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本文是TD-SCDMA的标准协议

2．用户业务识别单元（USIM）域
   用户业务识别单元包含清楚而安全地确定身份的数据和过程。这些功能一般存入智能卡中。它只与特定的用户有关，而与用户所使用的移动设备无关。

        2．2．2 基本结构域

基本结构域可进一步分为直接与用户相连接的接入网域和核心网域，两者通过开放接口连接。接入网域由与接入技术相关的功能组成，而核心网域的功能与接入技术无关。从功能方面出发，核心网又可以分为分组交换业务域和电路交换业务域。但是，网络和终端可以只具有分组交换功能或电路交换功能，也可以同时具有两种功能。

1．接入网域
       接入网域由管理接入网资源的物理实体组成，并向用户提供接入到核心网域的机制。对于UMTS phase 1接入网的标准，现在只包括UMTS无线接入网（UTRAN），其它类型的接入网有待进一步研究。UTRAN是一种新的接入网，其功能由UMTS phase 1定义。为了使UMTS网络能够在两种接入网下运行，特别定义了UTRAN和GSM基站子系统（BSS）接入网的互操作。
     从网络发展及漫游和切换的角度看，UMTS phase 1应后向兼容GSM网络。所以UMTS phase 1将允许运营商引入新的技术，如ATM、IP等。
     UMTS 将支持各种接入方法，以便于用户利用各种固定和移动终端接入UMTS核心网和虚拟原籍环境（VHE）业务。在所有情况下，接入到UMTS网需要使用UMTS的用户业务识别单元。UMTS的移动终端设计成运用于各种无线接入环境。

   2．核心网域

     核心网域由提供网络支持特性和通信业务的物理实体组成。提供的功能包括用户位置信息的管理、网络特性和业务的控制、信令和用户信息的传输机制等。核心网域又可分为服务网域、原籍网域和传输网域：
    * 服务网域：与接入网域相连接，其功能是呼叫的寻路和将用户数据与信息从源传输到目的。它既和原籍网域联系以获得和用户有关的数据与业务，也和传输网域联系以获得与用户无关的数据和业务。
    * 原籍网域：管理用户永久的位置信息。用户业务识别单元和原籍网域有关。
传输网域：是服务网域和远端用户间的通信路径。

          2．2．3 UMTS域间通信

UMTS又划分为应用层、原籍层、服务层、传输层和接入层。其功能模型如图2.2所示。

        
                            图2.2   UMTS域间功能模型

     传输层支持用户数据和网络控制信令的传输。它包括传输所使用的物理传输格式、差错纠正和恢复的机制、无线接口和下层数据的加密机制、为使用所支持的物理格式进行数据适配的机制、为有效使用无线接口而进行数据变换的机制及资源分配等。
服务层是由协议、寻路及传输用户或网络产生的数据与信息等功能组成。和通信业务相关的功能包括在该层内。
原籍层包括协议、与处理和存储预定数据有关的功能及原籍网特定的业务。它也包括允许其它域作为原籍网的功能。与用户数据管理、支付和记费、移动性管理和认证等有关的功能位于该层内。
应用层包括端到端协议和支持基本业务及增值业务的功能。这些功能要利用原籍层、服务层和传输层提供的业务。应用层内的功能和协议可能由GSM/UMTS标准支持，或者已超出UMTS标准的范围。
接入层包括所有和接入网有关的功能。这些功能有：无线接入承载控制、与无线有关的位置管理、使用UTRAN特有的识别连接/断开（Attach /Detacu）、资源管理（支持电路交换和分组接入，提供面向连接和无连接业务）、切换、宏分集、防止在无线的接口进行窃听的加密、无线资源优化压缩、无线信道编码及用户设备位置的确定等。

为了使运营者能够有效地利用网络资源，优化信令负载和减少所需的总体传输容量是成功的关键因素。因此，标准化的目标是建立这样一个结构：使其具有最小的信令流量和最优化的传输结构，便于电路交换和分组交换业务的公共用户数据管理可以在所有相关的网络单元中执行。另外，标准既可以支持分组交换和电路交换业务的综合结点（MSC/SGSN），也可以支持分离的结点，如GSM/GPRS。
从提供多运营商环境的目标出发，UTRAN内的接口应标准化。然而，在这些接口上可能存在和运营商有关的运行与维护功能，因此标准应能够根据运营商的特定需要进行灵活地扩展。另外，UMTS phase 1的语音编/译码器也应标准化，UMTS应支持并行操作以使传输费用更低、语音质量更高。

      2.3 IMT—2000的功能结构模型

ITU建议的IMT—2000功能模块划分的一个主要特点是：将依赖无线传输技术的功能与不依赖无线传输技术的功能分离开来，对网络的定义尽可能地独立于无线传输技术。IMT—2000的功能模块如图2.3所示。它由两个平面组成：无线资源（RRC）平面和通信控制（CC）平面。RRC平面负责无线资源的分配和监视，代表无线接入网完成的功能；而CC平面负责整体的接入、业务、寻呼、载波和连接控制。


