無線通訊的世代 (generations in wireless networks)

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1 無線通訊的世代 (generations in wireless networks)
行動與無線通訊 無線通訊的世代 (generations in wireless networks)

2 無線通訊的世代 (generations in wireless networks)
1980年Bell公司開始經營HCMTS(high-capacity mobile telephone system) ，後來發展成AMPS(Advanced mobile phone service) ，亦即1980到1990年間的第一代類比蜂巢式電話系統，也是所謂的1 G的代表。 第二代的數位行動電話系統以GSM(Group Special Mobile或稱Global Mobile System)最普遍。 第2.5代 (2.5 G) 第三代 (3G , Third Generation) 什麼是4G ?

3 從2G到3G之路

4 1G – AMPS 及早期行動通訊系統 早期行動通訊系統 行動通訊為無線通訊之一，具有廣播通訊之特性 一對多廣播式行動通訊系統
1930s AM 廣播式行動通訊系統 1940s FM 廣播式行動通訊系統 所有使用者共用同一通道 (channel) 系統與使用者間半雙工(half-duplex)通訊 系統發放，所有使用者接收;使用者發放，系統接收 各使用者間半雙工(half-duplex)通訊 某使用者發放，其他所有使用者接收 Tx x(t) 通路 Rxn yn(t) Rx1 y1(t) ？無法一對一通訊，如無線電計程車，派遣系統。

5 1G – AMPS 及早期行動通訊系統 MTS 行動通訊系統 IMTS (Mobile Telephone Service)行動通訊系統
1946，Bell System 推出 Mobile Telephone Service (MTS) in St. Louis。 Base to mobile MHz ， mobile to base MHz. FM 調變車用 (mobile) 電話通訊系統 channel spacing 60 kHz Headquarter (HQ)天線(A)發射， 功率 250 watts。 車上天線功率 較小20 watt ，系統需多個接收機 R。 ？無線通訊之回波(echo)未解決，只能半雙工傳送，即 "walkie-talkie" IMTS (Mobile Telephone Service)行動通訊系統 1964 , Bell System 推出 Improved Mobile Telephone Service ( IMTS)。 IMTS 解決回波(echo)問題，可全雙工傳送。 ？大功率、大區域，射頻通道(RF Channel)受限

6 1G – AMPS 及早期行動通訊系統 類比蜂巢式行動通訊系統 --- 1G
蜂巢式行動通訊系統達成射頻通道之再使用(frequency reuse) 1978 Bell System 首先推出蜂巢式行動通訊系統，射頻通道有54 channels 。 1983 Bell System 再推出改進之類比蜂巢式行動通訊系統AMPS systems 時，其射頻通道有 666 channels 。 1G ：一般界定類比蜂巢式行動通訊系統為第一代行動通訊系統，1G (the first generation of mobile system) 。 2G ：一般界定數位蜂巢式行動通訊系統為第二代行動通訊系統，2G (the second generation of mobile system) 。 3G ：一般界定數位寬頻蜂巢式行動通訊系統為第三代行動通訊系統，3G (the third generation of mobile system) 。

7 第一代 (1G , First Generation)
早期的類比通訊系統 美國：AMPS(Advanced Mobile Phone System) 英國：Total Access Communication System(TACS) 北歐：Nordic Mobile Telephone(NMT) 採用類比式FM調變方式 採用FDMA多重存取方式 以語音通訊為主，無法支援數據通訊服務

8 1G – AMPS 及早期行動通訊系統 類比蜂巢式行動通訊系統 --- 1G System Name or Standard
Start Date Country of origin or region it operated in AMPS 1979 trial, 1983 commerical  United States, then world wide AURORA-400 1983 Alberta, Canada C-Netz (external link, inGerman) (C-Netz, C-450) Begins '81, upgraded in 1988? Germany, Austria, Portugal, South Africa Comvik  August, 1981 Sweden NMT 450 (Nordic Mobile Telephone), NMT 900 (Nordic Mobile Telephone) 1981 1986 Sweden, Norway, Denmark, Finland, Oman; NMT now exists in 30 countries RadioCom , in French November, 1985 France RTMS (Radio Telephone Mobile System) September, 1985 Italy TACS (Total Acess Communications System) 1985 United Kingdom, Italy, Spain, Austria, Ireland

