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UMTS网络演进和下一代网络NGN‖
| UMTS系统是无线技术采 到目前为止已经有四个版本 | 用WCDMA的第三代移动通信系统 ，即我们熟知的R99、R4、R5和R | ，其标准化工作由3GPP组织完成， 6,下面分别介绍： |
| 1.1 R99网络 |
| R99版本已经稳定，目 核心网方面基于GSM，即保 的数据业务，网络结构图1 以外，还支持上下行速率为 CS2的CAMEL3，并提出了OSA | 前处于完善过程中。它的主要特 留GSM电路交换部分，增加了分 所示。在系统能力方面，目前除 384Kbps的数据业务。在业务方 的初步架构。 | 点是无线接入网采用WCDMA技术， 组域部分，用于支持基于分组交换 了支持GSM／GPRS提供的所有业务 面，智能网规范提出了支持能力级 |
| 这种组网方式适合于传 加无线接入网即可实现3G业 于现阶段的新运营商，因为 开展3G业务。 | 统的GSM／GPRS运营商，因为运 务，这样就保护了运营商的已有 与R4、R5版本相比，在技术和设 | 营商可以延用原有核心网设备，增 投资。当然这种组网方式同样适用 备上更加成熟，有利于运营商迅速 |
| 1.2 R4网络 |
| R4版本与R99版本比较，在无线接入 出了一些改进，来提高系统性能。例如增 网管的实施；规定了直放站的使用，扩大 使得无线资源管理效率更高。在核心网方 控制和承载分开，原来的MSC变为MSC Ser 电路域网络结构图如下： | 网方面没有网络结构的变化，只是在无线技术方面提 加了Node B的同步选项，有利于降低与TDD的干扰和 特定区域的覆盖；增加了无线接入承载的QoS协商， 面，最大的变化在电路域，引入了软交换的概念，将 ver和媒体网关MGW，话音通过MGW由分组域来传送。 |
| 由于电路域的这种变化，相应的在七 的方案。所以在R4 网络中，不仅话音和 送，基于七号信令的移动应用协议MAP和C 进迈出重要一步。 | 号信令的承载方面也提出了新的方案,即基于ATM和IP 数据可以通过统一的分组网络（ATM或IP网络）来传 AP也可以通过分组网络来传送，为核心网向全IP的演 |
| 在R99中七号信令的协 络所共用形式，他的特点是 号信令承载方式，这是一种 网形式，也就是说，传统的 目前，设备厂商正在对这种 。其主要问题是信令要求较 分别是R4提出的基于ATM Ov 也正在开发相应产品，目前 | 议栈为图A，也就是传统的TDM承 技术成熟,并经过了大量的组网 新的承载方式，采用这种协议栈 七号信令网将不存在，SCCP协议 信令承载方式进行开发，尚处于 高的可靠性，而IP技术在这方面 er SDH／PDH的七号信令承载方 尚未有商用组网。 | 载方式，这是目前固网和2G移动网 验证。图B是R4提出的基于IP的七 进行组网的话，将是一种全新的组 的功能通过IP网上服务器来实现。 试验阶段，没有大规模的组网验证 还不能提供可靠的保证。图C和图D 式。与IP承载方式类似，设备厂商 |
| 理论上讲，R4的组网方式有很多优点 方面可以降低建网的成本，并可以灵活扩 合。所以，从网络演进的观点看，这种组 现资源的共享、业务的共享以及网络的综 signal over IP/ATM在技术和实现上尚未 选择这种组网方式的前提首先应该是技术 | ，例如承载方式统一，在技术上具有先进性，在组网 展网络，是网络演进的方向并有利于与固网NGN的融 网方式适合于全业务运营商，因为这样可以较好的实 合管理。但是，由于Voice over IP/ATM 以及 成熟，所以目前并没有大规模组网实例。所以运营商 达到一定的成熟度。 |
