WCDMA系统及主要接口协议
WCDMA的基本原理及关键技术
控制信道编码
卷积码,码率为1/2
前向:卷积码,码率1/4
反向:卷积码,码率为1/2
卷积码,码率为1/2或 1/3;1/3TURBO
IMT-2000的频谱分配(MHz)
中国3G移动通信的频谱分配
1755 1785 1850 1880 1920 1980 2010 2025 2110 2170 2200 2300 2400
电路域引入分组话音， 支持多种承载方式TDM、 核心分为电路域和分组域 ATM、IP。 接入网引入WCDMA；
核心和接入之间引入基于 ATM的Iu接口。
R6
R5 R4
R99
2000.3
2001.3
2002.6
2005.12
R99网络结构
R99网络特点
R99核心思想： 1. RAN引入WCDMA，基于ATM承载替代TDM承载，采用RANAP替代BSSAP； 2. CN CS部分继承GSM，继续采用TDM承载； 3. CN PS继承GPRS的体制，提供了更高的应用带宽，可达384Kbps；
编码技术
信道编码目的：使接收机能够检测和纠正由于传输媒
介带来的信号误差。同时在原数据流中加入冗余信息， 提高数据传输速率。
无纠错编码： 卷积编码： Turbo 码： BER<10-1 ~ 10-2 BER<10-3 BER<10-6 不能满足通信需要 满足语音通信需要 满足数据通信需要
信道编码的特点
R4网络结构
核心网电路域引入软交换架构
R4网络特点
R4核心思想：
1. 核心网电路域引入承载和控制分离的软交换架构； 2. 核心网电路域支持TDM/IP/ATM承载。
R4核心网侧的主要特点和变化：
WCDMA基本网络结构
2008-04-08 12:26WCDMA是3G三种主流标准的一种。
WCDMA系统可以分为无线接入和网络结构两部分，本文介绍其网络结构部分。
WCDMA网络结构可分为无线接入网和核心网两部分，本文首先重点阐述了无线接入网的结构，对Iu、Iur、Iub接口协议模型进行了分析；接着对R99的核心网和全IP的核心网结构和相关功能实体进行了概述。
引言WCDMA是目前全球三种主要的第三代移动通信体制之一，是未来移动通信的发展趋势。
WCDMA系统是IMT-2000家族的一员，它由CN（核心网）、UTRAN（UMTS陆地无线接入网）和UE（用户装置）组成。
UTRAN 和UE采用WCDMA无线接入技术。
WCDMA网络在设计时遵循以下原则：无线接入网与核心网功能尽量分离。
即对无线资源的管理功能集中在无线接入网完成，而与业务和应用相关功能在核心网执行。
无线接入网是连接移动用户和核心网的桥梁和纽带。
其满足以下目标：-允许用户广泛访问电信业务，包括一些现在还没定义的业务，象多媒体和高速率数据业务。
-方便的提供与固定网络相似的高质量的业务（特别是话音质量）。
-方便的提供小的、容易使用的、低价的终端，它要有长的通话和待机时间。
- 提供网络资源有效的使用方法（特别是无线频谱）。
目前，WCDMA系统标准的R99版本已经基本稳定，其R4、R5和R6版本还在紧锣密鼓的制订中。
WCDMA系统的网络结构如图1所示。
图1 WCDMA系统结构WCDMA系统由三部分CN（核心网）、UTRAN（无线接入网）和UE（用户装置）组成。
CN与UTRAN的接口定义为Iu接口，UTRAN与UE的接口定义为Uu接口。
本文将重点阐述WCDMA系统的网络结构。
其网络结构的基本特点是核心网从GSM的核心网逐步演进和过渡；而无线接入网则是革命性的变化，完全不同于GSM的无线接入网；而业务是完全兼容GSM的业务，体现了业务的连续性。
无线接入网UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的RNS。
第11章 WCDMA移动通信系统
在R5网络中，核心网叠加了IP多媒体 子系统（IMS），无线接入网引入了 HSDPA技术，无线接入网和核心网中采用 全IP传输。
在R6网络中，网络架构变化不大，考 虑更多的是增加了新的功能或对已有功能 的增强。R7、R8版本正在不断的完善中。
1．R99网络结构及接口
（1）R99网络结构
图11-4
（3）在业务方面，研究包括多媒体 广播与/多播业务（MBMS）、Push 业务、Presence、PoC（Push-ToTalk over Cellular）业务、网上聊天 业务及数字权限管理等。
（4）无线接入方面采用的新技术有 正交频分复用调制（OFDM）技术、 多天线技术（MIMO）、高阶调制技 术和新的信道编码方案等，OFDM和 MIMO也是后3G的重点技术。
（1）移动设备（ME） （2）通用用户识别模块（USIM
Cu接口是USIM和ME之间的接口， Cu接口采用标准接口。
2．通用陆地无线接入网络 （UTRAN）
无线接入网（UTRAN）位于两个开 放接口Uu和Iu之间，完成所有与无线有关 的功能。
主要功能有宏分集处理、移动性管理、 系统的接入控制、功率控制、信道编码控 制、无线信道的加密与解密、无线资源配 置、无线信道的建立和释放等。
WCDMA移动终端中通用用户识别模 块（USIM）的功能也是从GSM的用户识 别模块（SIM）的功能延伸而来的。