9 1G – AMPS 及早期行動通訊系統 1G – AMPS

10 1G – AMPS 及早期行動通訊系統 1G – AMPS(Advanced Mobile Phone System )基本特性
Introduced by AT&T in 1983 Frequency Band : Reverse Channel MHz , MS  BS Forward Channel MHz , BS  MS 45 MHz offset Channel Separation : 30KHz FDMA traffic channels 以Analog frequency modulation (FM) 傳送 control channels 以Binary frequency shift keying (FSK) at 10 kbps傳送. 具漫遊(roaming)功能 ？無加密機制，通話內容可被竊聽

11 第二代 (2G , Second generation)
GSM(Global System for Mobile communications) D-AMPS(Digital AMPS) IS-95 PDC(Personal Digital Cellular)：日本 CT2、DECT(Digital Enhanced Telecommunications)與PHS(Personal Handyphone System)

12 2G – GSM GSM 行動通訊系統簡史 GSM 行動通訊系統特點：
(1) GSM : Groupe Spe’cial Mobile, 1982 CEPT ( Conference of European Postal and Telecommunication Administration ) 成立行動通訊研究小組 GSM ，研究製定汎歐行動通訊之統一標準。 (2) GSM : Global System for Mobile Communication, 1989- 1989 GSM 行動通訊研究小組改隸於 ETSI ( European Telecommunication Standards Institute ) ，該小組英文簡稱為 SGM ( Special Group for Mobile )；而所製定之汎歐行動通訊系統則稱為 GSM ( Global System for Mobile Communication ) 。 GSM 行動通訊系統特點： (1) 全數位式 (4) 客戶識別 ( SIM ) (2) 細胞式 ( cellular ) (5) 保密通訊 (3) TDMA / FDMA (6) 國際漫遊 ( roaming )

13 ＊頻道間隔(channel spacing): 200KHz
2G – GSM GSM 系統： GSM900 及 DCS1800 GSM 行動通訊系統之頻帶 (1) GSM (2) DCS1800 GSM 行動通訊系統之頻道 (1) GSM (2) DCS1800 fu fd=fu+45MHz fu fd=fu+95MHz f f 890MHz 915MHz 935MHz 960MHz 1710MHz 1785MHz 1805MHz 1880MHz 25MHz 25MHz 75MHz 75MHz Up link Down link Up link Down link MS BS BS MS MS BS BS MS ARFCH (Absolute RF Channel) n: uplink: fn= *n MHz downlink: fn= *n MHz ARFCH (Absolute RF Channel) n: uplink: fn= *(n-511) MHz downlink: fn= *(n-511) MHz ＊頻道間隔(channel spacing): 200KHz

14 2G – GSM GSM 行動通訊系統之功率 (1) GSM900 (2) DCS1800 基地台功率：320W~2.5W
(BTS) 行動台功率：20W~0.8W 行動台之功率等級： class 1 = 20W class 2 = 8W class 3 = 5W class 4 = 2W class 5 = 0.8W 服務區範圍：可達35Km 行動台輸出功率可由基地台控制 以每級距2dB, 調降至20mW 基地台功率：20W~2.5W 行動台功率：1W~0.25W 行動台之功率等級：（皆為手機） class 1 = 1W class 2 = 0.25W 服務區範圍：約2Km 行動台輸出功率可由基地台控制 以每級距2dB, 調降至2.5mW

15 2G – GSM GSM 行動通訊系統組成簡圖 * MSC : Mobile-service Switching Center * BSS : Base Station System * OMC : Operationa and Maintainance Center * BSC : Base Station Controller * AUC : AUthentication Center * BTS : Base Transceiver Station * HLR : Home Location Register * MS : Mobile Station * VLR : Visitor Location Register * PLMN : Public Land Mobile Network * EIR : Equipment Identity Register * PSTN: Public Switching Telephone Network OMC AUC fd downlink BTS BSC MSC HLR fu uplink VLR EIR MS PTSN PLMN

16 2G – GSM GSM 行動通訊系統網路圖 LAI:Location Area Identity GMSC:Gateway MSC LAI
MSC/VLR GMSC BSC PSTN BTS AUC/HLR LAI LAI:Location Area Identity GMSC:Gateway MSC

