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WCDMA網(wǎng)絡(luò)是第三代移動通信的一種備選體系，它的標準分為R99、R4、R5和R6四個階段，本文主要介紹了目前相對成熟的R99、R4/R5的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并對不同聯(lián)合體引入的新設(shè)備和功能作了簡要概括。
一、UMTS體系
UMTS（Universal Mobile Telecommunication System，通用移動通信系統(tǒng)）是采用WCDMA空中接口的第三代移動通信系統(tǒng)，通常也稱為WCDMA通信系統(tǒng)。
通過3GPP的標準化工作，UMTS的技術(shù)在不斷地更新和增強。為了盡快將WCDMA系統(tǒng)商用，3GPP對UMTS的系列規(guī)范劃定了不同的版本。首先完成標準化工作的版本是R99，也稱為WCDMA第一階段。這個版本的功能基本穩(wěn)定，終端和網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備也經(jīng)過了很多實驗系統(tǒng)和實際運營的測試。隨后3GPP在R99的基礎(chǔ)上推出R4、R5，又在R4的基礎(chǔ)上進行了技術(shù)更新和增強。
盡管3GPP考慮了新舊版本的兼容性問題，要充分獲得新版本的技術(shù)優(yōu)勢，還是需要對原有系統(tǒng)作一些大的改動，因此運營商出于各自的實際情況可能直接選用較新的版本。R4的標準化工作也已基本結(jié)束，有一些設(shè)備廠商可以提供商用設(shè)備，R4和R99對比，設(shè)備成熟性和運營經(jīng)驗要少一些。
R5的規(guī)范制定工作還沒有全部完成。鑒于R5標準化進度的不斷延期，3GPP又提出了新的版本R6，將一部分無法如期完成的功能并入R6的計劃。目前R6的功能范圍還未確定，增加了許多新的業(yè)務(wù)功能，實現(xiàn)全IP是這一階段的最高目標。
二、WCDMA R99系統(tǒng)的設(shè)備和功能
從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能上看，WCDMA系統(tǒng)可以分成無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）和核心網(wǎng)（CN）。無線接入網(wǎng)絡(luò)用于處理所有與無線有關(guān)的功能，由于采用了UTRA（UMTS的陸地無線接入網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，所以稱之為UTRAN。CN負責處理WCDMA系統(tǒng)內(nèi)所有的話音呼叫和數(shù)據(jù)連接與外部網(wǎng)絡(luò)的交換和路由。這兩個單元和用戶終端設(shè)備一起構(gòu)成了整個UMTS系統(tǒng)。
1．MS（移動臺）
MS(或稱UE)是用戶終端設(shè)備。它主要包括射頻處理單元、基帶處理單元、協(xié)議棧模塊以及應(yīng)用層軟件模塊等。
WCDMA系統(tǒng)支持兩種接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，即GSM/GPRS的BSS和UTRAN。因此，系統(tǒng)中可能有三種終端：GSM/GPRS終端、WCDMA終端、同時支持GSM/GPRS和WCDMA接入的雙模終端。GSM/GPRS終端通過Um接口接入BSS子系統(tǒng)，WCDMA終端通過Uu接口接入到UTRAN，而雙模終端可以通過兩個接入網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信。
MS為用戶提供電路域和分組域的各種業(yè)務(wù)功能，包括話音、短信、移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。WCDMA終端和雙模終端更可以提供寬帶話音和高速的數(shù)據(jù)通信。MS包括兩部分：ME（Mobile Equipment）、SIM（Subscriber Module）或USIM（UMTS Subscriber Module）。
2．接入網(wǎng)絡(luò)
WCDMA第一階段的系統(tǒng)中包括兩類接入網(wǎng)絡(luò)：GSM/GPRS的BSS（Basic Station System）和UTRAN。
