1.1.2 第二代移动通信系统(2G)

第一代模拟制系统解决了移动通信系统的有无问题,但其在应用中的各种缺点也不断浮现出来,包括系统间没有公共接口、难以互通,频谱利用率低、系统容量小,安全性差、容易被窃听等。

为克服模拟通信的上述缺点,引入了数字技术的数字蜂窝移动通信系统,并在20世纪八九十年代得到了长足的发展,称之为第二代移动通信系统。2G系统能提供更高的网络容量,改善了话音质量和保密性,并为用户提供无缝的国际漫游。2G 的制式主要有 GSM、CDMA(IS-95)、D-AMPS等,其中GSM与CDMA系统应用广泛。

1.GSM/GPRS/EDGE

GSM 数字移动通信系统源于欧洲。1982 年,北欧国家提交了一份建议书,要求制定900MHz 频段的公共欧洲电信业务规范。随后欧洲电信标准学会(ETSI)技术委员会成立了“移动特别小组”(Group Special Mobile,GSM)来制定有关的标准和建议书。1986年在巴黎,该小组对欧洲各国及各公司经大量研究和实验后所提出的8个建议系统进行了现场实验。1990年该小组完成了GSM900的规范,共产生大约130项全面建议书,不同建议书经分组而成为一套,其中共包含12个系列。

1991年欧洲开通了第一个GSM系统,并且GSM更名为“全球移动通信系统”(Global System for Mobile communications),从此移动通信跨入了第二代数字移动通信时代。同年,移动特别小组还完成制定了1800MHz频段的公共欧洲电信业务的规范,名为DCS1800系统。该系统与GSM900具有同样的基本功能特性,因而该规范只占GSM建议的很小一部分,仅将GSM900和DCS1800之间的差别加以描述,二者绝大部分是通用的,两者均可通称为GSM系统。

在这之后,为了实现对数据业务的支持,GSM体制制定了GPRS与EDGE这两种标准。

通用分组无线业务(General Packet Radio Service,GPRS)由GSM Phase 2.1版本定义,是为适应移动数据接入需求的增长而产生的。由于GPRS 支持中低速的数据传输,常被称作一种2.5G的技术,支持9.05~171.2kbit/s的接入速率。

增强型数据速率GSM演进技术(Enhanced DataRate for GSM Evolution,EDGE)介于GPRS与3G之间,也常被称作2.75G的技术。它在GSM系统中采用了多时隙操作和8PSK调制,能够支持300kbit/s的数据速率接入,匹敌CDMA 1x。

2.IS-95/cdma2000 1x

在2G时代,CDMA技术和GSM技术几乎是同时开始发展的。cdma2000标准是一个体系结构,称为cdma2000 family,它包含一系列子标准。由CDMA One向3G演进的途径为:CDMA One(IS-95A/B)→cdma2000 1x →cdma2000 1x EV。其中cdma2000 1x属于准3G技术,cdma2000 1x EV之后均属于标准的三代技术。

1993 年,高通公司提出了 CDMA 第一个商用标准,被美国 TIA/EIA 定为 IS-95A (TIA/EIA INTERIM STANDARD/95A)标准。1994年,第一个CDMA商用网络在中国香港地区(香港和记电讯)开通。1995年,CDMA(IS-95A)在韩国、美国、澳大利亚等国得到大规模应用。

从技术角度来说,IS-95A完全是一种第二代移动通信技术,它主要支持话音业务。IS-95A商用几年以后,市场对数据业务的需求逐渐显现。在这种情况下,美国电信工业协会(TIA)制定了IS-95B标准。IS-95B通过将多个低速信道捆绑在一起来提供中高速的数据业务,可提供的最大理论比特速率为 115kbit/s,实际只能实现 64kbit/s。但是,从技术角度来说,IS-95B并没有引入新技术,所以通常将 IS-95B也作为第二代移动通信技术。

cdma2000 1x是由IS-95A/B标准演进而来的,由3GPP2负责具体标准化工作。cdma2000 1x在IS-95的基础上升级空中接口,可在1.25MHz带宽内提供307.2kbit/s的高速分组数据速率。cdma2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。cdma2000在标准研究的前期,提出了1x和3x的发展策略,但随后的研究表明,1x和1x增强型技术(1x EV)代表了未来发展方向。

cdma2000 1x仅能提供准3G的数据业务,发表的版本包括:

Release 0:1999年10月发布,主要特点是沿用基于ANSI-41D的核心网,在无线接入网和核心网增加支持分组业务的网络实体,单载波最高上、下行速率可以达到153.6kbit/s。

Release A:2000年7月发布,与Release 0相比没有网络结构上的变化,仅增加了对业务特征的信令支持,如新的公共信道、QoS 协商、增强鉴权、加密、话音业务和分组业务并发业务。Release A单载波最高速率可以达到307.2kbit/s。