17 2G – IS-95 (窄頻CDMA) IS-95行動通訊系統之頻帶 頻道間隔 (channel spacing ) ：1250 kHz
25MHz 25MHz 19 RF Channels 25/1.25=20, 20-1=19 RF Ch 1.25M 1.25M 25MHZ

18 2G – IS-95 (窄頻CDMA) 由美國Qualcomm公司所發展，其存取技術是以編碼來區分不同的傳輸，可讓相同的頻道能被多人共用
目前有許多國家採用，尤其是南韓 IS-95 CDMA系統語音編碼 QCELP ( Qualcomm CELP )：語音編碼速率8.5 kbps Sampling Frequency：8 kHz Frame Length：20ms ( 160 samples )  50 frames/sec

19 2G – IS-95 (窄頻CDMA) Forward Channel (Traffic) Scrambling QPSK
達到固定的 19.2Kbps速率 資料交錯打散，以降 低錯誤發生時之影響 Forward Traffic Channel Information Bits for user m ( or 16 bits/frame) Baseband Filter Q-channel Pilot PN Sequence Mcps I-channel Pilot PN Sequence I I(t) Q(t) S(t) cos(2t) sin(2t) Add Frame Quality Indicators for 9600 & 4800 bps Rates Convolutional Encoder r=1/2 k=9 Add 8 bit Encoder Tail Block Interleaver Symbol Repetition 8.6 kbps 4.0 kbps 2.0 kbps 0.8 kbps 9.2 kbps 4.4 kbps 9.6 kbps 4.8 kbps 2.4 kbps 1.2 kbps 19.2 kbps Code Modulation MUX Decimator Long Code Generator Power Control Bits 800 bps Walsh Function n PN Chip Mask for User m Q 增加錯誤偵測相關位元 直接錯誤更正 (50 frames/sec) Scrambling QPSK Spreading

20 2G – IS-95 (窄頻CDMA) Reverse Channel (Traffic)

21 2G – IS-95 (窄頻CDMA) 認證：與GSM相同，採用challenge-response認證方式 手機端 基地台端

22 2G – IS-95 (窄頻CDMA) 加密 CAVE : Cellular Authentication and Voice Encryption CMEA : Cellular Message Encryption Algorithm

23 第2.5代 (2.5 G) HSCSD (High Speed Circuit-Switched Data)：採用電路交換，加強GSM並將資料速率增加至115Kbps，使用TDMA存取技術 GPRS (General Packet Radio Service) ：採用封包交換，加強GSM並將資料速率增加至168Kbps，使用TDMA存取技術 EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution)：資料速率為384Kbps IS-95B、 IS-95C cdma 2000  3G

24 2.5G – GPRS 與 WAP 通訊協定 GPRS 全名為 General Packet Radio Services 。
GPRS 是建構在GSM 系統中之 high speed, IP based, data packet switching network。 目前手機數據是經由電路交換(Circuit Switching) 或 短訊 (Short Message Service)傳送。 一般data transfer 分 circuit-switching and packet-switching 兩種 circuit-switching ：先連再傳，線路專用至通訊結束(connection oriented ) packet-switching： 邊傳邊連，線路由各用戶封包共用(connectionless ) IP全名為 Internet Protocol。

25 2.5G – GPRS 與 WAP 通訊協定 GPRS系統設計目標 以經濟有效方式支援 bursty traffic 提供數據傳輸與上網服務
相容於GSM系統架構 GPRS系統設計方法 以Packet-mode 傳送數據，較經濟。  採multi-time slots allocation 有效使用通路。 可分配1至8個 time slot 使用IP based 易於與其他數據服務整合。 嚴格隔離 radio 與 network subsystems，善用GSM系統架構。

26 2.5G – GPRS 與 WAP 通訊協定 GPRS 系統架構 SGSN：Serving GPRS Support Node
GGSN：Gateway GPRS Support Node