WCDMA的主要技术性能如表11-1所 示，本节将对表征WCDMA特点的内容做 出简要解释。
（1）WCDMA支持两种基本的双工 工作方式：频分双工（FDD）和时分 双工（TDD）。 （2）WCDMA是一个宽带直扩码分 多址（DS-CDMA）系统，
4．外部网络（EN）
核心网的电路交换域（CS）通过 GMSC与外部网络相连，如公用电话交换 网（PSTN）、综合业务数据网（ISDN） 及其他公共陆地移动网（PLMN）。
11 WCDMA技术和TDD介绍介绍
2005-12-5
北京邮电大学无线中心
8
PSTN
Gi
Gp
GM SC
G G SN
2005-12-5
VLR
B
M SC
PSTN
北京邮电大学无线中心
2
WCDMA技术
z 概述
此外，WCDMA中电路和分组交换业务能以创新方式在同 一信道组合，使一个终端能处理多项业务。带宽不同的电路和 分组交换业务可自由组合，同时向同一个用户投送。
采用更加灵活的系统操作。包括：支持基站间的异步操 作；支持自适应天线阵技术与多用户检测的技术；支持非平衡 频带下采用时分双工的模式，采用单信元频率复用等。
WCDMA技术
z 概述
• 提供更加灵活的服务。包括： – 支持更宽范围的服务，最高可支持2Mbit／s的高速数据业 务；
– 支持一条连线上传输多条并行业务； – 支持高速率的分组接入。
WCDMA最重要的一个特点是功率对用户来说是共享资 源。在下行链路上，基站中码分复用的用户分享总的功率，上 行链路中，基站有一个最大干扰容限，这个功率在小区中产生 干扰的移动台之间分配。
2005-12-5
北京邮电大学无线中心
4
WCDMA技术
z 概述
WCDMA空中接口的主要参数 如下表：
多址接入方式 双工方式 基站同步 码片速率 帧长 载波带宽 多速率 检测 多用户检测、智能天线 业务复用
DC-CDMA FDD/TDD 异步方式 3.84 Mchip/s 10 ms 5 Mchip/s 可变的扩频因子和多码 使用导频符号或公共导频进相关检测 标准支持，应用时可选 具有不同服务质量要求的业务复用到同一个连接中
WCDMA接口协议与信令流程
GTP-U协议：用于对所有用户数据进行封装并进行隧道传输；
GTP-C/GTP-U GTP-C协议：负责传送路径管理、隧道管理、移动性管理和位置管理等相 关信令消息，用于对传送用户数据的隧道进行控制。
UDP IP
UDP/IP：用于骨干网内的路由选择；
L2
L1/L2：底层传输网络相关的协议，底层传输网络可以是ATM、以太网、
WCDMA接口协议与信令流程
中兴通讯学院 TD&W&PCS无线团队
课程目标
学完本课程，您将能够： ➢ 掌握接口协议模型 ➢ 掌握业务数据处理流程 ➢ 掌握端到端的呼叫处理过程
课程内容
无线接口协议 无线网络流程
无线接口协议
ATM原理
ATM（Asynchronous Transfer Mode）异步传输模式
PS Domain “Iu-PS”
BC Domain “Iu-BC”
Iu接口
Iu 接口功能：
RAB管理功能； 无线资源管理功能； Iu链路管理功能； Iu接口用户平面管理功能； 移动管理功能； 安全管理功能； 服务和网络接入功能。
无线接口协议
Iu接口
无线接口协议
Iu接口综述—Iu-CS协议结构
SSCOP
IP
AAL 5
传输网络控制面
ALCAP(Q.2630.1)
传输网络用户面
STC(Q.2150.1)
MTP3-B M3UA
SSCF-NNI SCTP
SSCOP
IP
AAL 5
ATM Physical Layer
AAL Type 2
无线接口协议
RNC无线网络控制面协议
CN
RANAP
RRC
WCDMA R99核心网介绍
核心网络CS域(HLR/Auc)
• 网元HLR/Auc 来说，从2.5 代GSM网络 演进到3G R99，其在网 络中的位置 和与其他网 元的接口没 有变化
MSC/GMSC
C VLR HLR D Gc Gr
SGSN
GGSN Lh GMLC H Auc
核心网络CS域(HLR/Auc)
R N C
B T S
U m
B T S
N o d e B
c e ll
N o d e B
U u M E
粗线代表用户业务数据 粗线代表用户业务数据 细线代表信令 细线代表信令
S IM -M E i/f
o r
C u
S IM
U S IM
M S
WCDMA的网络单元构成
R99网元介绍
• 无线接入网络(Radio Access Network，RAN)：其 中无线接入网络处理所有与无线有关的功能； • 核心网络(CoreNetwork，CN)：处理WCDMA系统 内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络 的交换和路由功能。CN从逻辑上分为： 电路交换域(Circuit Switched Domain，CS)； 分组交换域(Packet Switched Domain, PS)。
G SC M
C
H LR
核心网络CS域(HLR/Auc)
• D接口是HLR和VLR之间的 接口，用来交换移动用户的 位置数据的相应的用户管理 数据。VLR向HLR提供移动 用户的当前位置信息和漫游 号码，而HLR向VLR传递用 户的签约信息。D接口上采 用的信令是MAP .
