3G技術及其應用

摘要：簡述3G（第三代移動通信系統）的含義及3G技術的基本特點，介紹3G技術三大協議的發展現狀，分析全球3G發展趨勢及探析中國發展3G的問題。
　　
關鍵詞：3G；3G技術；WCDMA；TD-SCDMA；CDMA2000；

一 3G的含義

3G是英文3rd Generation的縮寫，指第三代移動通信技術。相對第一代模擬制式手機(1G)和第二代GSM、TDMA等數字手機(2G)，第三代手機一般地講，是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移 動通信系統。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。為了提供這種服務，無線網絡必須能夠支持不同的數據傳輸速度，也就是說在室內、室外和行車的環境中能夠分別支持至少2Mbps(兆字節/秒)、384kbps(千字節/秒)以及144kbps的傳輸速度。

二3G技術基本特點

從目前已確立的3G標準分析，其網絡特征主要體現在無線接口技術上。蜂窩移動通信系統的無線技術包括小區復用、多址/雙工方式、應用頻段、調制技術、射頻信道參數、信道編碼及糾錯技術、幀結構、物理信道結構和復用模式等諸多方面。縱觀3G無線技術演變，一方面它并非完全拋棄了2G，而是充分借鑒了2G網絡運營經驗，在技術上兼顧了2G的成熟應用技術，另一方面，根據IMT-2000確立的目標，未來3G系統所采用無線技術應具有高頻譜利用率、高業務質量、適應多業務環境，并具有較好的網絡靈活性和全覆蓋能力。 3G在無線技術上的創新主要表現在以下幾方面。

（1）采用高頻段頻譜資源
為實現全球漫游目標，按ITU規劃IMT-2000將統一采用2G頻段，可用帶寬高達230MHz，分配給陸地網絡170MHz，衛星網絡60MHz，這網絡為3G容量發展，實現全球多業務環境提供了廣闊的頻譜空間，同時可更好地滿足寬帶業務。

（2）采用寬帶射頻信道，支持高速率業務
充分考慮承載多媒體業務的需要，3G網絡射頻載波信道根據業務要求，可選用5/10/20M等信道帶寬，同時進一步提高了碼片速率，系統抗多徑衰落能力也大大提高。

（3）實現多業務、多速率傳送
在寬帶信道中，可以靈活應用時間復用、碼復用技術，單獨控制每種業務的功率和質量，通過選取不同的擴頻因子，將具有不同QoS要求的各種速率業務映射到寬帶信道上，實現多業務、多速率傳送。

（4）快速功率控制
3G主流技術均在下行信道中采用了快速閉環功率控制技術，用以改善下行傳輸信道性能，這一方面提高了系統抗多徑衰落能力，但另一方面由于多徑信道影響導致擴頻碼分多址用戶間的正交性不理想，增加了系統自干擾的偏差，但總體上快速功率控制的應用對改善系統性能是有好處的。

（5）采用自適應天線及軟件無線電技術
3G基站采用帶有可編程電子相位關系的自適應天線陣列，可以進行發信波束賦形，自適應地調整功率，減小系統自干擾，提高接收靈敏度，增大系統容量，另外軟件無線電技術在基站及終端產品中的應用，對提高系統靈活性、降低成本至關重要。
三 3G協議
目前全球有代表性的3G協議有ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ2000和ＴＤ－ＳＣＤＭＡ三大主流無線接口標準，它們都是被國際電聯（ＩＴＵ）寫入3Ｇ技術指導性文件的。　
W-CDMA：英文名稱是Wideband CDMA，中文譯名為“寬帶分碼多工存取”，它可支持384kbps到2Mbps不等的數據傳輸速率，支持者主要以GSM系統為主的歐洲廠商。　
CDMA2000：亦稱CDMA Multi-Carrier，由美國高通北美公司為主導提出，摩托羅拉、Lucent和后來加入的韓國三星都有參與，韓國現在成為該標準的主導者。
TD-SCDMA：該標準是由中國獨自制定的3G標準，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。
這三大標準已經形成了各自的陣營，其中諾基亞、愛立信為主的歐洲陣營把持ＷＣＤＭＡ，北美陣營堅持ＣＤＭＡ2000，而以大唐為主的國內本土陣營則把更多的目光投向自主產權的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ。可以說，三大標準在中國各有支持者，聯通青睞ＣＤＭＡ2000，移動看好ＷＣＤＭＡ，而ＴＤ－ＳＣＤＭＡ也吸引了國內主要運營商的目光。
四 全球3G發展趨勢分析
回顧2005年，全球3G市場繼續呈現較快增長的趨勢，進入2006年，這種勢頭繼續有所增強。從總體來看，全球3G商用網絡持續增加，3G業務日趨豐富，3G用戶穩步增長。全球3G市場已經從起步期進入到發展期。據統計，截至2006年4月底，全球移動用戶達到23.47億戶。其中，全球使用cdma2000 1x和WCDMA等3G技術的用戶已經達到了2.448億，已占全球移動用戶總數的10%。
中國賽迪顧問公司發布報告指出，全球3G手機用戶已經突破1億，增長速度遠遠超過GSM用戶。報告稱，盡管全球各地的電信市場發展階段并不相同，但總體趨勢是2G用戶的增量市場空間萎縮，這一趨勢在發達地區尤為明顯。而據咨詢機構Research and Markets最新發布的研究數據，2007年西歐將有20％的移動用戶成為3G用戶，而在2010年之際，這個比例將達到50%。顯然，多年來3G發展以日韓為重心的局面正在改變。
在技術進步和市場驅動的雙重作用下，3G從概念向產業化的進程必然在加快，全球主要設備廠商都在積極跟蹤研發基于三大主流技術的3G網絡產品，2001年下半年已推出CDMA2000和W-CDMA可商用系統及TD-SCDMA產品樣機。此外，3G商用進程也已開始，日本DoCoMo已在東京地區開通世界上第一個W-CDMA商用網，歐洲已完成3G國際漫游測試，全球各大運營商對參與3G運營態度積極，歐洲、香港、***及韓國都已完成3G牌照發放，國內幾大運營商也在積極爭取3G牌照，并競相開展3G網絡實驗，為3G運營作前期準備。綜觀全球3G發展現狀，3G技術正處于發展和完善階段，三大主流技術標準將經歷逐步融合演變的過程，最終實現全球的統一，現有2G網絡將向3G過渡已是大勢所趨。