27 2.5G – GPRS 與 WAP 通訊協定 GPRS 採分封交換(packet switching)，以多時槽(time slot)傳送封包，較經濟有效。數據率可為 14.4 kbps (1 time slot) 到115.2 kbps (8 time slots) 。 因GPRS 與 GSM 共用實體通道，故實務上 8 個全分配給 GPRS 之機率不高。以 3 個time slot分配給 GPRS 估算，數據率為 43.2 kbps。 目前GSM 之數據率為9.6 kbps，而短訊 (Short Message Service)長160 characters。 GPRS 為手機提供新的數據加值服務(new nonvoice value added service) 。如FTP (File Transfer Protocol )， ， telnet， web browsing， chat 等。 手機可經由 GSM + GPRS 連上 Internet 或 Intranet。 GPRS 為手機提供未來遠端存取與控制智慧型家電(IA)。

28 2.5G – GPRS 與 WAP 通訊協定 GSM BTS BSC GPRS GMSC GGSN GSM GPRS 與WAP 系統關係
PSTN VLR BSS AUC / GSM BTS BSC HLR GPRS Inter SGSN GGSN Net WAP GPRS GSM GPRS WAP

29 2.5G – GPRS 與 WAP 通訊協定 WAP全名為Wireless Application Protocol。
WAP 是於1997年由Ericsson 、 Motorola 、 Nokia 、 Phone.com等廠商發起成立WAP Forum 所制定的一種開放式無線應用通訊協定(Application Protocol) 與標記語言(Markup Language) 。 WAP 的網頁設計是採用WML (Wireless Markup Language)。 WML 類似於現行網際網路所用的HTML(HyperText Markup Language) 與 XML (Extensible Markup Language) 之精簡版。 WAP系統網路仍採用HyperText Transfer Protocol ( 協定。手機使用微瀏覽器(Micro Browser) ，以適合傳輸數據率不高、螢幕小之手機上網。 WAP 可安裝在不同之無線通訊系統上，如GSM, HSCSD, GPRS, CDMA(IS-95), TDMA(IS-136), PHS, UMTS(3G)…等。

30 2.5G – GPRS 與 WAP 通訊協定 WAP 系統結構
WAP系統為client server結構。手機為client ， WAP網站server。手機利用安裝之 micro browser經由WAP Gateway到WAP網站瀏覽。 WAP 可與現有之無線數據服務，如 Short Message Service, Circuit Switched Data, Unstructured Supplementary Services Data (USSD) 與 General Packet Radio Service (GPRS)等，結合使用。

31 2.5G – GPRS 與 WAP 通訊協定 WAP 系統網路

32 2.5G – GPRS 與 WAP 通訊協定 WAP通訊協定堆疊(Protocol Stack)

33 2.5G – GPRS 與 WAP 通訊協定 WML是設計WAP 網站與網頁之標記語言。

34 各種3G的無線電介面技術之提案 名稱 發展的組織 UWC-136/ATDMA USA ITA TR-45.3
WIMS W-CDMA/WCDMA USA TIA TR.46.1 NA W-CDMA USA T1P1-ATIS Cdma2000/WCDMA USA TIA TR-45.5 SAT-CDMA/49 LEO South Korea TTA DECT Terrestrial ETSI Project EP DECT TD-SCDMA China ATT SW-CDMA European Space Agency W-CDMA/WCDMA Japan ARIB UTRA UMTS ETSI SMG2

35 第三代 (3G , Third Generation)
WCDMA (Wideband CDMA)：標準頻寬為5MHz。UTRAN系統就是使用WCDMA，其以GSM MAP網路為基礎，在3G建置的投資上可以節省不少成本，且一旦UMTS網路開始運作，所有GSM服務都會繼續存在。 進階的TDMA (Advanced TDMA) ：即使未來UWC-136被採用，則也僅限北美地區使用 混合式的CDMA/TDMA (Hybrid CDMA/TDMA)：目前已不被支持，因為與UTRAN的TDD模式相同 OFDM：因為功率上的問題，而未成為IMT-2000選擇的規格所採用之技術 IMT-2000 ：為所有3G系統的總括規格，原本ITU想發展一套全球公認的3G規格，但在技術與政治性因素下才會行成目前3G標準不一之局面。

