WCDMA

WCDMA

第三代無線通訊技術
WCDMA主要起源于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标準化産生重大影響。歐洲于1988年開展RACEⅠ(歐洲先進通信技術的研究)程序,并一直延續到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程序。ACTS(先進通信技術和業務)建立于1995年底,為UMTS(通用移動通信系統)建議了FRAMES(未來無線寬帶多址接入系統)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也是基于CDMA技術的實踐和應用衍生。WCDMA正迅速風靡全球并已占據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。
    中文名:寬帶碼分多址 外文名: 适用領域: 所屬學科: 英文名:WCDMA 網絡模式:C網 網絡類型:3G 國内運營商:中國聯通

簡介

WCDMA 是英文Wideband Code Division Multiple Access(寬帶碼分多址)的英文簡稱,是一種第三代無線通訊技術。它可支持384Kbps到2Mbps不等的數據傳輸速率,在高速移動的狀态,可提供384Kbps的傳輸速率,在低速或是室内環境下,則可提供高達2Mbps的傳輸速率。而GSM系統目前隻能傳送9.6Kbps,固定線路Modem也隻是56Kbps的速率,由此可見WCDMA是無線的寬帶通訊。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因特網,這樣的技術可以提高移動電話的使用效率,使得我們可以超過越在同一時間隻能做語音或數據傳輸的服務的限制。

W-CDMA(寬帶碼分多址)是一個ITU(國際電信聯盟)标準,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采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.基于Release 99/ Release 4版本,可在5MHz的帶寬内,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(對于局域網而言)或者384Kb/s(對于寬帶網而言)。輸入信号先被數字化,然後在一個較寬的頻譜範圍内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

WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access ):WCDMA源于歐洲和日本幾種技術的融合。WCDMA采用直擴(MC)模式,載波帶寬為5MHz,數據傳送可達到每秒2Mbit(室内)及384Kbps(移動空間)。它采用MC FDD雙工模式,與GSM網絡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,但其優勢在于GSM的廣泛采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睐。WCDMA采用最新的異步傳輸模式(ATM)微信元傳輸協議,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将不在容易堵塞。 另外,WCDMA還采用了自适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因特網,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隻能做語音或數據傳輸的服務的限制。在費用方面,WCDMA因為是借助分包交換的技術,所以,網絡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标準化程度高和開放性好的特點,标準化進展順利。WCDMA支持高速數據傳輸(慢速移動時384kbit/s,室内走動時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;調制方式上行為BPSK,下行為QPSK;導頻輔助的相幹解調方式;适應多種速率的傳輸,同時對多速率、多媒體的業務可通過改變擴頻比和多碼并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幹擾,提高了系統容量,同時也降低了傳輸的功率;核心網絡基于GSM/GPRS網絡的演進,并保持與GSM/GPRS網絡的兼容性;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、小區間軟切換和載頻間硬切換等。

WCDMA是一種由3GPP具體制定的,基于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 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。WCDMA采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。基于Release 99/ Release 4版本,可在5MHz的帶寬内,提供最高384kbps的用戶數據傳輸速率。

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

發展進程

曆史上,歐洲電信标準委員會(ETSI)在 GSM 之後就開始研究其 3G 标準,其中有幾種備選方案是基于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帶碼分多址技術的,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,并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标準的一部分。

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(現軟件銀行)已經繼推出基于WCDMA服務後,聲稱“沃達豐全球标準”兼容UMTS(盡管2004年時還有争議)。

2003年初,和記黃埔 逐步在全球運營他們的UMTS網絡(簡稱3)。 大多數歐洲GSM運營商計劃未來某個時間推出UMTS服務,盡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網絡。 沃達豐于2004年2月在歐洲多個UMTS網絡投入運行。沃達豐還打算在其他國家(包括澳大利亞及新西蘭)建設UMTS網絡。 AT&T 無線(現屬于Cingular Wireless)在一些城市開通了UMTS。盡管因為公司兼并使得網絡建設進度被延遲,但Cingular已宣布計劃在2005年與HSDPA一起部署WCDMA。 TELIASONERA于2004年10月13日開始在芬蘭提供384kbps速率的WCDMA服務。服務隻是在主要城市可用。通訊費率大約2美元每兆字節 。中國聯通公司于2009年5月17日開始試商用WCDMA服務,10月1日正式商用WCDMA網絡。

