WCDMA

WCDMA

WCDMA主要起源於歐洲和日本的早期第三代無線研究活動,GSM的巨大成功對第三代系統在歐洲的標準化產生重大影響。歐洲於1988年開展RACEⅠ(歐洲先進通信技術的研究)程式,並一直延續到1992年6月,它代表了第三代無線研究活動的開始。1992-1995年之間歐洲開始了RACEⅡ程式。ACTS(先進通信技術和業務)建立於1995年底,為UMTS(通用移動通信系統)建議了FRAMES(未來無線寬頻多址接入系統)方案。在這些早期研究中,對各種不同的接入技術包括TDMA、CDMA、OFDM等進行了實驗和評估。為WCDMA奠定了技術基礎。作為一項新興技術,WCDMA也是基於CDMA技術的實踐和套用衍生。WCDMA正迅速風靡全球並已占據80%的無線市場。截至2013年,全球WCDMA用戶已超過36億,遍布170個國家的156家運營商已經商用3GWCDMA業務。

基本信息

簡介

WCDMAWCDMA

WCDMA全名是WidebandCDMA,中文譯名為“寬頻分碼多工存取”,它可支持384Kbps到2Mbps不等的數據傳輸速率,在高速移動的狀態,可提供384Kbps的傳輸速率,在低速或是室內環境下,則可提供高達2Mbps的傳輸速率。而GSM系統目前只能傳送9.6Kbps,固定線路Modem也只是56Kbps的速率,由此可見WCDMA是無線的寬頻通訊。在同一些傳輸通道中,它還可以提供電路交換和分包交換的服務,因此,消費者可以同時利用交換方式接聽電話,然後以分包交換方式訪問網際網路,這樣的技術可以提高行動電話的使用效率,使得我們可以超過越在同一時間只能做語音或數據傳輸的服務的限制。

W-CDMA(寬頻碼分多址)是一個ITU(國際電信聯盟)標準,它是從碼分多址(CDMA)演變來的,從官方看被認為是IMT-2000的直接擴展,與現在市場上通常提供的技術相比,它能夠為移動和手提無線設備提供更高的數據速率。WCDMA採用直接序列擴頻碼分多址(DS-CDMA)、頻分雙工(FDD)方式,碼片速率為3.84Mcps,載波帶寬為5MHz.基於Release 99/ Release 4版本,可在5MHz的頻寬內,提供最高384kbps的用戶數據傳輸速率。W-CDMA能夠支持移動/手提設備之間的語音、圖象、數據以及視頻通信,速率可達2Mb/s(對於區域網路而言)或者384Kb/s(對於寬頻網而言)。輸入信號先被數位化,然後在一個較寬的頻譜範圍內以編碼的擴頻模式進行傳輸。窄帶CDMA使用的是200KHz寬度的載頻,而W-CDMA使用的則是一個5MHz寬度的載頻。

特點

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WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access ):WCDMA源於歐洲日本幾種技術的融合。WCDMA採用直擴(MC)模式,載波頻寬為5MHz,數據傳送可達到每秒2Mbit(室內)及384Kbps(移動空間)。它採用MC FDD雙工模式,與GSM網路有良好的兼容性和互操作性。作為一項新技術,它在技術成熟性方面不及CDMA2000,但其優勢在於GSM的廣泛採用能為其升級帶來方便。因此,近段時間也倍受各大廠商的青睞。WCDMA採用最新的異步傳輸模式(ATM)微信元傳輸協定,能夠允許在一條線路上傳送更多的語音呼叫,呼叫數由現在的30個提高到300個,在人口密集的地區線路將不在容易堵塞。 另外,WCDMA還採用了自適應天線和微小區技術,大大地提高了系統的容量。

此外,在同一些傳輸通道中,它還可以提供電路交換分包交換的服務,因此,消費者可以同時利用交換方式接聽電話,然後以分包交換方式訪問網際網路,這樣的技術可以提高移 動電話的使用效率,使得人們可以超過越在同一時間只能做語音或數據傳輸的服務的限制。