36 IMT-2000 HCS細胞規劃 HCS階層式的細胞規劃 Satellite Global Suburban Urban
In- Building Pico-Cell Micro-Cell Macro-Cell

37 HCS細胞規劃 混合FDD與TDD模式的HCS細胞架構 FDD macrocell TDD/FDD overlay cell
F1 : Pico cell layer (Picocell) F2 : micro cell layer F3 : Macro cell layer F3 F3 F1 F2 F3 F3 F3 F3 F2 F3 F2 FDD microcell F3

38 3G行動電話用戶不同的傳輸速率 IMT2000定義在不同的環境下的行動電話用戶具有不同的傳輸速率 144 Kbps 384 Kbps
2 Mbps

39 UMTS網路 UMTS網路商業化的初期只有佈設在都會某些地區 GGSN IP backbone SGSN Iu Gb
UMTS coverage GSM/GPRS coverage Iu Gb SGSN GGSN IP backbone

40 IMT2000標準內定義的無線頻譜 各國分配對3G通訊系統分配的頻譜 UMTS ITU Allocations Europe China
1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 MHz North America MSS Reserve Europe UMTS GSM 1800 DECT 1880 1980 Japan Korea (No PHS) IMT 2000 PHS 2160 1893 1919 ITU Allocations 1885 2010 2110 2170 China 1990 A D B E F C M S WLL 2025 GSM 1800 PCS

41 2G/2.5G網路如何升級到3G網路 從2G/2.5G通訊系統升級到未來3G通訊系統的方法 Today 2G
New spectrum Existing spectrum Today 2G 2000 envolved 2G 3G 19.2 kbps 64–115 kbps 0.384–2 Mbps 115–384 kbps IMT-2000 Capable Systems GPRS 1XRTT cdmaOne PDC GSM EDGE TDMA/GPRS TDMA (IS-136) W-CDMA cdma2000 3XRTT

42 2G/2.5G網路如何升級到3G網路 GPRS網路是從GSM網路內加入GGSN與SGSN
EDGE網路是沿用GPRS網路的無線頻譜，但改用更高速的無線傳輸技術 UMTS網路在新的發射頻譜上運用3G網路的WCDMA技術 PDC網路跨過GPRS階段，直接採取WCDMA的寬頻技術 美國與韓國的CDMA系統採取cdma2000的方法

43 2G/2.5G網路如何升級到3G網路 GPRS網路升級到3G網路的方法是加入RAN設備 BSS ISP MSC/VLR GMSC PSTN
Operator Service Area MSC/VLR GMSC ISUP SS7 backbone Service LAN PSTN Internet IP backbone GGSN SGSN Circuit-switch Packet-switch RAN UTRAN --> 2 Mbps GPRS radio GPRS core network Packet Data Network

44 2.5G網路內加入RAN設備 BSC BTS HLR EIR AUC VLR BSS(Base Station System)
SS(Switching System) MS PCU SGSN GGSN Backbone Network IP ISP MSC Gn Abis Um Node B RNC Iu-PS Iub UTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access Network Iu-CS UE

45 第三代行動通訊標準發展(3G) 美國與歐洲互組聯盟各擁自身發展的規格 所有規格標準分為兩大技術主流
以易利信、諾基亞、日本NTT等歐日廠商為所主張的WCDMA技術 美方電信設備業者Qualcomm與Motolora、Lucnet等共同推動的標準cdma2000 對IMT-2000而言，未來將可能出現多個標準並存的局面 3GPP  WCDMA 3GPP2  cdma2000

46 發展3G標準的組織 3GPP 以UTRA無線電介面為發展基礎，並加強GSM core network(即GSM MAP)為主，也負責未來GSM規格的發展 UTRA系統包括FDD (frequency division duplex)及TDD (time division duplex)。 3GPP2 倡導cdma2000的系統，也是以WCDMA技術為基礎。 3GPP發展全新的規格，不受限於已經存在的標準。3GPP2則試著與IS-95系統相容(因為北美IS-95系統已經使用了分配給3G的頻段)。

47 UMTS標準化的程序 3GPP與3GPP2有些相似的特徵，訂出的規格也都屬於IMT-2000，不過兩者是不相容的。 TIA
歐洲 European Telecommunications Standards Institute 日本 Association of Radio Industries and Businesses 中國大陸 China Wireless Telecommunication Standard group 美國 Standard Telecommunications Committee 1 韓國 Telecommunications Technology Association 日本 Telecommunications Technology Committee 美國 Telecommunication Industry Association 3GPP與3GPP2有些相似的特徵，訂出的規格也都屬於IMT-2000，不過兩者是不相容的。

