【文章內(nèi)容簡介】 Um接口，BSS系統(tǒng)由基站（負責無線接口的收發(fā)）、BSC（無線子系統(tǒng)的控制核心）和TRAU（完成速率適配和碼型轉(zhuǎn)換）三部分組成。NSS系統(tǒng)則由MSC、VLR、HLR等組成。在電路交換中完成數(shù)據(jù)的傳送，利用到了IWF功能。從GSM網(wǎng)絡向GPRS網(wǎng)絡的演進過程，首先作為GPRS網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)業(yè)務提供的是分組交換，所以核心網(wǎng)部分要提供全新的分組交換機，即SGSN，對等于GSM中的MSC功能。MSC完成的是電路交換、SGSN完成分組交換。其次，SGSN功能里含有移動性管理功能，不再區(qū)分VLR和HLR。對分組域來說，它的移動性管理直接包含在SGSN設(shè)備節(jié)點中。SGSN和MSC要同時共享訪問同一個HLR，在GPRS初期網(wǎng)絡，必須提供SGSN至HLR的通路，之所以要共享同一個HLR，是因為GPRS只是提供了一種服務，并不是以獨立的系統(tǒng)方式存在，是GSM用戶申請的一種能夠提供高速數(shù)據(jù)的附加業(yè)務，所以從HLR的屬性來說除了增加業(yè)務描述關(guān)于分組數(shù)據(jù)業(yè)務的重新定義（新的功能）外，用戶的其他特性都不會發(fā)生任何變化，所以完全沒有必要建立新的HLR，由電路交換域和分組交換域共用一個HLR。這也將構(gòu)成UMTS的（寄存器平臺）服務器平臺的概念，HLR是必不可少的。在核心網(wǎng)部分GPRS還要添加GGSN網(wǎng)關(guān)設(shè)備，GGSN提供GPRS到外部公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的端口，它所面對的不是用戶的管理而是功能的管理，建立的是到外部網(wǎng)絡的每一對會話的功能，它的功能對等于電路域中GMSC的功能。GGSN連接的外部網(wǎng)絡可以是各種類型的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，如Internet、Intranet、它的接入能力取決于GGSN設(shè)備的端口管理能力。在GPRS的接入網(wǎng)部分，無線接口部分的原理不會發(fā)生任何變化，無非是增加了無線分組業(yè)務信道。該信道仍然是由BSC來管理，在2代的BSC中，管理的是空中接口的話音時隙并非分組信道資源，所以在BSC中要添加新的控制單元PCU，該控制單元的主要功能就是要完成空中接口上分組業(yè)務信道的分配和管理。對PCU來說，在硬件上既可以和BSC放在一起，也可以是分開的，在規(guī)范上規(guī)定了三種實現(xiàn)方案，取決于廠家的選擇。從功能上來講，PCU是必不可少的，完成空中接口分組資源的分配和管理。由于分組數(shù)據(jù)本身就是異步數(shù)據(jù)流，所以對于分組呼叫（Data Call），完全不需要TRAU這樣的功能部件存在，所以在GPRS的接入網(wǎng)部分不存在TRAU。關(guān)于GPRS網(wǎng)絡接口，PCU與BSC之間的Agprs接口是非公開化的，屬于內(nèi)部接口，各個廠家的實現(xiàn)方案是不同的；接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的Gb接口是開放的，現(xiàn)階段該接口的底層承載采用的是幀中繼，規(guī)范中沒有明確要求用幀中繼，所以將來可能會選擇ATM或其他承載方案；核心網(wǎng)內(nèi)部接口，SGSN與GGSN之間是Gn接口，底層承載采用IP的骨干網(wǎng)，所以SGSN與HLR之間的Gr接口需要有信令網(wǎng)關(guān)，完成從MAP消息Over IP的承載向MAP消息over ，訪問HLR的功能，上層應用不會發(fā)生變化，只是底部承載發(fā)生變化；由GGSN到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的接口稱為Gi接口。UMTS與GSM/GPRS對比，可以從以下幾個方面說明： GSM/GPRSUMTS設(shè)備太多（無線接入網(wǎng)部分）；數(shù)據(jù)速率不足以提供新的服務類型；不提供Qos。