WCDMA試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)簡述

摘要　本文主要討論了WCDMA試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的必要性及總體建設(shè)原則，還對3GPP R99和3GPP R4版本做簡單比較，并對其核心網(wǎng)網(wǎng)元進(jìn)行了簡單介紹。最后對試驗(yàn)網(wǎng)的測試內(nèi)容做了簡單闡述。

關(guān)鍵詞　3G　WCDMA　R4　試驗(yàn)網(wǎng)　測試

3G作為下一代數(shù)字通信技術(shù)革新發(fā)展趨勢和目標(biāo)，無疑是當(dāng)今世界最受矚目的熱點(diǎn)之一，而R4由于首次把NGN領(lǐng)域提出的軟交換概念引入到移動核心網(wǎng)領(lǐng)域，而且從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、接口協(xié)議、業(yè)務(wù)以及業(yè)務(wù)開發(fā)各方面，3G與NGN的發(fā)展是協(xié)調(diào)一致的。

3G牌照發(fā)放在即，為將來更好更快的進(jìn)行3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，更好的利用現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，提前進(jìn)行3G試驗(yàn)網(wǎng)的建設(shè)是非常必要的，提前做好3G設(shè)備與2G現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的互通測試、業(yè)務(wù)性能測試已是非常迫切的工作。另外通過3G外場測試，達(dá)到掌握3G網(wǎng)絡(luò)性能、驗(yàn)證設(shè)備和終端的兼容性和檢驗(yàn)業(yè)務(wù)功能表現(xiàn)，積累豐富的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的經(jīng)驗(yàn)，為各運(yùn)營商進(jìn)行3G技術(shù)及人員的儲備。

1、3G實(shí)驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)的必要性以及目的

(1)3G移動通信技術(shù)是移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向，進(jìn)行3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和研究對探索3G網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)和技術(shù)發(fā)展具有積極的意義；

(2)通過3G網(wǎng)的建設(shè)可以研究在3G移動網(wǎng)絡(luò)中引入新業(yè)務(wù)的方法和相應(yīng)的技術(shù)問題，為各運(yùn)營商未來的3G商用網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)開展進(jìn)行探索；

(3)通過3G實(shí)驗(yàn)網(wǎng)可以深入研究3G移動通信網(wǎng)絡(luò)的組織方式、業(yè)務(wù)提供能力以及與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通問題；

(4)建設(shè)3G試驗(yàn)網(wǎng)最重要的一個目的在于，可以通過試驗(yàn)網(wǎng)的建設(shè)鍛煉一支具有3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)、優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)的隊(duì)伍，培養(yǎng)一批具有較高知識技術(shù)水平和豐富經(jīng)驗(yàn)的骨干技術(shù)人員，為將來3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)做好人才儲備。

2、總體建設(shè)原則

(1)3G核心網(wǎng)按照基于IP承載的R4版本設(shè)備組網(wǎng)。

(2)需要滿足《3G外場測試規(guī)范》中相關(guān)測試項(xiàng)目的要求。

3G與現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)、外網(wǎng)進(jìn)行話務(wù)互通測試；

3G/2G互操作測試：包括3G、2G互漫游、電路域3G到2G切換、分組域3G、2G互切換；

3G業(yè)務(wù)測試：包括3G繼承性業(yè)務(wù)(如短信、WAP等)和3G特有業(yè)務(wù)(流媒體)。

(3)在滿足以上測試目的和條件的基礎(chǔ)上，盡量減少對現(xiàn)網(wǎng)的影響。

試驗(yàn)網(wǎng)設(shè)備需廠家提供核心網(wǎng)電路域和分組域的全套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，全部設(shè)備為WCDMA制式，R4版本。

WCDMA的R4與R99版本相比較，在無線接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面無明顯變化，重要的改變是在核心網(wǎng)方面，主要體現(xiàn)在R4版本在電路域完全體現(xiàn)了NGN的體系構(gòu)架思想，引入軟交換的概念，實(shí)現(xiàn)控制和承載分開將原來的MSC分離成為MSC Server和媒體網(wǎng)關(guān)(MGW)。下面對3GPP R99和3GPP R4版本做簡單比較，并對其核心網(wǎng)網(wǎng)元做一簡單介紹。