48 UMTS標準內TDD模式與FDD模式的通訊頻譜
Frequency Division Duplex; 2x60 MHz UTRA Paired Band: WCDMA Uplink: MHz Downlink: MHz Time Division Duplex; 35MHz UTRA Unpaired Band: TD-CDMA MHz and MHz Mobile Satellite Service; 2x30 MHz Uplink: MHz Downlink: MHz Frequency MHz TDD FDD MSS 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200

49 UMTS網路的架構 3G網路的傳輸協定架構於ATM網路之上 RF Interface Internet Core IP, ATM, WDM
PSTN Broadband Wireline Access ADSL, Cable Packet Switched Network Circuit Switched Network Broadband Wireless Access 2G 2.5G 3G Radio Access Network (RAN) 3G Node B RNC ATM Iu-CS Iub

50 UMTS網路的架構 3G網路各個介面間的協定 AAL5 RLC MAC L1 GTP-U ATM PPP IP Uu Iu MS RAN
GGSN SGSN UDP L2

51 3G –WCDMA WCDMA 之 Frame 與 Time Slot WCDMA 之Frame 包含 15 個 Time Slots。

52 3G –WCDMA Logical Channels

53 3G –WCDMA Spreading 與 Scrambling
Spreading ： WCDMA 將資料分成 data part 與 control part，各別乘 Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF), (即 channelization codes)，cd , cc 來做 Spreading ，並組合成複數已 Spread 之 I+jQ 訊號。 scrambling ：資料保密，並避免送出重複型態的位元，以降低使用者在同一時間內使用很高功率送出資料的機率。I+jQ 訊號乘 complex-valued scrambling code(SC), Sc-msg,n , 即得已 scrambled 待送至 QPSK 之訊號。

54 3G –WCDMA channelization codes (OVSF) OVSF code tree (CDMA所使用的正交碼)
SF (Spreading Factor) 表 OVSF 之 code length。

55 3G –WCDMA Scrambling sequence
Up link scrambling ：採用由 primitive polynomial X25+X3+1 , X25+X3+X2+X+1 組成之Gold sequence, 即 Long scrambling sequence, Clong,1 , Clong,2 之Gold sequence。

56 3G –WCDMA Modulation modulating chip rate is 3.84 Mcps.
Up link 與 down link 之 modulation 相同，皆為 QPSK。

57 3G –WCDMA 加密機制

58 3G –cdma2000 cdma2000 Configuration for CDMA Channel
(a) Forward Channel

59 3G –cdma2000 (a) Forward Channel

60 3G –cdma2000 (b) Reverse Channel

61 3G –cdma2000 Forward Fundamental Channel -1

62 3G –cdma2000 Forward Traffic Channel Processing -1 Scrambling
Power control

63 3G –cdma2000 Forward Traffic Channel Processing –2 QPSK Modulation
Spreading

64 3G –cdma2000 Reverse Traffic Channel Processing -1

65 3G –cdma2000 Reverse Traffic Channel Processing –2 OQPSK Modulation

66 結語 - 從 1G 到 3G 看行動通訊系統之演進 1G 到 3G 之演進
自美國 Bell System 1983 正式推出第一代行動通訊系統 (1G) AMPS 後，各種改良型之第二代行動通訊系統 (2G) 陸續推出。如 歐洲 ETSI 之GSM、美國Bell System之 DAMPS、日本NTT之 PDC、 美國 QualComm 之CDMA。 ITU (International Telecommunication Union)約於1986起成立 TG8/1 工作小組研議未來新的通訊系統，FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunications System )。 TG8/1約於1991將FPLMTS改名為IMT-2000 (International Mobile Telecommunications for 2000 )。 3GPP (Third Generation Partnership Project ) 於1998 由ETSI主導標準組織 ARIB, CWTS, ETSI, T1, TTA and TTC 成立，參見 ARIB：日本 Association of Radio Industries and Businesses CWTS：中國大陸 China Wireless Telecommunication Standard group ETSI ：歐洲 European Telecommunications Standards Institute T1 ：美國 Standard Telecommunications Committee 1 TTA ：韓國 Telecommunications Technology Association TTC：日本 Telecommunications Technology Committee