BSS系統(tǒng)與GSM/GPRS終端和雙模終端進行通信，主要負責完成無線發(fā)送接收和無線資源管理等功能。功能實體可分為基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺（BTS）。
UTRAN與WCDMA終端和雙模終端通信，包括基于基站（Node B）和無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）兩部分。
UTRAN比BSS系統(tǒng)更復(fù)雜，RNC之間可以直接相連，并能提供CDMA特有的軟切換。UTRAN系統(tǒng)基于ATM網(wǎng)絡(luò)，因此提供了更高的信令和數(shù)據(jù)速率，它針對話音傳輸采用了AMR技術(shù)，可以提高話音質(zhì)量和系統(tǒng)容量。同時，UTRAN比BSS系統(tǒng)更開放，BSC和BTS之間的Abis接口是BSS廠家的私有接口，而Node B和RNC之間的Iub接口和RNC之間的Iur接口都是3GPP所規(guī)定的公共接口。
3．核心網(wǎng)絡(luò)
核心網(wǎng)負責與其他網(wǎng)絡(luò)的連接和對MS的通信和管理。核心網(wǎng)分成兩個子系統(tǒng)：電路域和分組域。
電路域基于電路交換網(wǎng)絡(luò)，鏈路需要建立和釋放，通信過程中鏈路獨占的方式保證了電路域的通信質(zhì)量。電路域的設(shè)備中包括MSC/VLR和GMSC等。分組域基于分組交換網(wǎng)絡(luò)，信令和數(shù)據(jù)都是以數(shù)據(jù)包形式在分組網(wǎng)中傳輸，更加有效地利用了網(wǎng)絡(luò)資源，因而可以提供更加高速的傳輸速度�？紤]到通信的可靠性，在數(shù)據(jù)通信前，需要建立端到端的隧道，從而保證了服務(wù)質(zhì)量。分組域的主要設(shè)備是SGSN和GGSN。
電路域和分組域共用一些設(shè)備，負責提供用戶管理和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理。這類設(shè)備有：HLR、AUC和智能網(wǎng)設(shè)備（SCP）等。另外，還有一些業(yè)務(wù)支撐設(shè)備同時提供了與電路域和分組域的接口，如短消息中心（SMSC）。
三、WCDMA R4/R5的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
就無線接入網(wǎng)絡(luò)而言，UTRAN、BSS或基于GSM演進的EDGE無線接入網(wǎng)（GERAN）可以分別通過Iu接口（包括Iu_CS和Iu_CS）和A/Gb接口接入WCDMA R4/R5核心網(wǎng)。這使得那些兼有2G和3G無線接入網(wǎng)的運營者只需建設(shè)和運營一個核心網(wǎng)就能支持所有2G和3G業(yè)務(wù)。而對于那些未獲3G許可證的2G運營者來說，也可以通過在原GSM基站子系統(tǒng)BSS中引入EDGE以及將核心網(wǎng)演進成R4/R5核心網(wǎng)絡(luò)而向用戶提供新的業(yè)務(wù)和性能。
上述Iu接口和A/Gb接口可以基于現(xiàn)有規(guī)范，也可演進成基于IP傳輸模式。
R4/R5核心網(wǎng)仍然劃分成兩個基本域：電路域和分組域。在此基礎(chǔ)上，設(shè)立了IP多媒體（IM）子系統(tǒng)和業(yè)務(wù)子系統(tǒng)。
1．電路域
電路域用來提供話音等電路型業(yè)務(wù)，可以由R99的電路域平臺演進而來。它包括三種邏輯實體：媒體網(wǎng)關(guān)（MGW）、MSC服務(wù)器/GMSC服務(wù)器和傳送信令網(wǎng)關(guān)（T-SGW）。
R4/R5的電路域與R99的電路域平臺的根本區(qū)別在于，引入了承載與呼叫控制分離的概念，即將原來的MSC交換機概念從邏輯上劃分成MGW和MSC服務(wù)器。MGW負責為用戶數(shù)據(jù)提供傳送手段；MSC服務(wù)器負責提供原MSC中的呼叫控制、移動性管理等功能。從邏輯上分離之后，MGW與MSC服務(wù)器將不一定存在具體的對應(yīng)關(guān)系，這就可能使傳送資源的調(diào)配變得更靈活高效。從設(shè)備的物理實現(xiàn)上看，MGW和MSC服務(wù)器可以是一體化的實體，也可以是分立的實體。
R4/R5電路域可以承載在不同的網(wǎng)絡(luò)媒質(zhì)之上，基于ATM網(wǎng)絡(luò)或者基于IP的網(wǎng)絡(luò)。MGW負責在不同的承載網(wǎng)絡(luò)上管理傳輸資源。為了準確及時地傳輸信令，在基于IP的網(wǎng)絡(luò)上，MSC服務(wù)器需要建立相互的隧道，以保證信令傳輸?shù)目煽啃浴?br>