HLR接口 HLR接口
核心网络CS域(HLR/Auc)
WCDMA中文协议list
cwts-reports-001 cwts-reports-002 cwts-reports-003 cwts-reports-004 cwts-reports-005
主要起草单位 传输所 传输所，华为，波导，大唐 传输所 传输所，波导公司 传输所，波导公司 传输所，华为 传输所，大唐 传输所，上海贝尔，中兴 传输所，上海贝尔 传输所，上海贝尔 传输所，上海贝尔 传输所，上海贝尔 传输所，上海贝尔，华为，中兴，北邮 传输所，中兴，华为 传输所 传输所，华为 传输所，中兴 传输所，中兴 传输所，华为 传输所，巨龙 传输所 传输所 传输所，巨龙 传输所 传输所 传输所，上海贝尔 传输所 传输所，上海贝尔 传输所，华为 传输所，上海贝尔 传输所，上海贝尔
ห้องสมุดไป่ตู้
cwts-specs-032 cwts-specs-033 cwts-specs-034 cwts-specs-035 cwts-specs-036 cwts-specs-037 cwts-specs-038 cwts-specs-039 cwts-specs-040 cwts-specs-041
输和传输信令
传输所，上海贝尔 传输所，上海贝尔 大唐，华为 大唐 大唐 大唐 大唐 大唐 大唐 大唐
中兴 中兴 中兴 华为 华为
IMT-DS(WCDMA和TD-SCDMA)系统通信参考性技术文件之列表 编号 文件名称 cwts-specs-001 语 cwts-specs-002 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口物理层技术规范：概述 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口物理层技术规范：物理信 cwts-specs-003 道和传输信道到物理信道的映射 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口物理层技术规范：信道编 cwts-specs-004 码与复用 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口物理层技术规范：扩频与 cwts-specs-005 调制 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口物理层技术规范：物理层 cwts-specs-006 过程 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口物理层技术规范：物理层 cwts-specs-007 测量 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口层2技术规范：物理层向上 cwts-specs-008 层提供的服务 cwts-specs-009 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口层2技术规范：MAC协议 cwts-specs-010 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口层2技术规范：RLC协议 cwts-specs-011 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口层2技术规范：PDCP协议 cwts-specs-012 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口层2技术规范：BMC协议 cwts-specs-013 IMT-DS FDD(WCDMA)系统无线接口层3技术规范：RRC协议 cwts-specs-014 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iu接口技术规范：概述 cwts-specs-015 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iu接口技术规范：层1技术要求 cwts-specs-016 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iu接口技术规范：信令传输 cwts-specs-017 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iu接口技术规范：RANAP信令 cwts-specs-018 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iu接口技术规范：数据传输和传输信令 cwts-specs-019 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iu接口技术规范：用户平面协议 cwts-specs-020 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iub接口技术规范：概述 cwts-specs-021 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iub接口技术规范：层1技术要求 cwts-specs-022 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iub接口技术规范：信令传输 cwts-specs-023 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iub接口技术规范：NBAP信令 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iub接口技术规范：用于CCH数据流 cwts-specs-024 的数据传输和传输信令 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iub接口技术规范：用于CCH数据流 cwts-specs-025 的用户平面协议 cwts-specs-026 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iur接口技术规范：概述 cwts-specs-027 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iur接口技术规范：层1技术要求 cwts-specs-028 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iur接口技术规范：信令传输 cwts-specs-029 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iur接口技术规范：RNSAP信令 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iur接口技术规范：用于CCH数据流 cwts-specs-030 的数据传输和传输信令 IMT-DS FDD(WCDMA)系统Iur接口技术规范：用于CCH数据流 cwts-specs-031 的用户平面协议
5-WCDMA系统基本原理
编码类型
语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9，加8个尾比特 数据业务：Turbo码（1/3），两个8状态的并行级联卷积码构成， 加6个尾比特
Page 15
交织
交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来
的影响 1 2 3 4 5 6 7 8 ...
