2G
GSM
GSM全名为:Global System for Mobile Communications,中文为全球移动通讯系统,俗称"全球通",
是一种起源于欧洲的移动通信技术标准,是第二代移动通信技术,其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准,
让用户使用一部手机就能行遍全球。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准,GSM系统包括 GSM 900:900MHz、GSM1800:1800MHz
及 GSM1900:1900MHz等几个频段 。GSM使用的是时分多址的变体,并且它是目前三种数字无线电话技术(TDMA、GSM和CDMA)中使用
最为广泛的一种。
CDMA
CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access), CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。第二
次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术,其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰,在战争期间广泛应用于军事抗干
扰通信,后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年,第一个CDMA商用系统运行之后,CDMA技术理论上的诸多优势在
实践中得到了检验,从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区,包括中国香港、韩国、日本、美
国都有CDMA商用网络。在美国和日本,CDMA成为国内的主要移动通信技术。在美国,10个移动通信运营公司中有7家选用CDMA。
2.5G
GPRS
GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称,它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。 它经常被描述
成“2.5G”,也就是说这项技术位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通讯技术之间。
GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。而且,因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器,所以连接及传输都会更方便容易。
如此,使用者既可联机上网,参加视讯会议等互动传播,而且在同一个视讯网络上(VRN)的使用者,甚至可以无需通过拨号上网,而持
续与网络连接。
GPRS与WAP组合是当前令“手机上网”迈上新台阶的最佳实施方案:GPRS是强大的底层传输,WAP则作为高层应用,如果把WAP比作飞驰
的车辆,那么GPRS就是宽阔畅通的高速公路,任您在无线的信息世界中随意驰骋。
HSCSD
HSCSD(High Speed Circuit Switched Data)高速电路交换数据,又称为高速数据,是GSM演进过程中第一种满足速度这一需求的技术。
HSCSD技术的一个创新之处在于能使用不同的数据纠错方式用于数据的传输。最初,在GSM系统中的纠错方式是被设计成能在有限的覆盖
范围内工作并且能在GSM系统所能承受的最坏的状况下工作。这意味着很大一部分的GSM传输量被用于纠错码。HSCSD能根据无线连接的不同
情况提供不同级别的纠错方式。也就是说,在最优情况下,HSCSD能在一个时隙内以14.4Kbit/s的速度传输,而在CSD方式里,只能提供
9.6kbit/s的传输速度。传输能力增加了50%。
HSCSD的另一个创新之处在于能够同时利用多个时隙传输数据。同时利用4个时隙传输,能提供57.6kbit/s(4*14.4kbit/s)的传输速度,
即使在信道条件不好的情况下,纠错能力更强的码用于数据传输,HSCSD仍然能够比CSD方式提供高4倍的传输速度(38.4kbit/s VS 9.6kbit/s)。
同时利用8GSM个时隙能提供115kbit/s的传输速率。
2.75G
EDGE
EDGE是英文Enhanced Data Rate for GSM Evolution 的缩写,即增强型数据速率GSM演进技术。EDGE是一种从GSM到3G的过渡技术,
它主要是在GSM系统中采用了一种新的调制方法,即最先进的多时隙操 作和8PSK调制技术。由于8PSK可将现有GSM网络采用的GMSK调制
技术的信号空间从2扩展到8,从而使每个符号所包含的信息是原来的4倍。
之所以称EDGE为GPRS到第三代移动通信的过渡性技术方案,主要原因是这种技术 能够充分利用现有的GSM资源。因为它除了采用现
有的GSM频率外,同时还利用了大部分现有的GSM设备,而只需对网络软件及硬件做一些较小的改动,就能 够使运营商向移动用户提供
诸如互联网浏览、视频电话会议和高速电子邮件传输等无线多媒体服务,即在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通
信业务。由于EDGE是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术,比"二代半"技术GPRS更加优良,因此也有人称
它为"2.75代"技术。EDGE还能够与以后的WCDMA 制式共存,这也正是其所具有的弹性优势。
EDGE技术有效地提高了GPRS信道编码效率及其高速移动数据标准,它的最高速率可达 384kbit/s,在一定程度上节约了网络投资,
可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。从长远观点看,它将会逐步取代GPRS成为与第三代移动通信系统最接近的一项技术。