| 应该特殊说明一点，如 无线部分和分组域进行升级 的。首先，3GPP规范支持这 R99的电路域很好地配合； 接续时延等方面有很好的保 可靠的QoS；第三，在业务 的，所以采用R4的组网方式 保证业务正常提供的同时， | 果运营商选择了R99组网方式， ，无需改变电路域的组网方式， 种向后的兼容性，也就是说，R4 其次在网络QoS方面，对于话音 证，而利用分组网来承载话音、 方面，因为电路域主要提供话音 ，并不会带来新的业务；第四， 也节省了网络建设的投资。 | 在考虑网络升级到R4时，只需要对 即保留R99电路域，这是完全可行 以至于R5的无线接入网都可以和 业务，R99的TDM方式在话音质量、 信令的技术在短期内还很难达到高 业务，新业务主要基于分组域提出 从网络投资方面考虑，这种方式?br> |
| 1.3 R5网络 |
| R5版本是全IP(或全分 出了高速下行分组接入HSDP 效率；Iu、Iur、Iub接口增 网方面，最大的变化是在R4 实现实时和非实时的多媒体 可以实现话音呼叫，在R5中 网络投资，这一点正如前面 设电路域来实现话音业务， 具有很多优点，正如前面分 的产品的研发尚在进行中， | 组化)的第一个版本，在无线接 A技术，使得下行速率可以达到8 加了基于IP的可选传输方式，使 的基础上增加了IP多媒体子系统 业务，并可以实现与电路域的互 仍然保留电路域并实现与IMS的 所述。但是如果技术成熟的话， IMS和分组域都可以代劳了。全I 析R4网络中提到的一样。目前， 短期内不可能有成熟的产品问世 | 入网方面的改进包括以下方面，提 －10Mbps，大大提高了空中接口的 得无线接入网实现了IP化；在核心 （即IMS系统），它和分组域一起 操作。实际上，这时没有电路域也 互操作主要是保护运营商的R99的 对于新运营商而言，完全不需要建 P的组网方式是网络演进的趋势， IMS的标准化以及设备厂商对于IMS 。 |
| IMS是R5的新增部分，这里简单介绍一下，图3是IMS域的配置： |
| IMS的主要功能实体包 IM-MGW、MRF以及BGCF等，C 功能，是最主要的软交换控 PSTN和IMS之间呼叫控制协 CS-MGW的功能类似，与 MGC 转换和帧协议转换功能；MR 理器），分别进行完成媒体 令转发功能。 | 括：CSCF（呼叫控制服务器）、 SCF的作用是完成入呼叫网关功 制实体；MGCF的作用是根据被叫 议转换，以及控制IM-MGW媒体通 F一起完成资源控制，以及通过 F分为MRFC（多媒体资源功能控 流的控制和承载功能；BGCF的主 | MGCF（媒体网关控制服务器）、 能，呼叫业务触发功能和路由选择 号码和来话情况选择CSCF，并完成 道的呼叫状态；IM-MGW的功能与 回波消除器和码转换器，实现媒体 制器）和MRFP（多媒体资源功能处 要作用是在与PSTN通信时，完成信 |
| 1.4 R6版本进展 |
| R6版本的研究刚刚启动，在核心网方 ，即研究是否在分组域实现控制和承载的 关的形式；还研究IMS与PLMN/PSTN/ISDN ；另外一个研究方向集中在业务方面，包 及数字权限管理等。在无线方面，研究新 以及WLAN与3G系统的结合问题，其中OFDM 版本正在研究过程中，还没有形成完整的 | 面目前研究的项目包括PS域承载无关的网络框架研究 分离，也就是将SGSN和GGSN分为GSN Server和媒体网 等网络的互操作，以实现IMS与其他网络的互联互通 括广播与多播MBMS、语音使能业务、网上聊天业务以 的调制技术正交频分复用OFDM和多天线系统MIMO技术 技术也是后3G（或称为4G）研究的重点技术。目前R6 系列的规范。 |
| 2 UMTS移动网络与NGN的融合 |