一次交织：
... 452 453 454 ……
流类业务
交互类业务
背景类业务
不同业务QOS要求
时延
Page 6
WCDMA协议版本的演进
保留2G/2.5G核心网
保留WCDMA
R99 RAN 核心网电路域 采用NGN架构， 以IP承载话音 业务
核心网增加IM（IP多媒体
全IP解决方案 HSUPA Phase II 单载波 上载速率高达5.76Mbps HSPA＋(64QAM, CPC,MIMO) LTE (OFDMA , MIMO)
45 MHz
120 MHz 45 MHz 95 MHz
VII
VIII IX
2500-2570 MHz
880 – 915 MHz 1749.9-1784.9 MHz
2620-2690 MHz
925 – 960 MHz 1844.9-1879.9 MHz
√
√ √
Page 5
丰富的3G业务
误码
会话类业务
┏━○2 ┃ ┃ ┃ ┗━ 3
┏ ○6 ┃ SF=16 ┃ ┏ ●C(16,14):HS-PDSCH 2 ┫ ┃ ┗ 7 ┫ ┗ ●C(16,15):HS-PDSCH 1
● CCH ● HSDPA ○ DCH
码分多址(CDMA)移动通信系统(二) 详解
UTRAN的结构如图9-2中的虚线框所示。
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
9
图9-2 UTRAN的结构
c2 (2k) c2 (2k 1) c2(2k)
k=0， 1， 2， …
(9-2) (9-3)
(9-4)
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
9
图9-8 产生正交可变扩频因子码的码树
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
9
图9-9 上行链路短扰码生成器
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
9
图9-10 下行DPCH的帧结构
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
9
在不同的下行时隙格式中， 下行链路DPCH中Npilot的比 特数为2到16， NTPC为2到8比特， NTFCI为0到8比特，
Ndata1和Ndata2的确切比特数取决于传输速率和所用的时隙格式。 下行链路使用哪种时隙格式由高层设定。
对线空中接口指用户设备(UE)和网络之间的U接口， 它分为 控制平面和用户平面。 控制平面由物理层、 媒体接入控制
层（MAC）、 无线链路控制层（RLC）和无线资源控制 （RRC）等子层组成。 在用户平面的RLC子层之上有分组 数据汇聚协议（PDCP）和广播/组播控制（BMC）。 整个 无线接口的协议结构如图9-1所示。
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
9
物理层将通过信道化码（码道）、频率、正交调制的同 相（I）和正交（Q）分支等基本的物理资源来实现物理信道， 并完成与上述传输信道的映射。 与传输信道相对应， 物理信 道也分为专用物理信道和公共物理信道。 一般的物理信道包 括3层结构： 超帧、 帧和时隙。 超帧长度为720 ms， 包括72 个帧； 每帧长为10 ms， 对应的码片数为38 400 chip； 每帧 由15个时隙组成， 一个时隙的长度为2560 chip； 每时隙的比 特数取决于物理信道的信息传输速率。
wcdma技术简介
WCDMA技术简介一．通信系统概述第一代移动通信系统是模拟制式的蜂窝移动通信系统，时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期，1978年美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统AMPS，建成了蜂窝式移动通信系统。
其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。
这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念，蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。
第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统（先进移动电话系统）和后来的改进型系统TACS （总接入通信系统）等。
AMPS使用800MHz频带，在北美、南美和部分环太平洋国家广泛，使用TACS使用900MHz频带，分ETACS（欧洲）和NTACS（日本）两种版本，英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。