67 結語 - 從 1G 到 3G 看行動通訊系統之演進 由IS-95 CDMA 至cdma2000之演進 IS-95A cdmaOne
Channel Bandwidth 1.25 MHz Data Rate : 9.6kbps, 14.4kbps 64 bit Walsh codes (CDMA常用的正交碼) Forward Power Control IS-95B Enhanced cdmaOne Data Rate : 1x 9.6 kbps  8 x 9.6 kbps = 76.8 kbps, 1x 14.4 kbps  8 x 14.4 kbps = kbps

68 結語 - 從 1G 到 3G 看行動通訊系統之演進 IS-95C cdma2000 1x
Channel Bandwidth 1.25 MHz Data Rate : 1x 9.6 kbps  8 x 9.6 kbps = 76.8 kbps, 1x 14.4 kbps  8 x 14.4 kbps = kbps 128 bit Walsh codes (CDMA常用的正交碼) Forward and Reverse Power Control cdma2000 Channel Bandwidth 5 MHz Data Rate : 2 Mbps 256 bit Walsh codes (CDMA常用的正交碼)

69 結語 - 從 1G 到 3G 看行動通訊系統之演進 由 GSM 到 WCDMA 之演進 (a) GSM
Channel Bandwidth 200 kHz (GMSK) TDMA Circuit switching Data Rate : 9.6kbps (b) GPRS (General Packet Radio Service) TDMA / multi-time-slot Packet switching Data Rate : 9.6kbps up to 115.2kbps (8 x 14.4kbps) (c) EDGE (Enhanced Data rate for GSM Evolution) Channel Bandwidth 200 kHz (8PSK) Data Rate : 9.6kbps up to 172.8kbps (8 x 14.4kbps x 3 / 2) (d) WCDMA CDMA Data Rate : 9.6kbps up to 144kbps, 2Mbps

70 結語 - 從 1G 到 3G 看行動通訊系統之演進 從 1G 到 3G 行動通訊系統演進關係

71 我國釋出五張3G執照 3G Licenses Auction Result in Taiwan G Licenses Auction Result in Taiwan License A：遠致電信Yuan-Ze（10,169） License B：台灣大哥大Taiwan PCS（7,700） License C：威寶電信VIBO （10,281） 原先的聯邦電信TCC License D：中華電信CHT（10,179） License E：亞太行動寬頻APBW[東森寬頻電信]（10,570） Unit：Million NTD 國內釋出五張3G執照中，有4張執照將採用WCDMA技術，1張執照(APBW)將採CDMA2000技術。

72 亞太行動寬頻 APBW 92,7,29 正式開臺 CDMA 2000 1x 都會區：CDMA 2000 1x EV-DO
153Kbps 都會區：CDMA x EV-DO 2.4Mbps 測試數據卡，以提供cdma2000 1XEVDO的服務 Nortel(北方電信) Networks

73 CHT 中華電信3G由於手機供應不足，因此從數據服務著手。
3G與GPRS上網卡 第一年上網流量免費􀂄Nokianetwork 「一按通」新服務，是在美國相當盛行的PoC服務（Push-to-talk on Cellular ) 使用GPRS做為傳輸的platform。

74 蜂巢網路發展的世代 4G ?

75 4G概述 3G系統的資料傳輸數率受環境因素及移動性所影響，雖然按照協議標準，3G系統必須提供2Mbps的資料傳輸率，但實際上最多只能達到384kbps。 4G的目標是獲得高達20Mbps以上的資料傳輸率，即使在以時速200公里行駛的車輛上也能達到此速率，並且可結合豐富的數據、影音多媒體功能，還能將macrocells、picocells、衛星連結以及都會區域網路連結成一個聯合通訊網，並朝向全球化進行。 不過，實現4G性能所耗費的預期成本要求必須為3G的十分之一，且當4G系統開始部屬，網路通訊協定（Internet Protocol，IP）及IP的移動性也會是一個棘手的問題。