2．分組域
R4/R5分組域中的功能實體SGSN和GGSN與R99規(guī)范沒有本質(zhì)差別。
3．IM子系統(tǒng)
IM子系統(tǒng)是R5系統(tǒng)中新增加的功能模塊，負責在分組域連接的基礎(chǔ)上為基于IP的多媒體業(yè)務(wù)(如VoIP、會議電視業(yè)務(wù)等)提供相關(guān)控制機制。該系統(tǒng)主要功能實體包括：呼叫狀態(tài)控制功能（CSCF）、媒體網(wǎng)關(guān)控制功能（MGCF）、媒體資源功能（MRF）。
4．業(yè)務(wù)子系統(tǒng)
業(yè)務(wù)子系統(tǒng)用于提供運營者所定義的一系列業(yè)務(wù)，它主要是基于現(xiàn)有的CAMEL智能網(wǎng)平臺演進而成，涉及VHE/OSA、CAMEL、SAT等多方面。該系統(tǒng)主要功能實體包括業(yè)務(wù)控制點（SCP）等。
四、WCDMA R4/R5新增設(shè)備和功能
1．MSC服務(wù)器（MSC Server）
MSC Server主要包含GSM/UMTS MSC中的呼叫控制和移動控制部分。它負責對由移動發(fā)起和移動終結(jié)的電路域的呼叫控制，接收用戶/網(wǎng)絡(luò)信令，并將它轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)信令。此外它還保存移動用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和與CAMEL有關(guān)的數(shù)據(jù)，通過接口管理MGW中媒體通道的連接控制呼叫狀態(tài)。
2．網(wǎng)關(guān)MSC服務(wù)器（GMSC Server）
GMSC Server主要包含GSM/UMTS的GMSC中的呼叫控制和移動控制部分。
3．媒體網(wǎng)關(guān)功能(MGW)
對一個特定網(wǎng)絡(luò)而言，MGW是PSTN/PLMN網(wǎng)絡(luò)的傳輸終結(jié)點，通過Iu與UTRAN連接。MGW可以接收來自電路交換網(wǎng)的承載通道，也可以接收來自于分組網(wǎng)絡(luò)的媒體流。在Iu接口上，MGW可以支持媒體轉(zhuǎn)換、承載控制以及凈荷處理，可以支持CS業(yè)務(wù)的不同的Iu接口類型（基于AAL2/ATM或基于RTP/UDP/IP）。
4．漫游信令網(wǎng)關(guān)功能(R-SGW)
R-SGW位于GSM/GPRS與R4/R5的電路域和分組域之間，實現(xiàn)漫游信令網(wǎng)關(guān)的功能。為了保證正確的漫游，R-SGW在傳輸層對基于傳統(tǒng)的SS7信令和基于IP的信令進行信令轉(zhuǎn)換。
當雙模終端從R4/R5電路域漫游到GSM/GPRS電路域時，GSM/GPRS MSC或GMSC通過R-SGW可以與R4/R5的HSS互通，傳輸E和G接口上位置更新、索取漫游號碼等信令。反之，終端從GSM/GPRS電路域漫游到R4/R5電路域時，R4/R5 MSC服務(wù)器或CSCF通過R-SGW的信令轉(zhuǎn)換，可以和GSM/GPRS HLR信令互通。
5．呼叫狀態(tài)控制功能(CSCF)
IM子系統(tǒng)包括三種不同的呼叫狀態(tài)控制功能：查詢CSCF(I-CSCF)、代理CSCF(P-CSCF)、服務(wù)CSCF(S-CSCF)。
P-CSCF是UE聯(lián)系IMS的第一步。它將在UE收到SIP消息前，轉(zhuǎn)給一個位于歸屬網(wǎng)絡(luò)的SIP服務(wù)器，反之亦然。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運營商設(shè)定的一套規(guī)則(如地址分析和可能的修改)，P-CSCF也可以修改一個發(fā)出的請求。I-CSCF的功能是提供到歸屬網(wǎng)絡(luò)的入口，將歸屬網(wǎng)絡(luò)的拓撲圖對其它網(wǎng)絡(luò)隱藏起來，并可以靈活選擇S-CSCF。S-CSCF完成UE的會話控制功能，其中包括將始發(fā)的會話路由到外部網(wǎng)絡(luò)，將終結(jié)的會話路由到訪問的網(wǎng)絡(luò)。一個呼入的SIP會話請求處理業(yè)務(wù)時，S-CSCF決定是否需要一個應(yīng)用服務(wù)器接受相關(guān)信息。這個決定基于從HSS或其它來源(如應(yīng)用服務(wù)器)收到的信息。所有的CSCF功能可以生成和輸出呼叫的詳細記錄用于計費處理。
6．歸屬用戶服務(wù)器(HSS)
