CDMA1x网络技术.docx
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CDMA1x网络技术
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CDMA20001x网络技术
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第一章移动通信系统进展概述
第三代移动通信系统的进展历史
移动通信系统的进展大致能够分为4个时期,即第一代、第二代、第三代及后三代(第四代)移动通信系统。
从工程角度来讲,当前移动通信系统的建设和运营正慢慢从第二代向第三代过渡。
从标准化角度来看,面向第三代移动通信系统的长期演进(Longtermevolution,LTE)及空中接口演进(airinterfaceevolution,AIE)的标准化工作已经取得了必然的进展。
第三代移动通信系统进展历史
移动通信已经经历了第一代、第二代的进展。
第一代移动通信系统是模拟通信系统,采纳频分多址(FDMA)来区分用户,仅提供语音业务,在20世纪80年代初开始投入商用,典型代表是美国的AMPS(advancedmobilephonesystem)和欧洲的TACS(totalaccesscommunicationsystem)。
第一代移动通信系统的存在的要紧问题是:
1)频谱利用率低,容量有限;
2)业务种类单一;
3)不同厂商设备的网络间难以实现漫游;
4)保密性差;
5)费用昂贵。
第二代移动通信系统在20世纪80年代提出,90年代开始商用。
第二代移动通信系统采纳数字调制,多址方式是时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)。
典型代表如美国高通公司提出的IS-95CDMA系统及欧洲的GSM。
第二代移动通信系统是针对第一代移动通信系统存在的问题而设计的,它提供了更大的容量,系统具有较高的平安性能,业务种类除语音外,还增加了中、低速数据业务,但不管在支持全世界漫游方面仍是在支持高速多媒体业务方面都远远不能知足用户的需要。
第三代移动通信系统,简称3G,即国际电信联盟(ITU)概念的IMT-2000。
在IMT-2000的网络标准中,包括美国电信工业协会(TIA)提交的CDMA2000,欧洲电信标准化协会(ETSI)提交的WCDMA,中国电信科学技术研究院(CATT)提交的TD-SCDMA。
在第三代移动通信系统标准中,WCDMA和CDMA2000是基于频分双工(FDD)模式,TD-SCDMA基于时分双工(TDD)模式。
第三代移动通信系统业务将从语音扩展到数据、图像、视频等多媒体业务,它是一个全世界覆盖的移动综合业务数字网,将高速移动接入和基于Internet协议的效劳结合起来,在提高无线频谱利用率的同时,为用户提供更经济、内容更丰硕的无线通信效劳。
说到3G标准就不能不提两个国际标准化组织:
3GPP和3GPP2。
3GPP组织是在1998年12月成立的,要紧制定以GSM核心网为基础,以WCDMA为无线接口的3G标准-UMTS。
3GPP2成立于1999年1月,要紧制定以ANSI-41核心网为基础,以CDMA2000为无线接口的3G标准-CDMA2000。
三种要紧的IMT-2000无线传输方案
一、CDMA2000技术
CDMA2000是在IS-95系统的基础上由高通、朗讯和摩托罗拉等公司一路提出的,CDMA2000技术的选择和设计最大限度的考虑和IS-95系统的后向兼容,很多大体参数和特性都是相同的。
CDMA2000技术在无线接口方面进行了增强。
二、WCDMA技术
WCDMA最初要紧由爱立信公司和诺基亚公司为代表的欧洲通信厂商提出。
