3GPP FDD WCDMA系統(tǒng)特點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)狀況

2019-11-03 09:26:12

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

孫保紅

北電網(wǎng)絡(luò)公司

　　作為歐洲統(tǒng)一的第三代無(wú)線通訊標(biāo)準(zhǔn)，符合3GPP規(guī)范的FDD WCDMA技術(shù)及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，不僅在歐洲，在全球范圍也得到了廣泛的采納。從目前的技術(shù)發(fā)展情況來(lái)看，各廠家的系統(tǒng)目前在全球各地正處于大規(guī)模的測(cè)試或試商用階段，預(yù)計(jì)領(lǐng)先的運(yùn)營(yíng)商到2003就會(huì)將其網(wǎng)絡(luò)投入小規(guī)模商用。本文主要就符合3GPP規(guī)范的FDD WCDMA系統(tǒng)其技術(shù)構(gòu)成、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展及相關(guān)版本的一些特點(diǎn)，就個(gè)人的理解，作簡(jiǎn)單的介紹，同時(shí)也提出一些個(gè)人的看法，以供商榷。

　　作為最新的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，符合3GPP規(guī)范，基于FDD的WCDMA系統(tǒng)，其關(guān)鍵技術(shù)涵蓋了以下六個(gè)主要方面：1. CDMA技術(shù)

　　WCDMA系統(tǒng)采用了寬帶的CDMA碼分多址方式，所以包含了很多CDMA的關(guān)鍵技術(shù)，如軟切換、更軟切換、功率控制等。同時(shí)，從話音業(yè)務(wù)的角度來(lái)說(shuō)，WCDMA系統(tǒng)仍可算是上行受限。從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃角度而言，WCDMA與GSM有本質(zhì)的區(qū)別。同時(shí)，由于WCDMA來(lái)源于CDMA，其容量由誤塊率控制，相對(duì)于GSM，仍然是CDMA軟容量的概念。

2. 電路交換

　　在WCDMA系統(tǒng)目前產(chǎn)品化較為成熟的、市場(chǎng)上正在大量部署的R99版本標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，CS域采用的仍是基于64K電路交換的MSC架構(gòu)，所有從UTRAN當(dāng)中傳出的分組話音，需經(jīng)適當(dāng)?shù)木幗獯a轉(zhuǎn)換，變?yōu)殡娐贩绞酵ㄟ^(guò)核心網(wǎng)傳送；反之則做相反的轉(zhuǎn)換。

3. ATM技術(shù)及協(xié)議

　　在WCDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是R99和R4的UTRAN中，大量采用了ATM及其相關(guān)協(xié)議作為2層傳送機(jī)制和服務(wù)質(zhì)量保證機(jī)制，如AAL2話音封裝，AAL5信令封裝，CAC連接接納控制機(jī)制及網(wǎng)絡(luò)PNNI網(wǎng)絡(luò)信令等。

4. ip承載及應(yīng)用

　　IP作為目前數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)事實(shí)上的底層承載標(biāo)準(zhǔn)，在WCDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中獲得了廣泛采用，從UTRAN當(dāng)中傳出的數(shù)據(jù)包，透過(guò)PS域可承載于IP，通過(guò)SGSN傳至GGSN出至公共數(shù)據(jù)網(wǎng)。R4及以后的版本，分組話音也可承載于IP，至PSTN出口網(wǎng)關(guān)編解碼轉(zhuǎn)換至電路方式，入PSTN；反之則做相反的轉(zhuǎn)換。

5. 分組語(yǔ)音技術(shù)

　　R4以后，電路域的話音采用了分組而非TDM方式承載，采用了標(biāo)準(zhǔn)的分組話音網(wǎng)關(guān)加服務(wù)器的分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，采用H.248作為網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，同時(shí)，相對(duì)于64K電路靜態(tài)交換方式而言，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜程度加大，服務(wù)質(zhì)量保證能力要求提高。