五 推進3G面臨三大挑戰

但是，在3G快速發展的同時，也應該看到存在的局限性。3G網絡要求具有良好的服務質量、后向兼容性及其與固網的兼容性、以及高速多媒體業務能力等，而現有3G網絡與這一目標還有差距；3G終端在多媒體業務支持、延長待機時間、統一應用平臺等方面還需要進一步改進；由于網絡質量、終端瓶頸以及缺乏合適的業務模式等原因，體現3G差異化服務的高速多媒體業務發展并不理想。這些限制引起對3G網絡、終端和業務發展趨勢的重新思考。
在3G發展中，面臨的挑戰主要包括三個方面：一是3G技術帶來的挑戰，二是3G建設帶來的挑戰，三是3G運營帶來的挑戰。
3G技術的多樣性決定它的復雜程度，從標準制式來看，3G有三大標準，而其中WCDMA又有不同的版本，不同技術版本的功能也不盡相同。多技術的共存和聯合工作導致了技術實現上的復雜性。另外，WCDMA自身還存在著硬切換、系統間切換及室內覆蓋方案的實施等問題；同時，CDMA同頻特性在一定程度上限制了其優化網絡的方法，WCDMA業務的多樣性使網絡規劃和運營難度遠超過GPRS和CDMA1X。
在3G的具體網絡建設中，也存在著互操作、網絡演進、規劃建設等問題。這主要包括：如何維持3G到2G切換的高質量；如何控制好2G和3G間小區選擇和重選；2G/3G如何組網，如何選擇和設置網絡參數等。
而在3G運營方面，運營商面臨的挑戰將更多。首先是業務層面，運營商需要在不同業務對資源的消耗和收入之間找到平衡，諸如視頻電話、因特網瀏覽等業務比語音占用更多資源，這就需要合理配置業務使用狀況。
其次，運營商需充分考慮終端在3G中的作用。在3G時代，以多媒體為主的終端，將包含影像功能、數字電視流媒體功能以及在線或無線互動的游戲功能。另外，一個很大的商機就是針對企業的應用，這些運用了3G高帶寬數據功能的應用都是很好的應用，這些業務需要相應的終端設備來支持。標準規范中太多的options選擇，要求運營商根據自身戰略要求實施不同的技術版本，提出獨特的功能要求。
盡管3G發展面臨的問題不易解決，但是現在全球已經部署的WCDMA基站已經成千上萬，整個移動產業為3G付出了太多，不論是制造業、運營業。從這個角度出發，3G也不會輕易被拋棄，3G在全球進入成熟的商用和繁榮期只是時間上的問題。
六 中國發展3G的問題探析
面對即將來臨的3G，中國市場自然也不甘寂寞。在市場的驅動和政府的宏觀調控之下，目前我國已經對三大標準進行了3G技術試驗，3G產品和技術日漸成熟。
3G技術測試分為兩個階段，尤其以日前結束的第二階段外場測試最為關鍵。這一階段的主要測試內容包括：無線網絡性能測試、終端測試、業務測試、互操作測試、網管和計費以及無線干擾共六個方面。國內6大運營商、12家系統設備商以及10家終端廠商積極參與了3G技術試驗第二階段外場測試結果表明，目前3G技術已經基本成熟，3G終端種類也相對豐富。
未來3G的發展在復雜性和智能化將由網絡更多地轉向終端，中國終端制造商將面臨更大的發展機遇和挑戰。無論從市場需求看還是從技術發展看，3G是移動通信發展的必然趨勢。
但是，隨著3G鐘聲的敲響，移動通信網絡重復性建設引發的問題也將日趨嚴重。首先,各運營商大規模的重復性建設勢必造成資金的巨額浪費、占用大量自然資源等問題。其次,由于目前缺乏政府部門的統一規劃管理，各運營商在獲取基站站址時常采取排他方式，隨著站址資源的日益緊缺，租賃/購買站址機房的成本必然不斷增加。另一方面，人民群眾對健康、環保問題的日益重視，因為大量移動通信基站的建設也會帶來較多的社會負面效應，如對電磁輻射的擔憂、對市容市貌的破壞等。
