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摘要：WCDMA是3G三種主流標(biāo)準(zhǔn)的一種。WCDMA系統(tǒng)可以分為無線接入和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兩部分，本文介紹其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)部分。WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩部分，本文首先重點(diǎn)闡述了無線接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，對(duì)Iu、Iur、Iub接口協(xié)議模型進(jìn)行了分析；接著對(duì)R99的核心網(wǎng)和全I(xiàn)P的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)和相關(guān)功能實(shí)體進(jìn)行了概述。
關(guān)鍵詞：WCDMA 無線接入網(wǎng) R99核心網(wǎng) 全I(xiàn)P核心網(wǎng)
引言
WCDMA是目前全球三種主要的第三代移動(dòng)通信體制之一，是未來移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)。WCDMA系統(tǒng)是IMT-2000家族的一員，它由CN（核心網(wǎng)）、UTRAN（UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)）和UE（用戶裝置）組成。UTRAN 和UE采用WCDMA無線接入技術(shù)。WCDMA網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下原則：無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)功能盡量分離。即對(duì)無線資源的管理功能集中在無線接入網(wǎng)完成，而與業(yè)務(wù)和應(yīng)用相關(guān)功能在核心網(wǎng)執(zhí)行。無線接入網(wǎng)是連接移動(dòng)用戶和核心網(wǎng)的橋梁和紐帶。其滿足以下目標(biāo)：
-允許用戶廣泛訪問電信業(yè)務(wù)，包括一些現(xiàn)在還沒定義的業(yè)務(wù)，象多媒體和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
-方便的提供與固定網(wǎng)絡(luò)相似的高質(zhì)量的業(yè)務(wù)（特別是話音質(zhì)量）。
-方便的提供小的、容易使用的、低價(jià)的終端，它要有長(zhǎng)的通話和待機(jī)時(shí)間。
- 提供網(wǎng)絡(luò)資源有效的使用方法（特別是無線頻譜）。
目前，WCDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的R99版本已經(jīng)基本穩(wěn)定，其R4、R5和R6版本還在緊鑼密鼓的制訂中。WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 WCDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
WCDMA系統(tǒng)由三部分CN（核心網(wǎng)）、UTRAN（無線接入網(wǎng)）和UE（用戶裝置）組成。CN與UTRAN的接口定義為Iu接口，UTRAN與UE的接口定義為Uu接口。
本文將重點(diǎn)闡述WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)是核心網(wǎng)從GSM的核心網(wǎng)逐步演進(jìn)和過渡；而無線接入網(wǎng)則是革命性的變化，完全不同于GSM的無線接入網(wǎng)；而業(yè)務(wù)是完全兼容GSM的業(yè)務(wù)，體現(xiàn)了業(yè)務(wù)的連續(xù)性。
無線接入網(wǎng)
UTRAN包括許多通過Iu接口連接到CN的RNS。一個(gè)RNS包括一個(gè)RNC和一個(gè)或多個(gè)Node B。Node B通過Iub接口連接到RNC上，它支持FDD模式、TDD模式或雙模。Node B包括一個(gè)或多個(gè)小區(qū)。
UTRAN內(nèi)部，RNSs中的RNCs能通過Iur接口交互信息, Iu接口和Iur接口是邏輯接口。Iur接口可以是RNC之間物理的直接相連或通過適當(dāng)?shù)膫鬏斁W(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。
UTRAN結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 UTRAN結(jié)構(gòu)
Iu、Iur、Iub接口分別為CN與RNC、RNC與RNC、RNC與Node B之間的接口。圖3所示為ＵＴＲＡＮ接口通用協(xié)議模型。此結(jié)構(gòu)依據(jù)層間和平面間相互獨(dú)立原則而建立。