部分接口不標準設(shè)備數(shù)量減少；提供高速的數(shù)據(jù)速率（2Mbps）；提供基于Qos的服務；提供更加靈活的業(yè)務和開放的標準接口 UMTS網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) UMTS結(jié)構(gòu)中接入網(wǎng)絡無非只是提供空中接口的接入手段，網(wǎng)絡可以根據(jù)不同需求選擇不同類型的接入網(wǎng)絡。如典型的UTRAN－陸地無線接入網(wǎng)絡就是接入網(wǎng)絡類型之一，它可以提供宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩等陸地資源上的覆蓋。除此之外，還可以提供由衛(wèi)星接入，通過衛(wèi)星通道提供全球的覆蓋；將來可能會通過W－LAN接入等等寬帶無線接入網(wǎng)絡，或者其他無線接入技術(shù)如無繩電話的應用，都可以作為不同類型的接入網(wǎng)絡，適用于不同類型的終端。因此，UMTS網(wǎng)絡對接入網(wǎng)絡的定義可以是多種類型的。 UTRAN作為陸地無線接入網(wǎng)絡，它的結(jié)構(gòu)分二部分，即接入網(wǎng)部分和核心網(wǎng)部分。在接入網(wǎng)部分有二個主要功能節(jié)點，Node B和RNC。Node B主要提供空中接口與移動臺間對話以及與RNC間（Iub）的對話；RNC稱為無線網(wǎng)絡控制器，完成空中接口無線資源的管理和分配以及陸地資源的管理和分配（完成Iu、Iub、Iur的管理和分配）。從功能結(jié)構(gòu)上來說，UTRAN接入網(wǎng)部分只有二個功能節(jié)點，相當于二代中的基站和BSC，但功能上與二代是有區(qū)別的。 （UM10 313） Node B的主要功能包括：A、呼叫處理（Call Processing）：基站完成基帶信號的處理，不管是話音呼叫還是數(shù)據(jù)呼叫，對UMTS基站來說所完成的都是基帶信號處理過程。簡單說，從協(xié)議層角度，Node B只涉及物理層的功能，包括物理層的傳輸子層和物理子層功能，不涉及高層功能。所以UMTS基站功能相對較簡單。B、無線接入（Radio Access）：指的是移動臺在空中接口公共信道上的無線接入的監(jiān)測，以實現(xiàn)開環(huán)功率控制的功能－隨機接入過程的開環(huán)功控。移動臺發(fā)出preamble前導部分來試探功率，基站對preamble作出應答，只是給出指示，屬于物理層的功能。C、性能監(jiān)測（Performance Monitoring）：在二代系統(tǒng)中，基站涉及到RR層的部分功能，要完成對空中接口測量報告的預處理，以及由基站完成相鄰小區(qū)的篩選和判決，并將結(jié)果上報給BSC。在三代系統(tǒng)，Node B將不再完成上述這些功能，所謂性能監(jiān)測指的是，基站完成對上行鏈路空中接口上Ec/Io的測量，同時將測量結(jié)果上報給RNC。由RNC根據(jù)測量結(jié)果，來設(shè)置功率控制的目標值，由基站執(zhí)行物理層的功率控制。所以無論是功率控制還是切換的決定，控制端都放在了RNC，基站只是執(zhí)行端。對Node B來說執(zhí)行的是閉環(huán)功率控制的內(nèi)環(huán)功控，外環(huán)功控則由RNC來完成。D、網(wǎng)絡接口（Network Interface）：Node B提供面向移動臺的空中接口－Uu接口和面向RNC的Iub接口。當Node B和RNC之間對話時，要有上層協(xié)議的支持，在Iub上的上層信令協(xié)議是NBAP協(xié)議，這個協(xié)議僅指Node B和RNC之間的協(xié)議，不是移動臺和RNC間的協(xié)議。Node B為將空中接口上收到的信令和業(yè)務信息發(fā)送至RNC，需要在Iub接口上支持作為UMTS來說所必須的一種特殊的協(xié)議－FP（幀協(xié)議）。在Iub這個在ATM承載之上的異步接口上，Node B和RNC之間對話，所有的信息都將轉(zhuǎn)換成FP協(xié)議發(fā)送至RNC，所以在Node B和RNC之間需要同步。E、隨機接入監(jiān)測（Random Access detection）：與無線接入的概念一樣。