歐洲UMTS研究開發(fā)工作現(xiàn)狀----羅序梅

歐洲UMTS研究開發(fā)工作現(xiàn)狀----羅序梅

摘要  目前第三代移動通信技術(shù)標準的定義和選定工作在全球處于非�；钴S的階段。地區(qū)
      級的標準化機構(gòu)（如歐洲ETSI、日本ARIB正在進行技術(shù)規(guī)范化工作。本文主要介紹
      歐洲當前在通用移動通信系統(tǒng)（UMTS）無線接口、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面所開展
      的研究工作。
關(guān)鍵詞  移動通信  UMTs   未來公用陸地移動通信系統(tǒng)（FPLMTS）
    近年來，對于無線通信的需求急劇上升，無線用戶數(shù)也一直持續(xù)增長。1998年底，全
球的移動用戶增加到2億左右，2000年底以前達4．2億左右。移動通信的發(fā)展不僅反映在
數(shù)量上，移動網(wǎng)的技術(shù)業(yè)務(wù)功能也有質(zhì)的變化，模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)的發(fā)展已是必然趨勢。
1990年底，全球 35％的網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字式的，到2000年底，將有63％的網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)字技術(shù)。
此外，移動用戶的需求也逐步由話音和窄帶數(shù)據(jù)向高速數(shù)據(jù)和移動多媒體的多元化業(yè)務(wù)發(fā)
展。面對這一新的挑戰(zhàn)，國際電信聯(lián)盟（ITU）于1985年提出了未來公用陸地移動通信系
統(tǒng)（FPLMTS）概念，現(xiàn)改名為IMT 2000。歐洲繼 GSM技術(shù)標準開發(fā)和業(yè)務(wù)推廣取得巨大成
功之后，于1990年底開始制定第三代技術(shù)標準的研究和發(fā)展計劃。日本第二代系統(tǒng)PDC僅
限于國內(nèi)，故第三代的開發(fā)工作較早。根據(jù)ITU的要求，各大電信公司聯(lián)盟都提出自己第
三代系統(tǒng)的技術(shù)方案，具有代表性的有北美W－cdmaONE、日本寬帶CDMA（W－CDMA）和歐
洲提出的TD－CDMA考慮到市場占有及二代系統(tǒng)過渡問題，ITU提出了“家族概念”，意味
著只要該系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)能力上滿足要求，都可以成為 IMT 2O00成員， ITU正努力實
現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口的標準化和互通。目前這三種技術(shù)方案是當前討論的焦點，并成為候選技術(shù)
方案。本文主要介紹歐洲當前在UMTS無線接口、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面所開展的研究
工作。
1   UMTS發(fā)展進程
    （1）UMTS目標
    UMTS是蜂窩系統(tǒng)和無線系統(tǒng)的有機結(jié)合，系統(tǒng)的目標是：
    ·提供話音和數(shù)據(jù)（從低速到高速）的各種業(yè)務(wù)，包括多媒體業(yè)務(wù)、電路和分組業(yè)務(wù)、
話音業(yè)務(wù)、可視電話以及速率可達 2Mb／S的高速文件傳輸業(yè)務(wù)。
    ·全球漫游。UMTS適用于多種環(huán)境（如室內(nèi)或室外、低速或高速移動、高山或平原、
郊區(qū)或市區(qū)、微蜂窩或微微蜂窩），能在任何時間、任何地點向任何人提供服務(wù)。 
    ·實現(xiàn)個人化，即做到終端的移動性和用戶的移動性。
    ·原則上與固定通信網(wǎng)（如ISDN和寬帶ISDN）兼容，主要是在功能、用戶接口、成本
和質(zhì)量上。
    UMTS是針對第三代移動通信系統(tǒng)IMT 2000提出的，是在認真分析了市場需求的基礎(chǔ)上
研究開發(fā)的，整個標準化工作與UMTS論壇和 GSM MOU密切合作。作為歐洲獨立的開發(fā)項目，
該系統(tǒng)除了考慮歐洲地區(qū)特點外，還應(yīng)與 IMT 200O兼容，不僅要訂出較為詳細的性能實
驗規(guī)格，還要按照開放網(wǎng)絡(luò)政策和競爭的觀點，對國際電信聯(lián)盟的接口進行標準化。此外，
還要考慮與GSM和DECT兼容和相互配合。
    目前UMTS又分為2個子方案：①由西門子、阿爾卡特提出的TfD－CDMA，②由NTT DoCo-
Mo、愛立信和諾基亞提出的W－CDMA系統(tǒng)。
    （2）UMTS標準化的工作進程
    UMTS標準化工作將分階段進行。第一階段的主要按排為：
    1997年12月～1998年1月    選定無線傳輸技術(shù)，凍結(jié)基本參數(shù)
    1999年底                 制定第1階段標準