在費用方面,WCDMA因為是藉助分包交換的技術,所以,網路使用的費用不是以接入的時間計算,而是以消費者的數據傳輸量來定。

WCDMA繼承了第二代移動通信體制GSM標準化程度高和開放性好的特點,標準化進展順利。WCDMA支持高速數據傳輸(慢速移動時384kbit/s,室內走動時2Mbit/s),支持可變速傳輸。其主要特點如下:基站支持異步和同步的基站運行方式,組網方便、靈活;調製方式上行為BPSK,下行為QPSK;導頻輔助的相干解調方式;適應多種速率的傳輸,同時對多速率、多媒體的業務可通過改變擴頻比和多碼並行傳送的方式來實現;上、下行快速、高效的功率控制大大減少了系統的多址干擾,提高了系統容量,同時也降低了傳輸的功率;核心網路基於GSM/GPRS網路的演進,並保持與GSM/GPRS網路的兼容性;支持軟切換和更軟切換,切換方式包括三種,即扇區間軟切換小區間軟切換載頻間硬切換等。

WCDMA是一種由3GPP具體制定的,基於GSM MAP核心網,UTRAN(UMTS陸地無線接入網)為無線接口的第三代移動通信系統。目前WCDMA有Release 99Release 4Release 5Release 6等版本。

WCDMA採用直接序列擴頻碼分多址(DS-CDMA)、頻分雙工(FDD)方式,碼片速率為3.84Mcps,載波頻寬為5MHz。基於Release 99/ Release 4版本,可在5MHz的頻寬內,提供最高384kbps的用戶數據傳輸速率。

在Release 5版本引入了下行鏈路增強技術,即HSDPA(High Speed Downlink Packet Access,高速下行分組接入)技術,在5MHz的頻寬內可提供最高14.4Mbps的下行數據傳輸速率。在Release 6版本引入了上行鏈路增強技術,即HSUPA(High Speed Uplink Packet Access,高速上行分組接入)技術,在5MHz的頻寬內可提供最高約6Mbps的上行數據傳輸速率。

發展進程

歷史上,歐洲電信標準委員會(ETSI)在 GSM 之後就開始研究其 3G 標準,其中有幾種備選方案是基於直接序列擴頻分碼多工的,而日本的第三代研究也是使用寬頻碼分多址技術的,其後,以二者為主導進行融合,在3GPP組織中發展成了第三代移動通信系統UMTS,並提交給國際電信聯盟(ITU)。
國際電信聯盟最終接受WCDMA作為IMT-2000 3G標準的一部分。
2001年,日本NTT DoCoMo公司的FOMA是世界上第一個商業運營WCDMA服務。
J-Phone日本電話(現軟體銀行)已經繼推出基於WCDMA服務後,聲稱“沃達豐全球標準”兼容UMTS(儘管2004年時還有爭議)。
2003年初,和記黃埔 逐步在全球運營他們的UMTS網路(簡稱3)。
大多數歐洲GSM運營商計畫未來某個時間推出UMTS服務,儘管有幾個已經把此服務提到日程上來,有一些甚至從2003年底就開始運營UMTS網路。
沃達豐於2004年2月在歐洲多個UMTS網路投入運行。沃達豐還打算在其他國家(包括澳大利亞及紐西蘭)建設UMTS網路。
AT&T 無線(現屬於Cingular Wireless)在一些城市開通了UMTS。儘管因為公司兼併使得網路建設進度被延遲,但Cingular已宣布計畫在2005年與HSDPA一起部署WCDMA。
TELIASONERA於2004年10月13日開始在芬蘭提供384kbps速率的WCDMA服務。服務只是在主要城市可用。通訊費率大約2美元每兆位元組
中國聯通公司於2009年5月17日開始試商用WCDMA服務,10月1日正式商用WCDMA網路。

版本介紹

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目前國際上基於Release 99、Release 4、Release 5的WCDMA系統已先後進入商用,除了上述標準版本之外,3GPP從2004年即開始了LTE(Long Term Evolution,長期演進)的研究,基於OFDMMIMO等技術,試圖發展無線接入技術向“高數據速率、低延遲和最佳化分組數據套用”方向演進。目前在3GPP組織內正在進行LTE的標準化工作。
Release 99(以下簡稱R99)

R99接入部分主要定義了全新的5MHz每載頻的寬頻碼分多址接入網,採納了功率控制、軟切換及更軟切換等CDMA關鍵技術,基站只做基帶處理和擴頻,接入系統智慧型集中於RNC統一管理,引入了適於分組數據傳輸的協定和機制,數據速率可支持144Kbit/s 、384Kbit/s ,理論上可達2Mbit/s 。基站和RNC之間採用基於ATM的Iub接口,RNC分別通過基於ATM AAL2的Iu-CS和AAL5的Iu-PS分別與核心網的CS域和ps域相連。

