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1、3GPP 演进过程中 R99，R4,R5 版本的主要的变化1.R99 是目前最成熟的一個版本，目前國內外已經商用。它的核心網繼承了傳統的電路語音交換。2.R4 的電路域實現了承載和控制的分離（注：軟交換的概念，如何理解？2005 。6 。17 ），引入了移動軟交換概念及相應的協定，如 BICC、H.248，使之可以採用 TrFO 等新技術以節約傳輸帶寬並提高通信質量。此外，R4 還正式在無線接入網系統中引入了 TD-SCDMA。3.R5 版本在空中介面上引入了 HSDPA 技術，使傳輸速率大大提高到約 10Mbps。同時 IMS 域的引入則極大增強了移動通信系統的多媒體能力；智慧網協定則升級到
2、了 CAMEL4。UMTS 网络演进UMTS 系统是无线技术采用 WCDMA 的第三代移动通信系统，其标准化工作由 3GPP 组织完成，到目前为止已经有四个版本，即我们熟知的 R99、R4、R5 和 R 6,下面分别介绍：R99 网络R99 版本已经稳定，目前处于完善过程中。它的主要特点是无线接入网采用 WCDMA 技术，核心网方面基于 GSM，即保留 GSM 电路交换部分，增加了分组域部分，用于支持基于分组交换的数据业务，网络结构图 1 所示。在系统能力方面，目前除了支持 GSMGPRS 提供的所有业务以外，还支持上下行速率为 384Kbps 的数据业务。在业务方面，智能网规范提出了支持能力
3、级 CS2 的 CAMEL3，并提出了OSA 的初步架构。这种组网方式适合于传统的 GSMGPRS 运营商，因为运营商可以延用原有核心网设备，增加无线接入网即可实现 3G 业务，这样就保护了运营商的已有投资。当然这种组网方式同样适用于现阶段的新运营商，因为与 R4、R5 版本相比，在技术和设备上更加成熟，有利于运营商迅速开展 3G 业务。R4 网络R4 版本与 R99 版本比较，在无线接入网方面没有网络结构的变化，只是在无线技术方面提出了一些改进，来提高系统性能。例如增加了 Node B 的同步选项，有利于降低与 TDD 的干扰和网管的实施；规定了直放站的使用，扩大特定区域的覆盖；增加了无线接
4、入承载的 QoS 协商，使得无线资源管理效率更高。在核心网方面，最大的变化在电路域，引入了软交换的概念，将控制和承载分开，原来的 MSC 变为MSC Server 和媒体网关 MGW，话音通过 MGW 由分组域来传送。电路域网络结构图如下：由于电路域的这种变化，相应的在七号信令的承载方面也提出了新的方案,即基于 ATM 和 IP 的方案。所以在 R4 网络中，不仅话音和数据可以通过统一的分组网络（ATM 或 IP 网络）来传送，基于七号信令的移动应用协议 MAP 和 CAP 也可以通过分组网络来传送，为核心网向全 IP 的演进迈出重要一步。在 R99 中七号信令的 协议栈为图 A，也就是传统的
5、 TDM 承载方式，这是目前固网和 2G 移动网络所共用形式，他的特点是技术成熟,并经过了大量的组网验证。图 B 是 R4 提出的基于 IP 的七号信令承载方式，这是一种新的承载方式，采用这种协议栈进行组网的话，将是一种全新的组网形式，也就是说，传统的七号信令网将不存在，SCCP 协议的功能通过 IP 网上服务器来实现。目前，设备厂商正在对这种信令承载方式进行开发，尚处于试验阶段，没有大规模的组网验证。其主要问题是信令要求较高的可靠性，而IP 技术在这方面还不能提供可靠的保证。图 C 和图 D 分别是 R4 提出的基于 ATM Over SDHPDH 的七号信令承载方式。与 IP 承载方式类似
