
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宣传册& 电话
在线导读 &在线订票
实时具有最近电影院的指导 &移动订票
找到一个好电影,买一张电影票
电话 ,明信片 &照片E-mails, 附件 , SMS, 视频等 . 手机的视频电话 ,图片消息
假期中的问候
纸板游戏 电子玩具 ( 交互 )移动游戏
游戏
19901990 20002000 20052005
改变生活方式和用户习惯
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移动业务的价值链
移动连接内容管理 应用开发 应用平台运营 网关服务 业务提供& CRM
内容创造 系统 & 商业集成
内容 应用 移动网 集成和销售
移动连接 业务提供& CRM
“ 原始的” 纯语音移动通信业 :
用户接口
“新的”移动数据通信业 :
Source: Siemens ICM N M P (2001)
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UMTS 为第三方内容服务扩展价值链
产业链
ITU/3GPPIMT-2000
CommercialCommercial
UMTS
IETF/ISOInternet
终端 无线网 核心网 网络和应用 内容提供商ISP’s 门户网站
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UMTS 业务分类
Intranets Internet Services Mobile Internet PSTN
PDA
BusinessUser
Business + Consumer
Consumer Business + Consumer
Business + Consumer
Intranet Access Internet AccessCustomizedInfotainment
MultimediaMessaging
LocationBased Service
Voice
UMTS Services
PDALaptop
SmartPhone SmartPhoneLaptop
Mobile Phone
Mobile Phone
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Internet 接入 : 3 % 运营商收入 (2010)
应用 : 消息 (E-Mails, SMS, MMS) 下载视频电影 , 音乐 , 流媒体 VoIP, Video over IP 移动银行
移动商务 网络旅游 www 信息服务
服务接入
Billing
连接
内容提供商
Portal
ISP
商业用户普通客户
3G 运营商 Internet
移动ISP
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内部网 /外部网接入 :15 %运营商收益 (2010)
Enterprise Applications: Messaging (E-Mails), Travel assistance (www) Mobile Sales, Technical Services Teleworking, Access to Corporate Database
Video Telephony, Conferencing
Fleet Management, Warehouse
业务接入
Billing forAirtime
ContentProvider
CorporatePortal
CorporateISP
Mobile Office,Business User
3G Operator Enterprise
IP network
‚Mobile
ISP‘ Fir
ew
all
/S
ec
uri
ty
Connectivity,Roaming
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定制信息娱乐服务 :28 % 运营收入 (2010)
应用 : 信息 (照片 ,图像 , 音乐下载 ) 网络旅行 教育 (学校,大学 ) 移动消息 , 聊天 (SMS, MMS)
游戏 移动购物 , 移动银行 ,移动电子钱夹 , 小额支付
计费合作伙伴
商业用户一般用户
3G 运营商 第三方服务
收益共享
UserProfile
MobilePortal
ISP 移动门户Portal
内容提供商
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多媒体消息 :15 % 运营收入 (2010)
应用 = 扩展 SMS:
MMS: 图像 , 视频 , 统一标准的消息移动贺卡 , 视频 / 音频剪辑
消息计费
MMS 下载计费
用户 3G Operator 用户 (或第三方服务 )
连接漫游
客户资料
MMSServer
MS Office 文档 移动聊天
机对机通信 图片消息
音乐 视频消息
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基于位置的服务 : 3 % 运营收益
应用 : 导航 ( 个人 ,汽车 ) 本地信息 (黄页 ) 基于位置的移动商务 交易 (车辆计费 , 物品 , 人员服务 )
服务计费
用户 3G 运营商 第三方服务
收益共享
用户资料
与位置相关的服务
内容
用户位置移动门户
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丰富的语音 : 4 % 运营收入
连接
漫游计费
用户 3G 运营商 用户
连接漫游
用户信息
计费
基于 IP 的语音 /视频电路交换语音 /视频
应用 : 电话 / 会议 视频电话 , 视频会议 , 远程医疗 远程作业 (建筑工业等 ) 交互多媒体通信 (IMS)
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移动 /固定网的业务传输时间
业务数据量 第二代GSM - GPRS
固定PSTN / ISDN< 64 kbps
3rd GenerationUMTS
网页20 kbyte
文档100 kbyte
3 min Audio CD2 Mbyte MP3
10s 视频剪辑600 kbyte MPEG4
1) 最优 CD 质量流 = 128 kbps
2) 视频流
9,6 kbps 50 kbps 128 kbps 384 kbps 2 Mbps
E-mail5 kbyte
SMS (包含图片) .5 kbyte (JPEG 2000)
8 s 1,7 s
8 s 1,7 s
20 s 4,5 s
2 min 35 s
40 min 9 min
10 min 2,5 min
1,6 s
1,6 s
4 s
25 s
6,5 min
1,5 min
1,2 s 0,5 s <0,5s
1,2 s 0,5 s <0,5s
2,4 s 0,8 s <0,5s
12 s 4 s <1s
3 min ---1) ---1)
45 s 15 s2)
传输时间
User acceptance
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3G 能够提供什么?新业务 - 个人对个人的视频电话
- 新闻,体育等的视频剪辑