日本希望借助3G进展的契机,能够进入国际市场,以NTTDoCoMo为主的各个公司提出的技术与欧洲的WCDMA相融合,成为此刻的WCDMA系统。
WCDAM要紧采纳了带宽为5MHz的带宽技术、上下行快速功率操纵、下行发射分集等技术。
三、TD-SCDMA技术
我国于1999年10月向ITU提交了全面TD-SCDMA标准文件。
2000年5月世界无线电行政大会正式接纳TD-SCDMA为第三代移动通信国际标准。
它采纳了智能天线、联合检测、动态信道分派、上行同步、接力切换等先进技术。
三种标准均以CDMA技术为基础,其优势在于频率计划简单,系统容量大,频率复用系数高,抗多径能力强,通信质量好,软容量,软切换。
IMT-2000三种主流3G标准要紧技术性能比较如表1-1所示。
表1-1IMT-2000三种主流3G标准要紧技术性能比较
CDMA2000
WCDMA
TD-SCDMA
主导国
美国、韩国
欧洲,日本
中国
标准组织
3GPP2
3GPP
3GPP
载波间隔
5MHz
码片速率
s
s
s
帧长
20ms
10ms
10ms
基站同步
需要
不需要
需要
双工方式
FDD
FDD/TDD
TDD
CDMA2000无线侧标准演进
概述
CDMA2000是美国TIA标准组织用于指代第三代CDMA移动通信系统的名称,也是IS-95标准向第三代移动通信系统演进的技术体制方案。
实现CDMA2000技术体制的正式标准名称为IS-2000,它由TIA制定,并经3GPP2批准成为一种第三代移动通信系统的空中接口标准。
作为一种宽带CDMA技术,CDMA2000数据速度为:
室外车辆环境下144kbit/s,室外步行环境下384kbit/s,室内环境下2Mbit/s。
依照标准规定,CDMA2000X系统的一个载波带宽为,若是系统别离独立利用每一个载波,那么成为CDMA20001x系统,若是系统将3个载波捆绑利用,那么称为CDMA20003X系统。
CDMA2000无线侧标准演进进程如图1-1所示
图1-1CDMA2000标准演进线路
1、1xRelease0:
♦1999年末第一个版本形成,2000年末稳固,目前设备多基于该版本
♦核心网电路域沿用了IS-95CDMA系统的ANSI-41协议,分组域采纳了IETF的MobileIP协议
♦前反向最大速度
2、1xReleaseA:
♦2000年初完成
♦前反向最大速度
3、1xEV-DO
♦2000年10月完成
♦前向最大速度,反向最大速度
4、1xEV-DO
♦2004年4月完成
♦前向最大速度,反向最大速度
♦增强了QoS机制
EV-DO为运营商带来了众多益处:
1)在的带宽上能够提供高达的前向数据速度,和的反向数据速度;
2)新业务的强烈需求:
•支持时延灵敏的对称性业务:
VOIP,PTT,视频,无线游戏等
•支持QOS:
3)与cdma2000兼容及可互操作的RF特性
•利用cdma2000的频段及概念,比如handoff,powercontrol,access等等
•支持双模(cdma2000和1xEV-DO)终端
•cdma20001x与1xEV-DO的反向覆盖大体一致
4)充分利用现有网络的投资
•使数据和语音业务在各自的频段上取得最优化
•通过在现网上增加DO载频和设备,为现有网络提供了新的利润增加机遇
•为CDMA运营商提供最大的保障现有投资的演进方案
5)容量改善
•前反向每载扇的吞吐量有了明显的改善
6)覆盖改善
•链路预算方面比有1dB左右的改善
7)接入速度增快
•接入信道的结构,功率水平和数据速度有了明显的改善
8)速度改善
•前向最高为
•反向最高为
5、1xEV-DO
♦降低本钱,提高传输速度,提高频谱效率是1xEVDO进展的目标
♦前向峰值数据速度可达15xMbps(uptoMbps);反向峰值速度可达15xMbps(upto27Mbps)
6、1xEV-DO
♦继续提高系统的效率129Mbps下行上行