在核心網定義的過程中,R99充分考慮到了向下兼容GPRS,其電路域與GSM完全兼容,通過編解碼轉換器實現話音由ATM AAL2至64K電路的轉換,以便與GSMMSC互通。分組域仍然採用了GPRSSGSN和GGSN的網路結構,相對於GPRS,增加了服務級別的概念,分組域的業務質量保證能力提高,頻寬增加。

從系統角度來看,系統仍然採用分組域和電路域分別承載與處理的方式,分別接入PSTN公用數據網。從一般觀點來看,R99比較成熟,較適用於需要立即部署網路的新運營商,同時也適用於擁有GSM/GPRS 網路的既有行動網路運營商,因其充分考慮了對現有產品的向下兼容及投資保護,目前的商業部署全都採用了R99,其主要優點在於:

1.技術成熟,風險小;
2.多廠商供貨環境形成;
3.互聯互通測試基本完成;

但也正因為考慮了向下兼容,R99也存在這樣或那樣的缺點:

1.核心網因為考慮向下兼容,其發展滯後於接入網,接入網已分組化的AAL2話音仍須經過編解碼轉換器轉化為64K電路,降低了話音質量,核心網的傳輸資源利用率低;

2.核心網仍採用過時的TDM技術,雖然技術成熟,互通性好,價格合理,但未來存在技術過時,廠家後續開發力度不夠,備品備件不足,新業務跟不上的問題,從5-10年期投資的角度來看,仍屬投資浪費;

3.分組域和電路域兩網並行,不僅投資增加,而且網管複雜程度提高,網路未來維護費用較高,演進思路不清晰;

4.網路智慧型仍然基於節點,全網新業務部署仍需逐點升級,耗時且成本高。

Release 4(以下簡稱R4)

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相對於R99,R4無線接入網網路結構沒有改變,改變的只是一些接口協定的特性和功能的增強,如引入直放站,解決複雜地形覆蓋問題和扇區降低終端和基站的發射功率以提高容量, Node B 同步減少系統鄰近小區的交調干擾,降低傳輸網路的成本,Iub和Iur上的AAL2連線的QoS最佳化、RRM(無線資源管理)的最佳化,Iu上RAB(無線接入承載)的QoS協商,增強的RAB支持,Iub、Iur和Iu上的傳輸承載過程的修改;而核心網電路域變化較大,主要體現在:

1.網路由TDM中心節點交換型演進為典型的分組話音分散式體系結構;

2.網路採用開放式結構,業務邏輯與底層承載相分離,話音分組化,由包方式承載, UTRAN 與核心網話音承載方式均由分組方式實現;

3.由於最佳化了話音編解碼轉換器,改善了WCDMA系統網路內部話音分組包的時延,提高了話音質量,編解碼轉換有可能只需在與PSTN的公網網關上實現,同時提高了核心網傳輸資源的利用率;
4.同時,由於話音採用統計復用方式傳遞,相對於TDM 64K靜態電路頻寬分配而言,可提高傳輸網的效率,實現網路頻寬動態分配,避免TDM擴容時需反覆調配2M電路的煩瑣程式。

但R4相對於R99,也存在缺點,主要體現在:

1.全新協定和技術;

2.目前暫時無商業部署;

3.互連互通有待測試;

4.與R99業務基本相同;

Release 5(以下簡稱R5)

R5於今年6月間定稿,接入網中主要引入IP UTRAN和HSPDA的概念,IP可作為UTRAN的信令傳輸和用戶數據承載, HSDPA支持高速下行分組數據接入,套用不同的技術實現手段,峰值數據速率可高達8-10Mbps 。採納了混和ARQII/III以增強分組數據信號傳輸的可靠性和高效性,支持RAB增強功能,對Iub/Iur的無線資源管理進行了最佳化,增強了UE定位功能,支持相同域內的不同RAN節點與不同CN節點的交叉連線。

相對於R4,R5核心網增加了IMS(IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM)IP多媒體子系統,但由於標準剛剛定稿,同時大量業務由於時間關係,不得不推後到R6考慮,故IMS域目前還無法完全取代R4分組化的CS域,支持某些傳統業務和滿足管制規定方面的要求,換句話說,R5仍然需要R4分組化的CS域的部署,R5隻是R4的補充和滿足IP多媒體業務的需求的一個版本。

