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速度與激情——蓬勃發(fā)展的3G通信

2009-07-21
作者:致遠電子

  前幾期介紹了無線通信領域中2G的代表技術GSM和2.5G的GPRS技術,本期將介紹當下最熱門的通信技術——3G。
1 什么是3G
  3G(3rd Generation)意指第三代移動通信技術,主要面向高速、寬帶數據傳輸,是將無線通信與互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統(tǒng)。
  3G通信給人們帶來最大的感受是速度大幅提升,甚至不遜于固定寬帶網絡。實際測試一首2 MB的MP3歌曲,僅花費約10 s就下載完成。隨著速度瓶頸的解決,各大運營商也推出了眾多令人眼花繚亂的業(yè)務。
2 3G標準
  目前全球有TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WiMAX四種制式的3G標準。如果從移動通信技術發(fā)展趨勢和可實現業(yè)務功能來分析,基于CDMA制式的CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA三種技術,被認為是3G的三大主流應用技術標準。下面分別介紹這三種標準。
  (1)TD-SCDMA
  全稱為Time Division-Synchronous CDMA(時分同步CDMA,下文簡稱TD),是我國第一個擁有自主知識產權的國際標準,由大唐電信于1999年6月29日向ITU提出。該標準集碼分多址(CDMA)、時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)等技術優(yōu)勢于一體,采用智能天線、聯合檢測、接力切換、同步CDMA、軟件無線電、低碼片速率、多時隙、可變擴頻系統(tǒng)、自適應功率調整等技術,具有系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強等優(yōu)點。
  TD-SCDMA是目前世界上唯一采用智能天線的第三代移動通信系統(tǒng)。智能天線的采用,可有效地提高天線的增益,適用于用戶密度較高的城市及近郊地區(qū),非常適合中國國情。由于中國的龐大的市場,該標準受到各大主要電信設備廠商的重視,全球一半以上的設備廠商都宣布可以支持TD-SCDMA標準。
  基本參數:采用RTT TDD技術,帶寬:1.6 MHz,碼片速率:1.28 Mc/s,單個載波理論最高速度:2.8 Mb/s(現階段支持6個載波)。
  (2)WCDMA
  全稱為Wideband CDMA,也稱為CDMA Direct Spread,意為寬頻分碼多重存取,這是基于GSM發(fā)展而來的3G技術規(guī)范,是歐洲提出的寬帶CDMA技術,它與日本提出的寬帶CDMA技術基本相同,目前兩者正在進一步融合。該標準提出了GSM(2G)→GPRS→EDGE→WCDMA(3G)的演進策略,意味著這套系統(tǒng)能夠架設在現有的GSM網絡上,對于系統(tǒng)提供商而言可以較輕易地過渡。因此WCDMA在GSM系統(tǒng)鋪設十分完善的我國具有先天的市場優(yōu)勢。
  基本參數:采用RTT FDD技術,帶寬:1.23 MHz,碼片速率:1.228 8 Mc/s,單個載波理論最高速度:7.2 Mb/s(現階段支持2個載波)。
  (3)CDMA2000
  CDMA2000即為CDMA2000 1×EV,分兩個階段:CDMA2000 1×EV-DO(Data Only),采用話音分離的信道傳輸數據;CDMA2000 1×EV-DV(Date and Voice),即數據信道與話音信道合一。CDMA2000也稱為CDMA Multi-Carrier,由美國高通北美公司為主導提出,摩托羅拉、Lucent和后來加入的三星都有參與,韓國現在成為該標準的主導者。這套系統(tǒng)是從窄帶CDMA One數字標準衍生出來的,可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G,建設成本低廉。
  基本參數:采用RTT FDD技術,帶寬:5 MHz,碼片速率:3.84 Mcps,單個載波理論最高速率:2.4 Mb/s。
  我國工業(yè)和信息化部也于2009年1月7日正式向中國移動、中國電信和中國聯通發(fā)放了這3張主流標準的牌照,其中移動獲得TD-SCDMA牌、聯通獲得WCDMA牌、電信獲得CDMA2000牌,從此標志著我國的3G網絡步入了商用化應用階段。
3 我國3G的現狀與未來
  (1)現狀
  總的來說,現在我國的3G還處于大規(guī)模覆蓋和商業(yè)試用階段,由于三種技術各有千秋,呈現出三足鼎立的局面,如圖1所示。