♦大幅度提顶峰值数据速度和系统容量,降低时延
♦要紧的新技术为:
ØCDMAwithEqualizerorInterferenceCancellation
ØOFDM(A)
ØIFDMA(InterleavedFDMA)
ØMIMO
Ø更高级的编码和调制机制
7、1xReleaseC(1xEV-DV):
♦改良和增强了CDMA20001x的前向链路,使前向峰值速度能够达到s;而反向峰值速度仍为s;
♦后向兼容CDMA20001x;
♦可支持多种业务组合;
♦更有效地支持数据业务。
8、1xReleaseD(1xEV-DV):
♦改良和增强了CDMA20001x的反向链路,使反向峰值速度能够达到s;
cdma20001X与1xEV-DO的比较
CDMA2000网络侧标准演进
在无线侧标准不断演进的同时,网络侧标准也经历了一个慢慢演进的进程,即从非开放内部接口,到半开放的ATM接口,最终到完全开放的IP接口,这确实是CDMA2000ALL-IP网络。
CDMA2000网络侧演进将是慢慢和后向兼容的。
CDMA2000网络向ALL-IP演进步骤为Phase0、Phase一、Phase2和Phase3。
Phase0和Phase1时期基于传统电路模式的无线网络,支持电路互换技术和初始分组互换技术,只只是Phase1时期相较Phase0时期来讲,提供分支数据会话的切换功能支持,还提供电路域语音业务和分组域数据呼唤同时进行的并发业务,同时无线接入网侧业务信令采纳IP方式传输。
Phase2时期核心网第一次引进软互换思想、基于呼唤操纵和承载分离原那么,用分组网技术替换时分多路复用,把传统的电路域核心网元移动互换机分离为移动互换中心仿真(MSCE)和媒体网关(MGW)两个功能实体,MSCe提供呼唤操纵和移动性治理功能,MGW提供媒体承载和编解码转换功能。
Phase3时期,又称多媒体域,与2004年2月发布。
它包括两个子系统:
分组数据子系统(PDS)和IP多媒体子系统(IMS),PDS为IP多媒体子系统提供靠得住的IP承载通道,IMS为CDMA2000提供丰硕的移动多媒体相关业务。
CDMA2000系统网络架构简介
CDMA2000不仅提供了电路域网络互换系统的语音和数据效劳,而且增加了分组域互换的数据业务。
图1-2所示为典型的CDMA2000无线网络架构示用意,其中整个系统分为电路域网络和分组域网络两大部份。
电路域我那个了是由第二代CDMA网络进展而来的,其网络结构和第二代相同,不同的是CDMA2000系统引入了分组域互换的数据业务,相关于第二代系统网络结构增加了分组域部份,如图中加黑部份表示。
整个网络结构由移动台、无线网络和网络互换系统三部份组成。
一、移动台
移动台是为用户提供效劳的设备,它与网络之间的通信链路为无线链路,通过空中无线接口为用户提供接入移动网络,实现具体效劳。
二、无线网络
为用户提供效劳的无线接入点,实现从无线信息传输到有线信息传输的转换,完成无线资源治理,并与网络互换必要的信息。
1、基站收发信机(BTS)
BTS包括基带单元、射频单元和操纵单元三部份,属于基站系统的无线部份,是由基站操纵器(BSC)操纵,效劳于某个小区的无穷收发信设备。
要紧完成基站操纵器与无线信道之间的转换,进行无线介质和有线介质的转换。
BTS需要通过采纳标准的空中接口(如:
IS-2000)与MS进行通信。
2、基站操纵器(BSC)
BSC是无线网络中的操纵部份,在其中起互换作用。
一个BSC可与多个BTS相连
3、分组操纵功能(PCF)
PCF是CDMA2000系统中新增的功能实体,为了支持分组数据,用于转发无线系统和分组数据效劳节点之间的信息。
图1-2典型的CDMA2000无线网络架构图
三、网络互换系统
网络互换系统NSS又称核心网,它要紧包括两部份:
电路域网络互换系统(C-NSS),分组域网络互换系统(P-NSS).
