3G移动通信网络介绍

3GPP协议标准演进历程
WCDMA协议标准规划清晰，制定严谨，适应业务发展需求
顺应未来高速无线数据业务的需求 分阶段引入IP，目标是实现全网的IP化 发布的协议能够保持前向兼容
• GSM/GPRS核心网 • WCDMA FDD
3GPP Rel99
• 软交换 • VoIP QoS
3GPP Rel4
基站结构与主要功能
✓主要结构 WCDMA的基站组成均包括两部分：无线收发信机+BBU（基带处理与基站控制部分） +RRU （射频处理部分）+传输接口单元 ✓主要功能 通过Uu接口完成与UE的无线链路传输功能，包括扩频与解扩、调制与解调、信道编码与 解码，以及基带信号和射频信号的相互转换等；通过Iub接口与RNC相联，上报Node B测 量信息，转发由RNC提供的系统信息广播，执行由RNC下发的无线资源管理和控制命令。
UE
Node B
RNC
无线接口协议
CN
用户数据 PDCP RLC MAC L1
L1
FP
Transport Layer
Iu UP
PDCP
RLC MAC
Transport Layer
FP
Transport Layer
Iu UP
Transport Layer
Uu
Iub
Iu
其中PDCP子层仅用于PS域业务 RLC造成根据业务种类的不同，可以选择TM、UM或者AM工作模式
CS域
Mc GMSC
Server
MGW
Nc
Nb Mc MSC Server/
MGW VLR
AuC
H
C
HLR Gc
Gr D
Gs
Internet
Gi
PS域
GGSN
Gn
Other PLMN
Gp
SGSN
GGSN
➢ MGW主要功能 核心网承载面的网关设备，支持媒体转换、承载控制及业务交换等功能。 ➢ MSC/VLR主要功能
包括呼叫处理、安全保密、位置登记与鉴权、用户数据管理、移动性管理与计费数据处理等。 ➢ SGSN主要功能
包括鉴权、认证，网络接入控制，移动性管理，会话管理，路由选择和转发，加密和压缩、 与HLR/MSC/VLR的交互、收集计费信息等功能。 ➢ GGSN主要功能
包括与外部网络的接口，完成分组路由和转发、动态IP分配、封装和隧道传输等功能。
UE主要活动流程
①
开机 搜索小区
②
位置更新
③
待机
④
主叫/被叫 发起
无线网络流程
切换
⑧
信道 重配置
⑨
RRC 连接释放
⑤
RRC 连接建立
小区 URA更新
RB RAB修改
⑦
RAB建立
⑥
NAS 连接建立
目录
1 3G通信发展概况 2 WCDMA系统介绍 3 移动互联业务运营 4 无线网络建设与运营规程 5 深圳联通3G网络概况
✓站点设计 ✓工程实施 ✓割接验收
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目录
1 3G通信发展概况 2 WCDMA系统介绍 3 移动互联业务运营 4 无线网络建设与运营规程 5 深圳联通3G网络概况
3G无线基站分布（一）
全网基站数5000个左右，室分站点2000个，室外站点3000个；目前全网基站已全 部升级为DC站点。
3G无线网络优势
UE
Node B
RNC
CN
CC
SM
MM/GMM
RRC
RLC
MAC
L1
Uu
NBAP
L1
Transport Layer
RRC RLC
MAC NBAP
…
Transport Layer
RANAP
Transport Layer
CC SM MM/GMM
RANAP
Transport Layer
Iub
Iu
WCDMA系统用户面协议栈
RNC结构与主要功能
硬件结构： ✓ 传输接口板 ✓ 数据交换板 ✓ 控制面处理板 ✓ 用户面处理板 ✓ 时钟分配板 ✓ 数据交换板 ✓ 性能数据存储板
软件功能： ✓ 接纳控制 ✓ 移动性管理 ✓ 功率控制 ✓ 码资源管理 ✓ 拥塞控ห้องสมุดไป่ตู้ ✓ 系统消息广播 ✓ 无线承载分配
核心网结构与主要功能
PSTN
3G无线收发信机数据处理过程
3G技术标准演进
已取消演进
WCDMA制式演进历程清晰，逐步过渡至LTE，更具优势 ！
3G主要制式技术比较
制式
WCDMA
载波间隔
5MHz
码片速率
3.84Mcps
帧长
10ms
基站同步方式
异步/同步
功率控制频率
1500Hz
峰值速率 14.4Mbps/5.76Mbps
双工方式
丰富多样的业务，高速数据业务
高带宽、大容量
抗干扰强，包括多径 与突发脉冲干扰
3G移动 通信主要
优势
高频谱效率
高保密的性能
高品质的业务质量
4
3G无线关键技术
关键技术
码分多址
显著提高容量
作用
Turbo信道编码 进一步提高系统性能与容量
调制方式
上行BPSK下行QPSK（16QAM/64QAM)，提升速率
移动互联业务运营面临的考验
用户的爆炸性增长和新业务的快速推出，对业务运营带来巨大考验！
建立以用户感知为核心的业务评估体系
构建基于数据挖掘的用户感知体系
业务优化领域的数据挖掘是一门交叉学科，它把人们对网络数据的应用从低层次的简单 查询，提升到从数据中挖掘智能型的网络业务性能管理优化方案，改善用户感知。