第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用FDMA 模拟制式，语音信号为模拟调制，每隔30kHz/25kHz一个模拟用户信道。
第一代系统在商业上取得了巨大的成功，但是其弊端也日渐显露出来：(1)频谱利用率低(2) 业务种类有限(3) 无高速数据业务(4) 保密性差易被窃听和盗号(5) 设备成本高(6) 体积大重量大第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统、IS-95和欧洲的GSM系统。
GSM（全球移动通信系统）发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA标准而设计的，支持64kbit/s的数据速率，可与ISDN互连。
GSM使用900MHz频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。
GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带200kHz ，GSM标准体制较为完善，技术相对成熟，不足之处是相对于模拟系统其容量增加不多，仅仅为模拟系统的两倍左右，无法和模拟系统兼容。
DAMPS（先进的数字移动电话系统）也称IS-54（北美数字蜂窝），使用800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，使用TDMA多址方式。
WCDMA系统原理简介 - 通信人家园
WCDMA高级培训课件主要内容：1、UMTS的基本理论。
简述无线通信的发展历史以及他们之间的变化。
2、UMTS基本结构的介绍。
从逻辑视图介绍UMTS的功能结构，GSM及GPRS向UMTS 过渡的结构变化。
3、无线接口。
UMTS作为UTRAN网络并且是FDD方式下的空中接口特性，包括：a、WCMDA空中接口的基本原理b、UTRAN网络的总体介绍，协议模型、物理层、RLC层、MAC层的基本功能以及所对应的信道、空中接口的通信过程、调制解调方案及AMR等。
4、基本通信过程。
移动台至核心网之间的通信过程。
一、UMTS Introduction目标：1、UMTS是什么？2、UMTS的标准由谁制定、这些标准的特点及不同标准的差异。
3、UMTS现状，各国license发布情况。
1、移动通信的基本发展过程第一代以模拟制式为代表的空中无线接口的应用主要有：NMT（北欧）、TACS（英国）、AMPS（北美）及R2000（铁路应用）等。
多种标准的存在使得彼此不兼容，不能互联互通。
第二代移动通信引入数字和调频技术，最典型的技术有：GSM（欧洲）、CDMA IS-95（北美）、D-AMPS（北美）、IS-136（北美）等。
在整个发展过程中，主要有三个分支，分别是欧洲、北美和日本的移动通信发展历程。
日本的分支由于比较独立，一般不在讨论之中。
作为欧洲第二代移动通信技术的典型代表是GSM，GSM在空中接口的主要特点：多址方式－—TDMA，采用8路时分复用的多址方式，每用户的接入是通过占用物理信道的时隙来区分。
从网络侧考虑，区分上下行链路的双工方式是FDD。
在每一个频率上使用8路时分复用，微观的占用时间片来区分多路用户的个人通信。
在通信过程中，每个用户得到的物理资源是时隙，在GSM中物理信道的定义为：物理信道（Phy channel）＝频率（Frequence）+时隙号（TS number）。
由于采用电路交换方式，每用户在通信过程中，将一直占用网络分配的物理信道直至通信结束。
WCDMA移动通信系统
3.1.1 WCDMA网络的演进
图3-1 GSM到WCDMA的演进
WCDMA标准的演进简述如下：R99 版本中WCDMA依然采用GSM/GPRS核心 网的构造，但是采用新的空中接口协议。
R4版本中完成了中国提出的TDSCDMA标准化工作，同时引入了软交换 的概念，将电路域的控制与业务别离，便 于向全IP核心网构造过渡。
统由核心网〔CN〕、无线接入网 〔UTRAN〕、用户设备〔UE〕 与操作维护中心〔OMC〕等组成。
核心网与无线接入网〔UTRAN〕之间 的开放接口为Iu，无线接入网〔UTRAN〕 与用户设备〔UE〕间的开放接口为Uu接 口，如图3-3所示。
图3-3 UMTS的系统构造
核心网是业务提供者，根本功能就是
3.1 概述
第三代移动通信系统的核心网基于 GSM/CDMA等2G系统演进，空中接口采 用WCDMA、cdma 2000和TD-SCDMA等 无线传输制式，工作于2GHz频段，快速移 动环境中最高传输速率可达144kbit/s，室 外到室内或步行环境中最高传输速率到达 384kbit/s，室内环境中最高传输速率到达 2Mbit/s。
提供效劳，承担各种类型业务的定义，包 括用户的描述信息、用户业务的定义还有 相应的一些其他过程。
UMTS核心网负责内部所有的语音呼 叫、数据连接和交换，以及与其他网络的 连接和路由选择的实现。
无线接入网〔UTRAN〕位于两个开放 接口Uu和Iu之间，完成所有与无线有关的 功能。
用户设备〔UE〕完成人与网络间的交 互。