| 从UMTS的网络演进可以看出，在网络 开始话音和高层信令都可以选择分组网来 SIP多媒体控制服务器CSCF。在业务提供 多媒体业务演进，除了可以提供的2G所有 网业务、视频点播等高速多媒体业务的实 提供开放接口，从而实现业务的灵活扩展 络结构、接口协议以及业务提供方面谈谈 | 技术方面，正从基于电路交换向分组交换演进，从R4 承载，控制由软交换实体来完成，例如MSC Server和 方面，正从简单的语音业务和低速数据业务向高速的 业务以外，3GPP还提出了基于位置的业务、无线因特 现方式。此外UMTS和NGN都规定了网络向业务供应商 。这些思路和下一代网络NGN都是一致的，下面从网 UMTS移动网络与NGN的关系。 |
| 2.1 网络结构 |
| 在网络结构方面，NGN 务层、控制层、承载层和接 | 和3G中都提出了分层的网络结构 入层。如图4所示： | ，即将网络分成四个层次，包括业 |
| 在传统电信网络中，业 加、修改业务时，需要对设 而且可能影响其他业务。在 体中分离出来，由各种应用 计费等。业务层面与控制层 体介绍OSA技术。 | 务一般和其他功能混在一起由同 备进行升级改造才能实现，不仅 这种分层结构中，业务的提供有 服务器和认证服务器来完成业务 采用开放的接口，UMTS和NGN使 | 一个设备提供，例如交换痹?br>业务提供速度慢，业务种类单调， 了很大的改变，业务提供从网络实 生成、业务认证、业务运行和业务 用相同的应用编程接口，后面将具 |
| 控制层主要采用软交换技术完成呼叫 一般将这个功能实体称为core server ， 别完成对于话音业务的控制和对于多媒体 要体现在软交换的设备和协议方面，例如 制功能，而且要实现移动所特有的鉴权、 体网关设备也具有移动特有的一些功能， 另外需要支持TFO/TrFO技术和相应的配置 议、CAP协议；除此以外对于共用的协议 扩展，具体差别将在后面介绍。 | 控制和处理、业务交换和路由选择等功能。在NGN中 在UMTS中MSC server、CSCF都属于这一层面，他们分 业务的控制功能。固网软交换与移动软交换的差别主 移动软交换设备MSC Sever不仅要完成话路相关的控 位置更新、寻呼、切换等移动性管理功能；移动的媒 例如需要支持UMTS中的AMR编码以及宽带AMR等技术， 协调机制。在协议方面，移动网络需要特有的MAP协 ，例如媒体网关控制协议H.248黾恿艘贫喙氐?br> |
| 承载层采用分组技术， 形式在网络中传输，这一层 ，而且由于分组网络的的规 关和多媒体子系统的媒体网 也属于这个层面。 | 即IP承载或ATM承载，信令、话 面上UMTS和NGN完全一致。这种 划简单，可以按照网络发展的状 关都位于这个层面，NGN中的各 | 音以及数据都以IP包或ATM信元的 承载技术实现了资源的最有效利用 况灵活扩容。UMTS中电路域媒体网 种网关设备如信令网关和接入网关 |
| 接入层主要指各种接入 入、WLAN接入、2G接入和3G 不同的接入方式来获取业务 | 方式，包括固定的和移动的接入 接入等多种方式，也就是说用户 。 2.2 接口协议 | 方式，例如普通电话接入、ADSL接 在不同的时间和场合可以灵活选择 |
| 在接口协议方面，UMTS网络与NGN所 H.248／MEGAO协议：称为媒体网关控制协 口协议，在NGN中是core server 与MGW的 UMTS中作了一些移动应用的扩展，3GPP的 的分组包，增加了3G用户平面识别和相应 电路交换数据的识别和相应的程序。为了 CAMEL预付费业务告警音增加了一个新的t | 采用的协议许多都是一致的，主要包括以下协议： 议，在UMTS中这个协议是MSC Server和MGW之间的接 接口协议。UMTS与NGN中的H.248基本一致，差别在于 相关规范对此进行了描述。例如为了识别3G用户平面 程序；为了支持GSM和UMTS的电路交换业务，增加了 支持TFO技术，增加了TFO标识从而支持TFO技术；为 oneID。 |
