新兴技术带来挑战 3GLTE长期演进疾速突进
2006/3/24 21:11:00
南京银线科技有限公司 供稿
引：经过20多年的发展，移动通信市场依靠话音业务获得了巨大的成功。但随着数据业务和应用的重要性与日俱增，这种状况将会逐渐改变。
LTE及时卡位
经过20多年的发展，移动通信市场依靠话音业务获得了巨大的成功。但随着数据业务和应用的重要性与日俱增，这种状况将会逐渐改变。
预计到2012年，数据业务将超过传统话音业务，成为运营商主要的收入来源。而移动通信技术的发展正是迎合这一趋势的，引入分组技术的GPRS网络以及随后的3G网络为用户带来了新的应用和服务，包括IP电话，多媒体消息、在线游戏、视频点播、音乐下载、视频剪辑、移动电视、互联网浏览等等。这还仅仅是个开始，当用户逐步了解了3G系统的能力，他们将期望运营商提供越来越丰富多彩的数据服务。这些新业务有的可以在现有的技术和网络中实现，而有的则需要更高速率的无线接入的支持。
与此同时，3G技术也受到了来自诸如WiMAX等其他宽带无线接入技术的挑战。虽然这些技术在移动性和端对端服务支持上稍微逊色，但其在支持TCP/IP协议和满足时延要求上比现有的3G系统则更胜一筹。这也促使3GPP联盟加速对于新的无线接入网和空中接口技术的研发。
通常来说，一个新的空中接口的研发需要10年的时间，而“后3G”技术的研究到目前为止已经进行5年。新的4G频谱计划将于2007年的ITU世界无线会议(WRC)之后分配，加上研究、标准化和设计产品等的时间，4G系统最早也要在2015左右才能正式商用。而在这之间的2008年到2015年，人们将致力于“3G+”技术的研发。2004年11月，名为“UTRAN演进”或“3G+”的会议在加拿大多伦多举行。这次会议的主旨是收集关于3GPP版本6之后的无线接入网络的演进意见。在接下来的一次全体会议上，名为“UTRA和UTRAN演进”的研究项目获得通过，并且得到了26个组织的支持。这说明了3GPP运营商和设备商之间，致力于共同研究3G技术演进版本的强烈愿望。
LTE能带来什么
3GLTE着重考虑的方面主要包括降低时延、提高用户的数据率、增大系统容量和覆盖范围以及降低运营成本等。为了满足这些要求，需要对无线接口以及无线网络的体系架构进行一些改进。研究将围绕以下一些方面展开，如：物理层上下行的空中接口、第二层到第三层的接口，UTRAN结构的调整和与射频相关的问题等。空中接口和无线接入网体系结构演进的目标主要包括以下的内容：
极大提高峰值数据速率(在20MHz带宽下支持下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率)；在保持现有基站位置的同时提高小区边缘比特速率；有效提高频谱效率(3GPP版本6的2～4倍)；将接入网时延降低到10ms以下；将控制平面时延降低到100ms以内；优化15km/h以下低速用户的性能，能为15-120km/h的移动用户提供高性能的服务，可以支持120-350km/h的用户；吞吐量、频谱效率和移动性指标在5km半径的小区内将得到充分保证，当小区半径增大到30km时，只对以上指标带来轻微的弱化；支持多种载波带宽，以满足配置系统时窄带频谱分配时的灵活性；支持与现有的3G系统和非3GPP规范系统的协同工作：增强的MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service)；降低CAPEX(资本支出，Capital Expenditure)和OPEX(运营支出，Operation Expenditure)的成本；降低空中接口和网络架构的成本；系统和终端具有合理的复杂性、成本和功耗；支持增强的IP多媒体子系统(IP Multimedia Sub-system，IMS)和核心网；尽可能保证后向兼容，但当与系统性能或容量提高矛盾时需要考虑适当的折中；有效地支持多种业务类型，尤其是分组域(PS-Domain)业务(如VoIP等)；优化系统为低移动速度终端提供服务，同时也应支持高移动速度终端；系统应该能工作在对称和非对称频段；尽可能简化处于相邻频带运营商共存的问题。