    2001年                   測試實驗系統(tǒng)
    2002年                   第1階段商用化
    目前UMTS系統(tǒng)的主要特性和技術(shù)規(guī)范已得到批準，并成為第一階段標準發(fā)展的基礎(chǔ)。
隨著營運商和用戶需求新功能的引入，UMTS第一階段標準的主要特性見表1。
    （3） UMTS的演進途徑
    第二代移動通信（尤其是GSM）取得了巨大成功。目前全球110個國家中，至少有256
家營運商致力于 GSM業(yè)務(wù)。隨著多頻段（GSM 900／1800／1900）或綜合了第2代技術(shù)（
如DECT／GSM，PHS／GSM等）的多模式多頻段終端推出，這一市場還將進一步擴大。移動
通信業(yè)務(wù)營運商對第二代系統(tǒng)投入了大量資金，市場的占有率也相當大，所以在UMTS發(fā)
展途徑上，既要考慮商業(yè)上的投資利益，又不能在業(yè)務(wù)功能上對第二代系統(tǒng)作太多的妥
協(xié)。因此UMTS系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)平臺上與GSM要有～定的兼容性，即反向兼容能力，但必須采用
全新的無線接口，以便第三代系統(tǒng)與第二代系統(tǒng)有較分明的界限。
2 UMTS無線接口、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)劃方面的研究工作
    UMTS的標準化工作主要由歐洲電信標準協(xié)會（ETSI）進行，現(xiàn)已落實到歐洲計劃
研究組織RACE和ACTS規(guī)劃中。UMTS的具體技術(shù)則由ETSI SMG 5負責(zé)實施，而無線接口技
術(shù)開發(fā)工作由SMG 2負責(zé)。目前由ESTI資助ACTS的三大項目FRAMES、RAINBOW和STORM。有
關(guān)無線接口、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)劃等技術(shù)建議將提交國際標準化機構(gòu)，并作為第三代系統(tǒng)的
候選技術(shù)。
    （1） FRAMES項目
    ·FRAMES目標
    無線接口技術(shù)對第三代系統(tǒng)的成功與否起著關(guān)鍵性的作用。為了滿足陸地第三代移
動通信的要求，F(xiàn)RAMES項目提出了一種有效利用頻譜多址技術(shù)的建議，其主要目標之一
是確保歐洲在無線通信市場中的全球領(lǐng)導(dǎo)地位。它的技術(shù)目標是定義、開發(fā)和評估能滿
足UMTS要求的一種有效的多址元線技術(shù)。此項目的重點是無線接口的定義、驗證以及對
在相關(guān)無線工作環(huán)境中的運作和支持，包括話音、數(shù)據(jù)（低速到高速）業(yè)務(wù)在內(nèi)的所有
UMTS業(yè)務(wù)的演示。
    FRAMES的技術(shù)建議
    FRAMES提出的無線接口技術(shù)方案是FMA（ FRAMES  multiple  access），是符合UM-
TS標準的無線接口，并要求在無線參數(shù)和協(xié)議發(fā)展方面盡可能與GSM協(xié)調(diào)一致。FMA概念
有兩種模式：FMA1（有或無擴展的寬帶TDMA）和FMA 2（寬帶CDMA）。
    這兩種方式的無線參數(shù)相互協(xié)調(diào)，其中最重要一點是與第二代系統(tǒng)（特別是GSM）反
向兼容，并為所有UMTS業(yè)務(wù)提供高性能的無線接口。其共同特點是所有系統(tǒng)時鐘都可以
自26MHZ時鐘，目前這一特性被看作是雙筷終端（ FMA／GSM）設(shè)計的一個重要標準。由
于這兩種模式的固有差異，在協(xié)議結(jié)構(gòu)高層方面，其共性比物理層更多。總之，F(xiàn)MA技
術(shù)方案具有高性能、高靈活性及與GSM反問兼容的能力，因此是極具吸引力的UMTS無線
接口候選技術(shù)，其主要技術(shù)參數(shù)見表2。
    1998年1月，ETSI SMG 2就UMTS無線接口選擇達成一致意見，決定采用W－CD－MA，
同時采納TD－CDMA的一些主要功能。ETSI還通過與GSM和低價終端的協(xié)調(diào)，對這一技術(shù)
方案作進一步的完善。
    ·FRAMES的演示
    為了加快UMTS標準化的進程，ETSISMG 2于1997年6月開始了無線接口的評估工作，
同時也進行一些相應(yīng)的演示和試驗。評估嚴格遵循ETSI SMG 2規(guī)定的通用測試條件和評
估程序。FRAMES開發(fā)的硬件平臺用來驗證FMAI的基本功能。基于RACE CODIT概念的背景
演示器用來演示FMA 2的主要功能。除純技術(shù)驗證外，此平臺還將用來演示提議的概念和
一組選定的應(yīng)用。這些演示包括FRAMES的內(nèi)部演示、測試床測量、用戶試驗以及其它CTS
項目。此外還與RAINBOW合作試驗，并演示FRAMES基站之間的切換，以顯示FRAMES無線接
口與核心網(wǎng)互連的可能性。整個試驗將從1998年3月持續(xù)到1999年1月。與其它ACTS項目