技術特徵

技術特點

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1.基站同步方式:支持異步和同步的基站運行方式,靈活組網
2.信號頻寬:5MHz;碼片速率:3.84Mcps
3.發射分集方式:TSTD(時間切換髮射分集)、STTD(時空編碼發射分集)、FBTD(反饋發射分集)
4.信道編碼:卷積碼和Turbo碼,支持2M速率的數據業務
5.調製方式:上行:BPSK;下行:QPSK
6.功率控制:上下行閉環功率控制,外環功率控制
7.解調方式:導頻輔助的相干解調
8.語音編碼:AMR,與GSM兼容
9.核心網路基於GSM/GPRS網路的演進,並保持與GSM/GPRS網路的兼容性
10.MAP技術和GPRS隧道技術是WCDMA體制的移動性管理機制的核心,保持與GPRS網路的兼容性
11.支持軟切換和更軟切換
12.基站無需嚴格同步,組網方便

優勢

WCDMA-FDD的優勢在於,碼片速率高,有效地利用了頻率選擇性分集和空間的接收和發射分集,可以解決多徑問題和衰落問題,採用Turbo信道編解碼,提供較高的數據傳輸速率,FDD制式能夠提供廣域的全覆蓋,下行基站區分採用獨有的小區搜尋方法,無需基站間嚴格同步。採用連續導頻技術,能夠支持高速移動終端。相比第二代的移動通信制式,WCDMA具有:更大的系統容量、更優的話音質量、更高的頻譜效率、更快的數據速率、更強的抗衰落能力、更好的抗多徑性、能夠套用於高達500km/h的移動終端的技術優勢,而且能夠從GSM系統進行平滑過渡,保證運營商的投資,為3G運營提供了良好的技術基礎。

關鍵技術

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1、CDMA技術:

FDDWCDMA系統採用了寬頻的CDMA方式,吸納了了很多CDMA的關鍵技術,如直接擴頻,軟切換(包括更軟切換),功率控制等。從純話音的角度看,同IS-95系統一樣,WCDMA系統仍可視為上行受限系統,但如果考慮數據及多媒體業務對發射功率的要求,系統則可能是下行功率受限。從無線網路規劃角度而言,WCDMA同IS-95 ,更多考慮的是如小區收縮等CDMA無線網路的特性,系統規劃從GSM的頻率規劃變為PN碼規劃。從容量的角度來看, WCDMA同IS-95一樣,採納軟容量的概念,通過誤塊率實現對系統容量的動態控制和調整。

2、電路交換:
在WCDMA系統目前產品化較為成熟的、市場上正在大量部署的R99版本標準來看,CS域採用的仍是基於64K電路交換的MSC架構,所有從UTRAN當中傳出的分組話音,需經適當的編解碼轉換,變為電路方式通過核心網傳送;反之則做相反的轉換;

3、ATM技術及協定:

在WCDMA系統標準,尤其是R99和R4的UTRAN中,大量採用了ATM及其相關協定作為2層傳送機制和服務質量保證機制,如AAL2話音封裝,AAL5信令封裝,CAC連線接納控制機制及網路PNNI網路信令等;

4、IP承載及套用:

IP作為目前數據業務事實上的底層承載標準,在WCDMA系統標準當中獲得了廣泛採用,從UTRAN當中傳出的數據包,透過PS域,可承載於IP,通過SGSN傳至GGSN至公共數據網。R4及以後的版本,分組話音也可承載於IP,至PSTN出口網關編解碼轉換至電路方式,入PSTN;反之則做相反的轉換;

5、分組語音技術:

R4以後,電路域的話音採用了分組而非TDM方式承載,採用了標準的分組話音網關加伺服器的分散式網路體系結構,採用H.248作為網關控制協定,採用BICC作為MSC伺服器間互通協定,同時,相對於64K電路靜態交換方式而言,話音轉變為分組承載方式,從傳統的基於節點提供業務的節點式網路轉變為通過網路提供業務的分散式網路;

6、傳統信令:

WCDMA系統標準中由於考慮到對GSM核心網設備的向下兼容性,大量保留了傳統的信令和協定如MAP,ISUP等,這些信令對WCDMA系統網路與GSM網路的漫遊切換和與PSTN系統的互聯至關重要。