LTE的工作计划
从时间上来看，3GPP的LTE工作计划可以分为Study Item(SI)和Work Item(WI)两个阶段。第一阶段(SI阶段)从2005年3月到2006年6月，完成3GPP LTE的可行性研究，形成研究报告。在2006年3月已经完成或正在进行的相关内容有：RAN-CN功能的划分与调整；RAN体系结构的优化；无线接口协议的体系结构；物理层中多种接入方案、宏分集与射频部分的研究；状态与状态转移问题。在2006年3月到6月将完成包括信道结构的研究、演进的MIMO机制、信令的流程与终端移动性问题等方面的研究。并且将在6月份提出WI阶段的工作时间计划。第二阶段(WI阶段)从2006年6月到2007年6月，使用一年左右的时间完成核心的技术规范撰写工作。在2007年年中完成相关标准制定工作后，预计在2008年或2009年将成熟的商用产品推向市场。
为了实现3GLTE的设计目标，需要着重在空中接口传输技术和接入网结构上对现有3G系统进行改进。各个通信设备制造商和运营商自LTE研究展开以来，经过对多种方案的讨论、比较和分析，已经初步确定了一些进一步研究的工作假设。在空中接口方面，多种先进的信号处理技术将被采用，以提供更高的频谱效率和更可靠的传输性能。具体而言，包括在下行链路采用能够有效对抗多径衰落、提高频谱效率的OFDM技术；采用自适应链路技术使编码调制参数能够适应无线信道的变化；通过在发射端和接收端配置多个天线，从而提高系统的容量、改善系统性能；而上行链路则采用峰均比(PAPR)较低的分布式或集中式单载波频分复用提供多址接入；在帧结构和频谱规划上，尽可能与现有3G标准相兼容，以方便终端在不同制式系统中的切换，减小未来升级带来的投入。
在接入网体系结构方面，设计的主要目标是减小时延和复杂度，使得协议能够有效支持新的物理层传输技术，从而提供更高的用户容量、系统吞吐量和端到端的服务质量保证。在3GLTE中，最终将要实现所有业务通过分组域传输，如何保证各种分组业务、特别是实时性要求较高的分组业务的服务质量，将成为一个关键的问题。
LTE及时卡位
经过20多年的发展，移动通信市场依靠话音业务获得了巨大的成功。但随着数据业务和应用的重要性与日俱增，这种状况将会逐渐改变。
预计到2012年，数据业务将超过传统话音业务，成为运营商主要的收入来源。而移动通信技术的发展正是迎合这一趋势的，引入分组技术的GPRS网络以及随后的3G网络为用户带来了新的应用和服务，包括IP电话，多媒体消息、在线游戏、视频点播、音乐下载、视频剪辑、移动电视、互联网浏览等等。这还仅仅是个开始，当用户逐步了解了3G系统的能力，他们将期望运营商提供越来越丰富多彩的数据服务。这些新业务有的可以在现有的技术和网络中实现，而有的则需要更高速率的无线接入的支持。
与此同时，3G技术也受到了来自诸如WiMAX等其他宽带无线接入技术的挑战。虽然这些技术在移动性和端对端服务支持上稍微逊色，但其在支持TCP/IP协议和满足时延要求上比现有的3G系统则更胜一筹。这也促使3GPP联盟加速对于新的无线接入网和空中接口技术的研发。
通常来说，一个新的空中接口的研发需要10年的时间，而“后3G”技术的研究到目前为止已经进行5年。新的4G频谱计划将于2007年的ITU世界无线会议(WRC)之后分配，加上研究、标准化和设计产品等的时间，4G系统最早也要在2015左右才能正式商用。而在这之间的2008年到2015年，人们将致力于“3G+”技术的研发。2004年11月，名为“UTRAN演进”或“3G+”的会议在加拿大多伦多举行。这次会议的主旨是收集关于3GPP版本6之后的无线接入网络的演进意见。在接下来的一次全体会议上，名为“UTRA和UTRAN演进”的研究项目获得通过，并且得到了26个组织的支持。这说明了3GPP运营商和设备商之间，致力于共同研究3G技术演进版本的强烈愿望。
LTE能带来什么
