【正文】 稱數(shù)據(jù)傳輸能力，并首次實(shí)現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸，它包括寬帶無(wú)線固定接入、寬帶無(wú)線局域網(wǎng)。此外，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)是集成多功能的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，是寬帶接入IP系統(tǒng)。 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖11所示：圖11 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)邏輯網(wǎng)絡(luò)元素可以分成UE（用戶設(shè)備終端）、無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）和核心網(wǎng)（CN）。RAN中則包含如下兩個(gè)部分：該標(biāo)準(zhǔn)文件在我國(guó)原無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)組（CWTS）最終修改完成后，經(jīng)原郵電部批準(zhǔn)，于1998年6月代表我國(guó)提交到國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）和相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織，并被國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）接納的三大3G無(wú)線通信主流標(biāo)準(zhǔn)之一。TDSCDMA是目前世界上唯一采用智能天線的3G系統(tǒng)，還采用了聯(lián)合檢測(cè)、接力切換、同步碼分多址、上行同步、軟件無(wú)線電、低碼片速率、時(shí)分雙工、自適應(yīng)功率調(diào)整等技術(shù)。TDSCDMA系統(tǒng)中，由于采用了TDD模式，上、下行鏈路采用同一頻率，在同一時(shí)刻上下行鏈路的空間物理特性是完全相同的。 TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖21所示：圖21 TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(1) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中各個(gè)關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)：? CN：核心網(wǎng)，分為電路域（Circuit Switched：CS）、分組域（PacketSwitched：PS）；? RNC：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器，是第三代（3G）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的主要網(wǎng)元，RNC是對(duì)一個(gè)或多個(gè)Node B進(jìn)行無(wú)線資源控制和管理的功能實(shí)體；? Node B：基站，相當(dāng)于收發(fā)信機(jī)，對(duì)應(yīng)于GSM網(wǎng)絡(luò)中的BTS，是負(fù)責(zé)UE和其下的一個(gè)或多個(gè)小區(qū)的收發(fā)傳輸?shù)倪壿嫻?jié)點(diǎn)；也參予無(wú)線資源的管理工作；? UE：用戶設(shè)備，手機(jī)、電腦等；? OMCR：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)中心；RNC和Node B組成RAN（無(wú)線接入網(wǎng)）系統(tǒng)，或者稱為UTRAN（陸地?zé)o線接入網(wǎng)）；終端的無(wú)線移動(dòng)性管理是由UTRAN控制的，并連接至核心網(wǎng)。另外還有，RNC和RNC間的Iur接口，用于RNC間的切換和重定位。 TDSCDMA技術(shù)接口協(xié)議TDSCDMA的UTRAN結(jié)構(gòu)如圖22所示：圖22 TDSCDMA的UTRAN結(jié)構(gòu)（1） Uu接口協(xié)議 Uu接口從協(xié)議的角度可分為以下三個(gè)協(xié)議層：物理層（L1）、數(shù)據(jù)鏈路層（L2）和網(wǎng)絡(luò)層（L3）。 L3層包括無(wú)線資源控制（RRC）、移動(dòng)性管理（MM）和連接管理（CM）Uu接口的用戶平面主要傳輸用戶數(shù)據(jù)；控制平面?zhèn)鬏斚嚓P(guān)信令，建立、重新配置和釋放各種3G移動(dòng)通信無(wú)線承載業(yè)務(wù)。