其他相關

與CDMA2000的比較

目前,移動通信系統正朝第三代發展,由於存在兩種不同的2G制式,所以2G向3G的演進也存在兩條路線。GSM採用WCDMA的演進策略,窄帶CDMA採用CDMA2000的演進策略。WCDMA和CDMA2000作為未來的主流技術,已經得到業界的廣泛認可。WCDMA與CDMA2000兩種制式無論是無線技術還是網路技術都存在很多相似之處,但又有許多差別。文章著重討論了網路結構的相似和差異。

移動通信系統已經歷了第一代模擬通信系統第二代數字通信系統(GSM、CDMA),目前正朝第三代移動通信系統發展。由於存在兩種不同的2G制式,所以在2G向3G的演進過程中,也存在相應的兩條路線。GSM採用WCDMA的演進策略,窄帶CDMA(IS95+ANSI41)採用CDMA2000的演進策略。WCDMA與CDMA2000作為未來主流技術,已得到業界的廣泛認可。在技術創新和市場驅動的雙重作用下,3G從概念向產業化的發展進程正在加快,全球主要設備運營商和製造商都在積極跟蹤和研發基於WCDMA或CDMA2000技術的3G網路產品,因此,對它們進行研究和對比有重要意義。無論是無線技術還是網路技術方面,WCDMA與CDMA2000兩種制式都有很多相似之處,但也有差別。

1、兩種制式的逐步演進

兩種制式標準的制定都非常注重逐步演進的概念,保證整個網路體系能平滑演進,並且為不同的運營商提供不同的解決方案和建網策略,以滿足不同運營商的特殊需求。由於標準是逐步演進的,所以標準的制定也必然是分階段的。從目前的標準來看,WCDMA分成三個比較清晰的階段,即R99、R4、R5。CDMA2000標準的階段劃分比較模糊,但也基本劃分為三個階段,即Phase0、Phase1/2、Phase 3。本文主要討論兩種制式的第二、第三階段。

2、WCDMAR4階段

對兩種制式來說,第二階段都是向全IP網路演進的過渡階段。在第二階段,兩種網路結構的相似性很強,主要改變在電路域中(即話音),而對分組數據的處理改變很小。下面主要針對電路域進行討論。

在第二階段都將處理話音的移動交換中心(MSC)和移動網網關局GMSC)分裂成兩個網元,即MSCServer/GMSCServer和其控制的媒體網關(MGW)。其中,Server主要完成對信令和呼叫控制的處理,而MGW提供語音流的處理及與外部網路的互連。Server與MGW之間的網關控制協定都採用H.248,Server與Server之間都採用與承載無關的呼叫控制協定(BICC)。Server與外部傳統網路的信令互連都採用信令網關(SGW)實現互連互通。其中,T-SGW實現與公共交換電話網(PSTN)網路的互連互通,R-SWG實現與2G移動網的互連互通。

R4網路結構由R99直接演進而來,在R4網路中新增了一部分網元(如MGW、T-SGW、R-SGW)。並增強了一部分R99網元的功能(如MSC、SGSN、GGSN、HLR),核心網可以支持R99CS域的終端,並允許終端在R99網路與R4網路中無縫漫遊。這一階段可以認為是向全IP網路的過渡階段。通過各種媒體網關和信令網關,核心網可以與2G網路、PSTN等外部網路進行互連互通,能夠實現2G網路與3G網路之間的相互漫遊。3G網路如果是從2G網路演進而來,則可以將2G網路看作是3G核心網路的一個外部網路。

R4網路中網元的智慧型化是其最基本的特點,3GPP在制定協定時,採用了大量傳統的智慧型網協定,並進行了很多修改,從而使網路具有強大的智慧型化功能。智慧型網的功能分布在各個網元中,各網元都具有業務交換點(SSP)功能。智慧型網功能可以看作是3G核心網的不可分割的一部分。

3、CDMA2000Phase1/2階段

向全IP的演進過程中(Phase1),CDMA2000與WCDMA體系相同,這一階段,將目前的IOS4.X標準中的MSC分裂成MSCServer/GMSC Server和MGW兩個功能實體,並支持ATM/IP傳輸。

對於CDMA2000來說,這是向全IP演進的第一階段,開始將信令與傳輸分開、核心網與接入網分開,各自獨立發展。在這個階段,核心網中的電路部分信令與承載分開,信令在IP傳輸,承載繼續沿用原來的承載方式。分組部分和接入網獨立發展。接入網部分採用IP傳輸(如A3、A7、A9、A11等)。空中接口採用RELEASE0或RELEASEA。