3GLTE着重考虑的方面主要包括降低时延、提高用户的数据率、增大系统容量和覆盖范围以及降低运营成本等。为了满足这些要求，需要对无线接口以及无线网络的体系架构进行一些改进。研究将围绕以下一些方面展开，如：物理层上下行的空中接口、第二层到第三层的接口，UTRAN结构的调整和与射频相关的问题等。空中接口和无线接入网体系结构演进的目标主要包括以下的内容：
极大提高峰值数据速率(在20MHz带宽下支持下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率)；在保持现有基站位置的同时提高小区边缘比特速率；有效提高频谱效率(3GPP版本6的2～4倍)；将接入网时延降低到10ms以下；将控制平面时延降低到100ms以内；优化15km/h以下低速用户的性能，能为15-120km/h的移动用户提供高性能的服务，可以支持120-350km/h的用户；吞吐量、频谱效率和移动性指标在5km半径的小区内将得到充分保证，当小区半径增大到30km时，只对以上指标带来轻微的弱化；支持多种载波带宽，以满足配置系统时窄带频谱分配时的灵活性；支持与现有的3G系统和非3GPP规范系统的协同工作：增强的MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service)；降低CAPEX(资本支出，Capital Expenditure)和OPEX(运营支出，Operation Expenditure)的成本；降低空中接口和网络架构的成本；系统和终端具有合理的复杂性、成本和功耗；支持增强的IP多媒体子系统(IP Multimedia Sub-system，IMS)和核心网；尽可能保证后向兼容，但当与系统性能或容量提高矛盾时需要考虑适当的折中；有效地支持多种业务类型，尤其是分组域(PS-Domain)业务(如VoIP等)；优化系统为低移动速度终端提供服务，同时也应支持高移动速度终端；系统应该能工作在对称和非对称频段；尽可能简化处于相邻频带运营商共存的问题。
LTE的工作计划
从时间上来看，3GPP的LTE工作计划可以分为Study Item(SI)和Work Item(WI)两个阶段。第一阶段(SI阶段)从2005年3月到2006年6月，完成3GPP LTE的可行性研究，形成研究报告。在2006年3月已经完成或正在进行的相关内容有：RAN-CN功能的划分与调整；RAN体系结构的优化；无线接口协议的体系结构；物理层中多种接入方案、宏分集与射频部分的研究；状态与状态转移问题。在2006年3月到6月将完成包括信道结构的研究、演进的MIMO机制、信令的流程与终端移动性问题等方面的研究。并且将在6月份提出WI阶段的工作时间计划。第二阶段(WI阶段)从2006年6月到2007年6月，使用一年左右的时间完成核心的技术规范撰写工作。在2007年年中完成相关标准制定工作后，预计在2008年或2009年将成熟的商用产品推向市场。
为了实现3GLTE的设计目标，需要着重在空中接口传输技术和接入网结构上对现有3G系统进行改进。各个通信设备制造商和运营商自LTE研究展开以来，经过对多种方案的讨论、比较和分析，已经初步确定了一些进一步研究的工作假设。在空中接口方面，多种先进的信号处理技术将被采用，以提供更高的频谱效率和更可靠的传输性能。具体而言，包括在下行链路采用能够有效对抗多径衰落、提高频谱效率的OFDM技术；采用自适应链路技术使编码调制参数能够适应无线信道的变化；通过在发射端和接收端配置多个天线，从而提高系统的容量、改善系统性能；而上行链路则采用峰均比(PAPR)较低的分布式或集中式单载波频分复用提供多址接入；在帧结构和频谱规划上，尽可能与现有3G标准相兼容，以方便终端在不同制式系统中的切换，减小未来升级带来的投入。
在接入网体系结构方面，设计的主要目标是减小时延和复杂度，使得协议能够有效支持新的物理层传输技术，从而提供更高的用户容量、系统吞吐量和端到端的服务质量保证。在3GLTE中，最终将要实现所有业务通过分组域传输，如何保证各种分组业务、特别是实时性要求较高的分组业务的服务质量，将成为一个关键的问题。
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