解析通信技術(shù)從GSM+GPRS到3G的演進(jìn)

0、前言

　　如何把世界上最大規模的GSM網(wǎng)絡(luò )（更準確地說(shuō)，是GSM+GPRS網(wǎng)絡(luò )）順利演進(jìn)到3G技術(shù)體系系統非常重要。本文就GSM+GPRS演進(jìn)到3G WCDMA的策略進(jìn)行探討并給出自己的思考和心得。

　　2G到3G的發(fā)展既是業(yè)務(wù)的推動(dòng)，也是技術(shù)不斷發(fā)展的必然，當然，這中間有著(zhù)復雜的過(guò)程，首先2G系統因為數據通信業(yè)務(wù)需要，GSM從單一的電路交換只支持通話(huà)業(yè)務(wù)升級到2.5G，即GPRS、GSM+GPRS在核心網(wǎng)絡(luò )中分成電路域（CS）和分組交換域（PS），這樣一來(lái)，就使得形成的GSM+GPRS移動(dòng)通信系統不僅僅能支持話(huà)音通信，而且可以支持低速數據通信和短消息。

　　基于GSM技術(shù)發(fā)展而來(lái)的寬帶CDMA即WCDMA技術(shù)與2G移動(dòng)通信技術(shù)在結構上有很大不同，而是和2.5G的結構上有些相似，除了結構上的問(wèn)題外，3G采用的技術(shù)為CDMA，這也與2G采用的FDD TDMA標準制式不同。

　　TDMA時(shí)分多址，是通信中的基本多址技術(shù)之一，在2G（GSM）移動(dòng)通信系統中多被采用，時(shí)分多址的基本概念是把時(shí)間分割成周期性的幀，每一個(gè)幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙向基站發(fā)送信號，在滿(mǎn)足定時(shí)和同步的條件下，進(jìn)行發(fā)送和信號的接收。

　　CDMA碼分多址，它是在數字技術(shù)的分支—擴頻通信技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種嶄新而成熟的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，CDMA技術(shù)的原理是基于擴頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數據，用一個(gè)帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進(jìn)行調制，使得原數據信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調制并發(fā)送出去，接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實(shí)現信息通信。

　　GSM+GPRS和3G在體系架構上基本相同，都由用戶(hù)終端、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)側和核心網(wǎng)組成，其到3G的演進(jìn)主要體現在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)側與核心網(wǎng)兩大部分。

1、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)側的演進(jìn)

　　GSM+GPRS的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)側與WCDMA的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)側差異特別大，要完成從GSM+GPRS到3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)側的演進(jìn)需要拋棄掉原有的體系重新建設3G的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)體系。

　　GSM+GPRS的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)部分由基站BTS和基站控制器BSC組成，BSC通過(guò)A接口與核心網(wǎng)MSC/VLR相連，通過(guò)Gb接口與核心網(wǎng)分組域的SGSN相連。

　　3G WCDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)是一個(gè)在全新的頻段上用更高頻譜效率的技術(shù)構建的網(wǎng)絡(luò )。UTRAN的基本單元RNC和Node B與核心網(wǎng)CN通過(guò)Iu和Iub接口連接，且均采用ATM傳輸。

　　它們與GSM+GPRS的無(wú)線(xiàn)接口和接入方式完全不同，因此WCDMA的無(wú)線(xiàn)接入部分將會(huì )重新部署。WCDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)通過(guò)空中接口與用戶(hù)終端相連，RTT可以實(shí)現高速144Kbps的接入速率；中速情況下可以實(shí)現384Kbps的接入速率；室內情況下可以實(shí)現2Mbps的接入速率；根據帶寬需求實(shí)現的可變比特速率信息傳遞；一個(gè)連接中可以同時(shí)支持具有不同QoS要求的業(yè)務(wù)；滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)的延時(shí)要求（從實(shí)時(shí)要求的語(yǔ)音業(yè)務(wù)到盡力而為的數據業(yè)務(wù)）。

　　無(wú)線(xiàn)側平滑過(guò)渡解決方案：

　　●原有GSM+GPRS設備進(jìn)行升級的組網(wǎng)方案

　　對于存在GSM+GPRS網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò )建設在原有的GSM+GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)基礎上考慮升級的解決方案存在技術(shù)上的問(wèn)題。采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )控制器（即RNC）升級的方式，作為無(wú)線(xiàn)側升級后的組網(wǎng)方案。

