4G移动通信技术与应用
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任务1 移动通信标准化组织

在过去的几十年里,通信网络使社会发生了翻天覆地的变化,给世界各国人们的生活,以及机构和部门的运行带来了巨大的影响。移动通信已经成为现代通信中一种不可缺少且发展最快的通信手段之一。伴随着移动通信系统从第1代发展到第4代,通信标准也在发生日新月异的变化,而制定这些标准的组织主要有ITU、3GPP、3GPP2和CCSA。下面将一一做详细的介绍。

1.1.1 ITU

国际电信联盟(International Telecommunication Union),一般简称为 ITU。ITU 的历史可以追溯到1865年。为了顺利实现国际电报通信,1865年5月17日,法,德,俄,意,奥等20 个欧洲国家的代表在巴黎签订了《国际电报公约》, ITU 也宣告成立。随着电话与无线电的应用与发展,ITU 的职权不断扩大。经联合国同意,1947年10月15日ITU成为联合国的15个专门机构之一,但在法律上不是联合国附属机构,它的决议和活动不需联合国批准,但每年要向联合国提出工作报告。如图1-1所示为ITU的标识。

图1-1 ITU

ITU 的组织结构主要分为电信标准化部门(ITU-T)、无线电通信部门(ITU-R)和电信发展部门(ITU-D)。ITU每年召开1次理事会,每4年召开1次全权代表大会、世界电信标准大会和世界电信发展大会,每2年召开1次世界无线电通信大会。ITU 的组织结构如图1-2所示。

图1-2 ITU组织结构简图

1.电信标准化部门(ITU-T)

国际电联因标准制定工作而享有盛名,标准制定是其最早开始从事的工作。身处全球发展最为迅猛的行业,电信标准化部门坚持走不断发展的道路,简化工作方法,采用更为灵活的协作方式,满足日趋复杂的市场需求。来自世界各地的行业、公共部门和研发实体的专家定期会面,共同制定错综复杂的技术规范,以确保各类通信系统可与构成当今繁复的ICT(Information Communication Technology)网络与业务的多种网元实现无缝的互操作。

展望未来,电信标准化部门面临的主要挑战之一是不同产业类型的融合。

2.无线电通信部门(ITU-R)

管理国际无线电频谱和卫星轨道资源是国际电联无线电通信部门(ITU-R)的核心工作。ITU-R 的主要任务亦包括制定无线电通信系统标准,确保有效使用无线电频谱,并开展有关无线电通信系统发展的研究。此外,ITU-R 从事有关减灾和救灾工作所需无线电通信系统发展的研究,具体内容由无线电通信研究组的工作计划予以涵盖。与灾害相关的无线电通信服务内容包括灾害预测、发现、预警和救灾。在“有线”通信基础设施遭受严重或彻底破坏的情况下,无线电通信服务是开展救灾工作的最有效的手段。

3.电信发展部门(ITU-D)

电信发展部门由原来的电信发展局(BDT)和电信发展中心(CDT)合并而成。其职责是鼓励发展中国家参与电联的研究工作,组织召开技术研讨会,使发展中国家了解电联的工作,尽快应用电联的研究成果;鼓励国际合作,为发展中国家提供技术援助,在发展中国家建设和完善通信网。

国际电联电信发展部门(ITU-D)成立的目的在于帮助普及以公平、可持续和支付得起的方式获取信息通信技术(ICT),将此作为促进和加深社会和经济发展的手段。

1.1.2 3GPP

第3代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project),一般简称为3GPP。

3GPP 是一个标准化机构,其成立于1998年12月,由欧洲的 ETSI(欧洲电信标准化协会)、日本的 ARIB(无线工业及商贸联合会)、日本的 TTC(电信技术委员会)、韩国的 TTA(电信技术协会)和美国的 T1标准委员会这5个标准化组织发起成立的,主要是制订以 GSM 核心网为基础,UTRA 为无线接口的第3代技术规范。中国无线通信标准研究组(CWTS)于1999年6月在韩国正式签字加入3GPP,目前3GPP 共有6个组织伙伴。

3GPP的目标是实现由2G网络到3G网络的平滑过渡,保证未来技术的后向兼容性,支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性。随后3GPP 的工作范围得到了改进,增加了对 UTRA长期演进系统的研究和标准制定。

3GPP的组织结构,最上面是项目协调组(PCG),由ETSI、TIA、TTC、ARIB、TTA和 CCSA 6个组织伙伴(OP)组成,对技术规范组(TSG)进行管理和协调。3GPP共分为4个TSG(之前为5个TSG,后CN和T合并为CT),如图1-3所示。分别为TSG GERAN (GSM/EDGE无线接入网)、TSG RAN(无线接入网)、TSG SA(业务与系统)、TSG CT (核心网与终端)。每一个TSG下面又分为多个工作组。如负责LTE标准化的TSG RAN分为RAN WG1(无线物理层)、RAN WG2(无线层2和层3)、RAN WG3(无线网络架构和接口)、RAN WG4(射频性能)和RAN WG5(终端一致性测试)5个工作组。

图1-3 3GPP组织结构图

为了满足新的市场需求,3GPP 规范不断增添新特性来增强自身能力。为了向开发商提供稳定的实施平台并添加新特性,3GPP 使用并行版本体制,目前的协议版本如图 1-4所示。

图1-4 3GPP协议版本

1.1.3 3GPP2

第3代合作伙伴计划2(3rd Generation Partnership Project 2,即3GPP2)成立于1999年1月,由美国TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA四个标准化组织发起,中国无线通信标准研究组(CWTS)于1999年6月在韩国正式签字加入3GPP2。