兩個(gè)層次（橫向）：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層。③ Iu接口分為兩個(gè)域：電路域Iu－cs和分組域的Iu－ps。ATM（異步傳輸模式）層處于物理層之上，利用物理層提供的服務(wù)，與對(duì)等層進(jìn)行以信元為單位的通信。IP協(xié)議提供了一種全球統(tǒng)一的編址方式，屏蔽了物理網(wǎng)絡(luò)地址的差異，使路由查找成為可能。RANAP和IuUP協(xié)議層分別為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層上Iu接口上的控制面協(xié)議和用戶面協(xié)議。RANAP（無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部分協(xié)議）是Iu接口控制面最重要的協(xié)議，主要實(shí)現(xiàn)在RNC和CN之間通過(guò)對(duì)高層協(xié)議的封裝和承載為上層業(yè)務(wù)提供信令傳輸功能。IuUP（Iu接口用戶面協(xié)議）主要用于在Iu接口傳遞RAB相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括透明和支持兩種模式，前者用于實(shí)時(shí)性不高的業(yè)務(wù)（如分組業(yè)務(wù)），后者用于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（IuCS的AMR語(yǔ)音數(shù)據(jù)）。M(小區(qū)配置、故障管理)、系統(tǒng)信息管理、公共測(cè)量、資源核查、異常管理、 定時(shí)和同步管理。② Iub接口控制面的最高協(xié)議是NBAP（基站相應(yīng)部分協(xié)議），用戶面則有若干幀協(xié)議（FP）構(gòu)成。Node B邏輯操作維護(hù)功能主要包括小區(qū)、公共信道的建立、重配置和釋放以及小區(qū)和Node B相關(guān)的一些測(cè)量控制，還有一些故障管理功能，例如資源的閉塞、解閉塞、復(fù)位等。① Iur接口功能Iur接口的功能主要是完成UE和RNC之間軟切換時(shí)的數(shù)據(jù)傳遞。也就是說(shuō)，Iur接口可以與Iu接口共用一條傳輸，也可以有獨(dú)立存在的物理接口相連。? 專用信道數(shù)據(jù)傳輸功能，包括在DCH狀態(tài)下為軟硬切換建立更改和釋放專用信道、建立和釋放Iur接口專用傳輸信道的建立和釋放、SRNC和DRNC之間的DCH傳輸信道塊的傳輸、DRNS的無(wú)線鏈路管理等。? 全局資源管理功能，包括RNC間小區(qū)測(cè)量信息的傳遞、RNC間的Node B定時(shí)信息的傳遞等。智能天線的原理是將無(wú)線電的信號(hào)導(dǎo)向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向DOA(Direction of Arrinal)，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。（1）交換波束交換波束使用許多窄波束天線，每個(gè)指向一個(gè)微有不同的方向，以此覆蓋整個(gè)120度扇區(qū)。（2）自適應(yīng)陣列自適應(yīng)陣列使用一個(gè)陣列天線和成熟的數(shù)字信號(hào)處理來(lái)從一個(gè)位置到下一個(gè)位置轉(zhuǎn)換天線束。CDMA系統(tǒng)中多個(gè)用戶的信號(hào)在時(shí)域和頻域上是混疊的，接收時(shí)需要在數(shù)字域上用一定的信號(hào)分離方法把各個(gè)用戶的信號(hào)分離開(kāi)來(lái)，信號(hào)分離的方法大致可以分為單用戶檢測(cè)技術(shù)和多用戶檢測(cè)技術(shù)兩種。根據(jù)目前的情況，在TDSCDMA系統(tǒng)中采用了線性算法中的一種，即迫零線性塊均衡（ZFBLE）法。需要說(shuō)明的是，由于平行的用戶數(shù)量的增長(zhǎng)會(huì)使計(jì)算復(fù)雜度成指數(shù)型增長(zhǎng)，同時(shí)，高于一般的噪音也會(huì)造成移動(dòng)范圍的降低。上行同步，即要求來(lái)自不同距離的不同用戶終端的上行信號(hào)能夠同步到達(dá)基站，對(duì)于時(shí)分雙工（TDD）系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，上行同步能給系統(tǒng)帶來(lái)很大好處。但是，讓每個(gè)用戶上行信號(hào)的主徑達(dá)到同步，對(duì)改善系統(tǒng)性能、簡(jiǎn)化基站接收機(jī)的設(shè)計(jì)都有明顯好處。 TDSCDMA是同步的CDMA，即指CDMA系統(tǒng)中的所有無(wú)線基站收、發(fā)同步。