6、，设备厂商也正在开发相应产品，目前尚未有商用组网。理论上讲，R4 的组网方式有很多优点，例如承载方式统一，在技术上具有先进性，在组网方面可以降低建网的成本，并可以灵活扩展网络，是网络演进的方向并有利于与固网 NGN 的融合。所以，从网络演进的观点看，这种组网方式适合于全业务运营商，因为这样可以较好的实现资源的共享、业务的共享以及网络的综合管理。但是，由于 Voice over IP/ATM 以及 signal over IP/ATM 在技术和实现上尚未成熟，所以目前并没有大规模组网实例。所以运营商选择这种组网方式的前提首先应该是技术达到一定的成熟度。应该特殊说明一点，如果运营商选择了 R99
7、组网方式，在考虑网络升级到 R4 时，只需要对无线部分和分组域进行升级，无需改变电路域的组网方式，即保留 R99 电路域，这是完全可行的。首先，3GPP规范支持这种向后的兼容性，也就是说，R4 以至于 R5 的无线接入网都可以和 R99 的电路域很好地配合；其次在网络 QoS 方面，对于话音业务，R99 的 TDM 方式在话音质量、接续时延等方面有很好的保证，而利用分组网来承载话音、信令的技术在短期内还很难达到高可靠的 QoS；第三，在业务方面，因为电路域主要提供话音业务，新业务主要基于分组域提出的，所以采用 R4 的组网方式，并不会带来新的业务；第四，从网络投资方面考虑，这种方式在保证业务正
8、常提供的同时，也节省了网络建设的投资。R5 网络R5 版本是全 IP(或全分组化)的第一个版本，在无线接入网方面的改进包括以下方面，提出了高速下行分组接入 HSDPA 技术，使得下行速率可以达到 810Mbps，大大提高了空中接口的效率；Iu、Iur、 Iub 接口增加了基于 IP 的可选传输方式，使得无线接入网实现了 IP 化；在核心网方面，最大的变化是在 R4 的基础上增加了 IP 多媒体子系统（即 IMS 系统），它和分组域一起实现实时和非实时的多媒体业务，并可以实现与电路域的互操作。实际上，这时没有电路域也可以实现话音呼叫，在 R5 中仍然保留电路域并实现与 IMS 的互操作主要是保护
9、运营商的 R99 的网络投资，这一点正如前面所述。但是如果技术成熟的话，对于新运营商而言，完全不需要建设电路域来实现话音业务，IMS 和分组域都可以代劳了。全 IP 的组网方式是网络演进的趋势，具有很多优点，正如前面分析 R4 网络中提到的一样。目前，IMS 的标准化以及设备厂商对于 IMS 的产品的研发尚在进行中，短期内不可能有成熟的产品问世。IMS 是 R5 的新增部分，这里简单介绍一下：IMS 的主要功能实体包括：CSCF（呼叫控制服务器）、MGCF（媒体网关控制服务器）、IM-MGW、MRF 以及 BGCF 等，CSCF 的作用是完成入呼叫网关功能，呼叫业务触发功能和路由选择功能，是最
10、主要的软交换控制实体；MGCF 的作用是根据被叫号码和来话情况选择 CSCF，并完成 PSTN 和IMS 之间呼叫控制协议转换，以及控制 IM-MGW 媒体通道的呼叫状态；IM-MGW 的功能与 CS-MGW 的功能类似，与 MGCF 一起完成资源控制，以及通过回波消除器和码转换器，实现媒体转换和帧协议转换功能；MRF 分为 MRFC（多媒体资源功能控制器）和 MRFP（多媒体资源功能处理器），分别进行完成媒体流的控制和承载功能；BGCF 的主要作用是在与 PSTN 通信时，完成信令转发功能。R6 版本进展R6 版本的研究刚刚启动，在核心网方面目前研究的项目包括 PS 域承载无关的网络框架研究
11、，即研究是否在分组域实现控制和承载的分离，也就是将 SGSN 和 GGSN 分为 GSN Server 和媒体网关的形式；还研究 IMS 与 PLMN/PSTN/ISDN 等网络的互操作，以实现 IMS 与其他网络的互联互通；另外一个研究方向集中在业务方面，包括广播与多播 MBMS、语音使能业务、网上聊天业务以及数字权限管理等。在无线方面，研究新的调制技术正交频分复用 OFDM 和多天线系统 MIMO 技术以及 WLAN 与 3G 系统的结合问题，其中 OFDM 技术也是后 3G（或称为 4G）研究的重点技术。目前 R6 版本正在研究过程中，还没有形成完整的系列的规范浅析 WCDMA 网络的演