在這個階段,全IP中引進了“IPMultimediaDomain”和“Legacy MS Domain Support”兩個概念。前者處理VoIP、多媒體以及兩者的混合業務,後者實現對全IP中傳統手機的支持。通過漫遊信令處理原來的ANSI-41電路網中的業務。“IP Multimedia Domain”雖然也支持傳統手機,但是信令和業務均在IP上傳輸,它與通過漫遊信令解決原來用戶的業務是不同的概念。在全IP中由於有兩個域的支持,雙模手機可以根據自己的能力選擇相應的模式向全IP的無線接入網(RAN)註冊。RAN應該支持兩種域的接入。空中接口需要增加全IP中IP域的會話發起協定(SIP)呼叫信令的承載,但對傳統移動台(MS)的支持可以繼續採用原來的接口。

在RAN中,內部接口通過全IP開放,特別是聲碼器部分的接口應該是開放的,可以使聲碼器能方便地移到核心網。聲碼器的位置最終將從基站控制器(BSC)移到MGW。這時A1、A2、A5接口演變成A1’、A2’及A5’接口,語音和SS7信令由IP傳輸。

RAN向著全IP和更開放的方向演進,不僅支持傳統的MS,而且支持核心網的多媒體域(MultimediaDomain)。

兩種制式第二階段網路的主要差別如下:a)對於R-SGW,兩種制式採用的事務處理能力套用部分(TCAP)和移動套用部分(MAP)信令不同。b)對於分組數據,WCDMA的服務GPRS支持節點(SGSN)和GPRS網關支持節點(GGSN)主要採用GPRS隧道協定(GTP),CDMA2000的分組數據服務節點(PDSN)與歸屬代理(HA)之間主要採用移動IP(MIP)協定。c)CDMA2000基站與核心網間的語音採用EVRC/RTP的形式傳輸,WCDMA基站與核心網間的語音採用ATMAAL2承載。d)AAA伺服器在WCDMA中是可選的,在CDMA2000中是網路的一部分。

4、WCDMAR5階段

網路由無線網路、GPRS網路、呼叫控制、連線外部網路的各類網關以及業務構架五部分構成。無線網路由移動用戶、無線鏈路及無線接入等部分構成。GPRS網路由GPRS支撐節點構成,包括提供移動性管理的SGSN、提供分組數據協定(PDP)激活上下文管理的SGSN及提供歸屬位置暫存器(HLR)功能的歸屬用戶伺服器(HSS)等構成。呼叫控制部分的網路實體包括部分媒體網關和信令網關,主要由呼叫狀態控制功能(CSCF)、媒體網關控制功能(MGCF)、漫遊信令網關(R-SGW)、MGW、傳送信令網關(T-SGW)以及媒體資源功能(MRF)構成,完成呼叫控制與信令功能,實現各種實時移動業務。

5、CDMA2000Phase3階段

該階段是向全IP網路演進的頂點,在該階段,全部成為IP多媒體域,沒有傳統MS。IP將延伸至所有領域,空中接口、接入網和核心網均為IP承載,包括全部信令和業務。

目前,MS的分組數據業務通過MSC到相應的HLR來鑒權用戶的數據業務許可權,並指示BSC完成分組數據連線。在多媒體域中,通過BSC中的移動性管理模組(MM),由本地AAA與HOMEAAA互動完成。在這一階段,傳統移動台域(LMSD)將不再繼續發展,如果直接從本階段構建網路,將不再支持傳統的MS。但如果網路是從以前的階段發展而來,運營商可以選擇保留以前的LMSD,與IP多媒體域並存,以支持傳統的MS。在該階段,IP多媒體應該是網路中占統治地位的技術,用來支持新業務或增強的IP多媒體業務,並能滿足增強的業務能力及QoS的要求。