圖3 UTRAN接口通用協(xié)議模型
協(xié)議結(jié)構(gòu)包括三層，無線網(wǎng)絡(luò)層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層和物理層。所有UTRAN相關(guān)問題只與無線網(wǎng)絡(luò)層有關(guān)，傳輸網(wǎng)絡(luò)層只是UTRAN采用的標(biāo)準(zhǔn)化的傳輸技術(shù)，與UTRAN的特定的功能無關(guān)。物理層可用E1、T1、STM-1等數(shù)十種標(biāo)準(zhǔn)接口。
控制平面包括無線網(wǎng)絡(luò)層的應(yīng)用協(xié)議以及用于傳輸應(yīng)用協(xié)議消息的信令承載。
在Iu接口的無線網(wǎng)絡(luò)層是無線接入網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議（RANAP），它負(fù)責(zé)CN和RNS之間的信令交互。在Iur接口的無線網(wǎng)絡(luò)層是無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)應(yīng)用協(xié)議（RNSAP），它負(fù)責(zé)兩個(gè)RNS之間的信令交互。在Iur接口的無線網(wǎng)絡(luò)層是Ｂ節(jié)點(diǎn)協(xié)議（NBAP），它負(fù)責(zé)RNS內(nèi)部的RNC與Node B之間的信令交互。
在傳輸網(wǎng)絡(luò)層三個(gè)接口統(tǒng)一應(yīng)用ATM傳輸技術(shù)，3GPP還建議了可支持七號(hào)信令的SCCP、MTP及IP等技術(shù)。
應(yīng)用協(xié)議在無線網(wǎng)絡(luò)層建立承載。信令承載與ALCAP的信令承載可同可不同。信令承載由操作維護(hù)（Ｏ&M）建立。
用戶平面包括數(shù)據(jù)流和用于傳輸數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)承載。數(shù)據(jù)流是各個(gè)接口規(guī)定的幀協(xié)議。
傳輸網(wǎng)絡(luò)控制平面只在傳輸層，它不包括任何無線網(wǎng)絡(luò)控制平面的信息。它包括用戶平面?zhèn)鬏敵休d（數(shù)據(jù)承載）所需的ALCAP協(xié)議，還包括ALCAP所需的信令承載。傳輸網(wǎng)絡(luò)控制平面的引入使得無線網(wǎng)絡(luò)控制平面的應(yīng)用協(xié)議完全獨(dú)立于用戶平面數(shù)據(jù)承載技術(shù)。
用戶平面的數(shù)據(jù)承載和應(yīng)用協(xié)議的數(shù)據(jù)承載屬于傳輸網(wǎng)絡(luò)用戶平面。
R99核心網(wǎng)
為了第二代向第三代的平滑過渡和演進(jìn)，目前R99核心網(wǎng)包括三個(gè)域，CS（電路交換）域、PS（分組交換）域和BC（廣播）域，分別處理電路交換業(yè)務(wù)、分組交換業(yè)務(wù)和廣播組播業(yè)務(wù)。R99核心網(wǎng)的CS域指GSM的核心網(wǎng)，PS域指GPRS的支持節(jié)點(diǎn)。CS域處理傳統(tǒng)的電路交換業(yè)務(wù)，每次通信需占用占用的一些資源建立專用的一條鏈路，如語音業(yè)務(wù)；PS域處理分組交換業(yè)務(wù)，不需要建立專用鏈路，每個(gè)分組都自己找路由。R99核心網(wǎng)主要有以下一些設(shè)備：
●移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)：對(duì)位于它管轄區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制、交換的功能實(shí)體。
●服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）：執(zhí)行移動(dòng)性管理、安全管理和接入控制和路由選擇等功能。
●網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）：負(fù)責(zé)提供GPRS PLMN與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的接口，并提供必要的網(wǎng)間安全機(jī)制（如防火墻）。
●拜訪位置寄存器(VLR)：MSC為所管轄區(qū)域中MS呼叫接續(xù)所需檢索信息的數(shù)據(jù)庫。VLR存儲(chǔ)與呼叫處理有關(guān)的一些數(shù)據(jù)，例如用戶的號(hào)碼，所處區(qū)域的識(shí)別，向用戶提供的業(yè)務(wù)等參數(shù)。
●歸屬位置寄存器(HLR)：管理部門用于移動(dòng)用戶管理的數(shù)據(jù)庫。每個(gè)移動(dòng)用戶都應(yīng)在其歸屬位置寄存器中注冊(cè)登記。
●鑒權(quán)中心(AUC)：為認(rèn)證移動(dòng)用戶的身份和產(chǎn)生相應(yīng)鑒權(quán)參數(shù)的功能實(shí)體。