因?yàn)镃DMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中的下行鏈路總是同步的，所以同步CDMA主要是指上行同步，即要求來(lái)自不同位置、不同距離的不同用戶終端的上行信號(hào)能夠同步到達(dá)基站。 接力切換 接力切換是中國(guó)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)提出的概念，不同于硬切換和軟切換，它是基于同步CDMA技術(shù)和智能天線的結(jié)合技術(shù)。 接力切換主要用于TDSCDMA系統(tǒng)中，在切換的過(guò)程中，基于智能天線、上行同步和系統(tǒng)特殊的幀結(jié)構(gòu)等技術(shù)，系統(tǒng)能夠進(jìn)行上行預(yù)同步，并獲得移動(dòng)臺(tái)的位置信息用于切換的判決，從而達(dá)到快速、可靠和高效切換的日的。與硬切換相比，兩者都具有較高的資源利用率、較為簡(jiǎn)單的算法以及系統(tǒng)相對(duì)較輕的信令負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，它們的不同之處在于接力切換斷開(kāi)原基站和與目標(biāo)基站建立通信鏈路時(shí)，其上下行鏈路是分別進(jìn)行的，因而克服了傳統(tǒng)硬切換掉話率較高、切換成功率較低的缺點(diǎn)。第三章 TDSCDMA的核心網(wǎng) 核心網(wǎng)的演進(jìn)過(guò)程TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范是按R99R4R5階段演進(jìn)的，演進(jìn)過(guò)程中，核心網(wǎng)基本網(wǎng)絡(luò)邏輯上的劃分沒(méi)有變化，都分為電路域和分組域，只是到R5版本增加了多媒體子系統(tǒng)（IMS）。Server，同時(shí)增加了傳輸信令網(wǎng)關(guān)（TSGW）和漫游信令網(wǎng)關(guān)（RSGW），到R5階段在R4的基礎(chǔ)上增加了IMS（多媒體子系統(tǒng)）。UMTS網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)成如圖31所示：圖 31 UMTS網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)成（1）UMTS R99的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)核心網(wǎng)分為電路域（CS）和分組域（PS），電路域基于GSM從整個(gè)CN子系統(tǒng)來(lái)看，UMTSB）兩部分。R99是3GPP關(guān)于第三代網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的第一階段版本，R99的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化已于2001年6月凍結(jié)，以后修改在R4版本中進(jìn)行。UMTS R99網(wǎng)絡(luò)與GSM和GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相比接口以及協(xié)議具有一定的繼承性，同時(shí)由于TDSCDMA技術(shù)的采用，空中接口和無(wú)線接口發(fā)生了革命性的變化。基本網(wǎng)元實(shí)體以及接口大部分繼承了R99網(wǎng)絡(luò)實(shí)體與接口的定義，與R99網(wǎng)絡(luò)定義相同的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體從基本功能上來(lái)看沒(méi)有變化，相關(guān)協(xié)議也是相似的。Server兩部分，增加了漫游信令網(wǎng)關(guān)RMGW和傳輸信令網(wǎng)關(guān)TMGW。R5階段要求BSC提供IuCS接口和IuPS接口，這是R5網(wǎng)絡(luò)和R4以及R99網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主要不同。當(dāng)不需要區(qū)分CS域?qū)嶓w和IPCS域。核心網(wǎng)絡(luò)在R5階段，除了在基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上有如上的變化外，重要的是引入了IP多媒體子系統(tǒng)IMS(IPsubsystem)實(shí)體，即形成了一個(gè)以CSCF為核心的IMS系統(tǒng)，目的將在IP網(wǎng)絡(luò)上完全實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像等多種媒體流的傳輸。 