UMTS核心网的标准化工作由3GPP组 织完成。
从网络演进的角度看，R99网络中核 心网完全继承了GSM/GPRS的构造，包括 电路域和分组域两局部，引入了新的无线 接入技术〔WCDMA〕，兼容GSM/GPRS 无线终端接入。
WCDMA网络架构及通讯协议(推荐)
延续《技术IT 49期》的解读标准，讨论CDMA技术就像鸡尾酒会，但这样1个鸡尾酒会的概念，又是如何被实作到实际的UMTS网络中？又有哪些技术与观念要跟着改变呢？接下来我们将介绍WCDMA网络架构及通讯协议…本文：在前文中，我们曾提到UMTS架构：为尽量减少网络架构变动，网络端被分为前端存取网络(Access Network)和后端核心网络(Core Network)。
其中WCDMA继承GSM/GPRS核心网络，但新增自己的存取网络：UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network)。
实际上，WCDMA网络需要新增哪些设备呢？WCDMA网络设备图，描绘其网络设备及其间的连结。
图标题：WCDMA网络设备WCDMA存取网络主要包含2种设备：Node B－负责对1个或多个手机间的无线电传送与接收，相当于GERAN中BTS(Base Transceiver Station)。
RNC(Radio Network Controller)－负责控制无线电资源使用，相当于GERAN中的BSC(Based Station Controller)。
而在核心网络中则有以下几项设备：MSC(Mobile Switching Center)／VLR(Visitor Location Register)－MSC为负责手机与PTSN沟通的交换机，它可服务在其涵盖范围内向其注册的手机，并将这些手机的数据储存在VLR数据库中。
GMSC(Gateway Mobile Switching Center)－每个使用者(或是说每张SIM卡)都有1个GMSC，就像它的家一样。
当属于它的使用者不在家时，GMSC要能知道这些使用者跑到谁家去，也就是说这些使用者目前在哪个MSC下，最后跟哪个MSC注册。
HLR(Home Location Register)／AuC(Authentication Center)－记录所有该网络下使用者的所有数据，并提供相关信息验证使用者。
WCDMA、CDMA1x、CDMA2000、HSPA、HSDPA、HSUPA各是什么
1. WCDMA、CDMA1x、CDMA2000、HSPA、HSDPA、HSUPA各是什么?WCDMAWCDMA(Wideband Code Division Multiple Access )：WCDMA源于欧洲和日本几种技术的融合。
WCDMA采用直扩（MC）模式，载波带宽为5MHz，数据传送可达到每秒2Mbit（室内）及384Kbps（移动空间）。
它采用MC FDD双工模式，与GSM网络有良好的兼容性和互操作性。
作为一项新技术，它在技术成熟性方面不及CDMA2000，但其优势在于GSM的广泛采用能为其升级带来方便。
因此，近段时间也倍受各大厂商的青睐。
WCDMA采用最新的异步传输模式（ATM）微信元传输协议，能够允许在一条线路上传送更多的语音呼叫，呼叫数由现在的30个提高到300个，在人口密集的地区线路将不在容易堵塞。
另外，WCDMA还采用了自适应天线和微小区技术，大大地提高了系统的容量。
WCDMA全名是Wideband CDMA，中文译名为“宽带分码多工存取”，它可支持384Kbps到2Mbps 不等的数据传输速率，在高速移动的状态，可提供384Kbps的传输速率，在低速或是室内环境下，则可提供高达2Mbps的传输速率。
而GSM系统目前只能传送9.6Kbps，固定线路Modem 也只是56Kbps的速率，由此可见WCDMA是无线的宽带通讯。
此外，在同一些传输通道中，它还可以提供电路交换和分包交换的服务，因此，消费者可以同时利用交换方式接听电话，然后以分包交换方式访问因特网，这样的技术可以提高移动电话的使用效率，使得我们可以超过越在同一时间只能做语音或数据传输的服务的限制。
在费用方面，WCDMA因为是借助分包交换的技术，所以，网络使用的费用不是以接入的时间计算，而是以消费者的数据传输量来定。
WCDMA的发起者主要是欧洲和日本标准化组织和厂商，WCDMA继承了第二代移动通信体制GSM 标准化程度高和开放性好的特点，标准化进展顺利。
WCDMA网络结构
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WCDMA协议版本的演进 协议版本的演进
电路域结构的变化：实现承载与控 制分离。MSC被MSC Server 核心网：分CS（电路域）和PS 和MGW两个独立的功能实体 （分组域） 所替代。 接入网：引入WCDMA UTRAN， 核心网电路域可采用IP/ATM/TDM 接入网之间 ATM 组网方式，支持多种传输技术： 核心网和接入网之间的Iu接口基 IP、ATM、TDM 于ATM 核心网增加IMS（IP多媒体子系统） 接入网向IP方向发展, 呼叫基于会话 发起协议（SIP） 增强的IP QoS能力，支持端到端的 IP多媒体业务 无线接入网：HSDPA，接入网之间 增加IP传输选项