Node B對隨機接入的過程進行應答，實現(xiàn)開環(huán)功率控制。從協(xié)議層來角度來講，物理層的協(xié)議是終結(jié)于Node B的，也就是說空中接口上只有物理層協(xié)議，而上層的RLC、MAC、RRC等都是移動臺與RNC之間的對話，Node B只是執(zhí)行，所以在后續(xù)的協(xié)議封裝過程會有所不同。這也是三代基站與二代基站在功能上的差別，所以在產(chǎn)品設(shè)計上，基站側(cè)相對來說比較簡單，主要由數(shù)字化模塊和射頻模塊二部分組成。射頻模塊提供功放和射頻端口，數(shù)字化模塊完成基帶信號的處理過程，包括Rake接受機過程、基帶信號的正處理和逆處理過程等。（UM10 314）RNC的主要功能包括：A、無線資源管理（Radio Resource Management）：由RNC來完成空中接口的碼字資源的分配和管理，RNC將根據(jù)不同服務的請求，來執(zhí)行Qos的功能，即根據(jù)不同的業(yè)務服務質(zhì)量，分配合適的空中接口的信道，包括碼字（物理信道）、傳輸信道等的分配。為不同的業(yè)務選擇不同的基帶信號處理方式，如話音和數(shù)據(jù)在空中接口上對塊差錯率的要求是不一樣的，話音在選擇傳輸信道時采用1/2卷積編碼，而數(shù)據(jù)業(yè)務選擇Turbe碼1/3的效率。所以在UMTS中正是選擇了不同的傳輸信道來實現(xiàn)空中接口的Qos。信道的復雜化就是指無論是從邏輯信道、傳輸信道還是物理信道上，都有了詳細定義和區(qū)分。不像GSM中沒有傳輸信道概念，因為所有業(yè)務信息的基帶處理方式都是一樣的，沒有Qos。RNC承擔Qos的功能，又稱為RB（無線承載）的分配，RB分配取決于服務類型，而服務由CN（Core Network）提供。所以說RNC在承擔無線資源管理時，關(guān)于無線承載的匹配是來源于核心網(wǎng)的請求，即RAB（無線訪問承載）的分配請求消息。RB或RAB都是邏輯概念，對應的都是Qos。當用戶發(fā)出呼叫提出業(yè)務請求，由核心網(wǎng)在HLR上查詢用戶的profile，查看該用戶請求的級別、標準，由CN向RNC提出RAB的分配請求，由RNC完成空中接口的映射。B、用戶移動性管理（User Mobility Handling）：由RNC負責的移動性管理所涉及的內(nèi)容比較有限，主要包含二個功能，即軟切換功能和宏分集功能。軟切換的判決、鄰小區(qū)的篩選都由RNC來決定（在GSM中是由BTS來決定）。除此之外，在空中接口上軟切換要求移動臺要同時維持多條無線接口鏈路，導致RNC必須完成來自多條無線鏈路上的用戶信息的合成過程，再送往核心網(wǎng)，即所謂的宏分集功能。宏分集只與軟切換相關(guān)，在后續(xù)中提到的更軟切換將不會涉及到宏分集的概念。C、RNS監(jiān)視（RNS supervision）：RNS（無線網(wǎng)絡子系統(tǒng)）包括Node B和RNC二部分，所謂RNS監(jiān)視，也就是負責完成RNS重定位過程的決定。所謂重定位就是完成服務的RNC（Serving RNC）面向核心網(wǎng)的Iu接口的切換的監(jiān)視。簡言之，空中接口的軟切換完成之后，移動臺將會選擇到新的目標RNC（Drift RNC），該目標RNC在決定成為移動臺的服務RNC時，必須建立目標RNC到核心網(wǎng)的Iu端口。新舊Iu端口的倒換過程，即為重定位過程。也就是目標RNC將要完成整個監(jiān)視和重定位過程。D、接口管理（Interfaces）：RNC將負責管理面向Node B的Iub接口、面向核心網(wǎng)的Iu接口以及面向其他RNC的新的Iur接口。E、安全性功能（Security）：主要體現(xiàn)在加密上，在GSM中，由MSC激活加密功能，設(shè)置加密模式，向BSC發(fā)送設(shè)置加密模式的信令消息，在空中接口上完成對業(yè)務信息的加密，上行鏈路是移動臺完成加密，基站側(cè)解密，下行是基站加密，移動臺解密。加密參數(shù)由鑒權(quán)中心產(chǎn)生并送給基站和移動臺，所以加密過程是對空中接口的數(shù)據(jù)加密。在GPRS中，由SGSN激活對數(shù)據(jù)業(yè)務的加密功能，在SGSN側(cè)完成加密過程，被加密的數(shù)據(jù)包一定是LLC層的數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包是移動臺和SGSN間的直接對話，換言之，數(shù)據(jù)將通過空中接口、基站、BSC、PCU至SGSN后才被解密。