Chapter5TDSCDMA系统业务.docx
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Chapter5TDSCDMA系统业务
第五章
TD-SCDMA系统业务
5.1移动通信发展的特点5
5.23G网络业务8
5.2.1实时会话类业务12
5.2.2交互类业务13
5.2.3流媒体类业务14
5.2.4背景类业务14
5.2.5TD-SCDMA系统在3G业务上的优势15
5.3典型业务介绍16
5.3.1电路域可视电话业务16
5.3.2基于位置的业务18
5.3.3移动流媒体业务20
5.4本章练习22
本章目标：
1.说出3G系统中有几种类型的业务
2.至少说出3种TD-SCDMA系统可以提供的业务
5.1移动通信发展的特点
我们如果查看信息产业部2005年通信业发展统计公报，可以得到以下结果：
“2005年全国新增固定电话用户3867.7万户，总数达到35043.3万户。
其中：
无线市话用户新增2045.3万户，总数达到8532.7万户；公用电话新增445.4万部，总数达到2660.4万部。
新增移动电话用户5860.4万户，总数达到39342.8万户。
移动分组数据用户新增4493.7万户，总数达到7101.1万户。
”
通过对2005年的统计报告的分析，我们可以得到以下结论：
“2005年全国通信业务总量增长平稳，各月同比增长保持在25%左右。
通信业务收入增长速度趋缓，2005年前4个月电信业务收入的同比增长均低于10%，最高月份的收入增长率也只有11.7%，相当于2004年最低的月收入增长水平。
第一季度增长率8.8%，是1990年以来通信业务收入增长首次低于两位数。
第二季度以后，收入增长呈稳步回升态势，但各月同比增长率仍明显低于前两年。
收入增长放缓主要有以下原因：
一是电话用户增长放缓，特别是东部发达地区和城市，而在普及率较低的西部和农村潜在市场，受实际消费能力限制，尚不能形成较大的需求。
二是以投入为手段、以规模扩张为特征的粗放型增长模式还没有根本转变，企业创新能力不足，当用户增量规模下降时，电信业务收入也随之出现下降。
在收入增长放缓的同时，电信业务收入结构保持相对稳定。
移动通信仍是电信业务收入的主要组成部分，其45.1%的比例和17.2%的增长率保证了电信业务收入的稳步增长。
数据通信依然是增长最快的领域，其收入同比增长率高达22.7%，是电信主营业务收入增长率的两倍。
固定本地电话和长途电话业务收入占总收入的比重比2004年同期分别下降了1.2和1.4个百分点，而移动通信和数据通信业务收入所占比重则分别上升了2.1和0.6个百分点。
在移动通信领域，移动数据业务发展迅速，其业务收入占移动通信业务收入的16.4%。
”
图5.12004年、2005年电信业务收入构成比较
总结一下，移动通信的发展主要有以下几个特点：
1：
移动用户持续增加，移动通信已成为第一大通信手段
2：
平均业务量下降，ARPU（每用户平均收入）值降低
3：
数据业务处于起步阶段，发展迅速
4：
移动通信新技术不断涌现，新业务的发展明显滞后
5：
移动通信发展的模式开始发生变化
✓由用户数量增长的“粗放”型发展，转为业务量和新业务的增长，以及服务质量提高的“集约”型发展
✓由关注技术发展，转为注重业务和应用的发展
✓市场需求是移动通信系统和技术发展的原始动力，而这种市场需求矛盾已经由“有无”矛盾，转变成“好与更好”的矛盾
✓市场要去发现、培养和开拓
如何使移动增值业务和数据业务快速起步和发展，是我们面临的新课题。
移动通信的业务模型：
图5.2移动通信的业务模型
图5.3移动通信收入流
5.23G网络业务
与2G网络相比，3G网络的目标在于提供适合多媒体应用的，具有灵活的容量配置，高QoS等级，高比特速率的业务。
对承载业务的具体要求可通过分析用户和应用来获得。
根据通信方式的不同可以把业务分成4类：
会话类业务，交互类业务，流媒体业务，背景类业务。
一般的用户不了解也不关心业务是如何生成的，尽管如此，当用户对某项业务特别感兴趣时，那么系统可以为用户提供面向用户的端到端业务执行参数配置。
从一个用户的角度来说，控制业务执行的参数须有以下特点：
✓集中在用户而不是网络可认知到的方面
✓独立于网络的内部设计