| BICC协议：在UMTS中BI 的。BICC协议由ITU-T提出 是承载控制和呼叫控制两种 关。而承载控制是在传统IS APM消息和APP参数，能够对 | CC协议是MSC Server之间的Nc接 ，它是类似于ISUP协议，是一个 功能分开，呼叫控制只负责业务 UP协议的基础上，去掉了和具体 多种的承载类型进行控制。 | 口的协议，与NGN中的BICC是一致 承载与呼叫无关的协议。主要思想 流程的实现，和具体的承载类型无 承载有关的消息和参数，增加了 |
| SIP协议：它是由IETF提出的IP网络 议是IP多媒体子系统的主要协议，用于控 演进的进行，IP多媒体子系统的作用越来 供的所有业务，成为全IP网络的主体部分 | 中多媒体通信的应用层协议，在UMTS网络中，SIP协 制移动多媒体业务的建立修改和结束过程。随着网络 越重要，它将来可以实现目前电路域和分组域可以提 ，当然这有赖于SIP协议的不断完善和发展。 |
| SIGTRAN协议：称为信 统七号信令系统的信令互通 的互通，也包括与PSTN的互 入，信令网关完成这个尤?br> | 令传送协议，在UMTS网络中，SI ，通过信令网关（SG）实现，这 通。在NGN中允许多种接入方式 过程的信令转换。 | GTRAN用于实现IP承载的信令与传 种互通包括与R4版本以前的电路域 ，其中包括通过原有PSTN网络的接 |
| 2.3 业务 |
| 在业务方面，UMTS和NG 实现方式方面也是类似的， 中称为OSA API，而这两个A 在业务层面上是统一模?br>，用户可通过固定和移动的 某种程度上，UMTS与NGN的 商来说是一种经济的又易于 单。 | N不仅提供的业务种类是相似的 UMTS和NGN都支持开放业务接口 PI是基本相同的，它是由3GPP和 就是说，对于相同的业务，可以 多种接入方式来获得，而3G只是 融合，应首先从业务的融合开始 管理的方法，而且也因为这种融 | ，例如各种多媒体业务，在业务的 ，在NGN中称为PARLY API，在UMTS PARLAY联盟合作制定的。所以二者 同时构建在固定网和移动网络之上 多种接入方式中的一种。所以，在 ，不仅因为这对于一个全业务运营 合比网络中其他层面的融合更为简 |
| 3GPP定义的OSA(开放业务接入)的结构如下： |
| OSA主要包括三个方面内容：应用、 具体应用，例如VPN或基于位置的业务等 ，包括鉴权和发现。在业务可以使用网络 用即被授权接入到特定的业务能力特征； 应到具体的网络能力；业务能力服务器的 征，例如呼叫控制和用户的位置等。相同 呼叫控制可以通过CAMEL或MExE来实现。 | 框架和业务能力服务器，最上层是应用层，包括各种 ，由应用服务器来实现。框架部分主要提供一种机制 能力之前，首先应该进行鉴权，鉴权通过后，某种应 发现功能的主要职责是在鉴权成功后，负责将业务对 主要功能是将网络的功能进行抽象，形成业务能力特 的业务能力特征可以通过不同的网络实体提供，例如 |
| 3 结束语 |
| 前面主要介绍了UMTS网 众所周知，全IP是固定网络 要经历相当长的发展时期， 络QoS这一主要问题之外， 侍猓杂谕绲奈榷ā⒖?br> | 络演进的情况和相应的组网方式 和移动网络的共同趋势，但是任 全IP也不例外。目前在这个发展 也存在网络安全性、网络的维护 靠、高效运行至关重要。 | ，以及与NGN的关系和融合趋势。 何技术从兴起到成熟以至于完善都 过程中，还存在许多问题，除了网 管理、计费等多方面的问题。这些 |