3、3GPP R99版本概述和核心網(wǎng)網(wǎng)元簡介

3GPP R99版本于1999年12月凍結(jié)，接入部分主要定義了全新的5MHz每載頻的寬帶碼分多址接入網(wǎng)，采納了功率控制、軟切換及更軟切換等CDMA關(guān)鍵技術(shù)，基站只做基帶處理和擴(kuò)頻，接入系統(tǒng)智能集中于RNC統(tǒng)一管理，引入了適于分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議和機(jī)制，數(shù)據(jù)速率可支持144kbit/s、384kbit/s，理論上可達(dá)2Mbit/s�；�站和RNC之間采用基于ATM的Iub接口，RNC分別通過基于ATM AAL2的Iu-CS和AAL5的Iu-PS分別與核心網(wǎng)的CS域和PS域相連。

在核心網(wǎng)定義的過程中，R99充分考慮到了向下兼容2G網(wǎng)絡(luò)，其電路域與GSM兼容，通過編解碼轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)話音由ATM AAL2至64kbit/s電路的轉(zhuǎn)換，以便與GSM MSC互通。分組域仍然采用了GPRS SGSN和GGSN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。相對2G網(wǎng)絡(luò)而言，R99核心網(wǎng)在CS域、PS域分別增加了ATM AAL2的Iu-CS接口和AAL5的Iu-PS接口，以實(shí)現(xiàn)與3G RNC相連；同時在分組域增加了服務(wù)級別的概念，分組域的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證能力提高，帶寬增加。

R99版本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　3GPP的R99網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

3GPP的R99版本基本上由電路域和分組域兩部分組成，其中核心電路域設(shè)備主要包括MSC、HLR等網(wǎng)元，核心分組域設(shè)備主要包括SGSN、GGSN等網(wǎng)元，各網(wǎng)元間的接口及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示�，F(xiàn)對主要設(shè)備介紹如下。

3.1　NSC/VLR

MSC/VLR是WCDMA核心網(wǎng)CS域功能節(jié)點(diǎn)，它通過Iu-CS接口與UTRAN相連，通過PSTN/ISDN接口與外部網(wǎng)絡(luò)(PSTN、ISDN等)相連，通過C/D接口與HLR/AUC相連，通過E接口與其它MSC/VLR GMSC或SMC相連，通過CAP接口與SCP相連，通過Gs接口與SGSN相連，MSC/VLR的主要功能是提供CS域的呼叫控制、移動性管理、鑒權(quán)和加密等功能。

相比2G網(wǎng)絡(luò)中的MSC/VLR，主要變化是增加了Iu-CS接口。

3.2　GMSC

GMSC是WCDMA移動網(wǎng)CS域與外部網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，是可選功能節(jié)點(diǎn)，它通過PSTN/ISDN接口與外部網(wǎng)絡(luò)(PSTN、ISDN、其它PLMN)相連，通過C接口與HLR相連，通過CAP接口與SCP相連，GMSC的主要功能是充當(dāng)移動網(wǎng)和固定網(wǎng)之間的移動關(guān)口局，完成PSTN用戶呼移動用戶時呼入呼叫的路由功能，承擔(dān)路由分析、網(wǎng)間接續(xù)、網(wǎng)間結(jié)算等重要功能。

3.3　HLR

HLR(歸屬位置寄存器)是WCDMA核心網(wǎng)CS域和PS域共有的功能節(jié)點(diǎn)，它通過C接口與MSC/VLR或GMSC相連，通過Gr接口與SGSN相連，通過Gc接口與GGSN相連，HLR的主要功能是提供用戶的簽約信息存放、新業(yè)務(wù)支持、增強(qiáng)的鑒權(quán)等功能。