12、进和部署文章首先简要回顾了 WCDMA 技术标准演进 R99、R4 和 R5 等三个阶段的主要特点，在此基础上，分析了WCDMA 网络部署对 GSM/GPRS 网络设备的影响；最后，给出了 WCDMA 无线网络规划应该注意的几个关键因素。b 1、WCDMA 技术标准的演进/bWCDMA 作为 3G 的三大主流技术之一，是基于 GSMMAP 协议，通过引进 CDMA 技术演变而来的。3GPP 关于 WCDMA 网络技术标准的演进主要分为 R99、R4、R5 和 R6 等几个主要阶段。无线网络的演进主要是通过采用高阶调制方式和各种有效的纠错机制等技术，不断增强空中接口的数据吞吐能力；而核心网络主要
13、利用控制与承载、业务与应用相分离的思路，逐步从传统的 TDM 组网方式向全 IP 组网方式演进。最终使无线网络和核心网络全部走向 IP 化，在整个技术演进过程中保证了业务的连续性、完善的 QoS 机制和网络的安全性。以下对 R99、R4 和 R5 三个不同版本的主要技术特点进行了归纳：1.1R99WCDMAR99 在新的工作频段上引入了基于每载频 5MHz 带宽的 CDMA 无线接入网络，无线接入网络主要由 NodeB(负责基带处理、扩频处理)和 RNC(负责接入系统控制与管理)组成，同时引入了适于分组数据传输的协议和机制，数据速率可支持 144kb/s、384kb/s，理论上可达 2Mb/s
14、。 WCDMAR99 核心网络在网络结构上与 GSM 保持一致，其电路域(CS)仍采用 TDM 技术，分组域(PS)则基于 IP 技术来组网。WCDMAR99 的 3GMSC/VLR 与无线接入网络(RAN)的接口 Iu-cs 采用 ATM 技术承载信令和话音，分组域 R99 SGSN 与 RAN 通过 ATM 进行信令交互，媒体流使用 AAL5 承载 IP 分组包。另外，为满足RNC 之间的软切换功能，RNC 之间还定义了 Iur 接口。而 GSM 的 A 接口采用基于传统 E1 的七号信令协议，BSC/PCU 与 SGSN 之间的 Gb 接口采用帧中继承载信令和业务。因此，R99 与 GS
15、M/GPRS 的主要差别体现在传输模式和软件协议的不同。 在用户的安全机制上，GSM 由 AuC 提供鉴权三元组，采用 A3/A8 算法对用户进行鉴权及业务加密；R99 由 AuC 提供鉴权五元组，定义了新的用户加密算法(UEA)，并采用 AuthenticationToken 机制增强用户鉴权机制的安全性。1.2R4WCDMAR4 与 R99 相比无线接入网的网络结构没有改变，其区别主要在于引入了 TD-SCDMA 技术，同时对一些接口协议的特性和功能进行了增强。在电路域核心网中主要引入了基于软交换架构的分层架构，将呼叫控制与承载层相分离，通过MSCServer、MGW 将语音和控制信令分组
16、化，使电路交换域和分组交换域可以承载在一个公共的分组骨干网上。R4 主要实现了语音、数据、信令承载统一，这样可以有效降低承载网络的运营和维护成本；而在核心网中采用压缩语音的分组传送方式，可以节省传输带宽，降低传输建设成本；另外，由于控制和承载分离，使得 MGW 和 Server 可以灵活放置，提高了组网的灵活性，集中放置的 Server 可以使业务的开展更快捷。当然，由于 R4 网络主要是基于软交换结构的网络，为向 R5 的顺利演变奠定了基础。1.3R5 WCDMAR5 在无线网络中主要引入基于 IP 的 RAN 和 HSPDA 的功能，尤其引人关注的是 HSDPA 支持高速下行分组数据接入，理论峰值数据速率可高达 14.4Mb/s。目前 HSDPA 系统下行速率可达 3.6Mb/s，预计2006 年可以大规模商用。在核心网，R5 协议引入了 IP 多媒体子系统，简称 IMS。IMS 叠加在分组域网络之上，由 CSCF(呼叫状态控制功能)、MGCF(媒体网关控制功能)、MRF(媒体资源功能)和 HSS(归属签约用户服务器)等功能