                 图2.3 IMT—2000的功能结构模型
        2.3.1 无线资源（RRC）平面包括的功能实体

   在RRC平面中包括四个功能实体。
 （1）无线资源控制（RRC）：处理无线资源总的控制，如无线资源的选择和保留、切换决定、频率控制、功率控制及系统信息广播等。
 （2）移动无线资源控制（MRRC）：处理移动侧的的无线资源控制。
 （3）无线频率的发射和接收（RFRC）：处理无线接口网络侧的用户和控制信息的发射和接收，包括无线信道资源管理和纠错编码。
  （4）移动无线频率的发射和接收（MRTR）：处理无线接口用户侧的用户和控制信息的发射和接收，包括无线信道资源管理和纠错编码。

2.3.2 通信控制（CC）平面包括的功能实体

CC平面包括的功能实体比较多，主要有：
  （1）业务数据功能（SDF）：负责存储与业务和网络有关的数据，并提供数据的一致性检查。其中的数据包括业务轮廓和移动多媒体属性。
  （2）业务控制功能（SCF）：包括整个业务逻辑和移动控制逻辑，负责处理与业务有关的事件，支持位置管理、移动管理和身分管理等功能。
  （3）业务交换功能（SSF）：与呼叫控制功能（CCF）结合在一起，提供呼叫控制功能（CCF）和SCF之间通信所需的功能。
  （4）呼叫控制功能（CCF）：负责提供呼叫控制和连接控制，提供访问智能网功能的触发机制，建立、保持、释放网络中的承载连接。
  （5）特殊资源功能（SRF）：负责提供智能网业务、多媒体业务、分组数据交换业务等所需要的特殊资源，例如收发器、放音设备和会议桥等。
  （6）业务访问控制功能（SACF）：提供与呼叫和承载无关的处理和控制功能，例如移动管理功能。
  （7）终端访问控制功能（TACF）：提供移动终端和网络之间连接的整体控制，例如终端寻呼、寻呼响应检测、切换决定和执行等。
  （8）承载控制功能（BCF）：控制承载实体之间的互联。
  （9）承载控制功能（BCFr, 与无线承载有关）：控制无线承载和对应的有线承载之间的互连和适配。
  （10）移动控制功能（MCF）：在无线接口的移动网侧提供整体业务访问控制逻辑。它可以支持与呼叫和载体无关的业务与网络通信（例如移动性管理）。
  （11）增强的呼叫控制代理功能（CCAF）：为用户提供业务接入功能，是用户与网络CCF的接口。
  （12）终端接入控制代理功能（TACAF）：提供移动终端的接入功能。
  （13）承载控制代理功能（BCAF）：控制无线承载和移动终端其余部分的互联和适配。
  （14）用户身分管理功能（UIMF）：保存诸如标识、安全等用户信息，给网络或业务供应商提供一种手段，用来标识和鉴权IMT—200用户和移动终端。
   (15) 终端/用户登记、鉴权和隐私。
  （16）呼叫/连接建立和控制。
  （17）不同类型的切换。
 
   从以上功能实体结构图中可以看出，IMT—2000不仅负责业务的执行、加载和运行，而且具有位置管理、移动管理等方面的能力。其中作为网络中心的SCF（业务控制功能）包括了全部业务处理和与业务有关的活动。业务逻辑由来自其它实体的业务请求激活，以支持位置管理、移动管理、身份管理和定制业务。SCF和其它实体通信，获得附加的逻辑和处理呼叫、业务逻辑实例所需要的信息。SCF功能分布在归属SCF和访问SCF中。访问SCF为访问本地的用户提供IMT—2000的支持。而用户的永久性数据和业务操作存放在归属SCF中。

      2．3．3  IMT—2000系统结构
   
通过以上分析不难看出，IMT—2000的功能模块大体可以分为三大部分：核心网络、业务控制网络和接入网络。其中核心网络的主要作用是提供信息交换和传输，将采用分组交换或ATM网络，最终过渡到全IP网络，并且与当前的2 G网络后向兼容。业务控制网络是为移动用户提供附加业务和控制逻辑，将基于增强型智能网来实现。接入网络包括与无线技术有关的部分，主要实现无线传输功能。在一般情况下，为了分析方便，人们通常将业务控制网络划入核心网络范围。所以，由无线接入网和核心网这两个子网与用户终端设备就组成了一个完整的IMT—2000系统，其系统结构如图2.4所示。

    1．无线接入网
       无线接入网由以下两部分组成：
      * 无线载体通用功能（RBCF）：包括所有与采用的无线传输技术无关的控制和传输功能。
      * 无线载体特殊功能（RTSF）：包括与传输技术有关的各项功能，可以进一步划分为无线 
        传输技术（RTT）和相关的无线传输适配功能（RTAF）。
    2．核心网
       早期的核心网络（2G系统）可以通过互通单元（IWF）与IMT—2000核心网相连；同 
 时，IMT—2000的接入网也可以通过一定的适配模块（AF）接入早期的核心网。
3．3G终端
   在IMT—2000的初期阶段，用户终端将不得不处于一个多标准的应用环境中，所以必须制造出多模式、多频段的终端设备来实现全球漫游。需要注意的是，在终端设备中，未来软件程序和增值业务将比无线电技术占有更大的份额。