3G
WCDMA阵营
UMTS
UMTS(Universal Mobile Telecommunications System),意即通用移动通信系统。UMTS并不仅限于定义空中接口。它的主体包括CDMA
接入网络和分组化的核心网络等一系列技术规范和接口协议。除WCDMA作为首选空中接口技术获得不断完善外,UMTS还相继引入了
TD-SCDMA和HSDPA技术。
UMTS支持1920kbps的传输速率 (不是经常看到的2Mbps), 然而在现实高负载系统中典型的最高速率大约只有384Kbps。
UMTS实现的前提是现在广泛使用GSM移动电话系统,,还有一个叫做GPRS的从2G演进的途径。 GPRS支持更好的数据速率(理论上最大
可以到140.8kbps,实际上能实现接近56Kbps),数据封装好于面向连接。 GPRS已经在很多GSM网络部署。
今天的UMTS网络未来可能升级成HSDPA,有时也叫3.5G。 它可以实现下行链路大于10Mbps的传输速度。
世界上第一个UMTS网络2001年在马恩岛由Manx Telecom投入运营。UMTS网络(2004年12月) 包括 澳大利亚, 奥地利, 丹麦, 香港,
以色列, 意大利, 葡萄牙, 爱尔兰共和国和瑞典. 大多数西欧GSM运营商打算未来升级到UMTS,因为它比较接近于GSM2G标准。
非洲第一个UMTS网络于2004年11月在毛利求斯投入运行,由中国的华为提供全网设备,紧随其后Vodacom2004年12月在南非推出3G服务。
简单的说,UMTS结合了W-CDMA的空中接口(移动电话和基站的空中通信协议)、GSM系统的移动应用核心部分(MAP,参见en:MAP)(此协
议提供从用户或者到用户的呼叫路由功能),以及GSM的语音编码算法例如自适应多速率(AMR)和加强全速率(EFR)(它们定义了将语音
数字化、压缩、编码的方法)。换言之,W-CDMA(依照IMT-2000的定义)只是一个空中接口,而UMTS才是一个用于3G全球移动通讯的
完整协议栈。
HSDPA
HSDPA(高速下行分组接入,High Speed Downlink Packages Access)技术是实现提高WCDMA网络高速下行数据传输速率最为重要的
技术,是3GPP在R5协议中为了满足上下行数据业务不对称的需求提出来的,它可以在不改变已经建设的WCDMA系统网络结构的基础上,
大大提高用户下行数据业务速率(理论最大值可达14.4Mbps),该技术是WCDMA网络建设中提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。
WCDMA R99版本可以提供384kbps的数据速率,HSDPA技术是WCDMA R99(也就是我们常说的WCDMA)的强化版本,大大加强了下行链路
传输的功能。WCDMA R5版本高速数据业务增强方案充分参考了CDMA2000 1X EV-DO的设计思想与经验,新增加一条高速共享信道(HS-DSCH),
同时采用了一些更高效的自适应链路层技术。共享信道使得传输功率、PN码等资源可以统一利用,根据用户实际情况动态分配,从而
提高了资源的利用率。自适应链路层技术根据当前信道的状况对传输参数进行调整,如快速链路调整技术、结合软合并的快速混合重传
技术、集中调度技术等,从而尽可能地提高系统的吞吐率。
最先吃WCDMA这只螃蟹的日本运营商NTTDoCoMo目前拥有全球50%的WCDMA用户,但DoCoMo并不满足于3G的领先优势,正在紧锣密鼓
地准备HSDPA的商用。美国移动运营商Cingular在成功并购了AT&TWireless之后,也将HSDPA列入商业化进程,其WCDMA/HSDPA网络正
在建设当中。其他知名的移动运营商包括沃达丰、和记黄埔“3”、西班牙电信等都在不同程度地进行HSDPA试验。
HSDPA是基于现有WCDMA网络的演进,引入HSDPA只要在WCDMA无线网络部分作相应升级,将WCDMA下行速率从384kbps提升到14Mbps,
而整个网络架构及整个核心网络都保持不变;另一方面,HSDPA将继续使用WCDMA的频率而不需要单独的载频。HSDPA不但有效地保护
了运营商的投资成本,还扩大了运营商的业务范围。
所以说HSDPA是3G/WCDMA运营商采取的一种既具有前瞻性又具有保护作用的发展策略,是未来发展的必然选择。
从商用的角度看,HSDPA PC卡,与笔记本电脑配合使用,下行速率可提升到14Mbps,除了新一代的PC卡终端外,HSDPA将被引入智
能手机,而且HSDPA将最终被集成到笔记本电脑中。
爱立信在HSDPA领域独占鳌头,爱立信的WCDMA无线系统建立在统一的3G平台之上,具有向HSDPA平滑演进的能力。爱立信WCDMA无线
网络产品提供的HSDPA的特性包括:1.RNC只需软件升级;2.爱立信自2000年以来交付的WCDMA基站(RBS)都可以很容易地升级到HSDPA;
3.仅须软件升级和基带容量增加;4.支持QPSK和16QAM两种调制方式;5.最新的RBS产品只需软件升级。爱立信提供从WCDMA到HSDPA的
全面网络设备,进行覆盖优化和容量优化。
作为为后3G发展思考的产物,运营商一直遵循着更高移 动传输速率的思路。而由诺基亚、爱立信、NEC及高通等公司主推的HSPDA
技术,以及由英特尔公司主推的WiMAX技术,都提供了大幅提高移动数据传输速度的能力。 从技术角度来看,HSDPA侧重在移动性数
据和语音服务方面;而WiMAX侧重于企业用户无线宽带数据接入。虽然目前来看,二者之间还没有直接的冲突。但HSDPA同样希望在无
线宽带接入市场有所作为;而源于IP技术的WiMAX在话音业务需求下降、数据需求增长的未来通信领域中,速率与成本上的优势是HSDPA
无法比拟的。技术上的不同侧重构成了未来市场中HSDPA与WiMAX竞争的附笔。
HSUPA