??? 針對漸趨嚴重的移動通信基站的重復性建設，我國應建立相關的有效管理機制，統籌規劃移動通信的基站建設，有效引導各運營商實現資源共享，盡早實現集約化、景觀化的移動通信基站建設，達到通信建設與人類社會和諧發展的目的。
總而言之，我國在迎接3G到來之時，要注意下述三方面問題：
(1)科學決策
堅持我國政府部門確定發展中國3G及3G產業的基本方針與原則，“積極跟進、試驗先行、培育市場、支持發展”。在理性與務實驅動下的3G無論從全球乃至中國已初見曙光，采取更積極的姿態準備與培育市場、支持發展和不失時機地切入推進，已提上緊迫議事日程。
(2)細分市場與積極創新
參考FOMA等成功經驗，緊密結合中國國情，正確處理好市場驅動導向與技術驅動支撐的基本關系。特別要注重終端、應用與服務。現在看來，對3G應用而言，單一的所謂殺手锏式服務一般并不存在，依然應該將眼光瞄準大眾市場，確定一系列可以滿足不同階層用戶對其內容、位置與時間和服務內涵等不同需求，處理好“產業生態鏈”的共贏合作關系，以先進有效的技術與合理的價位，專門定制各類服務與應用，才能形成各類吸引相關用戶的殺手锏式業務與應用。3G服務一定要有一個合理的用戶能接受的價位。
(3)多模運行及網絡安全與互操作
3G網絡的建設從一開始即應充分重視其多模運行與不同網絡間、甚至異構網絡間的互操作性和網絡安全問題，以及切實有效地處理和建設網絡管理支撐手段，并應兼顧好其向3G+/4G前向演進的可行性與經濟性。在WCDMA與cdma2000 1X EV并存競爭情況下，注意構建多制式多模共用統一平臺及發揮軟件無線電升級前向擴展的重要價值。
3G技術對人才培養方向的影響
隨著3G時代的到來，IT人才的傳統格局將被打破，既懂軟件開發技術又會移動通信技術的移動通信軟件工程師將成為2007年人才市場新寵。專家表示，未來幾年我國信息產業將迎來新一輪的高速增長，但與產業增長相適應的復合型人才儲備卻明顯不足，具有相關專業知識和技術的人才數量極少。電信網、互聯網、電視網三大網絡未來都將走向寬帶化、IP化和移動化，尤其是移動通信網和互聯網的結合將催生很多新的業務模式， 保守估計，隨著奧運會開幕、3G網絡全面鋪開，3G軟件人才的市場缺口在未來的兩三年內就將達到50萬人以上。隨著各大電信運營商3G 網絡的大規模鋪設、盈利以及3G智能手機的普及，未來人才的需求量還將成倍增長。3G、“三網融合”是2007年中國通信業和IT行業最閃亮的關鍵詞，而移動通信技術與軟件技術的結合，也逐漸成為所有通信人和IT人的共識。
為解決3G“人才荒”的局面，國家信息產業部、教育部、中國軟件行業協會強強聯手啟動3G移動通信人才培養計劃，依托英泰移動通信學院共同打造“中國3G人才培養基地”。為大量想邁進移動通信領域的傳統軟件人才和社會人士打開了行業大門，而三大機構聯合認證的權威性又保證了人才的質量和實際技術，同時通過完善的就業服務網絡，確保了畢業學員順利進入相關企業實現高薪就業。

七 結束語

總之，3G應用的成熟是一個漸進過程，有待發展中不斷完善。縱觀那些將3G商用的國家，無一例外地沒有因為3G的商用而在電信業發展上出現一個歷史性的拐點，任何新事物的發展都需要一個平穩過渡的時期，3G也不例外。任何新技術的應用都不是一蹴而就，其市場應用的前景也不是立竿見影就能表現出來的。相信在啟動3G之后，隨著市場規模的不斷擴大，3G的應用必定能逐步地走向成熟和豐富。