3.4　SGSN

SGSN(服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn))是WCDMA核心網(wǎng)PS域功能節(jié)點(diǎn)，它通過Iu-PS接口UTRAN相連，通過Gn/Gp接口與GGSN相連，通過Gr接口與HLR/AUC相連，通過Gs接口與MSC/VLR相連，通過Ge接口與SCP相連，通過Gd接口與SMS-GMSC/SMS-IWMSC相連，通過Ga接口與CG相連，通過Gn/Gp接口與SGSN相連，SGSN的主要功能是提供PS域的路由轉(zhuǎn)發(fā)、移動性管理、會話管理、鑒權(quán)和加密等功能。

3.5　GGSN

GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn))是WCDMA核心網(wǎng)PS域功能節(jié)點(diǎn)，它通過Gn/Gp接口與SGSN相連，通過Gi接口與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(Internet/Intranet)相連。GGSN提供數(shù)據(jù)包在WCDMA移動網(wǎng)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的路由和封裝。GGSN主要功能是同外部IP分組網(wǎng)絡(luò)的接口功能，GGSN需要提供UE接入外部分組網(wǎng)絡(luò)的關(guān)口功能，從外部網(wǎng)的觀點(diǎn)來看，GGSN就好像是可尋址WCDMA移動網(wǎng)絡(luò)中所有用戶IP的路由器，需要同外部網(wǎng)絡(luò)交換路由信息。

4、3GPP R4版本概述和核心網(wǎng)網(wǎng)元簡介

3GPP R4版本于2001年3月凍結(jié)，相對于R99，R4無線接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒有改變，改變的只是一些接口協(xié)議的特性和功能的增強(qiáng)，如引入直放站，解決復(fù)雜地形覆蓋問題和扇區(qū)降低終端和基站的發(fā)射功率以提高容量，Node B同步減少系統(tǒng)鄰近小區(qū)的交調(diào)干擾，降低傳輸網(wǎng)絡(luò)的成本，Iub和Iur上的AAL2連接的QoS優(yōu)化、RRM(無線資源管理)的優(yōu)化；Iu上RAB(無線接入承載)的QoS協(xié)商，增強(qiáng)的RAB支持；Iub、Iur和Iu上的傳輸承載過程的修改。

相對R99版而言，3GPP R4版的核心網(wǎng)有了如下新的特性。

(1)電路域(CS域)的呼叫與承載的分離：將MSC分為MSC服務(wù)器(MSC Server)和媒體網(wǎng)關(guān)(MGW)，使呼叫控制和承載完全分開。

(2)核心網(wǎng)內(nèi)支持No.7信令在2個核心網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)體間以基于不同的網(wǎng)絡(luò)方式來傳輸，包括基于MTP、IP和ATM的網(wǎng)絡(luò)上來傳輸。

(3)核心網(wǎng)電路域的話音業(yè)務(wù)可選擇基于不同的網(wǎng)絡(luò)方式來傳輸，包括基于TDM、IP和ATM的網(wǎng)絡(luò)上來傳輸。

(4)由于優(yōu)化了語音的編解碼轉(zhuǎn)換器，改善了WCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部話音分組包的時延，提高了話音質(zhì)量，編解碼轉(zhuǎn)換有可能只需在與外網(wǎng)互通的網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)，同時提高了核心網(wǎng)傳輸資源的利用率。

(5)由于語音采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式的傳遞，相對于TDM 64kbit/s靜態(tài)電路帶寬分配而言，可提高傳輸網(wǎng)的效率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬動態(tài)分配，避免TDM擴(kuò)容時需反復(fù)調(diào)配2Mbit/s電路的煩瑣程序。

R4版本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　3GPP的R4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

3GPP R4版網(wǎng)絡(luò)由電路域CS和分組域PS組成，其中核心網(wǎng)電路域CS的主要網(wǎng)元包括MSC Server、MGW、HLR等，核心網(wǎng)分組域PS主要網(wǎng)元包括SGSN、GGSN等，各網(wǎng)元間的接口及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示�，F(xiàn)對主要設(shè)備介紹如下。