一、电路域网络互换系统(C-NSS)
(1)移动互换中心(MSC)
MSC对位于它所覆盖区域中的移动台进行操纵和完成通话接续的功能,要紧完成通话接续、计费、BSS和MSC之间的切换和辅助性的无线资源治理、用户移动性治理等功能。
(2)造访位置寄放器(VLR)
VLR(VisitorLocationRegister)是一个数据库,是存储所管辖区域中MS(统称造访客户)的来话、去话呼唤所需检索的信息和用户签约业务和附加业务的信息,例如客户的号码,所处位置区域的识别,向客户提供的效劳等参数。
VLR通常与MSC集成,也能够独立同时为多个MSC效劳。
访问用户位置寄放器(VLR)是效劳于其操纵区域内移动用户的,存储着进入其操纵区域内已记录的移动用户相关信息,为已记录的移动用户提供成立呼唤接续的必要条件。
VLR从该移动用户的归属用户位置寄放(HLR)处获取并存储必要的数据。
一旦移动用户离开该VLR的操纵区域,那么从头在另一个VLR记录,原VLR将取消临时记录的该移动用户数据。
因此,VLR可看做为一个动态用户数据库。
(3)归属位置寄放器(HLR)
HLR负责治理移动用户的数据库,存储了治理众多移动用户通信所需的信息。
注:
治理信息包括永久性的(如用户的身份辨别,其簿号码及其享有的业务)或转变的(即移动台位置,以便选择路由完成呼唤接续)。
(4)鉴权中心(AC)
AC属于HLR的一个功能单元部份,专门用于系统的平安性治理。
(5)互通功能(IWF)
IWF提供CDMA系统与当前可用的各类公众和专用数据网络之间的连接。
IWF的大体功能时负责电路域系统的数据效劳,完成数据传输进程中的速度匹配和协议匹配。
(6)设备识别寄放器(EIR)
EIR存储有关移动台设备参数,完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能,以避免非法移动台接入网络。
二、分组域网络互换系统
(1)分组数据效劳节点(PDSN)
PDSN是将CDMA2000接入Interner的模块,PDSN负责为移动用户提供分组数据业务的治理和操纵,包括负责成立、维持和释放链路,对用户进行身份认证,对分组数据的治理和转发等。
(2)归属代理(HA)
HA要紧负责用户的分组数据业务的移动治理和注册认证,包括辨别来自移动台的移动IP注册信息,以后自外部网络的分组数据包发送到外地代理(FA),并通过加密效劳成立、维持和终止FA与PDSN之间的通信,接收从认证、授权与计费效劳器(AAA)取得用户的身份信息,动态地为移动用户分派归属IP地址等。
(3)认证、授权与计费效劳器(AAA)
AAA要紧负责治理互换网的移动用户的权限,提供身份认证、授权与计费效劳。
四、操作保护系统
一、网络治理中心(NMC)
NMC负责整个CDMA网络的治理、提供对整个网络的全局治理,处于系统的最高层。
二、操作保护中心(OMC)
OMC用于对系统的互换实体进行治理,它要紧具有以下功能:
保护测试功能、障碍检测及处置功能、系统状态监视功能、系统实时操纵功能、数据修改、性能治理、用户跟踪、报警功能等。
第二章中国电信CDMA2000网络
网络结构
系统功能结构
cdma2000移动网络系统功能结构如图2-1所示。
图2-1cdma2000移动网络系统功能结构
cdma2000移动网络由移动终端(MS/AT)、无线接入网(AN)和核心网(CN)三个部份组成。
(1)移动终端(MS/AT)
移动终端是用户接入移动网络的设备。
(2)无线接入网
无线接入网实现移动终端接入到移动网络,要紧逻辑实体包括1X基站(1XBTS)、1X基站操纵器(1XBSC)、HRPD基站(HRPDBTS)、HRPD基站操纵器(HRPDBSC)、接入网鉴权、授权、计费效劳器(AN-AAA)和分组操纵功能(PCF)。