移动互联业务发展特征
移动互联业务的发展特征： 移动互联用户与业务量的爆发性增长 智能手机的普及，已不是传统的手机，而是一台超便携的个人电脑，能够支持开展丰富的 业务体验 不同的业务导致不同的用户行为，例如QQ使手机永不下线 新业务的产品周期急剧缩短，导致巨大的网络流量冲击 网络管道资源的稀缺性日益凸显
3G移动通信网络介绍
深圳联通一站式支撑中心 2014年8月20日
目录
1 3G通信发展概况 2 WCDMA系统介绍 3 移动互联业务运营 4 无线网络建设与运营规程 5 深圳联通3G网络概况
移动通信发展历程
首次提出蜂窝网概念，典 型代表是美国的AMPS系统 和后来欧洲的改进型系统 TACS ；主要特点是采用 FDMA 模拟制式。
FDD
切换类型
软切换+硬切换
并发业务
支持
核心网
GSM MAP
CDMA2000 1.25MHz
1.2288Mcps 10ms
GPS同步 800Hz
3.1Mbps/1.8Mbps FDD
软切换+硬切换 不支持 ANSI-41
TD-SCDMA 1.6MHz 1.28Mcps 20ms 异步 0-200Hz
2.8Mbps/1.6Mbps TDD 硬切换 支持
GSM MAP
总结：WCDMA制式较CDMA2000与TD-SCDMA更具优势 ！
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WCDMA网络拓扑图
智能终端硬件平台与功能
•关外热点区域也已实 现二载波或三载波覆 盖
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3G无线网络特点与运营
资源利用 时间与地域特征明显，采取针对性的营销策略。 不均衡 容量瓶颈 管道资源的稀缺性，采取精细化的QOS控制策略。 用户行为 业务多样性，用户行为复杂，针对性的营销策略。 复杂
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搭建以用户感知为核心的运营管理体系
影响端到端业务质量因素
终端因素 •终端设置问题 •报文分片与乱序问题 •发送超长报文 • TCP 窗口设置 •欠费与签约问题 •操作系统/驱动因素
网络因素 •网元故障 •无线环境的变化 •网络风暴与流控 •承载网带宽与QOS •资源拥塞 •内部丢包
业务网因素 •服务器性能问题 •WAP GW发送窗口设 置过小 •TCP 窗口设置 •MTU设置过小 •参数配合问题
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无线网络建设与运营规程
✓ 告警监控与处理 ✓ 硬件扩容 ✓ 版本升级
✓ 工程优化 ✓ 运维优化 ✓ RF与参数优化 ✓ 用户感知优化
构建精品 网络
✓市场与业务发展预测 ✓站点配置与分布 ✓无线参数设置
典型代表是美国的IS-95系统 和欧洲的GSM系统。主要特 点是采用数字移动通信体制， 频谱利用率高，支持多种业 务服务并与ISDN等兼容。
提供多媒体业务，实现全球 无缝覆盖，具有全球漫游能 力，与固定网络相兼容，并 以小型便携式终端在任何时 候任何地点进行任何业务的 通信系统。
3G移动通信主要特点
AP+基带芯片架构
多核基带芯片架构
核心芯片 包含基带芯片、应用处理芯片、射频芯片、电源管理芯片和存储芯片。其中电源管理芯片通 常与基带同设，存储芯片负责数据的存储，射频芯片负责信号的收发，基带负责通信信号的 处理，应用处理芯片（AP），支持操作系统、应用软件以及音视频、图像等功能。
外设部件 包括显示屏、键盘、面板、SD卡、摄像头、传感器等，目前外设领域创新迅速，既有功能的 变化，也有新硬件的添加，如在键盘功能从硬实现变成软实现。摄像头和外存储等配件等级 不断提升，而重力、方向、温度、距离等传感类新型应用。
广覆盖
•全网WCDMA基站总数为 5000个左右，已实现深圳 主要区域的无缝连续覆盖
•根据业务需求持续扩容
• 全网基站已完成 HSPA+版本升级，单 载波理论峰值速率为 21Mbps
• 全网基站已完成DC 版本升级，双载波理 论峰值速率高达 42Mbps
高速率
精品网络
大容量
•关内基站均已实现三 载波扩容。
扩频通信
抗干扰能力强，保密性高，低发射功率，提高容量
加扰
增加保密性
快速功率控制 减少干扰、节省功率、增大容量
多用户检测 降低了多址干扰，从而提高系统的容量
智能天线
动态调整天线阵列波束跟踪用户，减少干扰、节省功率，扩大覆盖，增大容量
切换控制
高品质的业务体验
发射分集
提高信道快衰弱能力
RAKE接收 针对快衰落而引进的先进接收和基带处理技术
• IMS • HSDPA:14.4Mbps
3GPP Rel5
• HSUPA • MIMO
3GPP Rel6
HSPA+:21Mbps
3GPP Rel7
DC:42Mbps
3GPP Rel8
2000/03
2001/03
2002/03
2004/06 2007/06
2008/12
WCDMA系统控制面协议栈