核心網(wǎng)的主要功能實(shí)體核心網(wǎng)主要功能實(shí)體包括CS域?qū)嶓w、PS域?qū)嶓w、PS和CS域的公共實(shí)體和IP多媒體核心網(wǎng)子系統(tǒng)實(shí)體。在R5階段之前，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)據(jù)集中由HLR和AUC管理。② 訪問(wèn)位置寄存器（VLR） 拜訪位置寄存器（VLR）是服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)用戶的，它存儲(chǔ)著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動(dòng)用戶的相關(guān)信息，為已登記的移動(dòng)用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。一旦移動(dòng)用戶離開(kāi)該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個(gè)VLR登記，原VLR將取消臨時(shí)記錄的移動(dòng)用戶數(shù)據(jù)。③ 設(shè)備標(biāo)志寄存器（EIR）EIR是存儲(chǔ)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，用于對(duì)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的鑒別和監(jiān)視，并拒絕非法移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)。④ 短信服務(wù)網(wǎng)關(guān)（SMSGMSC）作為短消息業(yè)務(wù)中心和PLMN之間的接口，使得短消息能夠從業(yè)務(wù)中心（SC）傳送到移動(dòng)臺(tái)（MS）。通過(guò)GMSC，可以完成CS域與PSTN的互通。而在R4中，MSC演化為MSC Server和CSMGW，VLR和MSC Server集成在一起。（3）PS域?qū)嶓w則主要包括服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）。這包括小區(qū)選擇/重選擇和切換過(guò)程。同時(shí)還包括在無(wú)RR連接建立時(shí)對(duì)單向BCCH和CCCH的接收，允許自動(dòng)的小區(qū)選擇/重選擇等。其主要功能是支持用戶終端的移動(dòng)性，例如，將用戶移動(dòng)終端的當(dāng)前位置通知給網(wǎng)絡(luò)并提供用戶標(biāo)識(shí)的機(jī)密性；移動(dòng)性管理子層的另一個(gè)功能是向上層連接管理子層的不同實(shí)體提供連接管理業(yè)務(wù)。所有的MM程序只有在一個(gè)MS和網(wǎng)絡(luò)之間的RR連接建立之后才能執(zhí)行，否則MM子層必須發(fā)起一個(gè)RR建立連接。① 呼叫控制在呼叫控制協(xié)議中有多個(gè)呼叫控制實(shí)體被定義，每個(gè)呼叫控制實(shí)體都是相互獨(dú)立的，并且應(yīng)用其各自的MM連接與通信對(duì)等的實(shí)體進(jìn)行通信，不同的呼叫控制實(shí)體用不同處理標(biāo)識(shí)。其基本過(guò)程分類如下：l 呼叫建立過(guò)程l 呼叫清除過(guò)程l 呼叫通知階段過(guò)程l 其他過(guò)程② 短消息業(yè)務(wù)短消息業(yè)務(wù)是通過(guò)一個(gè)業(yè)務(wù)中心，在移動(dòng)臺(tái)和下一個(gè)短消息實(shí)體間傳送消息。③ 會(huì)話管理會(huì)話管理的主要功能是支持用戶終端的PDP上下文處理。對(duì)于被標(biāo)識(shí)接入的會(huì)話管理過(guò)程，只有在MS和網(wǎng)絡(luò)間的一個(gè)GMM上下文已經(jīng)建立的情況下才能執(zhí)行。第四章 核心網(wǎng)CS域 CS域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP的系統(tǒng)架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)分為接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。