在UMTS中，加密功能仍然是由核心網(wǎng)激活，由鑒權(quán)中心產(chǎn)生的加密參數(shù)將被送往RNC，完成移動臺與RNC之間的加密過程，是對RLC層或MAC層的加密，取決于業(yè)務類型和傳輸信道的定義。被加密的信息可以分成二個過程，第一個過程是針對信令部分，稱為信令加密（信令消息的完整性測試），是移動臺和RNC之間信令的完整性測試，完成信令信息的正確性和完整性的測試。移動臺發(fā)送的信令消息送至RNC，如非法則RNC將不做應答。第二個過程是對業(yè)務消息的加密，對RLC和MAC層的保護。因此在鑒權(quán)中心將會增加對信令部分的鑒權(quán)參數(shù)，又稱為完整性測試鑰匙。由上可知，RNC完成的功能不再像二代中BSC只是對無線資源和陸地資源的管理，它同時要涉及參與與Qos相關(guān)的高速網(wǎng)絡呼叫允許控制算法；與用戶和核心網(wǎng)之間網(wǎng)絡資源的協(xié)商；完成Iu接口的切換的監(jiān)控等等。所以整個無線部分的核心就在RNC，而基站只涉及到物理層。由于在空中接口上引入了新的CDMA技術(shù)，無線網(wǎng)絡部分一定是全新的，不存在平滑演進的過程。UTRAN網(wǎng)絡的接口部分：空中接口稱為Uu接口、基站和RNC之間的接口稱為Iub接口、RNC之間的Iur接口、RNC與核心網(wǎng)之間的Iu接口（分Iu CS和Iu PS接口）。RNC與Node B之間通過Iub接口相連時，Iub不管物理層如何實現(xiàn)（PCM還是光纖鏈路實現(xiàn)等），它的數(shù)據(jù)鏈路層（第二層）走的都是ATM適配，采用ATM信源，是以ATM的骨干網(wǎng)作為承載，將來可能會Over在IP的骨干網(wǎng)上。從Node B角度來說，作為Node B和RNC之間的連接關(guān)系一定是一對一的對應；從RNC角度來說，根據(jù)RNC容量可以連接多臺基站，由一個RNC管理的多個基站組成的接入系統(tǒng)就稱為RNS。Node B的連接方式可以是PCM 2M口，也可以是光纖STM－1直連，在Iub接口上，也可以選擇ATM反向復用功能或不選，均取決于廠家的實現(xiàn)。從RNC到核心網(wǎng)的端口稱為Iu接口，從物理接口的角度來說，RNC面向核心網(wǎng)提供的就是Iu接口，Iu接口是開放的。從邏輯角度來說，面向核心網(wǎng)的通信對象不同，分成Iu CS和Iu PS。所以從實現(xiàn)上來說，可能提供的只有一條物理Iu端口，但內(nèi)部的邏輯通路上既可以為話音呼叫建立到MSC的Iu CS邏輯端口，也可以為數(shù)據(jù)呼叫建立到SGSN的Iu PS端口。Iu CS和Iu PS并不是具體的物理體現(xiàn)，它只是這個端口上面向不同的核心網(wǎng)域的邏輯功能。在三代系統(tǒng)中，標準為不同RNC之間提供了Iur端口。Iur連接選擇了ATM的骨干網(wǎng)，不同RNC之間遵循的是網(wǎng)絡形式的互連。在建網(wǎng)初期，某些廠家的產(chǎn)品可能不支持Iur端口。Iur接口的提供是為了支持軟切換，軟切換時，在空中接口上會建立多條無線鏈路，多條無線鏈路上的業(yè)務信息都會通過目標RNC（Drift RNC）送往服務RNC（Serving RNC），這就需要用到Iur端口。在整個軟切換執(zhí)行過程中，沒有信令消息涉及到核心網(wǎng)，作為Iur端口，目的就是使得在執(zhí)行空中接口的切換過程中，信令消息將不會涉及到核心網(wǎng)。而在二代系統(tǒng)中，跨BSC之間的切換，需要通過MSC，涉及到核心網(wǎng)的信令，由于加大了處理時延、多系統(tǒng)之間的配合問題的存在，使BSC間切換的成功率較低。所以Iur端口的提出，使空中接口的切換無論是在觸發(fā)、執(zhí)行還是在切換結(jié)束，都不再涉及核心網(wǎng)的信令消息的傳遞。至于跨MSC之間的切換，在三代系統(tǒng)中，將切換類別是分開的，作為切換的概念只存在在無線接口上。所以跨MSC之間的切換，首先要完成新的無線鏈路的添加，通過Iur接口選擇新的目標小區(qū)、空中接口的切換的執(zhí)行及完成