合作的演示將從1998年9月持續(xù)到1999年1月。
    （2） RAINBOW項目
    RAINBOW的基本目標是確定和實施通用UMTS接入設(shè)施，這些設(shè)施可用來研究與第三代
系統(tǒng)相關(guān)的許多結(jié)構(gòu)問題。RAINBOW的主要目標是開發(fā)一個無線接口獨立的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，
確保第二代系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)的演進途徑，包括與第二代系統(tǒng)的反問兼容（如 GSM、EC-
T），同時提供無線接口與不同核心網(wǎng)相連的靈活性。
      RAINBOW項目中所提議的UMTS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是通用結(jié)構(gòu)，由核心網(wǎng)和接入網(wǎng)組成，以支
持不同級別的切換。核心網(wǎng)有GSM。ISDN和基于Internet協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)（TCP/IP），使不同
的營運商都能使用UMTS的無線接續(xù)功能。UMTS無線接續(xù)網(wǎng)負責(zé)所有無線相關(guān)功能，核心
網(wǎng)負責(zé)所有用戶相關(guān)問題。更具體的要求和詳細結(jié)構(gòu)正在進行標準化。
    此項目為第二代向第三代移動通信系統(tǒng)過渡提供條件，同時還考慮了固定網(wǎng)的一些
重要問題，如智能網(wǎng)和ATM。
    （3）STORM項目
    從網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃角度看，第三代移動通信系統(tǒng)的主要特性是業(yè)務(wù)種類廣、頻帶寬、用戶
多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分靈活（即不同的配置按特定環(huán)境布置）和先進的移動管理策略。目前
的規(guī)劃方法顯然不能適應(yīng)這些特性，必須開發(fā)
新的軟件工具來支持網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。因此ACTSSTORM項目就是研究滿足UMTS營運商特定需求的
先進規(guī)劃方法，設(shè)計并開發(fā)軟件工具，用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計，以及處理移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中
各種原理的軟件模塊，包括傳播條件預(yù)測、業(yè)務(wù)需求估算、電臺工程和網(wǎng)絡(luò)工程。
3 UMTS將面臨的市場挑戰(zhàn)
    根據(jù)ITU所制定的第三代移動通信系統(tǒng)標準化時間進程表，1998年底完成無線傳輸技
術(shù)的選擇，1999年底完成標準的制定，2001年以后開始商用。日本因其特定的情況，將
率先于2001年推出第三代商用業(yè)務(wù)，歐洲可能在2002年推出，美國可能在2003～2005年
左右。盡管UMTS技術(shù)在功能業(yè)務(wù)等方面大大優(yōu)于第二代系統(tǒng)，但是也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。
從上述標準化時間進程表看，第三代業(yè)務(wù)的引人是在下世紀初，屆時，第二代系統(tǒng)（尤其
是GSM）仍將處于牢不可破的地位，具有相當高的普及率，提供更廉價的終端、更先進的
業(yè)務(wù)和更廣泛的用途，任何與GSM相媲美，或功能比GSM略強一點的系統(tǒng)都很難取代GSM。
因此U MTS要有商業(yè)機會和生存能力，必須要向用戶顯示其突出的優(yōu)勢，必須能提供第二
代系統(tǒng)所無法提供的特性和業(yè)務(wù)。UMTS突出的優(yōu)勢之一就是支持高速數(shù)據(jù)傳輸，支持多媒
體應(yīng)用。未來的多媒體應(yīng)用是通過ATM或B-ISDN網(wǎng)實現(xiàn)的，這就意味著UMTS必須提供BISDN
業(yè)務(wù)的接續(xù)，其次要充分支持高瑞移動用戶的需求。
    作為一種新技術(shù)，UMTS至少在初期不能與較成熟的GSM技術(shù)競爭，而只能通過發(fā)展高
端移動業(yè)務(wù)來占據(jù)市場的一席之地。在引入UMTS之際，多數(shù)移動用戶都是GSM用戶，許多
先進業(yè)務(wù)又是基于GSM（如SMS或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)），因此UMTS必須提供主要的GSM業(yè)務(wù)，提供與
GSM用戶的互連，只有實現(xiàn)這一點，GSM用戶才能平穩(wěn)過渡到UMTS，即既維持當前業(yè)務(wù)，同
時又開始獲得UMTS提供的優(yōu)勢。