WCDMA系统及主要接口协议

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。

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。

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。

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。

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。