快速接入 - PDA 或 PC 以 384 kbps 的带宽访问 E-mail 和Internet等
- 采用 HSDPA时可以达到 14 Mbps
低成本 - Wideband 5 MHz 的宽带技术能够降低用户成本
- 与 GSM 共存
全球范围的覆盖 - 在欧洲,亚洲和美洲采用相同的技术
- 在 3G建设初期,可以漫游到 GSM 网络
64
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应用的数据传输速率对于大部分 3G 应用, 128 kbit/s 的传输速率是足够
的视频 & 音频流
消息 , 交易信息服务
WWW 浏览内部网接入下载
语音视频电话
Kbit/sec
0 8 16 32 48 64 80 96 112 128 144160
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EDGE 和 UMTS 的传输速率
2000 2001 2002 2003
EDGE
W-CDMA2.0 Mbps
1.25 Mbps
384 Kbps
115 Kbps
64 Kbps
14.4 Kbps
9.6 Kbps
User 感知的吞吐率
User 感知的吞吐率
User 感知的吞吐率
GPRS
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目前 40 个运营商正在运营DoCoMo
Manx Telecom
Vodafone
SFR
A1 (Telekom Austria)
3
3
3
3
3
3
3
STET Hellas
E-plus
TIM
Cosmote
TMN
TelefónicaMóviles
TelecomMalaysia
TeliaSonera
Tango
MTCVodafone
Etisalat
PT Luxembourg
T-Mobile
T-Mobile
Connect Austria (ONE)
Tele.ring
Mobitel
2002 2003 2004Q1 Q2 Q3 Q4 2005
预计到 2004年年底有 70 个运营商
预计到 2004年年底有 70 个运营商
Vod
afon
e
40 个正在运营的运营商
40 个正在运营的运营商
Vodafone
Vodafone
Vodafone
Polkomtel
O2
Monaco Telecom
Optimus
Tele2
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3G W-CDMA 用户的快速增长
Source:EMC Database, July 2004; ICM N SM MA, July 2004
1 m in 2002 10 m in 2004 100 m in 2006 1 billion in 2010
3G W-CDMA 用户的快速增长 :
从开始运营的季度数
0
1.000.000
2.000.000
3.000.000
4.000.000
5.000.000
6.000.000
7.000.000
8.000.000
9.000.000
10.000.000
11.000.000
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13
3G W-CDMA
GSM
用户
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日本的运营状况 : NTT DoCoMo (FOMA) 3G W-CDMA 用户的开发
3G
W-C
DM
A
用户数量
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
3.000.000
3.500.000
4.000.000
4.500.000
5.000.000
2003 年 中 :
• FOMA 用 户 慢 速 启 动
customer take-off
• 不 断 进 行 网 络 扩 建
2003 年 中 :
• FOMA 用 户 慢 速 启 动
customer take-off
• 不 断 进 行 网 络 扩 建
Oct01
11 12 Jan02
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Jan03
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Jan04
2 3 4 5 6 Jul04
0
2004 春 季 :
发 布 新 的 FOMA 电 话 ,
能 够 提 供 3 倍 于 以 前 手
机 的 待 机 时 间 和 高 分 辨
率 照 相 功 能 。
2004 春 季 :
发 布 新 的 FOMA 电 话 ,
能 够 提 供 3 倍 于 以 前 手
机 的 待 机 时 间 和 高 分 辨
率 照 相 功 能 。 3 million
4 million
5 million
2 million
1 million
2003 十 月 一 日 :全 国 范 围 内 , 覆 盖 了 9
6% 的 人 口 居 住 区 域
2003 十 月 一 日 :全 国 范 围 内 , 覆 盖 了 9
6% 的 人 口 居 住 区 域
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用户对兴奋,群体和信息的需要驱动移动业务
浏览和下在语音和消息
群体 多媒体聊天,并可以夹带图片 旅行和服务等行业需要的基于蜂窝网的 PTT业务
图片和视频消息
信息 时间管理 位置服务 新闻,体育,天气等
为了提供这些服务 ,解决方案的必要条件是: 语音和消息 浏览和下载 实时多媒体
实时多媒体 兴奋 集成语音和视频电话的多方游
戏。 视频流和视频下载 铃音和壁纸
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带宽驱动服务质量的提高
产品和价格查询记事本
彩票和赌博Internet浏览 预约和预定
交通信息本地信息
多媒体消息视频 / 视频下载
交互游戏视频电话
UMTS
GPRS2G
9.6/14.4 32 64 128 384 2000Peak Data Rates (kbps)
EDGE
Poor
Fair
Excellent
Service Quality:
当很多应用已经在 GPRS 系统中满足应用,另一些需要更高的带宽来达到更好
的服务质量。
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HSDPA ( 3GPP 标准 R5 )• 在时域 (2 ms) 和码域 (15 并行码 ) 上快速调度,减小了调度延迟和改善了峰值速率。• 自适应调制和编码 (QPSK 和 16 QAM) 能够产生更高的传输速率和更高的频谱效
率。• Hybrid ARQ 能够产生更高的传输效率和错误纠正。
NodeB Rel. 99每个 UE 的专用通道
具有 HSDPA功能的 3GPP Rel. 5 NodeB
在 UE间共享快速通道
DCH -A
DCH -B
DCH -C
Scheduling A
,B,C
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Benefits for end-users- Up to 81% download time saving with HSDPA!