SGSN
“session”
IP Backbone
Gn
GGSN
Gi
Intranet/ Internet
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R5核心网特点 核心网特点
R5引入IP多媒体域IMS，在IMS域实现全业务的融合思路。 IMS域为叠加域； 引入基于SIP的多媒体呼叫信令协议，实现端到端的IP多媒体业务； 为了解决用户IP地址的问题，IPv6成为网络必选，IPv4成为网络可选； HLR演进为HSS系统。 R5之后WCDMA的核心网主架构基本稳定，R6/R7以后主要是业务功能的增 强和完善，包括：WLAN和3G的融合、MBMS、Presence等等。
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UTRAN 接口和传输网
UU： 移动终端与基站的无线空中接口，无线物理传输层，上、下行各5MHz带宽。 R5: 在R99/R4的基础上，空中接口增加了与HSDPA相关的物理信道。 Iub： RNC与NodeB之间的接口，接口信令：NBAP。 R99/R4：Iub接口采用ATM传输方式，物理层可以是多个E1（2～8）或STM－1。 R5： Iub接口采用ATM传输方式或IP方式，由于引入HSDPA，传输数据量大大增 加，物理层一般使用STM-1。 Iur： RNC与RNC之间的接口，接口信令：RNSAP R99/R4：Iur接口也采用ATM传输方式，物理层一般使用STM－1。 R5： Iur接口采用ATM传输方式或IP方式，物理层一般采用STM－1。
WCDMA关键技术详解
第一章引言1. 演进：（图：1-7）2. UMTS接入技术（UTRA=UMTS Terrestrial Radio Access）要紧分为2类：a) FDD（频分双工）：上下行利用不同的频率。
GSM/CDMA/WCDMA都是FDD系统。
b) TDD（时分双工）：上下行利用相同的频率，但利用不同的时隙。
频带利用率高，但覆盖能力比较弱。
TD-SCDMA属于此类。
还有SDD（空分双工，废弃）。
3. 于1999年确信的IMT-2000所包括的5种技术标准：a)CDMA DS (WCDMA)b)CDMA TDD (TD-SCDMA 和 UTRA TDD)c)CDMA MC (CDMA2000)d) TDMA SC (UWC-136)e) TDMA/FDMA (DECT)4. 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 工作主若是将IMT-2000中多个基于宽带CDMA技术的3G技术融合在一路。
3GPP2那么是将基于IS-95的CDMA2000做标准化。
5. 数字无线通信的覆盖是通过小区来实现的，小区一样来讲是基站中天线簇上某个天线所覆盖的扇形区域。
按覆盖范围分可分为3种：宏小区、微小区和微微小区。
宏小区可提供大的覆盖和高速移动的支持，发射功率也比较大。
微微小区那么可提供大的业务容量，发射功率比较小。
3种小区配合利用（覆盖区域可重叠），再配合智能的小区测量、切换机制能够实现不同的业务需求。
6. 无线多址技术：a) FDMA：频分，第一代模拟通信b) TDMA：时分，GSMc) CDMA：码分，各个用户可能在同一频率，同一时刻段内通信，通过码字区分。
那个区分可能是扩频扰码的不同（WCDMA），也可能是相同的扩频扰码，不同的时刻偏置（CDMA2000）。
3种多址技术可能被组合利用，如CDMA 1X EV-DO就结合了TDMA和CDMA。
区别：双工技术和多址技术7. EDGE：GSM的增强版，采纳不同的调制技术已达到384Kbps的更高速度。
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一、UMTS基本概念
UMTS是通用移动通信系统（Universal Mobile Telecomunication）的简称。
它是ITU的IMT-2000第三代移动通信系统（3G）的重要组成部分。
UMTS系统将整个网络划分为两部分，即核心控制部分、无线接入部分。
在核心控制部分采用ATM技术及相应的接口技术达到同时支持电路交换、包交换两种方式的目的。
在无线接入部分采用UTRA（UMTS Terrestrial Radio Access）作为全球地面无线接入的标准。
UTRA接口的基础为W-CDMA技术，它具有CDMA技术的全部优点。
同时，它还可以根据不同话务分布在无线接入中采用不同的调制解调方式：对于话务密度较高的城区可采用TDD方式、郊区则可采用FDD方式，为灵活组网提供了极大的方便。
UMTS系统除支持现有的话音、数据业务外，还可以为移动用户提供全新的交互式多媒体业务。
