了解3GPP R99标准及其应用

1.R99介绍

在WCDMA R99版本中，既要满足3G系统设计要求，又要兼顾与GSM/GPRS的后向兼容性要求。WCDMA R99网络与GSM/GPRS网络的异同分别体现在网络结构、接口/信令、业务能力、计费能力和网络设备等方面。

（1）无线接入网

无线接入网由UE、RNC（Radio Network Control）和NodeB组成。UE是用户终端设备，它主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等；UE通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通语音、宽带语音、移动多媒体、Internet应用（如E-mail、WWW浏览和FTP，File Transfer Protocol，文件传输协议等）。

RNC是RNS（Radio Network Subsystem，无线网络子系统）的控制部分，负责对各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。主要功能包括系统信息广播与接入控制功能、切换、RNC迁移、功率控制、宏分集合并、无线资源分配及管理等功能。

NodeB是WCDMA系统的基站，受RNC控制，由一个或多个小区的无线收发信设备组成，完成RNC与无线信道之间的编码转换，实现空中接口与物理层间的相关处理，如无线信道编码、交织、速率匹配和扩频等，并完成一些无线资源管理功能。

（2）核心网

3GPP R99核心网主要包括移动业务交换中心（MSC）/访问位置寄存器（VLR）、GPRS服务支持节点（SGSN）、GPRS网关支持节点（GGSN）、归属位置寄存器（HLR）/鉴权中心（AUC）和设备识别寄存器（EIR）。

移动业务交换中心是网络的核心，它提供交换功能，把移动网络用户与固定网络用户连接起来，或者把移动用户互相连接起来。MSC为用户提供各种业务，它对位于其管辖区域中的移动台进行控制、交换，并为所管辖区域中MS呼叫接续所需检索信息的数据库。访问位置寄存器存储进入其覆盖区中的移动用户的全部信息，一些数据（例如用户的号码、所处区域的识别和向用户提供的业务种类等参数）使得移动业务交换中心能够建立呼入和呼出的呼叫。

GPRS服务支持节点用于执行移动性管理、安全管理、接入控制和路由选择等功能。GPRS网关支持节点负责提供GPRS/PLMN与外部分组数据网的接口，并提供必要的网间安全机制（如防火墙）。

归属位置寄存器存储与用户有关的数据，包括用户的漫游能力、签约服务和补充业务，它还为移动交换中心提供移动台实际漫游所在地的信息，这样就使任何来话呼叫立即按选择的路径发送给被叫用户。每个移动用户都应在其归属位置寄存器中注册登记。鉴权中心存储保证移动用户通信隐私的鉴权参数等必要信息。在用户的安全机制上，GSM由AuC提供鉴权三元组，采用A3/A8算法对用户进行鉴权及业务加密；3GPP R99由AuC提供鉴权五元组，定义了新的用户加密算法，并采用认证令牌机制增强用户鉴权机制的安全性。

设备识别寄存器是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、监视和闭锁等功能，通过对照禁止使用网络的某个或者成批的移动台号码的清单，来禁止某些非法移动台的使用。此外，3GPP R99核心网还包括一些智能网设备和短消息中心等设备（见图2-4-9）。

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图2-4-9 3GPP R99标准网络结构

（3）业务能力

WCDMA R99定义了CAMEL3（Customized Application for Mobile Enhanced Logic，移动增强逻辑的特定用户应用）规范，增强了对智能网业务的支持。在业务计费方面：WCDMA R99与GSM的计费系统架构一致，但是在计费功能和话单描述方面存在区别，包括话单采集单元和话单处理软件等。

（4）网络设备

WCDMA R99与GSM/GPRS的网络设备功能基本相同，差别主要体现在软件上。GSM的MSC基于TDM（Time Division Multiplex，时分复用）交换技术，而WCDMA R99的MSC支持ATM传输。

总之，由于WCDMA R99与GSM/GPRS在网络结构、接口协议及设备功能等方面的兼容性，在WCDMA R99标准发布以后，其系统和终端产品从研发到商用，这之间的时间跨度相对较短。WCDMA R99是所有WCDMA标准版本中商用规模最大和商用成熟度最高的一个，在商用过程中积累的大量实际运营经验也促进了相关设备产品的完善。

2.3GPPR99标准的特点与功能

3GPP R99系统采用分组域和电路域分别承载与处理的方式接入PSTN和公用数据网。3GPP R99标准比较成熟，充分考虑了对现有产品的向下兼容及投资保护，开始的商业部署全都采用了3GPP R99，其主要优点在于技术成熟稳定，风险小；多厂商供货环境形成；可充分利用现有网络资源（如各级汇接网和信令网）；互连互通测试基本完成。

3GPP R99也存在着如下缺点：核心网由于考虑向下兼容，其发展滞后于接入网，接入网已分组化的AAL2语音仍须经过编解码转换器转化为64kbit/s电路，降低了语音质量，导致核心网的传输资源利用率低；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，但在未来发展中存在技术过时、厂家后续开发力度不够、备品备件不足和新业务跟不上等问题。

3GPP R99版本的主要功能包括无线接口采用WCDMA技术；采用AMR（Adaptiue Mul-tiple Rate，自适应多速率）编码技术、快速功率控制技术和软切换技术；在核心网内部的接口上，3GPP R99和GSM/GPRS非常相似，只是在部分接口与功能上，3GPP R99网络有所增强。3GPP R99引入了新的Iu和Iu-b接口，新增了Iu-r和Gs接口，而且Iu、Iu-b和Iu-r接口均开放，采用ATM和IP方式传输数据；在业务能力上，3GPP R99网络所提供的业务和GSM/GPRS相比要丰富得多，例如在3GPP R99中，增加了对短消息的CAMEL业务和GPRS业务的控制；3GPP R99系统对业务的提供更加灵活，例如短消息业务既可以通过电路域实现，也可以通过分组域实现，网络可根据实际情况灵活选择；开放业务等；为了更好地支持各种业务的传输，3GPP R99网络采用宽带分组交换技术（如ATM）；在传输方面，既可以采用TDM这种传统的传输方式，也可以采用ATM传输。

3GPP R99核心网只是为2G向3G系统过渡而引入的解决方案，真正的WCDMA系统核心网是全IP核心网，在R4和R5标准中已制定了大致方案。