1)1X基站:
采纳cdma20001X版本的空中接口技术,提供无线收发信息功能。
2)1X基站操纵器:
治理多个1X基站,提供语音、数据业务的资源治理、会话治理、路由转发、移动性治理等功能。
3)HRPD基站:
采纳cdma2000HRPD版本的空中接口技术,提供无线收发信息功能。
4)HRPD基站操纵器:
治理多个HRPD基站,提供语音、数据业务的资源治理、会话治理、路由转发、移动性治理等功能。
5)接入网鉴权、授权、计费效劳器:
提供接入网级的接入认证功能。
6)分组操纵功能:
与1X基站操纵器或HRPD基站操纵器配合,提供与分组数据有关的无线信道操纵功能。
(3)核心网
核心网负责移动性治理、会话治理、认证鉴权、大体的电路和分组业务的提供、治理和保护等功能,包括核心网电路域和核心网分组域两个部份。
Ø核心网电路域
核心网电路域分为两种,即TDM电路域和软互换电路域。
TDM电路域采纳ANSI41标准,要紧逻辑实体包括移动互换中心(MSC)、造访位置寄放器(VLR)、归属位置寄放器(HLR)和鉴权中心(AC)等。
1)移动互换中心:
提供对所管辖区域的移动终端进行呼唤操纵、移动性治理、电路互换等功能。
2)造访位置寄放器:
存储与呼唤处置有关数据的数据库,用于完成呼唤接续。
3)归属位置寄放器:
治理移动用户信息的数据库,包括用户识别信息、签约业务信息和用户的当前位置信息。
4)鉴权中心:
产生鉴权参数并对用户进行认证鉴权。
软互换电路域采纳了操纵与承载相分离的网络架构,操纵平面提供呼唤操纵、承载操纵和路由解析等信令功能,承载平面提供语音和媒体流的传递和转换功能,要紧网元包括移动软互换(MSCe)和媒体网关(MGW)。
1)移动软互换:
提供呼唤操纵和承载操纵功能。
2)媒体网关:
提供媒体操纵功能。
Ø核心网分组域
核心网分组域要紧逻辑实体包括、分组数据效劳节点(PDSN)、认证授权和计费效劳器(AAA)、归属代理(HA)、造访代理(FA)。
1)分组数据效劳节点:
为用户提供分组数据业务,具体功能包括治理用户通信状态和转发用户数据。
2)鉴权、授权、计费效劳器:
提供治理用户的权限、开通的业务、认证信息、计费信息等功能。
3)归属代理:
提供移动IP地址分派、路由选择和数据加密等功能。
4)造访代理:
提供移动IP注册、反向隧道协商和数据分组转发等功能。
无线接入网网络结构
图2-2cdma2000无线接入网网络架构
中国电信cdma2000无线接入网要紧网元包括BTS、BSC(PCF)和AN-AAA。
BTS负责无线收发信息,包括1XBTS和HRPDBTS逻辑功能,BSC(PCF)负责资源治理、会话治理、路由转发、移动性治理等,包括1XBSC、HRPDBSC和PCF逻辑功能,AN-AAA负责接入级的接入认证。
BSC(PCF)与BTS之间可采纳点对点、星型、树型、链型、环型等连接方式。
BTS利用链型、树型组网方式时,最大级联级数不大于3级。
话路网网络结构
中国电信cdma2000话路网包括软互换话路和TDM话路两种形式,具体网络结构如图2-3所示。
图2-3cdma2000话路网网络架构
(1)软互换话路
cdma2000软互换话路采纳呼唤操纵和业务承载分离的网络架构,包括操纵平面和承载平面。
其中,操纵平面提供呼唤操纵、承载操纵和路由解析等信令功能,承载平面提供语音和媒体流的传递和转换功能。
软互换话路操纵平面采纳两级架构,要紧网元包括SS和MSCe,SS负责省际话务的呼唤操纵信令转接,采纳利旧中国电信固网DC1SS的方式,以大区为单位设置(具体见表6-1),SS之间逻辑上网状连接;MSCe负责省内软互换话务的呼唤操纵及承载操纵,以省为单位集中设置,MSCe与所属大区的SS相连,采纳IP承载方式,协议为SIP-I。