HSUPA (high speed uplink packet access)高速上行链路分组接入。HSUPA通过采用多码传输、HARQ、基于Node B的快速调度等
关键技术,使得单小区最大上行数据吞吐率达到5.76Mbit/s,大大增强了WCDMA上行链路的数据业务承载能力和频谱利用率。
WCDMA R5中的HSDPA是WCDMA下行链路方向(从无线接入网络到移动终端的方向)针对分组业务的优化和演进。与HSDPA类似,HSUPA
是上行链路方向(从移动终端到无线接入网络的方向)针对分组业务的优化和演进。HSUPA是继HSDPA后,WCDMA标准的又一次重要演进。
利用HSUPA技术,上行用户的峰值传输速率可以提高2-5倍,HSUPA还可以使小区上行的吞吐量比R99的WCDMA多出20-50%。HSUPA向后
充分兼容于3GPP的WCDMA R99。这使得HSUPA可以逐步引入到网络中。R99和HSUPA的终端可以共享同一无线载体。并且HSUPA不依赖
HSDPA,也就是说没有升级到HSDPA的网络也可以引入HSUPA。
CDMA2000阵营
CDMA2000
CDMA2000即为CDMA2000 1×EV,是一种3G移动通信标准。分两个阶段:CDMA2000 1×EV-DO(Data Only),采用话音分离的信道
传输数据,和CDMA2000 1×EV-DV(Date and Voice),即数据信道于话音信道合一。CDMA2000也称为CDMA Multi-Carrier,由美国
高通北美公司为主导提出,摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与,韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频
CDMA One数字标准衍生出来的,可以从原有的CDMA One结构直接升级到3G,建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北
美,所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3G手机已经率先面世。
WiMAX阵营
WiMAX
2007年10月19日,在国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议上,经过多数国家投票通过,WiMAX正式被批准成为继WCDMA、
CDMA2000和TD-SCDMA之后的第四个全球3G标准。
WiMAX,全称为Worldwide Interoperability for Microwave Access,即全球微波互联接入。WiMAX的另一个名字是802.16。
WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术,能提供面向互联网的高速连接,数据传输距离最远可达50KM。WiMAX又称为802·16无线城域网,
是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。因在数据通信领域的高覆盖范围(可以覆盖25~30英里的范围)。
英特尔已经将这项技术视为一种能对偏远地区和发展中国家提供互联网连接的新方式,也得到了全球最大的手机制造商诺基亚的支
持。WiMAX是一种功能强大的无线技术,在近几年移动通讯侵蚀固网业务的情况下,也被固网运营商还击移动运营商的有力武器。
WiFi技术可以提供高达54Mbps的无线接入速度,但是它的传输距离十分有限,仅限于半径约为100米的范围。移动电话系统可以
提供非常广阔的传输范围,但是它的接入速度却十分缓慢。WiMax的出现刚好弥补了这两个不足。因此在不久的将来WiFi(无线局
域网),WiMax(无线城域网),3G(无线广域网)三者的结合将会为我们创造出一个完美的无线网络。
TD-SCDMA阵营
TD-SCDMA
TD-SCDMA,Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分同步的码分多址技术)。TD-SCDMA作为中国提出的
第三代移动通信标准(简称3G)。
TD-SCDMA的所有技术特点和优势体现在以在空中接口的物理层。物理层技术的差别是TD-SCDMA与WCDMA最主要的差别所在。在核
心网方面,TD-SCDMA与WCDMA采用完全相同的标准规范,包括核心网与无线接入网之间采用相同的Iu接口;在空中接口高层协议栈上,
TD-SCDMA与WCDMA二者也完全相同。这些共同之处保证了两个系统之间的无缝漫游、切换、业务支持的一致性、QoS的保证等,也保
证了TD-SCDMA和WCDMA在标准技术的后续发展上保持相当的一致性。
总结如下:
2G:GSM CDMA
2.5G GPRS HSCSD
2.75 EDGE
3G: WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA WiMAX
UMTS HSDPA HSUPA
网络速度和延迟一览
| 网络延迟
| 网络速度
|
| min
| max
| download
| upload
|
单位
| ms
| ms
| bits/s
| KB/s
| bits/s
| KB/s
|
GSM
|
|
| 14400
| 1.8
| 14400
| 1.8
|
HSCSD
|
|
| 43200
| 5.3
| 14400
| 1.8
|
GPRS
| 150
| 550
| 80000
| 9.8
| 40000
| 4.9
|
EDGE
| 80
| 400
| 236800
| 28.9
| 118400
| 14.5
|
UMTS
| 35
| 200
| 1920000
| 234.4
| 128000
| 15.6
|
HSDPA
|
|
| 14400000
| 1757.8
| 348000
| 42.5 |