　　采用上述升級方式的主要困難在于讓BSC設備升級成具有RNC功能的設備，技術(shù)實(shí)現上非常困難。首先，BSC和RNC的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議差異性大，差異性是完全革命性的；其次，傳輸網(wǎng)絡(luò )層和物理層相差也非常大，一個(gè)是基于電路交換，一個(gè)是基于A(yíng)TM交換；其三，用戶(hù)面的處理完全不同，BSC對于用戶(hù)面基本是透明的，而RNC對用戶(hù)面有很復雜的處理。

　　基于以上分析，BSC設備和RNC設備不存在共用設備問(wèn)題，它們兩者的結合不會(huì )有任何成本的節省，反而會(huì )增加設備的復雜度，所以現在主流廠(chǎng)家基本都不考慮采用這種升級的方式。

●在原有GSM+GPRS設備上進(jìn)行疊加的組網(wǎng)方案

　　對于無(wú)線(xiàn)側網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)，目前普遍認同的方案是在原GSM+GPRS設備的基礎上進(jìn)行3G網(wǎng)絡(luò )的疊加。

　　采用疊加方式后，GSM+GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )之間沒(méi)有直接連接。至于與核心網(wǎng)的連接，與核心網(wǎng)采用的演進(jìn)方式有關(guān)。

　　需要說(shuō)明的是，雖然GSM+GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )從組網(wǎng)結構上看沒(méi)有直接連接，但Iub和Abis口共用傳輸是沒(méi)有問(wèn)題的。

2、核心網(wǎng)側演進(jìn)方案

　　2.1　核心網(wǎng)側演進(jìn)的三種解決方案

　　與WCDMA系統在無(wú)線(xiàn)側無(wú)法平滑演進(jìn)所不同的是，核心網(wǎng)側是可以演進(jìn)的。根據核心網(wǎng)側電路域和分組域的演進(jìn)方式不同，下面提出三種解決方案。

　　●核心網(wǎng)全升級過(guò)渡

　　對于現有的GSM+GPRS網(wǎng)絡(luò )，有的通信設備廠(chǎng)商支持從GSM+GPRS網(wǎng)絡(luò )向3G系統的演進(jìn)，并提供全面的解決方案。這些通訊設備廠(chǎng)商的核心網(wǎng)升級方案是在原有的GSM+GPRS核心網(wǎng)的基礎上，通過(guò)硬件的更新和軟件的升級來(lái)實(shí)現向WCDMA系統的演進(jìn)。

　　GSM+GPRS網(wǎng)絡(luò )在建設時(shí)都有一定的冗余，冗余對網(wǎng)絡(luò )起著(zhù)一定的保護作用，避免網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)量增加時(shí)出現阻塞以保持網(wǎng)絡(luò )的穩定性。這種冗余為核心網(wǎng)的升級、擴容提供了可能，但由于近年來(lái)移動(dòng)用戶(hù)數迅猛攀升，GSM+GPRS核心網(wǎng)的冗余已經(jīng)很小，強行升級、擴容勢必影響網(wǎng)絡(luò )的穩定性；而對網(wǎng)絡(luò )側而言，即使現在通過(guò)升級能夠暫時(shí)滿(mǎn)足組網(wǎng)的需求，在將來(lái)網(wǎng)絡(luò )向全IP演進(jìn)的過(guò)程中，還是需要新建3G的核心網(wǎng)，從網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的角度來(lái)看，升級并不能為運營(yíng)商建網(wǎng)節省成本。

　　站在運營(yíng)商的角度看，系統的穩定可靠和設備的性能價(jià)格比是最值得關(guān)心的。核心網(wǎng)的建設只占整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)建設成本的20%左右，核心網(wǎng)升級并不能為運營(yíng)商節約多少成本，但卻極大地降低了網(wǎng)絡(luò )性能，使得設備的性能價(jià)格比降低。這種升級帶來(lái)的系統無(wú)疑是極不穩定的，從戰略角度來(lái)看，運營(yíng)商只有建設一個(gè)高質(zhì)量、高起點(diǎn)的精品網(wǎng)絡(luò )才能在未來(lái)激烈的競爭中贏(yíng)得用戶(hù)，而承擔如此大的風(fēng)險通過(guò)升級方式來(lái)進(jìn)行WCDMA系統演進(jìn)，毫無(wú)疑問(wèn)不是首選和最佳方案。