3GPP2声称其致力于使ITU的IMT-2000计划中的(3G)移动电话系统规范在全球的发展,实际上它是从2G的CDMA One或者IS-95发展而来的cdma2000标准体系的标准化机构,它受到拥有多项 CDMA 关键技术专利的高通公司的较多支持。与之对应的3GPP 致力于从GSM向WCDMA(UMTS)过渡,因此2个机构存在一定竞争。

3GPP2下设4个技术规范工作组,TSG-A,TSG-C,TSG-S,TSG-X,这些工作组向项目指导委员会(SC)报告本工作组的工作进展情况。SC 负责管理项目的进展情况,并进行一些协调管理工作。

3GPP2的4个技术工作组分别负责发布各自领域的标准,各个领域的标准独立编号。

TSG-A 发布的标准有2种类型:技术报告和技术规范,已经发布的技术报告一般会表示为 A.Rxxxx;已经发布的技术规范一般表示为 A.Sxxxx,其中 xxxx 为具体的数字号,这个号码没有特别的规定,一般是按照顺序排列。没有发布的标准一般会分配一个项目号 A.Pxxxx,其中 xxxx 为具体的数字号,这个号码也没有特别的规定,一般按照项目顺序排列。

TSG-C发布的标准也有2种类型:技术要求和技术规范,已经发布的技术要求一般表示为C.Rxxxx;已经发布的技术规范一般表示为C.Sxxxx,其中xxxx为具体的数字号,这个号码一般是按照顺序排列。没有发布的标准一般会分配一个项目号C.Pxxxx,其中xxxx为具体的数字号,这个号码一般按照项目顺序排列。

TSG-S发布的标准也有2种类型:技术要求和技术规范,已经发布的技术要求一般表示为 S.Rxxxx;已经发布的技术规范一般表示为 S.Sxxxx,其中 xxxx 为具体的数字号,这个号码一般是按照顺序排列。没有发布的标准一般会分配一个项目号S.Pxxxx,其中xxxx为具体的数字号,这个号码一般按照项目顺序排列。此外,3GPP2的一些管理规程性质的文件也用S.Rxxxx进行编号。

TSG-X发布的标准只有1种类型:技术规范,已经发布的技术规范一般表示为X.Sxxxx,其中 xxxx 为具体的数字号,这个号码一般是按照顺序排列。没有发布的标准一般会分配一个项目号X.Pxxxx,其中xxxx为具体的数字号,这个号码一般按照项目顺序排列。

表1-1所示为3GPP2与3GPP的对比。

表1-1 3GPP2与3GPP的对比

1.1.4 CCSA

中国通信标准化协会(China Communications Standards Association,CCSA),于2002年12月18日在北京正式成立。该协会是国内企、事业单位自愿联合组织起来,经业务主管部门批准,国家社团登记管理机关登记,开展通信技术领域标准化活动的非营利性法人社会团体。协会采用单位会员制,广泛吸收科研、技术开发、设计单位、产品制造企业、通信运营企业、高等院校、社团组织等参加。

CCSA 的主要任务是为了更好地开展通信标准研究工作,把通信运营企业、制造企业、研究单位、大学等关心标准的企事业单位组织起来,按照公平、公正、公开的原则制定标准,进行标准的协调、把关,把高技术、高水平、高质量的标准推荐给政府,把具有我国自主知识产权的标准推向世界,支撑我国的通信产业,为世界通信作出贡献。

协会通过研究通信标准、开展技术业务咨询等工作,为国家通信产业的发展做出贡献。受业务主管部门委托,在通信技术领域组织开展标准化工作,其主要业务范围是:

(1)宣传国家标准化法律、法规和方针政策,向主管部门反映会员单位对通信标准工作的意见和要求,促进主管部门与会员之间的交流与沟通;

(2)开展通信标准体系研究和技术调查,提出制订、修订通信标准项目建议;组织会员参与标准草案的起草,征求意见,协调、审查、标准符合性试验和互连互通试验等标准研究活动;(3)组织开展通信技术标准的宣讲、咨询、服务及培训,推动通信标准的实施;

(4)组织国内外通信技术研讨、合作与交流活动,搜集、整理国内外通信标准和标准信息资料,支撑通信标准研究活动;

(5)承担主管部门、会员单位或其他社会团体委托的与通信标准化有关的工作。

1.1.5 IEEE

电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会,是目前全球最大的非营利性专业技术学会,会员人数超过40万人,遍布160多个国家。IEEE致力于电气、电子、计算机工程和与科学有关的领域的开发和研究,在太空、计算机、电信、生物医学、电力及消费性电子产品等领域已制定了900多个行业标准,现已发展成为具有较大影响力的国际学术组织。

IEEE 现有42个主持标准化工作的专业学会或委员会。为了获得主持标准化工作的资格,每个专业学会必须向 IEEE-SA 提交1份文件,描述该学会选择候选建议提交给 IEEE SA的过程和用来监督工作组的方法。当前有25个学会正在积极参与制定标准,每个学会又会根据自身领域设立若干个委员会进行实际标准的制定。例如,通信领域熟悉的 IEEE 802.11、802.16、802.20等系列标准,就是IEEE计算机专业学会下设的802委员会负责主持的。IEEE 802又称为局域网/城域网标准委员会(LAN /MAN Standards Committee, LMSC),致力于研究局域网和城域网的物理层和MAC层规范。

WIMAX(全球微波互联接入)制式就是IEEE组织制定的802.16系列协议。但是IEEE组织只是针对宽带无线制式的物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)制定了标准,并没有对高层进行规范。