版本介紹

目前國際上基于Release 99、Release 4、Release 5的WCDMA系統已先後進入商用,除了上述标準版本之外,3GPP從2004年即開始了LTE(Long Term Evolution,長期演進)的研究,基于OFDM、MIMO等技術,試圖發展無線接入技術向“高數據速率、低延遲和優化分組數據應用”方向演進。目前在3GPP組織内正在進行LTE的标準化工作。

Release 99(以下簡稱R99)

R99接入部分主要定義了全新的5MHz每載頻的寬帶碼分多址接入網,采納了功率控制、軟切換及更軟切換等CDMA關鍵技術,基站隻做基帶處理和擴頻,接入系統智能集中于RNC統一管理,引入了适于分組數據傳輸的協議和機制,數據速率可支持144Kbit/s 、384Kbit/s ,理論上可達2Mbit/s 。基站和RNC之間采用基于ATM的Iub接口,RNC分别通過基于ATM AAL2的Iu-CS和AAL5的Iu-PS分别與核心網的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。分組域仍然采用了GPRSSGSN和GGSN的網絡結構,相對于GPRS,增加了服務級别的概念,分組域的業務質量保證能力提高,帶寬增加。從系統角度來看,系統仍然采用分組域和電路域分别承載與處理的方式,分别接入PSTN和公用數據網。從一般觀點來看,R99比較成熟,較适用于需要立即部署網絡的新運營商,同時也适用于擁有GSM/GPRS 網絡的既有移動網絡運營商,因其充分考慮了對現有産品的向下兼容及投資保護,目前的商業部署全都采用了R99,其主要優點在于:

    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:核心網因為考慮向下兼容,其發展滞後于接入網,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;核心網仍采用過時的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并行,不僅投資增加,而且網管複雜程度提高,網絡未來維護費用較高,演進思路不清晰;

4.網絡智能仍然基于節點,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)

相對于R99,R4無線接入網網絡結構沒有改變,改變的隻是一些接口協議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幹擾,降低傳輸網絡的成本,Iub和Iur上的AAL2連接的QoS優化、RRM(無線資源管理)的優化,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.網絡由TDM中心節點交換型演進為典型的分組話音分布式體系結構;

2.網絡采用開放式結構,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.由于優化了話音編解碼轉換器,改善了WCDMA系統網絡内部話音分組包的時延,提高了話音質量,編解碼轉換有可能隻需在與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,由于話音采用統計複用方式傳遞,相對于TDM 64K靜态電路帶寬分配而言,可提高傳輸網的效率,實現網絡帶寬動态分配,避免TDM擴容時需反複調配2M電路的煩瑣程序。

但R4相對于R99,也存在缺點,主要體現在:

1.全新協議和技術;

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于今年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,應用不同的技術實現手段,峰值數據速率可高達8-10Mbps 。采納了混和ARQII/III以增強分組數據信号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優化,增強了UE定位功能,支持相同域内的不同RAN節點與不同CN節點的交叉連接。

相對于R4,R5核心網增加了IMS(IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM)IP多媒體子系統,但由于标準剛剛定稿,同時大量業務由于時間關系,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。

技術特征

技術特點

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. 信号帶寬:5MHz;碼片速率:3.84Mcps

3. 發射分集方式:TSTD(時間切換發射分集)、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. 調制方式: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:導頻輔助的相幹解調

8. 語音編碼:AMR,與GSM兼容

9. 核心網絡基于GSM/GPRS網絡的演進,并保持與GSM/GPRS網絡的兼容性

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網絡的兼容性

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的優勢在于,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,采用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,下行基站區分采用獨有的小區搜索方法,無需基站間嚴格同步。采用連續導頻技術,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、能夠應用于高達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

1、CDMA技術:

FDDWCDMA系統采用了寬帶的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。從無線網絡規劃角度而言,WCDMA同IS-95 ,更多考慮的是如小區收縮等CDMA無線網絡的特性,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,采納軟容量的概念,通過誤塊率實現對系統容量的動态控制和調整。

2、電路交換:

在WCDMA系統目前産品化較為成熟的、市場上正在大量部署的R99版本标準來看,CS域采用的仍是基于64K電路交換的MSC架構,所有從UTRAN當中傳出的分組話音,需經适當的編解碼轉換,變為電路方式通過核心網傳送;反之則做相反的轉換;

3、ATM技術及協議:

在WCDMA系統标準,尤其是R99和R4的UTRAN中,大量采用了ATM及其相關協議作為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連接接納控制機制及網絡PNNI網絡信令等;

4、IP承載及應用:

IP作為目前數據業務事實上的底層承載标準,在WCDMA系統标準當中獲得了廣泛采用,從UTRAN當中傳出的數據包,透過PS域,可承載于IP,通過SGSN傳至GGSN至公共數據網。R4及以後的版本,分組話音也可承載于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,電路域的話音采用了分組而非TDM方式承載,采用了标準的分組話音網關加服務器的分布式網絡體系結構,采用H.248作為網關控制協議,采用BICC作為MSC服務器間互通協議,同時,相對于64K電路靜态交換方式而言,話音轉變為分組承載方式,從傳統的基于節點提供業務的節點式網絡轉變為通過網絡提供業務的分布式網絡;

6、傳統信令:

WCDMA系統标準中由于考慮到對GSM核心網設備的向下兼容性,大量保留了傳統的信令和協議如MAP,ISUP等,這些信令對WCDMA系統網絡與GSM網絡的漫遊切換和與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,由于存在兩種不同的2G制式,所以2G向3G的演進也存在兩條路線。GSM采用WCDMA的演進策略,窄帶CDMA采用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絡技術都存在很多相似之處,但又有許多差别。文章着重讨論了網絡結構的相似和差異。

移動通信系統已經曆了第一代模拟通信系統和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。由于存在兩種不同的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采用WCDMA的演進策略,窄帶CDMA(IS95+ANSI41)采用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從概念向産業化的發展進程正在加快,全球主要設備運營商和制造商都在積極跟蹤和研發基于WCDMA或CDMA2000技術的3G網絡産品,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絡技術方面,WCDMA與CDMA2000兩種制式都有很多相似之處,但也有差别。

1、兩種制式的逐步演進

兩種制式标準的制定都非常注重逐步演進的概念,保證整個網絡體系能平滑演進,并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。由于标準是逐步演進的,所以标準的制定也必然是分階段的。從目前的标準來看,WCDMA分成三個比較清晰的階段,即R99、R4、R5。CDMA2000标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。本文主要讨論兩種制式的第二、第三階段。

2、WCDMAR4階段

對兩種制式來說,第二階段都是向全IP網絡演進的過渡階段。在第二階段,兩種網絡結構的相似性很強,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讨論。

在第二階段都将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絡的互連。Server與MGW之間的網關控制協議都采用H.248,Server與Server之間都采用與承載無關的呼叫控制協議(BICC)。Server與外部傳統網絡的信令互連都采用信令網關(SGW)實現互連互通。其中,T-SGW實現與公共交換電話網(PSTN)網絡的互連互通,R-SWG實現與2G移動網的互連互通。

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

R4網絡中網元的智能化是其最基本的特點,3GPP在制定協議時,采用了大量傳統的智能網協議,并進行了很多修改,從而使網絡具有強大的智能化功能。智能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。智能網功能可以看作是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,将目前的IOS4.X标準中的MSC分裂成MSCServer/GMSC Server和MGW兩個功能實體,并支持ATM/IP傳輸。

對于CDMA2000來說,這是向全IP演進的第一階段,開始将信令與傳輸分開、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。接入網部分采用IP傳輸(如A3、A7、A9、A11等)。空中接口采用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中由于有兩個域的支持,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)注冊。RAN應該支持兩種域的接入。空中接口需要增加全IP中IP域的會話發起協議(SIP)呼叫信令的承載,但對傳統移動台(MS)的支持可以繼續采用原來的接口。