另外，R99核心網(wǎng)還包括一些智能網(wǎng)設(shè)備和短消息中心等設(shè)備。
圖4 R99核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)
R99核心網(wǎng)只是為2G向3G系統(tǒng)過渡而引入的解決方案，真正的WCDMA系統(tǒng)核心網(wǎng)是全I(xiàn)P核心網(wǎng)，目前在R4和R5標(biāo)準(zhǔn)中已制定了大致方案。
全I(xiàn)P核心網(wǎng)
全I(xiàn)P核心網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)基于分組技術(shù)和IP電話，用于同時(shí)支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)。此核心網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)可以靈活的支持全球漫游和與其它網(wǎng)絡(luò)的互操作，諸如：PLMN、2G網(wǎng)絡(luò)、PDN和其它多媒體VOIP網(wǎng)絡(luò)。此核心網(wǎng)主要包括三部分：GPRS網(wǎng)絡(luò)、呼叫控制和網(wǎng)關(guān)。
GPRS網(wǎng)絡(luò)部分同R99 GPRS PS網(wǎng)絡(luò)，而GPRS網(wǎng)絡(luò)中HLR功能由歸屬用戶服務(wù)器提供（HSS）。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中呼叫控制部分是最重要的功能。CSCF（呼叫狀態(tài)控制功能）、MGCF（媒體網(wǎng)關(guān)控制功能）、R-SGW（漫游信令網(wǎng)關(guān)）、T-SGW（傳輸信令網(wǎng)關(guān)）、MGW（媒體網(wǎng)關(guān)）和MRF（多媒體資源功能）組成了呼叫控制和信令功能。CSCF與H.323網(wǎng)守或SIP服務(wù)器相似。此體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)通用結(jié)構(gòu)而不是基于一個(gè)具體的H.323或SIP的呼叫控制解決方案。
用戶特征文件被保存在HSS中。與多媒體IP網(wǎng)絡(luò)通信的信令只能通過CSCF，而業(yè)務(wù)則直接通過GGSN就可。MRF與所有業(yè)務(wù)承載實(shí)體協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)承載事宜，而與CSCF協(xié)商信令承載事宜。MRF提供媒體混合、復(fù)用以及其它處理和產(chǎn)生功能。
與其它網(wǎng)絡(luò)（諸如PLMN、其它PDN、其它多媒體VOIP網(wǎng)絡(luò)和2G繼承網(wǎng)絡(luò)GSM）的互聯(lián)由GGSN、MGCF、MGW、R-SGW和T-SGW支持。其它PLMN網(wǎng)絡(luò)與本網(wǎng)的信令和業(yè)務(wù)接口是它們的GPRS實(shí)體。CSCF作為一個(gè)新的實(shí)體通過信令也參與此過程。到繼承網(wǎng)絡(luò)的信令通過R-SGW、CSCF、MGCF、T-SGW和HSS，而和PSTN網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)承載接口通過MGW。
圖5 全I(xiàn)P核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)
總結(jié)
WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)兩部分。對(duì)于核心網(wǎng)采取由GSM的核心網(wǎng)逐步演進(jìn)的思路，即由最初的GSM的電路交換的一些實(shí)體，然后加入GPRS的分組交換的實(shí)體，在到最終演變成全I(xiàn)P的核心網(wǎng)。這樣可以保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性和核心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資的節(jié)約化。而對(duì)于無線接入網(wǎng)，由于WCDMA方式是完全不同與GSM的TDMA的無線接入方式，所以無線接入網(wǎng)是全新的，完全不同于GSM的基戰(zhàn)子系統(tǒng)。所以WCDMA系統(tǒng)的無線接入網(wǎng)需要重新進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和布站。
WCDMA網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)遵循了網(wǎng)絡(luò)承載和業(yè)務(wù)應(yīng)用相分離、承載和控制相分離、控制和用戶平面相分離的原則，這樣使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰，實(shí)體功能獨(dú)立，便于模塊化的實(shí)現(xiàn)。
摘自《賽迪網(wǎng)》