  首先,中國移動的TD-SCDMA是民族產業(yè),得到了政府的支持,且經過一年多的實戰(zhàn),TD無論在網絡建設、客戶服務,還是在業(yè)務種類方面,都更加成熟、完善,并且中國移動對社會推出了3G業(yè)務標識“G3”,也已經開始188號段放號。
  其次,中國聯通的WCDMA有較高的擴頻增益,發(fā)展空間較大,全球漫游能力最強,技術成熟性也最佳。聯通于今年5月17日在首批55個開通3G業(yè)務的城市進行試商用。年底前,將正式啟動3G的商用,屆時,全國284個開通3G業(yè)務的城市將全部進入正式商用階段。
  最后,中國電信的CDMA2000因為可以由CDMA網絡直接升級到3G(主要軟件升級),難度較小,其天翼品牌已經于今年4月16日全面開放了3G服務,直接覆蓋到120個城市,是三家運營商發(fā)布最早的一家。
  (2)未來
  在3G發(fā)展初期,2G和3G網絡將長期共存,但是未來總趨勢與全球發(fā)展趨勢一樣,在技術上將向高速率化、寬帶化、IP化方向發(fā)展。
  隨著時間推移,網絡不斷地向后3G演進,其中WCDMA是沿著HSDPA、HSUPA和HSPA+演進,TD-SCDMA也是向HSDPA、HSUPA和HSPA+演進,CDMA2000則是向EV-DORevA和RevB演進,在這個過程中,如果4G的LTE(UMB)發(fā)展迅速,也可能國內運營商會跳過某一階段,直接向前演進。
4 3G的行業(yè)應用
  (1)3G行業(yè)應用
  當前我國基于GPRS/CDMA網絡的數據業(yè)務服務范圍日益擴大,行業(yè)應用層次也不斷提高,但是由于受數據傳輸速率和帶寬資源的制約,一定程度上影響了許多行業(yè)應用。例如無線視頻監(jiān)控、無線流媒體等等。隨著3G的逐步商業(yè)化,網絡帶寬的大幅度擴展,使得那些在2.5G網絡中無法開展或開展效果欠佳的數據業(yè)務,通過3G網絡都能夠更好地實現。
  例如,電力、礦業(yè)、油田、安防等行業(yè)可以建立基于3G網絡的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng),從而對各種工業(yè)設施進行遠程監(jiān)控,大大提高了設施的安全性和可靠性。
  由于水利、氣象、防汛、環(huán)保等部門具有采集點多、采集次數頻繁、采集數據量大等特點,可以建立基于3G網絡的數據傳輸系統(tǒng),從而有效節(jié)省人力、物力。
  基于3G網絡政府工作人員和企業(yè)用戶可以更快捷地隨時隨地登錄內部移動互聯網,及時處理文件、收發(fā)郵件或舉行多媒體會議等,全面提高政務效率和企業(yè)運行效率。
  (2)3G行業(yè)應用舉例
  視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,視頻采集及視頻監(jiān)視的遠程接入和傳輸成本是制約其發(fā)展的根本原因。如水文監(jiān)測、高速公路監(jiān)控及各種危險能源的監(jiān)控等,由于其地域廣、監(jiān)控點分布不均、少而稀疏,將會導致戶外線路架設困難及后期人力維護成本非常高。如果借助高速數據傳輸速率和寬帶為優(yōu)勢的3G網絡,架設無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)會是一種理想的選擇。例如,圖2給出基于3G網絡的無人職守變電站無線監(jiān)控系統(tǒng)示意圖。

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  本系統(tǒng)主要由三個部分組成,第一部分位于變電站的前端監(jiān)控設備及無線數傳設備,第二部分為3G網絡(支持TD-SCDMA、WCDMA及CDMA2000)和Internet網絡,第三部分為位于總部的監(jiān)控中心。
  廣州致遠電子有限公司長期致力于無線通信的研究與應用,在3G正式商用時,將同步推出3G網絡視頻監(jiān)控服務器系列、3G無線數傳系列、3G無線采集系列產品。更多的應用方案請您訪問我們的網站:www.embedcontrol.com。

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