在RAN中,内部接口通過全IP開放,特别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。聲碼器的位置最終将從基站控制器(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向着全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絡的主要差别如下:a)對于R-SGW,兩種制式采用的事務處理能力應用部分(TCAP)和移動應用部分(MAP)信令不同。b)對于分組數據,WCDMA的服務GPRS支持節點(SGSN)和GPRS網關支持節點(GGSN)主要采用GPRS隧道協議(GTP),CDMA2000的分組數據服務節點(PDSN)與歸屬代理(HA)之間主要采用移動IP(MIP)協議。c)CDMA2000基站與核心網間的語音采用EVRC/RTP的形式傳輸,WCDMA基站與核心網間的語音采用ATMAAL2承載。d)AAA服務器在WCDMA中是可選的,在CDMA2000中是網絡的一部分。

4、WCDMAR5階段

網絡由無線網絡、GPRS網絡、呼叫控制、連接外部網絡的各類網關以及業務構架五部分構成。無線網絡由移動用戶、無線鍊路及無線接入等部分構成。GPRS網絡由GPRS支撐節點構成,包括提供移動性管理的SGSN、提供分組數據協議(PDP)激活上下文管理的SGSN及提供歸屬位置寄存器(HLR)功能的歸屬用戶服務器(HSS)等構成。呼叫控制部分的網絡實體包括部分媒體網關和信令網關,主要由呼叫狀态控制功能(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網絡演進的頂點,在該階段,全部成為IP多媒體域,沒有傳統MS。IP将延伸至所有領域,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權限,并指示BSC完成分組數據連接。在多媒體域中,通過BSC中的移動性管理模塊(MM),由本地AAA與HOMEAAA交互完成。在這一階段,傳統移動台域(LMSD)将不再繼續發展,如果直接從本階段構建網絡,将不再支持傳統的MS。但如果網絡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多媒體域并存,以支持傳統的MS。在該階段,IP多媒體應該是網絡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,并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+協議标準的基礎上,随着技術和業務的變化,新增和修改了部分技術規範,有很多GSM和GPRS的協議被3GPP直接引用,轉化為R99階段的協議。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絡部分還是核心網絡部分都有非常大的變化。在無線網絡側,GSM和GPRS均是采用TDMA技術,而在R99中,則采用具有革命性的CDMA技術。

在核心網絡側,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,并能與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絡子系統(RNS)和BSS兩種接入,并同時支持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,分别對應于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,并簡化了核心網部分的協議棧,将處理工作下推給無線網絡控制器(RNC)。核心網中的主要技術突破是引進了具有AAL2和AAL5适配方式的ATM交換技術、IP技術、AMR編解碼技術、TransCode技術和基于CS/PS域的Iu接口技術。與第二代相比,核心網在移動網絡增強性邏輯的用戶定制應用(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絡(如PSTN、ISDN、Internet、其他2G的PLMN、其他3G的PLMN、多媒體網絡等)互通,實現各種互通業務。WCDMA與二代的GSM相比,由于引進了新的無線制式,網絡改變相對較大。其中,RNC和NODEB與二代的BSC和BTS比較,在無線制式、傳輸、協議上均有根本改變。核心網由于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(相當于原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網絡。對于第三階段來說,兩種網絡都引入了基于H.248協議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絡傳輸以及業務實現的IP技術。對于疊加演進,可能還存在第二階段的一些網元。對于完全漸進演進的網絡,全部采用IP多媒體技術實現。CDMA2000網絡中的HLR被AAA完全取代。WCDMA則演進為HSS,成為網絡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别:a)對于R-SGW,由于兩種制式采用的TCAP和MAP信令不同,R-SGW在軟件上也不同。b)對分組數據,WCDMA的SGSN和GGSN主要采用GTP,而CDMA2000的PDSN與HA之間主要采用MIP協議。c)對WCDMA來說,HLR的功能将得到增強,演變為HSS,但AAA服務器仍然是可選的。而對于CDMA2000來說,HLR将退化,其功能将在增強的AAA服務器中實現,AAA成為整個網絡無線用戶管理、無線資源管理以及各種業務開展的中心。d)對于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于WCDMA技術的3G網絡産品,日本的DOCOMO早在1991年就啟動了WCDMA的研發工作,并于2001年下半年推出了WCDMA可商用系統及産品樣機。全球各大運營商對參與WCDMA運營持積極态度,國内幾大運營商也在積極争取3G牌照,并競相展開WCDMA網絡試驗,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,筆者認為在讨論網絡結構的基礎上,需要解決網絡建設成本、營銷和業務策略、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,是關系到企業未來發展的重大問題。

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