✓能从用户的角度考虑到所有相关的因素，使得这些因素能在业务接入点被清楚客观地度量
✓对用户来说是这些参数是有保证的
图5.13G网络提供高速数据接入
3G系统中QoS的概念：
图5.23G系统中QoS的概念
从用户的角度来说，业务指end-to-end的业务，即从一个TE到另一个TE的业务不同的网络为一个end-to-end的业务提供不同的QoS，上一层的业务功能通过其下一层的承载业务提供的服务来完成。
根据业务对时延的敏感性，将业务分成4类：
业务类型
会话类
Conversational
流类
Streaming
交互类
Interactive
后台类
Background
基本特点
实时性要求严格
信息单元之间要保持时间相关性
实时性
信息单元之间要保持时间相关性
Besteffort
响应模式
保证传输数据的完整性和正确性
Besteffort
保证传输数据的完整性和正确性
应用举例
AMR语音，
可视电话
流媒体
Web浏览，数据库检索，网络游戏
Email，
SMS
下载数据
表5.13G的4种业务类型
QoS规范指标：
表5.2QoS规范指标1
表5.3QoS规范指标2
图5.3AMR语音QoS要求
图5.4MPEG-4QoS要求
5.2.2实时会话类业务
最为人熟知的实时业务是语音通信（如：
GSM系统提供的语音通信）。
但随着因特网和多媒体的发展，将会有更多的新应用出现。
如IP语音通信，视频会议等。
实时会话通常使用于点到点（或者组到组）的终端用户之间的通信。
这也是所有业务中唯一需要充分考虑使用者的使用感受的业务类型。
因此这类业务需要最高最严格的QoS等级。
实时会话类业务具有这样的特点：
考虑到人们平时说话方式和习惯，传输时延应尽可能的短；同时信息流的信息实体间的相对时间间隔应同实时流媒体业务一样有相应的保护措施。
此类业务最大允许的传输时延是由人们说话和观看视频信息的习惯决定的。
因此可被接收的传输时延是有严格要求的，如果不能提供足够低的传输时延会导致业务质量的不可接受。
它对时延的要求高于交互类业务对往返时延的要求。
实时语音类业务QoS的基本特性：
1：
保持业务流中信息实体间的时间间隔相对稳定
2：
能充分体现人们说话的方式习惯（具有低时延的特性）
3：
端到端的时延小于400ms
4：
对称或接近对称的业务
5：
应用：
AMRSpeechService；VoIP；VideoPhone
实时会话类业务的总的要求是能提供较低的传输时延，这是由人们说话的方式特点所决定的。
而对于丢包率指标这类业务则没有特别硬性的要求。
实时流业务传输的信息是基于时间的实时信息，这些基于时间的用户数据有本征时间成分。
像视频，音频和动画等都是基于时间的信息，它们由连续的数据块序列组成，并以正确的顺序即时传递给用户。
AMR语音服务：
✓AMR编码器采用的编码算法为ACELP（代数码激励线性预测编码）
✓每秒钟8000个采样（160采样/20ms）
✓实际传输的是对160个语音采样提取CELP模型参数（线性预测滤波器系数、自适应/固定码书索引和增益）
✓根据提取的语音参数比特的重要性（对错误的敏感性），将这些比特进行重排，分为A、B、C三个等级
以下为AMR语音的8种速率：
AMR_12.2：
12.2kbps（GSM-EFR）
AMR_10.2：
10.2kbps
AMR_7.95：
7.95kbps
AMR_7.40：
7.40kbps（IS-641，US-TDMAspeechcodec）
AMR_6.70：
6.70kbps（PDC-EFR，JapanesePDCcodec）
AMR_5.90：
5.90kbps
AMR_5.15：
5.15kbps
AMR_4.70：
4.70kbps
AMR_SID：
1.8kbps（低速率背景噪音编码模式）
在这里要问大家，为什么AMR语音编码设计了8种速率能？
在我们目前的系统实现中，手机又支持几种AMR速率呢？
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5.2.3交互类业务
当一个用户需要向远端设备（如：
服务器）发出请求，从远端设备进行数据传输时就触发了交互类业务。
其中人与远端设备进行交互的例子如：
网页浏览，数据库检索，服务器接入等；机器设备与远端设备进行交互的例子如：
自动获取测量报告，数据库自动查询等。