HLR以省为单位集中设置。
针对大容量的MSCe和HLR,采纳适当的容灾备份方案。
软互换话路承载平面要紧网元为MGW,MGW原那么上以本地网为单位设置,MGW之间扁平化组网。
软互换话路基于CN2网络承载,以独立VPN进行网路组织。
(2)TDM话路
cdma2000TDM话路采纳两级结构,要紧网元包括TMSC2和MSC。
其中,TMSC2负责转接省内TDM远程话路,MSC负责承接省内TDM本地网话路,设置方式原那么上维持现状。
TMSC2和TMGW(负责媒体和信令转接,能够由省会城市MGW设备兼作,成对设置)之间设置中继直达电路,负责省内没有MGW的本地网和有MGW的本地网之间的软互换话路与TDM话路的转接。
目前,MSC以本地网为单位设置。
随着MSC慢慢退网,关于只有BSC的本地网,BSC能够直接上连至省会MSC;待MSC全数退网后,TMSC2设备退网。
信令网网络结构
中国电信cdma2000信令网采纳三级结构,要紧网元包括高级信令转接点(HSTP)、低级信令转接点(LSTP)和信令点(SP)。
具体组网结构如图2-4示。
图2-4cdma2000信令网网络架构
HSTP负责转接它所汇接的LSTP和SP的省际信令消息,采纳利旧固网信令网HSTP的方式,以省为单位设置。
HSTP分为A、B两个平面,平面内的HSTP网状互联;平面间的成对HSTP省内互联。
LSTP负责转接它所汇接的SP的信令消息,以省为单位成对设置。
LSTP与所属省的A、B平面的2个HSTP采纳负荷分担方式连接。
关于还存在原C网LSTP(CLSTP)的省份,LSTP与(C)LSTP之间开通B链路,并负责转接(C)LSTP的省际信令消息。
SP包括MSCe、HLR、SCP、IP、SMSC、MPC设备,SP之间原那么上采纳准直联方式互联。
全国级的SP连接所在省的HSTP,全国级的SP所对应的设备包括全国级的SCP。
(C)LSTP要紧连接利旧原C网而且信令链路不调整的SP点设备,包括MSC、HLR、IP、VC、SMSC、MPC设备。
中国电信cdma2000信令网承载的信令包括MAP信令、TUP/ISUP信令。
针对省际MAP信令,信令网采纳GT寻址方式,GT翻译点在HSTP,采纳2次GT翻译方式;针对省内MAP信令,依照本省网络规模,采纳GT或DPC寻址方式,GT翻译点在LSTP。
HSTP间、LSTP与HSTP间、SP与LSTP间的信令链路采纳TDM承载方式,依据承载网络QoS的成熟情形,慢慢引入IP承载方式。
分组网网络结构
图25cdma2000分组网网络结构
中国电信cdma2000分组网采纳一级组网,同时支持简单IP接入和移动IP接入。
省层面要紧网元包括PDSN(FA)、AAA和HA设备。
其中,PDSN负责本省及漫入用户的分组业务接入操纵,FA功能模块负责移动IP接入时的造访代理功能,PDSN(FA)以省为单位设置;AAA负责本省cdma2000数据用户的业务鉴权及认证、计费信息生成,和漫入用户的认证计费消息向归属省(国内漫游用户)或网间AAA(国际漫游用户)的转发,以省为单位设置;HA设备负责省内基于移动IP方式的承载成立操纵、IP地址分派、计费处置等功能,以省为单位设置。
另外,CCG功能模块和HA合设,负责完成基于内容的计费和在线计费。
中国电信cdma2000分组网基于CN2网络承载,以独立VPN方式组网。
网络提供的业务与功能
网络支持的业务
一、大体电信业务
(1)语音业务
(2)紧急呼唤业务
(3)短消息业务(点到点)
二、承载业务
(1)电路域承载业务
能够提供语音保密通信业务。
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