3GPP R4网络架构及设备功能概述

3GPP R4版本功能于2001年3月份确定，标准已相当完善。在3GPP R4网络中，核心网的电路交换域被分成两层，它们是控制层和连接层。控制层负责控制呼叫的建立、进程的管理和计费等相关功能，连接层主要用来传输用户的数据。关于分组交换域，3GPP R4和3GPP R99没有区别。由于分层结构的引入，可以采用新的承载技术（如ATM和IP）来传输电路域的语音和信令。由于分组交换域的传输是建立在ATM或IP网络上的，因而运营商可以用同一个网络来传输所有业务。

1.3GPPR4标准的体系结构

在核心网电路域部分，3GPP R4版本针对3GPP R99基于TDM的电路核心网进行了很大改进，提出与承载无关的电路交换网络概念，主要体现在网络采用分层开放式结构、呼叫控制与承载层相分离、语音和信令分组化，进而使网络由TDM中心节点交换型演进为典型的分组语音分布式体系结构。语音分组化，以数据报的方式承载，并由ATM或IP网络来传输电路域的语音和信令。因此，接入网与核心网语音承载方式均由分组方式实现。

3GPP R4与3GPP R99版本相比较，在无线接入网的网络结构方面无明显变化，重要的改变是在核心网方面，主要体现在3GPP R4版本在电路域完全体现了下一代网络（Next Generation Network，NGN）的体系构架思想，引入软交换的概念，实现控制和承载分开，3GPP R4的CS域将MSC分为MSC服务器和媒体网关（Media Gateway，MGW），将网关移动业务交换中心（GMSC）分为GMSC服务器和MG，MSC服务器和GMSC服务器承担控制功能，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、移动性管理、资源分配、协议处理、路由、认证和计费等功能。MG执行实际的用户数据交换和跨网处理，各实体之间提供标准化的接口，主要完成将一种网络中的媒体格式转换成另一种网络所要求的媒体格式。除了MSC服务器和MGW外，其他3GPP R4版本的核心网设备，如HLR、VLR、SGSN和GGSN等都继承了3GPP R99的功能。3GPP R4标准的体系结构如图2-4-10所示。

图2-4-10 3GPP R4的网络结构

与3GPP R99相比，3GPP R4的无线接入网结构没有改变，只是在一些接口协议的特性和功能上有所增强，如对Iu-b和Iu-r连接的QoS优化，改进了对实时业务的支持；Iu上无线接入承载的QoS协商，确保无线资源被更有效地利用；对Iu-r和Iu-b接口的无线资源进行管理优化，提高UTRAN效率，改进服务质量等。而核心网部分PS（分组交换）域不变，电路域变化较大，主要体现在：3GPP R4将在电路域中传输的语音等业务放到IP承载网上，呼叫控制由软交换来实现。但此时的IP承载网已不是原来的分组域，因为此时的分组域还没有经过改造，不能保证实时业务的质量。

2.3GPPR4的特点与功能(www.xing528.com)

3GPP R4的特点是将控制与承载分开，软交换MSC服务器为其控制节点，从RNC处将控制流与信息流分开，信息流经过网关进入IP承载网，控制信息到MSC服务器，进入控制层。与3GPP R99相比，3GPP R4版本中的WCDMA系统核心网设备在选择多种的承载网络以及建立承载方式上有很大的自由度。

3GPP R4在电路域核心网中主要引入了基于软交换的分层架构，将呼叫控制与承载层相分离，通过MSC服务器，MG将语音和控制信令分组化，使电路交换域和分组交换域可以承载在一个公共的分组骨干网上。3GPP R4主要实现了语音、数据和信令承载的统一，这样可以有效地降低承载网络的运营和维护成本；而在核心网中采用压缩语音的分组传输方式，可以节省传输带宽，降低建设成本；由于控制和承载分离，使得MGW和服务器可以灵活放置，提高了组网的灵活性，集中放置的服务器可以使业务的开展更快捷。此外，由于3GPP R4网络主要是基于软交换结构的网络，为向R5的顺利演变奠定了基础。

3GPP R4存在的主要问题包括由于采用了分层结构，不同厂家的支持度不一样，产品成熟度不一样，可能出现隔离岛现象；由于新接口的引入，多厂家的支持需更多时间；IP技术在处理实时性业务时QoS方面存在缺陷，且全球尚无大规模商用的先例。

3GPP R4的主要功能包括为电路域各实体间提供标准化接口，MSC服务器通过H.248控制MGW完成媒体间的转换；信令可用IP承载；语音分组化实现了网络带宽动态分配，并且对带宽要求有所下降；TD-SCDMA无线接口技术在3GPP R4阶段被3GPP所接纳。

与3GPP R99相比，3GPP R4业务趋向实时化和多样化，主要包括实时传真、PS域实时业务切换、多媒体消息服务、面向分组数据服务的运营者决定的闭锁业务、在端到端应用透明的PS域流业务；定位业务的增强；VHE概念智能业务的增强等。

3GPP R4系统在核心网电路域采用了软交换技术，引入了全新的协议，同时，随着NGN技术的逐渐成熟，基于软交换技术的3GPP R4电路域核心网在业界引起了广泛的讨论。