翻译版wcdma技术和系统设计(第三版)中文Chapter 5.pdfVIP

第 5 章 无线接入网体系结构 Fabio Longoni，Atte Länsisalmi and Antti Toskala 5.1 系统结构 本章将全面评述 UMTS 系统结构，包括逻辑网络元素和接口。UMTS 系统采用的结构与 大家熟悉的所有第二代系统及部分第一代系统是一样的。参考文献中将列出有关的 3GPP 技 术规范。 UMTS 系统包含很多逻辑网络元素，每个元素都有规定的功能。在标准中，网络元素都 是在逻辑级上定义的，但是这通常导致相似的物理执行结果，特别是因为有相当数量的开放 接口存在。（对于一个“开放的”接口，其定义要求非常详尽，从而接口两端的设备可以来自 两个不同的设备制造商）。网络元素可以根据相似的功能进行分类，也可以按照所归属的不同 子网分类。 按照功能，网络元素被分成无线接入网（RAN，UMTS Terrestrial RAN=UTRAN）和核 心网（CN）。无线接入网负责处理所有与无线通信相关的功能，核心网负责对话音及数据业 务进行交换和路由查找，以便将业务连接至外部网络。为了完备整个系统，还要定义与用户 和无线接口连接的用户设备（UE）。高层系统结构如图 5-1 所示。 Iu 图 5-1 UMTS 高层系统结构 从技术规范和标准的角度来看，UE 和 UTRAN 协议完全都是新的，这些新协议都是基 于对 WCDMA 新无线技术需求制定的。相反，核心网（CN）的定义来源于 GSM。这样使得 这个采用了新无线技术的系统也具有了一个全球知名的和“强壮”的 CN 技术，从而加速和 便于该系统的引入，并且具有全球漫游的竞争优势。 另外一种对网络元素分类的方法是将它们划分到若干子网中。UMTS 系统是模块化的， 从这个意义上讲，它可能包含若干个相同类型的网络元素。原则上，对于一个特征齐备、可 运行网络的最低要求是每种类型的逻辑网络元素至少有一个（注意，一些特征以及相应的网 络元素是可选的）。正是由于可能存在多个同一类型的元素实体，才能将 UMTS 系统划分为 若干子网，各子网既可以独立地进行工作又可以协同工作，并且通过惟一的标识相互加以区 分。这样的子网叫做 UMTS PLMN（UMTS Public Land Mobile Network——通用移动通信系 第 5 章 无线接入网结构 49 统公众陆地移动网）。典型的例子是一 PLMN 由某家运营商所运营，并连接到其他 PLMN 网 络，以及诸如 ISDN、PSTN、Internet 等的其他类型网络。图 5-2 表示 PLMN 网的元素，为了 便于说明网络连接的情况，图中也包含了外部网络。 图 5-2 PLMN 网的元素图 关于 UTRAN 网络结构的内容将在 5.2 节中介绍，下面先简单介绍网络元素。 UE 包含两个部分： 移动设备（ME）：是通过 Uu 接口进行无线通信的无线终端。 UMTS 用户识别模块（USIM）：是一张智能卡，记载有用户标识，可执行鉴权算法， 并存储鉴权、密钥及终端所需的一些预约信息。 UTRAN 也包括如下两个不同的元素： Node B：转换在 Iub 和 Uu 接口之间的数据流，它也参与无线资源管理（注意，“Node B”一词来自 3GPP 技术规范，整个第 5 章都将采用这种说法；而其他章节中使用更为通用的 “基站”词来表示完全相同的意思）。 无线网络控制器（RNC）：拥有和控制它辖域内的无线资源（Node B 与之相连）。 RNC 是 UTRAN 提供给 CN 所有业务的业务接入点，例如到 UE 的连接管理。 GSM CN 的主要元素如下（图 5-2 中并未表示出诸如提供 IN 业务的其他实体）： HLR（归属位置寄存器）：一个位于用户归属系统的数据库，存储着用户业务剖面 特征的主备份。这些业务剖面特征包括，例如，允许的业务信息、禁止漫游区域，以及诸如 呼叫转发状态和呼叫转发数量等增值业务信息。这个信息在新用户向系统注册入网时创建， 在用户的签约合同期内始终有效。为