内江联通WCDMA基站维护 - 图文(3)

第二章 WCDMA系统的组成及演进

第一节 WCDMA系统的网络结构

WCDMA系统是IMT-2000家族的一员，它由CN（核心网）、UTRAN（UMTS陆地无线接入网）和UE（用户装置）组成。UTRAN 和UE采用WCDMA无线接入技术。WCDMA网络在设计时遵循以下原则：

（1）无线接入网与核心网功能尽量分离（即对无线资源的管理功能集中在无线接入网完成，而与业务和应用相关功能在核心网执行。）

（2）无线接入网是连接移动用户和核心网的桥梁和纽带。其满足以下目标： 允许用户广泛访问电信业务，包括一些现在还没定义的业务，像多媒体和高速率数据业务。

方便的提供与固定网络相似的高质量的业务（特别是话音质量）。

方便的提供小的、容易使用的、低价的终端，它要有长的通话和待机时间。 提供网络资源有效的使用方法（特别是无线频谱）。

目前，WCDMA系统标准的R99版本已经基本稳定，其R4、R5和R6版本还在

CN Iu UTRAN Uu UE 图3.1 WCDMA系统结构 11 紧锣密鼓的制订中。WCDMA系统的网络结构如图3.1所示。

WCDMA系统的CN（核心网）、UTRAN（无线接入网）和UE（用户装置）之间的接口不同，CN与UTRAN的接口定义为Iu接口，UTRAN与UE的接口定义为Uu接口。

WCDMA网络结构的基本特点是核心网从GSM的核心网逐步演进和过渡，而无线接入网则是革命性的变化，完全不同于GSM的无线接入网，且业务是完全兼容GSM的业务，体现了业务的连续性[5]。 1.无线接入网

UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的RNS（无线网络子系统）。一个RNS包括一个RNC（无线网络控制器）和一个或多个Node B。Node B通过Iub接口连接到RNC上，它支持FDD模式、TDD模式或双模。Node B包括一个或多个小区。UTRAN内部，RNS中的RNC能通过Iur接口交互信息, Iu接口和Iur接口是逻辑接口。Iur接口可以是RNC之间物理的直接相连或通过适当的传输网络实现。UTRAN结构如图3.2所示。

Iub RNC RNS CN Iu Iu Iur RNS Iub Node B RNC Iub Node B Iub Node B Node B

图3.2 UTRAN结构

其中：Iu、Iur、Iub接口分别为CN与RNS、RNC与RNC、RNC与Node B之

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间的接口。

图3.3所示为UTRAN接口通用协议模型。此结构依据层间和平面间相互独立

无线 网络层 控制平面 应用协议 用户平面 数据流 传输网络 用户平面 传输 网络层 信令承载 传输网络 控制平面 ALCAP（s） 传输网络 用户平面 数据承载 信令承载 物理层 原则而建立。

图3.3 UTRAN接口通用协议模型

协议结构包括三层：无线网络层、传输网络层和物理层。所有UTRAN相关问题只与无线网络层有关，传输网络层只是UTRAN采用的标准化的传输技术，与UTRAN的特定的功能无关。物理层可用E1、T1、STM-1等数十种标准接口。

控制平面包括无线网络层的应用协议以及用于传输应用协议消息的信令承载。

在Iu接口的无线网络层是无线接入网应用协议（RANAP），它负责CN和RNS之间的信令交互。在Iur接口的无线网络层是无线网络子系统应用协议（RNSAP），它负责两个RNS之间的信令交互。在Iur接口的无线网络层是B节点协议（NBAP），它负责RNS内部的RNC与Node B之间的信令交互。

在传输网络层三个接口统一应用ATM传输技术，3GPP还建议了可支持七号信令的SCCP、MTP及IP等技术。应用协议在无线网络层建立承载，信令承载与ALCAP（接入链路控制应用协议）的信令承载可同可不同。信令承载由操作维护

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（O&M）建立，用户平面包括数据流和用于传输数据流的数据承载。数据流是各个接口规定的帧协议，传输网络控制平面只在传输层，它不包括任何无线网络控制平面的信息。它包括用户平面传输承载（数据承载）所需的ALCAP协议，还包括ALCAP所需的信令承载。传输网络控制平面的引入使得无线网络控制平面的应用协议完全独立于用户平面数据承载技术。用户平面的数据承载和应用协议的数据承载属于传输网络用户平面。

2.R99核心网

为了第二代向第三代的平滑过渡和演进，目前R99核心网包括三个域，CS（电路交换）域、PS（分组交换）域和BC（广播）域，分别处理电路交换业务、分组交换业务和广播组播业务。R99核心网的CS域指GSM的核心网，PS域指GPRS的支持节点。CS域处理传统的电路交换业务，每次通信需占用占用的一些资源建立专用的一条链路，如语音业务；PS域处理分组交换业务，不需要建立专用链路，每个分组都自己找路由。R99核心网主要有以下一些设备：

（1）移动业务交换中心(MSC)：对位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换的功能实体。

（2）服务GPRS支持节点（SGSN）：执行移动性管理、安全管理和接入控制和路由选择等功能。

（3）网关GPRS支持节点（GGSN）：负责提供GPRS PLMN与外部分组数据网的接口，并提供必要的网间安全机制（如防火墙）。

（4）拜访位置寄存器(VLR)：MSC为所管辖区域中MS呼叫接续所需检索信息的数据库。VLR存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码，所处区域的识别，向用户提供的业务等参数。

（5）归属位置寄存器(HLR)：管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用户都应在其归属位置寄存器中注册登记。

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（6）鉴权中心(AUC)：为认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数的功能实体。

另外，R99核心网还包括一些智能网设备和短消息中心等设备。具体结构如下图：

图3.4 R99核心网结构

SGSN 分组域 UTRAN 无线接入网 PSC/GPSN HIR 电路域 GGSN 因特网 GPSN PSTN R99核心网只是为2G向3G系统过渡而引入的解决方案，真正的WCDMA系统核心网是全IP核心网，目前在R4和R5标准中已制定了大致方案。

3.全IP核心网

全IP核心网体系结构基于分组技术和IP电话，用于同时支持实时和非实时的业务。此核心网体系结构可以灵活的支持全球漫游和与其它网络的互操作，诸如：PLMN、2G网络、PDN和其它多媒体VOIP网络。此核心网主要包括三部分：GPRS网络、呼叫控制和网关。

GPRS网络部分同R99 GPRS PS网络，而GPRS网络中HLR功能由归属用户服务器提供（HSS）。网络结构中呼叫控制部分是最重要的功能。CSCF（呼叫状态控制功能）、MGCF（媒体网关控制功能）、R-SGW（漫游信令网关）、T-SGW（传输信令网关）、MGW（媒体网关）和MRF（多媒体资源功能）组成了呼叫控制和信令功

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