4.1　電路域核心網(wǎng)元

4.1.1　MSC Server

在電路域中，MSC Server主要負(fù)責(zé)移動發(fā)起和終止呼叫的呼叫控制和移動性管理功能。

MSC Server還包括了VLR功能，控制移動用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及相關(guān)CAMEL數(shù)據(jù)。

4.1.2　GMSC Server

GMSC服務(wù)器主要負(fù)責(zé)UMTS移動網(wǎng)絡(luò)關(guān)口局的呼叫和移動控制。

在某個PLMN中，當(dāng)MSC Server無法詢問移動終端所屬HLR時，該呼叫會被路由至一個特定的MSC Server處，該MSC Server與HLR聯(lián)系并將該呼叫路由至移動終端所屬的MSC Server處。這種執(zhí)行路由功能并將移動終端尋址到實(shí)際位置的MSC Server被稱為GMSC Server。

4.1.3　媒體網(wǎng)關(guān)(MGW)

媒體網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)接入PSTN/PLMN網(wǎng)絡(luò)，并負(fù)責(zé)提供連接UTRAN無線網(wǎng)絡(luò)的Iu接口。

媒體網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)承載用戶話務(wù)流，支持媒體轉(zhuǎn)換，承載控制和負(fù)荷處理等功能(如編碼轉(zhuǎn)換，回聲抑制等)。針對電路域業(yè)務(wù)，媒體網(wǎng)關(guān)可支持基于不同的承載方式的接口：基于AAL2/ATM的Iu接口和基于H.248/IP的Mc接口等。

4.1.4　歸屬位置寄存器(HLR)

該功能實(shí)體是一種數(shù)據(jù)庫，主要用于管理移動用戶，并存儲用戶信息。

(1)簽署信息；

(2)位置信息，用于用戶呼叫的計(jì)費(fèi)及路由處理。

在HLR所存儲的簽約信息中，可包括各種不同的類型。

(1)國際移動站證實(shí)號碼(IMSI)；

(2)移動站的國際ISDN號碼(MSISDN)；

(3)分組數(shù)據(jù)協(xié)議地址等。

該數(shù)據(jù)庫還可包括其它信息，如電信業(yè)務(wù)及承載業(yè)務(wù)簽約信息；業(yè)務(wù)限制信息(如漫游限制)；補(bǔ)充業(yè)務(wù)及相關(guān)參數(shù)等。

4.1.5　鑒權(quán)中心(AuC)

鑒權(quán)中心是一種存儲鑒權(quán)數(shù)據(jù)的實(shí)體，當(dāng)需要對移動用戶進(jìn)行鑒權(quán)或加密時，AuC可通過HLR將所需數(shù)據(jù)傳送到核心網(wǎng)絡(luò)中。

鑒權(quán)中心還負(fù)責(zé)存儲身份證實(shí)密鑰，用于生成鑒權(quán)IMSI的數(shù)據(jù)和加密移動終端與網(wǎng)絡(luò)間無線通信信道所需的密鑰。

4.1.6　設(shè)備識別寄存器(EIR)

設(shè)備識別寄存器負(fù)責(zé)存儲移動網(wǎng)絡(luò)中移動設(shè)備的身份分類信息�？砂�括3種分類：白名單，灰名單及黑名單。

4.2　分組域核心網(wǎng)元

4.2.1　服務(wù)分組域支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)

SGSN作為連接分組核心網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)分組域的呼叫控制，對話及移動性管理，如路由更新，尋呼及安全機(jī)制控制等。

如在分組用戶附著狀態(tài)下，負(fù)責(zé)移動終端的移動性及安全性管理。在PDP Context激活狀態(tài)下，負(fù)責(zé)建立PDP Context及路由功能。

4.2.2　關(guān)口分組域支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)

GGSN是連接3G分組交換域與外界數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(如互聯(lián)網(wǎng))的接口點(diǎn)。