UMTS - HSDPA Saving:54.9 sec (81%)
UMTS - HSDPA Saving:54.9 sec (81%)
Profile 2: High Resolution Image
Profile 3: Power Point Presentation / Video Clip Download
UMTS - HSDPA Saving:2 sec (62%)
UMTS - HSDPA Saving:2 sec (62%)
Assumption: Typical data rates - UMTS 384 kilobit/sec, HSDPA 2 Megabit/sec
sec60 120 180 300240 sec
GPRS CS 3/4EDGE MCS9UMTSHSDPA
4 sec
16 sec
8 12 16 sec
7 sec3.2 sec
1.2 sec
125 kBytes
3 MBytes
GPRS CS 3/4EDGE MCS9UMTSHSDPA
125 sec343 sec
67.2 sec12.3 sec
Application Data Size:
20 kBytes
Profile 1: Low Resolution Image
UMTS - HSDPA Saving:0.3 sec (33%)
UMTS - HSDPA Saving:0.3 sec (33%)sec1 2 3 4 sec
GPRS CS 3/4EDGE MCS9UMTSHSDPA
4 sec
0.6 sec
3 sec
0.9 sec
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应用的分类
消息 SMS Text MMS Picture messaging Email (business and residential) Video and audio with MMS IM / Chat (near real-time)
0,160 KB per SMS 100 KB per MMS Email 5KB attachment: 500KB
其它语音业务 Push-to-talk( PTT) Video telephony Voice conferencing Video conferencing
PoC: 60 KB per minVideo telephony: 650 KB per min
纯语音 CS Voice VoIP
180 KB per min
高级消息 SMS-Chat SMS-Voting Information (event) Advertising (network initiated) Location services (maps)
0,160 KB per SMS- 100 KB per LBS
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Source: ICM N SM MA MR, August 2004
30 KB per games download 210 KB per mn
900 KB per download160 KB per mn streaming
700 KB per download0,200 KB per download160 KB per mn streaming
3,5 KB – 8 KB per page
0,480 per SMS100 per MMS800 KB per file
游戏 Games download (non real-time) Interactive games (real-time)
视频 Video clip download Video/TV/web-cam streaming (near real-time)
音频 Music download / MP3 Ringtone Streaming (near real-time)
浏览 PDA WAP Laptop with PCMCIA Card
下载 SMS download MMS download (picture, logo, ringtone) File Transfer
应用的分类
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移动业务的演进
基本的文本消息
Hi, I’ll see you at 6 PM Regards, Bob
消息
黑白屏幕,简单图像
浏览浏览
快速连接,彩屏WAP Push
xHTML WAP 和 web 集成 , 生动的内容
铃音 , 图标 ,屏保 ,名片等
下载下载
可下载应用,数码音乐
视频内容 (MMS,媒体流 )
具有视频的多媒体消息
拨号连接
高速连接 ,语音和数据多任务
公司接入公司接入
永远载线,性能和安全性的增强
具有图像和声音的度哦媒体消息
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运营商挑战• 服务的海量性 Volume of services
– 支持不同的市场– 巨大的价格弹性
• 服务的复杂性
• 复杂的价值链– 内容提供商– 应用业务提供商– 接入提供商– 公司接入
• 不同的业务有商业模型
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Mobile Cinema News Broadcasting KaraokeMusic On Demand Live Traffic Video
• EV DO a “New Media & New Culture” rather than a technologyEV DO a “New Media & New Culture” rather than a technology
79
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Thank you!
...any questions are welcome!
徐国鑫xuguoxin@bupt.edu.cn
无线新技术研究室