6. 移動(dòng)信令

　　WCDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中由于考慮到對(duì)2GGSM核心網(wǎng)設(shè)備的向下兼容性，大量保留了傳統(tǒng)GSM的信令，在WCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)本身及對(duì)2GGSM的漫游過(guò)程中均會(huì)用到。

　　就WCDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)本身而言，歷經(jīng)多年努力，目前已有R99,R4,R5三個(gè)版本完成定稿，其中最新的R5版本于2002年6月完成。其三個(gè)版本各有特色，主要體現(xiàn)在：

R99：

　　接入部分主要定義了全新的5MHz每載頻的的寬帶碼分多址接入網(wǎng)，采納了功率控制、軟切換及更軟切換等CDMA關(guān)鍵技術(shù)，基站只做基帶處理和擴(kuò)頻，接入系統(tǒng)智能集中于RNC統(tǒng)一管理，引入了適于分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議和機(jī)制，數(shù)據(jù)速率可支持144Kbit/s、384Kbit/s，理論上可達(dá)2Mbit/s。基站和RNC之間采用基于ATM的Iub接口，RNC分別通過(guò)基于ATM AAL2的Iu-CS和AAL5的Iu-PS分別與核心網(wǎng)的CS域和PS域相連。

　　在核心網(wǎng)定義的過(guò)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(guò)編解碼轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)話音由ATM AAL2至64K電路的轉(zhuǎn)換，以便與GSM MSC互通。分組域仍然采用了GPRS SGSN和GGSN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相對(duì)于GPRS，增加了服務(wù)級(jí)別的概念，分組域的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證能力提高，帶寬增加。

　　從系統(tǒng)角度來(lái)看，系統(tǒng)仍然采用分組域和電路域分別承載與處理的方式，分別接入PSTN和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。

　　從一般觀點(diǎn)來(lái)看，R99比較成熟，較適用于需要立即部署網(wǎng)絡(luò)的新運(yùn)營(yíng)商，同時(shí)也適用于擁有GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的既有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，因其充分考慮了對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的向下兼容及投資保護(hù)，目前的商業(yè)部署全都采用了R99，其主要優(yōu)點(diǎn)在于：

　　1) 技術(shù)成熟，風(fēng)險(xiǎn)小；

　　2) 多廠商供貨環(huán)境形成；

　　3) 互聯(lián)互通測(cè)試基本完成；

　　但也正因?yàn)榭紤]了向下兼容，R99也存在這樣或那樣的缺點(diǎn)：

　　1) 核心網(wǎng)因?yàn)榭紤]向下兼容，其發(fā)展滯后于接入網(wǎng)，接入網(wǎng)已分組化的AAL2話音仍須經(jīng)過(guò)編解碼轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為64K電路，降低了話音質(zhì)量，核心網(wǎng)的傳輸資源利用率低；

　　2) 核心網(wǎng)仍采用過(guò)時(shí)的TDM技術(shù)，雖然技術(shù)成熟，互通性好，價(jià)格合理，但未來(lái)存在技術(shù)過(guò)時(shí)，廠家后續(xù)開(kāi)發(fā)力度不夠，備品備件不足，新業(yè)務(wù)跟不上的問(wèn)題,從5-10年期投資的角度來(lái)看，仍屬投資浪費(fèi)；

　　3) 分組域和電路域兩網(wǎng)并行，不僅投資增加，而且網(wǎng)管復(fù)雜程度提高，網(wǎng)絡(luò)未來(lái)維護(hù)費(fèi)用較高，演進(jìn)思路不清晰；

　　4) 網(wǎng)絡(luò)智能仍然基于節(jié)點(diǎn)，全網(wǎng)新業(yè)務(wù)部署仍需逐點(diǎn)升級(jí)，耗時(shí)且成本高。