GGSN包含分組用戶的路由信息，負(fù)責(zé)將用戶接入到SGSN或各種外界數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上。

4.2.3　邊界網(wǎng)關(guān)(BG)

邊界網(wǎng)關(guān)位于PLMN支持節(jié)點(diǎn)與外界PLMN骨干網(wǎng)絡(luò)間，用于連接不同移動網(wǎng)絡(luò)中的分組交換域，實(shí)現(xiàn)分組用戶的網(wǎng)絡(luò)漫游。邊界網(wǎng)關(guān)主要作用是提供相應(yīng)的安全機(jī)制以保障移動網(wǎng)絡(luò)及用戶的安全性。

4.2.4　計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)(CG)

計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)通過Ga接口與GPRS網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)費(fèi)實(shí)體如GSN等通信，用于收集各GSN發(fā)送的計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)記錄并進(jìn)行計(jì)費(fèi)。

5、3G實(shí)驗(yàn)網(wǎng)核心網(wǎng)測試內(nèi)容

3G實(shí)驗(yàn)網(wǎng)核心網(wǎng)的測試重點(diǎn)是現(xiàn)網(wǎng)性能、優(yōu)化測試，2G/3G互切換測試和相關(guān)配套測試等。

5.1　電路域部分

5.1.1　核心網(wǎng)電路域測試內(nèi)容

(1)3G與2G網(wǎng)絡(luò)電路域互通測試(必選)；

(2)3G與固網(wǎng)電路域互通測試(必選)；

(3)3G與3G同廠家電路域互通測試(必選)；

(4)3G與3G不同廠家電路域互通測試：

*啟用TrFO(必選)；

*不啟用TrFO(可選)；

(5)3G MSC與2G MSC間切換測試(必選)；

(6)3G MSC與2G MSC的漫游測試(必選)；

(7)大話務(wù)量測試(可選)；

(8)不同網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)置下的話務(wù)測試(可選)。

5.1.2　業(yè)務(wù)部分主要測試如下幾種業(yè)務(wù)

(1)話音(含彩鈴、智能用戶)(必選)；

(2)可視電話(必選)；

(3)短信(必選)。

5.2　分組域部分

5.2.1　核心網(wǎng)分組域測試內(nèi)容

(1)3G SGSN與2G SGSN間切換測試；

(2)3G SGSN與2G SGSN的漫游測試。

5.2.2　分組域業(yè)務(wù)部分主要測試如下幾種業(yè)務(wù)

(1)彩信；

(2)WAP；

(3)流媒體；

(4)手機(jī)游戲；

(5)手機(jī)(或數(shù)據(jù)卡)+PC上網(wǎng)；

(6)下載類(如MP3下載)業(yè)務(wù)的測試。

詳細(xì)的測試內(nèi)容和步驟參見核心網(wǎng)相關(guān)的測試規(guī)范。

6、結(jié)論

對于任何一個無線通信網(wǎng)絡(luò)來說，前期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的成功與否直接決定了網(wǎng)絡(luò)的無線性能，只有通過良好的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃才能保障網(wǎng)絡(luò)健康發(fā)展。我國現(xiàn)有的無線通信網(wǎng)主要是GSM、cdma 1x、PHS等2G網(wǎng)絡(luò)，各運(yùn)營商和設(shè)備廠家通過近幾年網(wǎng)絡(luò)的不斷建設(shè)從中積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠保證網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)發(fā)展。

而對于WCDMA網(wǎng)絡(luò)來說，由于還沒有開始大規(guī)模應(yīng)用，普遍缺乏對WCDMA網(wǎng)絡(luò)特性的了解，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)更多來源于外場試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)驗(yàn)的缺乏會影響運(yùn)營商快速建設(shè)大規(guī)模WCDMA網(wǎng)絡(luò)，從而影響運(yùn)營商的業(yè)務(wù)發(fā)展。所以可見，在目標(biāo)網(wǎng)建設(shè)以前進(jìn)行試驗(yàn)網(wǎng)的建設(shè)是十分必要和有意義的。