                     图2.4  简型的IMT—2000系统结构
2.4 TD-SCDMA网络结构
现在，我们将介绍TD-SCDMA系统的网络结构，它与标准化组织3GPP制订的通用移动通信系统UMTS（Universal Mobile Telecommunication System ）网络结构是一样的。

2．4．1  设计UMTS网络的基本原则

在设计UMTS网络时，主要应该遵循以下几条原则：

  1．无线接入网和核心网功能尽量分离。即对相关无线资源的管理、调度等功能主要由无线接入网来承担，而对于和业务及应用相关的、贴近用户的功能则由核心网执行。
  2．在逻辑上将传输网和信令网分开。
  3．从标准的角度出发，UE和地面无线接入网UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)采用全新的协议，其设计基于WCDMA/TD-SCDMA无线技术；而核心网CN(Core Network)采用GSM/GPRS第二代的定义。这样，能够实现网络的平滑过渡，保护已有投资，在第三代移动通信系统应用初期实现全球漫游。
UMTS 系统采用和第二代通信系统类似的结构，分成许多逻辑网络单元。这些逻辑网络单元的描述通常从功能和所归属的子网进行分组。而且随着网络功能的增加，在网络单元中也应该增加相应的实体，以确保其功能的完成。

2．4．2  UMTS系统结构

UMTS通用移动通信系统与第二代移动通信系统在逻辑结构方面基本相同。如果从功能上看，可以分成一些不同功能的子网(Subnetwork),主要包括核心网和无线接入网RAN (Radio Access Network)两部分。核心网主要处理UMTS系统内部所有的话音呼叫、数据连接和交换，以及与外部其它网络的连接和路由选择。无线接入网完成所有与无线有关的功能。这两个子网与用户终端设备(User Equipment, UE)一起构成了完整的UMTS系统，其结构如图2.5所示。图中UTRAN执行RAN的功能，它与核心网CN之间的接口为Iu，与用户终端设备UE之间的接口为Uu。关于接入网内容将在后


                        核心网（CN）

                              Iu

                       无线接入网（RAN）

                              Uu

                        用户设备（UE）
       
                    图2.5 UMTS的系统结构


  如果从子网划分的角度来看，UMTS 系统包含若干既能自行工作，又能和其他子网协调工作的子网。图2.6表示出R elease 4网络支持CS（Circuit Switched）和PS（Packet Switched）的PLMN（Public Land Mobile Network）的基本配置。

 
图2.6 支持CS 和 PS 业务的PLMN 网络的基本配置

注：* 为了充分说明网络的平滑演进，在上图中，我们把BSC也加至网络结构图中。
* 图中实线代表用户数据，虚线表示信令。
* 目前没有协议对H接口和I接口的标准化进行描述。

这里给出的基本配置图中没有包含IMS域的功能实体，只是为了方便读者对整个系统有一个概括性的认识。从图中可以看出二代的BSS和三代的RNS的地位相同，CN为了兼容BSS，在SGSN上的Gb接口是和BSS相连的。增加的CS-MGW使得CS域的业务数据流和信令数据流分离，在功能上使得整个CN中CS域的功能单元的分类更清晰。其中的RNS部分通过Iu接口与核心网相连。无线网络子系统RNS包括无线网络控制器和一或多个Node B。Node B可处理1或多个小区，并通过Iub接口与无线网络控制器RNC相连。无线网络控制器RNC之间通过Iur接口连接，Iur可通过RNC间的物理连接直接相连，或者通过合适的传输网相连接。UTRAN相关接口内容将在以后章节中具体描述。
在2.6图中所有的网络功能被考虑在不同的实体中实现，在实际的产品开发中，有些功能可以在同一实体中实现，相应的接口就成为内部接口。A 接口和 Abis 接口参见 GSM 08系列规范，Iu、 Iur和Iub 接口参见UMTS 25.4xx系列规范，B、 C、 D、 E、 F 和 G是用于和 7号信令系统的MAP部分交互信令， G系列接口参见 UMTS 23系列 和 24系列。
上图主要是以Release 4为例阐述了UMTS的网络结构，在后续的标准演进中，要逐步的引进全 IP的传输，网络结构也随之产生相应的变化。因为3G网络结构及其演进和发展是相当复杂的问题，所以我们在第三章和第四章将重点介绍TD—SCDMA的接入网技术和及其物理层。而在第九章讨论有关核心网的问题。

参考文献：
1. 3GPP Technical Specification 23.002, Network Architecture
2. 3GPP Technical Specification 23.101, General UMTS Architecture
3. 3GPP Technical Specification 23.110 Access Stratum (AS): Services and Functions
4. 3GPP Technical Specification23.060 Digital cellular telecommunication system (Phase 2+); General Packet Radio Service (GPRS); Service Description; Stage 2