3GPP FDD WCDMA系统特点和标准状况

孙保红

北电网络公司

　　作为欧洲统一的第三代无线通讯标准，符合3GPP规范的FDD WCDMA技术及其相关标准，不仅在欧洲，在全球范围也得到了广泛的采纳。从目前的技术发展情况来看，各厂家的系统目前在全球各地正处于大规模的测试或试商用阶段，预计领先的运营商到2003就会将其网络投入小规模商用。本文主要就符合3GPP规范的FDD WCDMA系统其技术构成、标准发展及相关版本的一些特点，就个人的理解，作简单的介绍，同时也提出一些个人的看法，以供商榷。

　　作为最新的移动网络系统，符合3GPP规范，基于FDD的WCDMA系统，其关键技术涵盖了以下六个主要方面：

1. CDMA技术

　　WCDMA系统采用了宽带的CDMA码分多址方式，所以包含了很多CDMA的关键技术，如软切换、更软切换、功率控制等。同时，从话音业务的角度来说，WCDMA系统仍可算是上行受限。从无线网络规划角度而言，WCDMA与GSM有本质的区别。同时，由于WCDMA来源于CDMA，其容量由误块率控制，相对于GSM，仍然是CDMA软容量的概念。

2. 电路交换

　　在WCDMA系统目前产品化较为成熟的、市场上正在大量部署的R99版本标准来看，CS域采用的仍是基于64K电路交换的MSC架构，所有从UTRAN当中传出的分组话音，需经适当的编解码转换，变为电路方式通过核心网传送；反之则做相反的转换。

3. ATM技术及协议

　　在WCDMA系统标准，尤其是R99和R4的UTRAN中，大量采用了ATM及其相关协议作为2层传送机制和服务质量保证机制，如AAL2话音封装，AAL5信令封装，CAC连接接纳控制机制及网络PNNI网络信令等。

4. IP承载及应用

　　IP作为目前数据业务事实上的底层承载标准，在WCDMA系统标准当中获得了广泛采用，从UTRAN当中传出的数据包，透过PS域可承载于IP，通过SGSN传至GGSN出至公共数据网。R4及以后的版本，分组话音也可承载于IP，至PSTN出口网关编解码转换至电路方式，入PSTN；反之则做相反的转换。

5. 分组语音技术

　　R4以后，电路域的话音采用了分组而非TDM方式承载，采用了标准的分组话音网关加服务器的分布式网络体系结构，采用H.248作为网关控制协议，同时，相对于64K电路静态交换方式而言，网络规划的复杂程度加大，服务质量保证能力要求提高。

6. 移动信令

　　WCDMA系统标准中由于考虑到对2GGSM核心网设备的向下兼容性，大量保留了传统GSM的信令，在WCDMA系统网络本身及对2GGSM的漫游过程中均会用到。

　　就WCDMA系统标准本身而言，历经多年努力，目前已有R99,R4,R5三个版本完成定稿，其中最新的R5版本于2002年6月完成。其三个版本各有特色，主要体现在：

R99：

　　接入部分主要定义了全新的5MHz每载频的的宽带码分多址接入网，采纳了功率控制、软切换及更软切换等CDMA关键技术，基站只做基带处理和扩频，接入系统智能集中于RNC统一管理，引入了适于分组数据传输的协议和机制，数据速率可支持144Kbit/s、384Kbit/s，理论上可达2Mbit/s。基站和RNC之间采用基于ATM的Iub接口，RNC分别通过基于ATM AAL2的Iu-CS和AAL5的Iu-PS分别与核心网的CS域和PS域相连。

　　在核心网定义的过程中，R99充分考虑到了向下兼容GPRS，其电路域与GSM完全兼容，通过编解码转换器实现话音由ATM AAL2至64K电路的转换，以便与GSM MSC互通。分组域仍然采用了GPRS SGSN和GGSN的网络结构，
相对于GPRS，增加了服务级别的概念，分组域的业务质量保证能力提高，带宽增加。