交换业务是典型的请求响应模式的数据通信业务。
在消息传输的终点，需要有一个通信实体在某个特定时间来接收这个消息。
往返时延在此类业务中是一个重要的性能参数，这类业务中数据包需要以透明传输的模式进行传输（低误比特率）。
交互类业务QoS的基本特性：
1：
请求响应类型（Requestresponsepattern）
2：
负荷保护（preservepayloadcontent）
3：
应用：
Web浏览，数据库检索，基于位置的服务，网络游戏，移动银行等
此类通信业务的总的要求是支持较低往返时延。
5.2.4流媒体类业务
当用户在收看（收听）视频（音频）时，就应用到了流媒体业务。
这是一个单向的数据流通信。
这类业务是数据通信中的新成员之一，它对电信和数据通信系统提出了许多新的要求。
首先是要求传输高速连续的单向信息流（要求只能有很少的信息流停顿或空白段）。
此外，它还要求在信息流中信息实体（样本，信息包）之间的时间联系（变化）保持恒定。
然而它对传输时延的要求并不高。
端对端信息流的延迟变化必须控制在一定范围内，从而保持信息流中信息实体之间的时间关系（变化）。
但是当信息流在接受端（在用户设备中）有时间校正时，在传输媒介中最高可接收的时延变化，是由时间校正函数的能力决定的。
通常此类业务可接收的时延变化可以大大高于人能感觉到的范围。
实时流媒体QoS的基本特点：
1：
单向的连续信息流
2：
保护信息流中信息实体间的相对时间关系（变化量）
3：
应用：
Webbroadcast，VoD，MTV等
这类通信应具备的所有必要条件是：
支持连续单向的实时流媒体服务，（允许有少许的延迟和一定比率的数据包丢失，这个比率是：
所丢失或损坏的数据包和所有发送的数据包之比。
）
5.2.5背景类业务
计算机在后台发送和接收数据文件，这些就属于背景类业务的范畴。
像电子邮件，短消息，数据库的下载和测量报告的接收都属于此类应用。
背景业务是一种典型的数据通信类业务，它的一个显著特点是目的终端并不知道是否有数据到达以及什么时候到达。
它对传输时间的要求不是很高，并且数据包的内容必须使用透明传输模式传输（低误比特率）。
背景业务的QoS基本特性：
1：
目的终端不知道是否有数据到达以及什么时候到达
2：
负荷保护
3：
应用：
E-Mail，SMS/MMS，下载数据库
此类非实时性业务没有特定的时延要求。
背景类业务应用承载的是时延要求很高的信息。
此类应用的要求是，信息要完整地传输到用户终端，此外它对时延的要求很高，因为在实际应用中如果此类业务的数据延迟太大，就失去了它存在的意义了。
5.2.6TD-SCDMA系统在3G业务上的优势
3G应用是基于系统所承载的业务的。
实时类应用，像语音、视频会议和其他多媒体应用要求在传输过程中有极小的时延，并构成对称的业务流。
这类业务通常由电路交换域提供。
对于非实时类应用，像电子邮件，网络接入等，它们对于时延的要求降低了，且业务流具有非对称的特点。
此类业务通常由分组交换域提供。
TD-SCDMA系统的优势在于能根据对称或非对称的业务流特点灵活地配置上下行时隙的切换点来提供需要的无线资源。
无线多媒体业务需要最高384kbps或2.8Mbps的带宽（TD-SCDMA的HSDPA解决方案），TD-SCDMA能提供足够的带宽来满足宽带应用的需求。
图5.1TDD时隙转换点可以灵活配置
得益于TD-SCDMA的灵活的不对称业务设置和高数据速率，TD-SCDMA能比其他3G接入技术更有效地部属3G业务。
5.3典型业务介绍
5.3.1电路域可视电话业务
在TD-SCDMA电路交换无线网络上提供实时视频、音频或数据等媒体格式的任意组合，它利用了TD-SCDMA网络在移动设备上实现可视电话的无线互通，从而让移动用户之间能够随时随地进行实时音、视频等的交互。
现阶段可能只限于移动终端之间的互通，将来可能还会扩展到移动终端与PSTN、ISDN等各种网络设备的互通。
作为电路域的一种承载业务来实现，速率仅能达到56kbps/64kbps。
图5.1视频电话功能模块图
视频编解码：
✓必选支持H.263Profile0Level10
（注：
H.263由ITU定义，支持用于视频会议和视频电话应用程序的视频压缩（解码）。
）
✓可选支持MPEG－4VisualSimpleProfileLevel0