76 4G概述 雖然B3G（Beyond 3G；3G過渡到4G間的技術，很有可能成為4G的技術）、4G及次世代基於IP的寬頻系統同樣面臨來自於連接性、相關嵌入式軟體、即時軟體、網路通訊協定以及所有重要的物理層級處理等各個層面的挑戰，市場環境仍充滿變數。但依目前所發佈的研究成果和專家預測，4G系統可望在2010年以後投入商業運營，最高下載速率將達到100Mbps，看來業者仍樂觀相信4G將為行動通訊帶來的值得期待的商機。 從全球區域角度來看，歐洲在2G發展中占有領導地位；進入3G時代，亞太地區日本、韓國是領先者；對於4G則是各主要國家都想抓住機會，成為全球的市場領導者， 4G的定義到目前為止依然有待確認，它的技術參數、國際標準、網路結構、乃至業務內容均未有明確說法。 國際電信組織 (ITU)已公布2007年開始邁入第四代行動通訊 (4G)時代，開始接受各項標準的申請。

77 4G的網路遠景

78 4G相關功能目標 使用3G~6GHz的微波頻道，提供高速數據服務，最高達100Mbps以上，在250Kmph高速移動時，也能提供2Mbps的速率 各無線傳輸系統之互通整合，包括2G、3G、WLAN、UWB、Bluetooth、數位無線廣播、平流層無線通訊、衛星及Ad-hoc端對端通訊等，並提供最佳的無線傳輸效果、方便全球漫遊與無縫隙服務 各傳輸之整合服務，包括通話、多媒體訊息傳輸、資訊瀏覽與查詢、個人娛樂、個人隨身助理等，提供最佳的終端設備服務功能，隨時滿足個人通訊的各種立即性需求 採All-IP之無線接取與網路交換機制，支援IPv6位址與相關移動管哩，並提供更有效的QoS，滿足多樣化服務的品質需求 有效提供系統容量至3G系統的10倍以上，有效降低系統建置成本至3G系統的1/10以下

79 4G之核心技術 OFDM技術：是種多載波無線信號傳輸與調變方式，在一定頻道中，以多各重疊於頻譜且相互正交之子載波進行並行傳輸，可有效避免各信號間干擾，大幅提高頻譜使用效率，並增加對抗信號傳輸衰減與干擾之能力。對4G服務而言，可提供高容量、高速率傳輸功能。 Smart Antenna技術：運用天線陣列與多鏈路信號合併楚理，能有效成形並增強收/送的無線信號波束，具抑制信號干擾、信號波束調節與自動追蹤等功能，可有效改善信號傳輸品質，提高系統服務容量。 Software Defined Radio技術：在通用的無線傳輸信號處理硬體平台上，可下載不同的信號處理模組，據以控制硬體平台進行不同的信號處理程序，提供不同無線傳輸接取功能，始終端設備能在不同系統中進行無線信號接取與漫遊，提供跨系統服務。

80 第一代到第四代的基本技術參數 技術參數／ 行動系統 第一代 第二代 第三代 第四代 使用頻率 400~800MHz 800~900MHz
頻　寬 30kbit/s (Point frequency) 0.3~1.25Mbit/s (Narrow band) 5Mbit/s (Wide band) 10~100Mbit/s (Broad band) 調變方式 FM GMSK M-ary QPSK QAM MPSK 多路存取技術 FDMA TDMA、CDMA CDMA CDMA+TDMA 蜂巢覆蓋能力 大　區 中　區 小　區 微小區 服　務 語　音 語音簡訊（個別） 語音多媒體（個別） 多媒體 核心網路 電信交換網路 （自身獨立網路） （自身獨立網路）、IP網路（個別） IP網路 功　能 地面通訊 地　面 地面通訊定位 通訊（包括衛星通訊）定位控制、管理 終端資料速率 ≤9.6kbit/s ≤5.6kbit/s ≤2Mbit/s ≤10Mbit/s 基本技術特徵 模擬訊號 處理技術 數位訊號 智慧型訊號 多功能 整合式技術

81 考一考自己 「行動」與「無線」有什麼差異 ? 在我們生活環境中可以看到那些種類的無線通訊網路 ? Go back