R99的電路域和GSM核心網(wǎng)相同，接入網(wǎng)已分組化的AAL2語(yǔ)音仍須經(jīng)過(guò)編/解碼轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為64K TDM語(yǔ)音，傳輸資源利用率低；R4的電路域?qū)崿F(xiàn)了媒體網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC）相分離，利用了軟交換技術(shù)思想，由于優(yōu)化了語(yǔ)音編/解碼轉(zhuǎn)換器，改善了TDSCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部語(yǔ)音分組包的時(shí)延，提高了語(yǔ)音質(zhì)量，編/解碼轉(zhuǎn)換又只需在與PSTN互通的網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)，提高了核心網(wǎng)傳輸資源的利用率；R5核心網(wǎng)增加了IMSIP多媒體子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了會(huì)話控制實(shí)體CSCF和承載控制實(shí)體MGCF在物理上的分離，它以分組域作為承載傳輸，更好地實(shí)施了對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的控制，對(duì)其電路域不做要求。其核心網(wǎng)CS域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖41所示：圖41 核心網(wǎng)CS域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) CS域功能CS域的實(shí)體包括MSC和網(wǎng)關(guān)MSC(GMSC)，其主要功能介紹如下：1. MSCMSC是CS域的核心，執(zhí)行處理與移動(dòng)臺(tái)之間的電路交換業(yè)務(wù)必需的所有功能，是一個(gè)對(duì)位于本MSC控制區(qū)域的移動(dòng)用戶執(zhí)行信令和交換功能的交換機(jī)。（1）MSC Server用于處理信令，主要由MSC的呼叫控制和移動(dòng)性控制兩部分組成，負(fù)責(zé)CS域的呼叫控制，并完成將用戶/網(wǎng)絡(luò)信令轉(zhuǎn)換相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)信令。（2）CSMGW用來(lái)處理用戶數(shù)據(jù)，可以終止電路交換網(wǎng)的承載信道和分組交換網(wǎng)的媒體流。2. GMSCGMSC負(fù)責(zé)移動(dòng)網(wǎng)至固定網(wǎng)，以及固定網(wǎng)到移動(dòng)網(wǎng)的轉(zhuǎn)接，執(zhí)行到MS實(shí)際位置的路由功能。并將呼叫接入到MS所處的MSC。GMSC server主要由GMSC的呼叫控制和移動(dòng)性控制兩部分組成。（1）媒體網(wǎng)關(guān)MGW（Media 針對(duì)一個(gè)定義的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，MGW可以認(rèn)為是PSTN/PLMN傳輸?shù)慕K止點(diǎn)，包含斷點(diǎn)承載和媒體處理設(shè)備（如碼轉(zhuǎn)換器、回聲抑制單元等）。MGW可以終結(jié)從一個(gè)電路交換網(wǎng)絡(luò)和分組網(wǎng)絡(luò)（如，IP網(wǎng)中的RTP流等）的承載信道。MGW將提供必須的支持UMTS/GSM傳輸媒體的必須資源。承載控制和有效載荷處理能力將必須支持移動(dòng)特定的功能，如SRNS重定位/切換等。（1）核心網(wǎng)CS域內(nèi)的接口主要有：① （G）MSC ServeCSMGW參考點(diǎn)（Mc參考點(diǎn)）l MGW物理節(jié)點(diǎn)資源的動(dòng)態(tài)共享，一個(gè)物理的可以分割成多個(gè)分離的邏輯MGW；l 支持移動(dòng)特定的功能，如SRNS重定位/切換等。Nb參考點(diǎn)）RTP/UDP/IPAAL2③ MSC serverGMSC server參考點(diǎn)(Nc參考點(diǎn))Server和GMSC該接口可以采用BICC協(xié)議實(shí)現(xiàn)。當(dāng)MSC需要使用在其業(yè)務(wù)區(qū)中駐留的用戶相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，MSC需從VLR查詢。在用戶激活補(bǔ)充業(yè)務(wù)或修改業(yè)務(wù)的一些數(shù)據(jù)時(shí)，VLR也會(huì)根據(jù)需要進(jìn)行更新。⑤ HLR和MSCserver之間的接口（C接口）C接口是HLR與GMSC之間的接口，當(dāng)固定網(wǎng)無(wú)法查詢移動(dòng)用戶位置，以建立呼叫時(shí)，GMSC必須向HLR查詢被叫的漫游號(hào)碼。在C接口上使用的是MAP信令。VLR向HLR告知移動(dòng)臺(tái)的最新位置，HLR向VLR發(fā)送支持移動(dòng)用戶業(yè)務(wù)的所有必須數(shù)據(jù)