音频编解码：
✓在编码时，由于传输速率的限制，一般要求语音编码速率小于13kbps
✓必选支持AMR编码方式，可选支持G.723.1音频编码方式
✓如果通信双方的终端都同时支持以上两种编码方式，则应该选择使用AMR音频编码方式
音视频复用：
✓选用H.223协议
（注：
H.223为多路复用和信号分离协议）
控制协议：
✓控制协议采用H.245
（注：
H.245是面向H.324、H.310、H.323和V.75而定义的通用呼叫控制标准）
✓H.245协议的主要内容包括终端间的主从决定、能力交换、双向逻辑信道信令、单向逻辑信道信令、回程延时决定、链路维护、打开和关闭逻辑信道、语音图像和数据通信模式优选请求、H.223复用表表项的传输、流量控制、通用命令和指示等。
✓支持可视电话的终端应至少支持H.245version3，必选支持H.223的附录A，附录B，可选支持H.223的附录C、附录D。
5.3.2基于位置的业务
人类80%的活动均和位置相关，所以在各种移动增值业务当中，移动位置信息服务是最具市场潜力的服务之一。
据英国剑桥AnalysisResearch公布的一份报告预测，移动位置服务的收入将从2002年的20亿美元增至2006年的185亿美元。
预计到2006年，全球半数移动用户将同时成为移动位置服务用户。
位置服务（Location-basedServices,LBS）也称定位服务，是通过无线通信网络，获取无线用户的位置信息（经纬度坐标数据），在地理信息系统平台的支持下提供相应服务的一种无线增值业务。
广义的说，只要是基于位置的信息服务均属于位置服务，包含GPS定位方式、我国的北斗双星定位方式等等。
定位服务首先从美国发展起来，此后日本、德国、法国、瑞典、芬兰等国家纷纷推出各具特色的商用位置服务。
位置服务将继续增值，产生新的价值并培养消费。
特定的位置信息服务类型包括娱乐消息、交通报告、地图和向导、目标广告、交互式游戏、车辆跟踪、远程信息处理和网络管理系统。
定位服务的未来随着定位服务的推出及其技术的发展，位置精度将进一步的提高。
定位服务的服务范围将拓展到公路、导航、贵重物品运输和运钞车的跟踪，以及与位置有关的计费等一些增值业务。
为了更方便的帮助用户查找位置信息，使定位信息服务在人们的生活中产生更大的作用，建立WAP方式、SMS方式、MMS方式、电子地图软件方式以及导航软件方式基于无线的位置服务平台就成为最为迫切的需要。
定位服务的巨大魅力正是在于能在正确的时间，正确的地点把正确的信息发送给正确的人。
开通了移动定位服务，手机用户就可以方便地获知自己目前所处的位置，并用手机查询或收取他附近各种场所的信息：
我在哪里、离我最近的医院在哪儿、我周围有哪些银行、从这里到……怎么走、我的好朋友现在的位置、紧急救助、老人跟踪、车队管理……同时它还可以对手机用户进行定位，并对手机用户的位置进行实时监测和跟踪。
那么目前在移动通信系统中有什么样的定位技术呢？
✓基于小区标识（CellID）的定位
－CellID
－CGI＋TA（GSM）CGI：
CellGlobalIdentity
－CellID＋RTTRTT：
RoundTripDelay
✓TOA定位（GSM）TOA：
TimeDifferentOfArrival
✓E-OTD定位（GSM）E-OTD：
EnhancedObservedTimedifferential
✓AOA定位方法（TD-SCDMA）AOA：
AngleOfArrival
✓A-GPS定位A：
Assisted
目前在3G系统中定义了基于CellID（小区识别）的定位技术、OTDOA（ObservedTimeDifferenceOfArrival）定位技术和网络辅助的GPS定位技术。
CellID定位技术：
该技术的定位精度完全取决于移动台所处小区的大小，从几百米到几十公里不等。
在农村地区，小区的覆盖范围很大，定位精度很差。
而城区环境的小区覆盖范围较小，一般小区半径在1~2km，对于繁华的城区，有可能采用微蜂窝，小区半径可能到几百米，此时CELL-ID的定位精度将相应提高为几百米。
CellID基本上不需要对现有设备做很大改动，只要增加简单的信令接口就可以。
OTDOA定位技术：