它的高容量系统可提供2Mbit/s的数据传输速率。
目前，英国、德国等部分欧洲国家将陆续开通UMTS的商用网络。
UMTS技术已引起了全球范围的广泛关注。
二、UMTS网络结构与接口
1．整体网络结构分为UTRA网络和核心网络两大部分。
UTRA网络中的网元种类较少，主要包括BTS和RNC两种。
BTS与GSM系统中的基站相同，是无线信号收发的基本单元，它可以支持WCDMA的编码方式。
RNC（无线网络控制器）的功能相当与GSM系统中BSC与GPRS的PCU 两者的结合，它承担无线资源管理、BTS控制以及切换管理等功能。
RNC之间采用ATM方式连接。
整个无线接入网络的主要功能包括：
（1）无线资源管理（RRM功能）；
（2）无线接续的移动管理（如切换管理功能）；
（3）无线接入承载（RAB功能），可以根据核心网络的不同要求提供不同的接口类型；
（4）安全功能管理（如加密等）；
（5）位置业务（LCS）管理，从而确定用户设备的位置信息。
核心网络分为电路交换部分、包交换部分两个层面。
电路交换部分中TRAU为编码变换单元，为UTRA与MSC提供连接。
它将RNC侧的ATM传输方式转换为TDM，从提供MSC所必需的电路连接。
MSC、HLR、VLR功能与GSM 网中相应网元的功能一致。
包交换部分的结构与GPRS结构相近：SGSN为UE提供移动性管理、路由选择等服务；GGSN主要是提供与外部数据网的接口；DNS即域名服务器，将域名翻译成相应的IP地址。
从网络结构可以看出UMTS 系统核心网络部分是基于GSM/GPRS网络的演进，保持了与GSM/GPRS系统的兼容性，可以提供现有GSM系统的相关服务。
核心网络可以将用户接入各种外部网络以及业务平台，如：电路交换话音网、包交换话音网（IP语音网）、数据网、Internet、Intranet、电子商务、短信中心等。
2．UMTS系统主要包括以下接口类型：
（1）B接口：MSC(VLR；
（2）D接口：MSC(HLR；
（3）E接口：MSC(MSC；
（4）Gc接口：GGSN(HLR；
（5）Gj接口：GGSN(外部数据网
（6）Gn接口：SGSN(GGSN；
（7）Gr接口：SGSN(HLR；
（8）Gs接口：SGSN(MSC/VLR；
（9）Uu接口：UE（用户设备）(BTS；
（10）lub接口：BTS(RNC；
（11）lur接口：RNC(RNC；
（12）lu接口：RNC与核心网络之间的接口，lu接口包括lu cs（电路交换lu接口）、lu ps（包交换lu接口）两种。
其中Uu接口、lub接口、lur接口、lu接口为UMTS系统的特有接口类型。
lub接口、lur接口、lu接口的传输协议均为ATM协议，且根据信息的类型采用ATM协议的不同层进行传输。
三、UMTS系统主要协议
1．UTRA系统的协议平台
UTRA系统的通用协议分为两个平面，即控制面协议、用户面协议。
控制面协议用于控制无线接入承载业务和用户设备与网络的连接(包括业务请求,控制不同传输源,切换等等)；用户面协议用于实现无线接入承载业务,例如：载着数据通过接入层等。
在UTRA系统中采用了四个新的应用部分信令协议：RANAP、RNSAP、NBAP和ALCAP。
RANAP（无线接入网络应用协议）用于RNC与核心网络的连接，它包括GSM系统BSSMAP协议。
该协议的主要功能有：RAB管理、透明传输NAS消息流程、寻呼、安全模式控制、位置信息报告等等。
RNSAP（无线网络子系统应用协议）用于RNC之间的连接。
该协议的主要功能有：无线链路管理、物理信道的重新配置、位置更新的实施等等。
NBAP（结点B应用协议）用于BTS与RNC之间的连接。
该协议的主要功能有：扇区配置管理；无线链路的监控、管理；普通信道、专用信道的测量；系统信息管理等等。
ALCAP（接入链路控制应用协议）定义了与用户面建立、释放传输承载的方式。
在lub、lur、lu cs接口上，用户数据通过ATM结构中的AAL2传送，此时需要建立控制机制，而在lu ps接口上，数据通过AAL5传送，则不需要建立控制机制。
2．核心网络信令协议
核心网络中采用了多种协议。
核心网络基础的传输机制采用了ATM/AAL5协议，ATM的上一层包括MTPS、IP地址两种协议，整个网络的各结点间既可以通过MTP3中的信令点进行寻址、又可以通过IP地址进行寻址。
SCCP层为上层RANAP协议中的面向连接业务提供支持。
RANAP协议的功能与UTRA系统中提高的功能相同，它适用于lu cs、lu ps两种接口。
TCAP、CAP/INAP、MAP 及用户部分（包括TUP、ISUP等）的协议与GSM系统中的协议功能相同。
UDP协议用于控制非面向连接的数据传输；GTP协议用于RNC与SGSN之间（lu ps接口）、SGSN与GGSN之间（Gn接口）IP信道的建立、释放、控制等功能。
UDP、GTP协议用于UMTS系统中数据功能的相关业务，它们都建立在IP协议的基础之上。
核心网络的协议体系保证了UMTS系统的高质量话音业务以及高速率数据业务的实现。