　　从系统角度来看，系统仍然采用分组域和电路域分别承载与处理的方式，分别接入PSTN和公用数据网。

　　从一般观点来看，R99比较成熟，较适用于需要立即部署网络的新运营商，同时也适用于拥有GSM/GPRS网络的既有移动网络运营商，因其充分考虑了对现有产品的向下兼容及投资保护，目前的商业部署全都采用了R99，其主要优点在于：

　　1) 技术成熟，风险小；

　　2) 多厂商供货环境形成；

　　3) 互联互通测试基本完成；

　　但也正因为考虑了向下兼容，R99也存在这样或那样的缺点：

　　1) 核心网因为考虑向下兼容，其发展滞后于接入网，接入网已分组化的AAL2话音仍须经过编解码转换器转化为64K电路，降低了话音质量，核心网的传输资源利用率低；

　　2) 核心网仍采用过时的TDM技术，虽然技术成熟，互通性好，价格合理，但未来存在技术过时，厂家后续开发力度不够，备品备件不足，新业务跟不上的问题,从5-10年期投资的角度来看，仍属投资浪费；

　　3) 分组域和电路域两网并行，不仅投资增加，而且网管复杂程度提高，网络未来维护费用较高，演进思路不清晰；

　　4) 网络智能仍然基于节点，全网新业务部署仍需逐点升级，耗时且成本高。

R4：

　　相对于R99，R4无线接入网网络结构没有改变，改变的只是一些接口协议的特性和功能的增强，如引入直放站，解决复杂地形覆盖问题和扇区降低终端和基站的发射功率以提高容量，Node B同步减少系统邻近小区的交调干扰，降低传输网络的成本，Iub和Iur上的AAL2连接的QoS优化、RRM(无线资源管理)的优化，Iu上RAB(无线接入承载)的QoS协商， 增强的RAB支持，Iub、Iur和Iu上的传输承载过程的修改；

　　而核心网电路域变化较大， 主要体现在：

　　1) 网络由TDM中心节点交换型演进为典型的分组话音分布式体系结构；

　　2) 网络采用开放式结构，业务逻辑与底层承载相分离，话音分组化，由包方式承载，UTRAN与核心网话音承载方式均由分组方式实现；

　　3) 由于优化了话音编解码转换器，改善了WCDMA系统网络内部话音分组包的时延，提高了话音质量，编解码转换有可能只需在与PSTN的公网网关上实现，同时提高了核心网传输资源的利用率；

　　4) 同时，由于话音采用统计复用方式传递，相对于TDM64K静态电路带宽分配而言，可提高传输网的效率，实现网络带宽动态分配，避免TDM扩容时需反复调配2M电路的烦琐程序。

　　但R4相对于R99，也存在缺点，主要体现在:

　　1) 全新协议和技术；

　　2) 目前暂时无商业部署；

　　3) 互连互通有待测试；

　　4) 与R99业务基本相同；

R5：

　　于今年6月间定稿。接入网中主要引入IP UTRAN和HSPDA的概念，IP可作为UTRAN的信令传输和用户数据承载，HSDPA支持高速下行分组数据接入，应用不同的技术实现手段，峰值数据速率可高达8-10Mb/s。 采纳了混和ARQII/III以增强分组数据信号传输的可靠性和高效性，支持RAB增强功能，对Iub/Iur的无线资源管理进行了优化，增强了UE定位功能，支持相同域内的不同RAN节点与不同CN节点的交叉连接。

　　相对于R4，R5核心网增加了IMS（IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM）IP多媒体子系统，但由于标准刚刚定稿，同时大量业务由于时间关系，不得不推后到R6考虑，故IMS域目前还无法完全取代R4分组化的CS域，支持某些传统业务和满足管制规定方面的要求，换句话说，R5仍然需要R4分组化的CS域的部署，R5只是R4的补充和满足IP多媒体业务的需求的一个版本。

　　从无线通讯的标准发展历史来看，每一代标准，其生命周期大约在10-15年间，目前广泛使用的2G标准及相应的移动网络系统，已无法满足用户日新月异的业务需求，作为划时代的全新一代无线通讯技术标准，WCDMA技术及相关标准，虽然存在这样那样的问题，但就历史发展的阶段而言，仍具有旺盛的生命力。

----《世界电信网络》