该技术的定位精度相比CELLID方法要高，但它的精度受到环境的影响，在郊区和农村可以将移动台定位在10－20米范围内；在城区由于高大建筑物较多，电波传播环境不好，信号很难直接从基站到达移动台，一般要经过折射或反射，下行导频信号的TOA也就出现了误差，因此定位精度会受到影响，定位范围约为100－200米。
OTDOA的定位技术涉及的网络设备需要对现有设备及信令接口等作大量改动，包括NodeB、RNC等承载网设备都需要做复杂的改动，改造成本较大。
A-GPS定位技术：
在可以忽略多径效应的开阔的环境中，如城郊或乡村，该技术的定位精度能够达到10m左右甚至更优；如果移动台处于城区环境，无遮挡并且多径不严重，定位精度将在30~70m左右；如果移动台在室内或其他多径和遮挡严重的区域，此时移动台难以捕获到足够的卫星信号，A-GPS将无法完成定位，这是它的最大局限性。
A-GPS定位技术需要另外建设相对独立的GPS参考网；还需要在RNC增加对GPS接收器的接口模块和SMLC（ServingMobileLocationCenter，服务移动定位中心），通过IP网与GPS参考网相连。
5.3.3移动流媒体业务
移动应用的演进和用户感受：
图5.1移动应用的演进
SMS：
ShortMessageservice
短信也就是移动电话之间可相互传送的承载文字、数字或符号的数据流。
EMS：
EnhancedMessagingService
增强型短消息服务。
它可以把简单的铃声、图片、甚至动画和文本结合在一起，在支持EMS的手机之间互发。
MMS：
MultimediaMessageService
多媒体型短消息服务。
它是由WAPForum和3GPP（3GPartnershipProject）这两个组织联合制订的。
GPRS，3G都可以作为它的载体。
支持MMS的手机之间可以互发包括文本、声音、图象、视频等的多媒体消息。
MMS也支持手机贺卡、手机地图、商业卡片、交互式视频等多媒体服务。
Streaming:
所谓流媒体是指采用流式传输的方式在Internet/Intranet播放的媒体格式，如音频、视频或多媒体文件。
流媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，在计算机中对数据包进行缓存并使媒体数据正确地输出。
播放方式：
流媒体点播（VOD）：
内容提供商将预先录制好的多媒体内容编码压缩成相应格式，存放在内容服务器上并把内容的描述信息以及链接放置在流媒体的Portal上。
最终用户就可以通过访问Portal，发现感兴趣的内容，有选择的进行播放。
流媒体直播：
流媒体编码服务器将实时信号编码压缩成相应的格式，并经由流媒体服务器分发到用户的终端播放器。
根据实时内容信号源的不同，又可以分为电视直播、远程监控等。
下载播放：
用户将流媒体内容下载并存储到本地终端中，然后可以选择在任意时间进行播放。
对于下载播放，主要的限制指标是终端的处理能力和终端的存储能力，内容提供商可以制作出较高质量的视频内容（高带宽，高帧速率），但需要考虑内容的下载时间及终端的存储空间。
5.4本章练习
填空题：
1：
在TD-SCDMA系统中，AMR语音编码用到了几种速率，分别是什么？
________________________________________________。
2：
MMS是_______________________________________。
3：
背景类业务有哪些？
________________________________________________。
4：
3G系统中，用到了几种定位业务，分别是什么？
________________________________________________。
5：
在TD-SCDMA系统中，可视电话业务的速率是多少？
________________________________________________。
6：
TD-SCDMA系统在业务上的优势是什么？
________________________________________________
________________________________________________。
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