6、WCDMA與CDMA2000在第三階段的相似之處

第三代移動通信WCDMA系統是在GSM和GPRS的基礎上演進而來,其規範的制訂是在繼承Phase1、Phase2和Phase 2+協定標準的基礎上,隨著技術和業務的變化,新增和修改了部分技術規範,有很多GSM和GPRS的協定被3GPP直接引用,轉化為R99階段的協定。總體來說,R99作為WCDMA技術規範第一階段的版本,與GSM(Phase 1/Phase 2/Phase 2+)的技術規範相比,無論是在無線接入網路部分還是核心網路部分都有非常大的變化。在無線網路側,GSM和GPRS均是採用TDMA技術,而在R99中,則採用具有革命性的CDMA技術。在核心網路側,同時引入了電路交換和分組交換技術,利用ATM作為Iu接口承載,能夠兼容第二代的基站子系統(BSS)及GSM、GPRS的核心網,並能與PSTN、ISDN和IP網實現互通互連。也就是說,3G核心網應該能同時支持無線網路子系統(RNS)和BSS兩種接入,並同時支持2G和3G的用戶及相關業務。

WCDMA的核心網從總體上可以分為CS域和PS域兩大部分,分別對應於GSM系統中的電路交換部分和GPRS部分,PS域基本繼承了GPRS的設計思想。MSC/VLR負責處理CS域的相關業務,SGSN和GGSN負責處理PS域的相關業務。與原GPRS系統相比,WCDMA顯著提高了無線資源的利用率,並簡化了核心網部分的協定棧,將處理工作下推給無線網路控制器(RNC)。核心網中的主要技術突破是引進了具有AAL2和AAL5適配方式的ATM交換技術、IP技術、AMR編解碼技術、TransCode技術和基於CS/PS域的Iu接口技術。與第二代相比,核心網在行動網路增強性邏輯的用戶定製套用(CAMEL)業務、定位業務(LCS)系統等方面都進行了功能增強性設計。

3G的骨幹網還需要與一系列網路(如PSTN、ISDN、Internet、其他2G的PLMN、其他3G的PLMN、多媒體網路等)互通,實現各種互通業務。WCDMA與二代的GSM相比,由於引進了新的無線制式,網路改變相對較大。其中,RNC和NODEB與二代的BSC和BTS比較,在無線制式、傳輸、協定上均有根本改變。核心網由於在無線側引入了新的無線與傳輸技術,也有較大變化。WCDMAR99的核心網最本質的變化在Iu口(相當於原GSM的A接口與GB接口)引入了ATM的傳輸。WCDMA R5階段與CDMA2000 Phase 3階段都是真正的全IP網路。對於第三階段來說,兩種網路都引入了基於H.248協定的媒體控制分離技術和IP多媒體會話控制技術,以便在分組域中實現話音和多媒體業務。都實現了從移動終端到網路傳輸以及業務實現的IP技術。對於疊加演進,可能還存在第二階段的一些網元。對於完全漸進演進的網路,全部採用IP多媒體技術實現。CDMA2000網路中的HLR被AAA完全取代。WCDMA則演進為HSS,成為網路用戶管理業務實現的中心。兩種制式在分組域實現話音業務的技術也非常相似。

7、WCDMA與CDMA2000第三階段的差異

該階段兩種制式的主要差別:a)對於R-SGW,由於兩種制式採用的TCAP和MAP信令不同,R-SGW在軟體上也不同。b)對分組數據,WCDMA的SGSN和GGSN主要採用GTP,而CDMA2000的PDSN與HA之間主要採用MIP協定。c)對WCDMA來說,HLR的功能將得到增強,演變為HSS,但AAA伺服器仍然是可選的。而對於CDMA2000來說,HLR將退化,其功能將在增強的AAA伺服器中實現,AAA成為整個網路無線用戶管理、無線資源管理以及各種業務開展的中心。d)對於WCDMA來說,在GGSN的Gi接口處疊加多媒體處理子系統,以便在分組數據上實現話音業務。而CDMA2000是通過PDSN或者HA出IP流至媒體網關,以在分組數據上實現話音業務。

目前,全球主要設備廠商都在積極跟蹤和研發基於WCDMA技術的3G網路產品,日本的DOCOMO早在1991年就啟動了WCDMA的研發工作,並於2001年下半年推出了WCDMA可商用系統及產品樣機。全球各大運營商對參與WCDMA運營持積極態度,國內幾大運營商也在積極爭取3G牌照,並競相展開WCDMA網路試驗,為WCDMA運營做前期準備。中國電信運營商如何在獲取3G牌照之後整合利用好自己的現有資源,發展新業務,筆者認為在討論網路結構的基礎上,需要解決網路建設成本、行銷和業務策略、長期的規模效益等一系列問題。各運營商在權衡各種因素的條件下,選擇三種制式中的哪一種,是關係到企業未來發展的重大問題。

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