HSS是由歸屬位置寄存器(HLR)和鑒權(quán)中心(AUC)演進而來的，是一個給定用戶的主數(shù)據(jù)庫。它是一個包含登記信息的實體，用于支持網(wǎng)絡(luò)實體處理呼叫/會話。它也支持用戶認證和授權(quán)功能(AAA)，通過認證、授權(quán)、名稱/地址解析等服務(wù)，HSS幫助呼叫控制服務(wù)器完成選路/漫游功能。
HSS負責保存下列與用戶相關(guān)的信息：(1)用戶標識、編號及地址信息；(2)用戶安全信息，用于認證和授權(quán)所需的網(wǎng)絡(luò)接入控制信息；(3)在系統(tǒng)間級別上的用戶位置信息，即HSS處理用戶注冊，同時存儲系統(tǒng)間的位置信息等；(4)用戶的概要信息。
基于以上信息，HSS還可以對不同控制系統(tǒng)（電路域控制、PS域控制、IP多媒體控制等）的實體提供支持。
7．媒體網(wǎng)關(guān)控制功能(MGCF)
對一個特定網(wǎng)絡(luò)而言，MGCF是PSTN/PLMN網(wǎng)絡(luò)的終結(jié)點。它具有以下功能：(1)呼叫狀態(tài)的控制，即對與MGW中的媒體信道連接有關(guān)的部分進行控制；(2)與CSCF進行通信；(3)對于來自傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的呼叫，MGCF依據(jù)它們的路由號選擇相應(yīng)的CSCF；(4)實現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)呼叫控制協(xié)議(如ISUP R1/R2)和R4/R5網(wǎng)絡(luò)呼叫控制協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換；(5)MGCF可以接收帶外信息，然后將它發(fā)送給CSCF/MGW。
8．多媒體資源功能(MRF)
MRF實現(xiàn)的功能為：(1)提供多方呼叫和多媒體會議功能，它與H.323網(wǎng)絡(luò)中的多點控制單元(MCU)的功能相同；(2)在多方/多媒體會議中，與GGSN和MGW共同負責承載業(yè)務(wù)控制；(3)可以與CSCF進行通信，對多方/多媒體會話進行業(yè)務(wù)認證。
9．傳輸信令網(wǎng)關(guān)功能(T-SGW)
T-SGW是R4/R5網(wǎng)絡(luò)中PSTN/PLMN網(wǎng)絡(luò)的終結(jié)點。它包括下列功能：(1)在IP層上對T-SGW來自PSTN/PLMN與呼叫有關(guān)的信令進行映射，然后將它發(fā)送給MGCF，或者接收來自于MGCF的與呼叫有關(guān)的信令，然后在IP層上對其進行映射，再將它發(fā)送給PSTN/PLMN；(2)提供PSTN/PLMN與IP傳輸層之間的地址映射。
六、現(xiàn)狀和前景
WCDMA是全球3G主導標準，迄今為止，全球已發(fā)放了112個WCDMA牌照，占ITU 3G核心頻段(2.1GHz)上所有牌照的95%以上。WCDMA的商用服務(wù)已經(jīng)在日本、歐洲等地展開。中國作為移動通信大國，3G的進展有必要與國際保持同步。國內(nèi)3G牌照的發(fā)放政策雖然還未明確，3G試驗早在進行，國內(nèi)幾大電信商都有試驗網(wǎng)。信息產(chǎn)業(yè)部組織的WCDMA實驗也已經(jīng)進行到第二階段，測試采用的都是商用版軟件和商用手機。第二階段不僅測試設(shè)備的功能，還要檢驗設(shè)備商用程度。
WCDMA的成本不比第二代系統(tǒng)高，卻提供更高質(zhì)量的話音，單位數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成本卻降低了，并能更好地提供音頻、視頻等豐富多彩的多媒體業(yè)務(wù)。運營商選擇WCDMA，可以從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、終端提供以及應(yīng)用開發(fā)各個方面的規(guī)模上獲得規(guī)模經(jīng)濟效益。WCDMA能夠提供更高的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，更低的建網(wǎng)成本，還提供更有效的話音和數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)承載。由于WCDMA具有開放性，在服務(wù)和開發(fā)方面也具有優(yōu)勢，它能夠通過規(guī)模經(jīng)濟給運營商帶來真正的收益。
----《通信世界》