R4：

　　相對(duì)于R99，R4無(wú)線接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變，改變的只是一些接口協(xié)議的特性和功能的增強(qiáng)，如引入直放站，解決復(fù)雜地形覆蓋問(wèn)題和扇區(qū)降低終端和基站的發(fā)射功率以提高容量，Node B同步減少系統(tǒng)鄰近小區(qū)的交調(diào)干擾，降低傳輸網(wǎng)絡(luò)的成本，Iub和Iur上的AAL2連接的QoS優(yōu)化、RRM(無(wú)線資源管理)的優(yōu)化，Iu上RAB(無(wú)線接入承載)的QoS協(xié)商，增強(qiáng)的RAB支持，Iub、Iur和Iu上的傳輸承載過(guò)程的修改；

　　而核心網(wǎng)電路域變化較大，主要體現(xiàn)在：

　　1) 網(wǎng)絡(luò)由TDM中心節(jié)點(diǎn)交換型演進(jìn)為典型的分組話音分布式體系結(jié)構(gòu)；

　　2) 網(wǎng)絡(luò)采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)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(wǎng)話音承載方式均由分組方式實(shí)現(xiàn)；

　　3) 由于優(yōu)化了話音編解碼轉(zhuǎn)換器，改善了WCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部話音分組包的時(shí)延，提高了話音質(zhì)量，編解碼轉(zhuǎn)換有可能只需在與PSTN的公網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)，同時(shí)提高了核心網(wǎng)傳輸資源的利用率；

　　4) 同時(shí)，由于話音采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式傳遞，相對(duì)于TDM64K靜態(tài)電路帶寬分配而言，可提高傳輸網(wǎng)的效率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬動(dòng)態(tài)分配，避免TDM擴(kuò)容時(shí)需反復(fù)調(diào)配2M電路的煩瑣程序。

　　但R4相對(duì)于R99，也存在缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在:

　　1) 全新協(xié)議和技術(shù)；

　　2) 目前暫時(shí)無(wú)商業(yè)部署；

　　3) 互連互通有待測(cè)試；

　　4) 與R99業(yè)務(wù)基本相同；

R5：

　　于今年6月間定稿。接入網(wǎng)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(shù)據(jù)承載，HSDPA支持高速下行分組數(shù)據(jù)接入，應(yīng)用不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，峰值數(shù)據(jù)速率可高達(dá)8-10Mb/s。采納了混和ARQII/III以增強(qiáng)分組數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院透咝裕С諶AB增強(qiáng)功能，對(duì)Iub/Iur的無(wú)線資源管理進(jìn)行了優(yōu)化，增強(qiáng)了UE定位功能，支持相同域內(nèi)的不同RAN節(jié)點(diǎn)與不同CN節(jié)點(diǎn)的交叉連接。

　　相對(duì)于R4，R5核心網(wǎng)增加了IMS（IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM）IP多媒體子系統(tǒng)，但由于標(biāo)準(zhǔn)剛剛定稿，同時(shí)大量業(yè)務(wù)由于時(shí)間關(guān)系，不得不推后到R6考慮，故IMS域目前還無(wú)法完全取代R4分組化的CS域，支持某些傳統(tǒng)業(yè)務(wù)和滿足管制規(guī)定方面的要求，換句話說(shuō)，R5仍然需要R4分組化的CS域的部署，R5只是R4的補(bǔ)充和滿足IP多媒體業(yè)務(wù)的需求的一個(gè)版本。

　　從無(wú)線通訊的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷史來(lái)看，每一代標(biāo)準(zhǔn)，其生命周期大約在10-15年間，目前廣泛使用的2G標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，已無(wú)法滿足用戶日新月異的業(yè)務(wù)需求，作為劃時(shí)代的全新一代無(wú)線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，WCDMA技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，雖然存在這樣那樣的問(wèn)題，但就歷史發(fā)展的階段而言，仍具有旺盛的生命力。

----《世界電信網(wǎng)絡(luò)》