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1、第一章 TD-SCDMA概述19世纪Hertz的电磁波辐射试验和1901年Guhlielmo Marconi的跨大西洋无线电通讯实验证实了电磁波具备携带信息的能力。在第二次世界大战期间，种种军事上的需求促进了移动通信技术的巨大发展。第二次世界大战之后，移动通信技术开始转向民用，出现了公众移动通信系统。截至目前，移动通信经历了第一代模拟移动通信系统，第二代数字移动通信系统，现在正在向第三代移动通信系统发展。第三代移动通信系统（简称为3G）在1985年由国际电信联盟（International Telecommunications Union, ITU）提出，当时被称为未来陆地移动通信系统（Fut
2、ure Public Land Mobile Telecommunication System, FPLMTS）。由专门的组织机构TG8/1进行研究。这时第二代移动通信技术尚不成熟，CDMA技术还没有运用于移动通信系统。在TG8/1设立后的前10年，研究的进展比较缓慢。此时FPLMTS的研究工作主要由ITU完成，其中ITU-T负责网络的标准化工作，ITU-R负责无线接口的标准化工作。FPLMTS的研究工作在1996年以后获得了迅速的发展。首先，ITU于1996年为其确定正式的名称：国际移动通信-2000（International Mobile Telecommunication 2000,I
3、MT-2000），意思是该系统预计在2000年前后投入使用，工作频段在2000MHz，最高传输速率为2000kbps。IMT-2000最关键的是无线传输技术（Radio Transmission Technology, RTT）。无线传输技术主要包括多址技术、调制解调技术、信道编码技术、双工技术、信道结构及帧结构等。与2G系统相比，3G系统主要具备以下特点：l 通信的国际性：提供全球无缝覆盖与漫游。l 业务的多样性：提供话音、数据与多媒体业务，车载通信速率为144kbps，步行通信速率为384kbps，室内通信速率为2Mbps。l 个人的使用性：用户使用全球唯一的个人号码；系统能提供高容量、高
4、保密性、高服务质量。l 系统的经济性：网络投资费用、系统设备费用和用户终端费要尽可能的低，并且终端设备体积小、耗电低。1997年，ITU制订了M.1225建议并面向世界范围征求无线传输标准。全球共提出了10个标准。经过激烈的争论，最终确定了三个，即欧洲、日本提出的WCDMA、美国提出的cdma2000和中国提出的TD-SCDMA，结束了中国有史以来在通信标准上没有发言权的历史。2007年10月19日，在日内瓦举行的国际电联无线通信（Radio Assembly）全体会议上，与会国家投票通过了WiMAX正式以OFDMA WMAN TDD的名义成为3G新成员，与WCDMA、cdma2000和TD-
5、SCDMA并列成为全球3G标准。1.1 TD-SCDMA标准的发展1.1.1 TD-SCDMA标准的形成从ITU向全世界征求IMT-2000无线传输技术方案开始，我国就意识到对3G技术标准研究的重要性，并积极参与到3G标准的研究和制订中来。1995年，由中国电信科学技术研究院李世鹤博士为首的一批科研人员承担了国家九五重大科技攻关项目基于SCDMA的无线本地环路（Synchronous CDMA-Wireless Local Loop, SCDMA-WLL）系统研制，项目获得国家科技进步一等奖。原邮电部批准在此技术基础之上按照ITU对第三代移动通信系统的要求形成我国TD-SCDMA第三代移动通信
6、系统无线传输技术（RTT）标准的初稿，该标准文件在我国无线通信标准组（China Wireless Telecommunications Standards group, CWTS）最终修改完成后，1998年6月底由电信科学技术研究院（现大唐电信集团）代表我国向ITU和相关国际标准组织正式提交了TD-SCDMA标准草案。TD-SCDMA标准公布以后，在国际上引起了强烈的反响。得到了中国移动、中国电信、中国联通、西门子等著名的运营商及通信设备公司的重视与支持。TD-SCDMA被ITU正式接纳后，1999年11月，在芬兰赫尔辛基召开的ITU会议上，TD-SCDMA被写入ITU-R M.1457中，
7、并于1999年12月开始与UTRA TDD（也称为宽带TDD或HCR）在3GPP融合，最终在2000年5月伊斯坦布尔WARC会议上，TD-SCDMA正式成为国际第三代移动通信系统标准。2001年3月16日，TD-SCDMA标准被3GPP（3rd Generation Partnership Project）接纳，包含在3GPP R4版本中。2002年10月，信息产业部为TD-SCDMA标准划分了总计155MHz（18801920MHz、20102025MHz及补充频段23002400MHz共计155MHz频率）的非对称频段。TD-SCDMA具备独特的技术优势，与欧洲、日本提出的WCDMA、美国
8、提出的cdma2000并列为国际公认的第三代移动通信系统3大主流标准。TD-SCDMA系统全面满足IMT-2000的基本要求。其采用不需配对频率的时分双工（Time Division Duplex ,TDD）模式，以及FDMA/TDMA/CDMA相结合的多址接入方式，同时使用1.28Mchip/s的低码片速率，扩频带宽为1.6MHz。TD-SCDMA是世界上第一个采用TDD方式和智能天线技术的公众陆地移动通信系统，也是唯一采用CDMA（SCDMA）技术和低码片速率（Low Chip Rate, LCR）的第三代移动通信系统，同时采用了多用户检测、软件无线电、接力切换等一系列关键技术。我国在第一
9、代和第二代移动通信系统标准化过程中都未能有效参与，现在提出的TD-SCDMA系统能作为国际第三代移动通信系统的主流标准，是我国移动通信研究历史上的重大突破，标志着我国在移动通信技术领域已经跨入了世界先进行列。1.1.2 TD-SCDMA与其他3G标准的比较WCDMA（Wideband CDMA）最初主要是由以爱立信、诺基亚公司为代表的欧洲通信设备厂商提出。这些公司在第二代移动通信技术和市场上占尽了先机，并期望能够在第三代移动通信市场上依然保持世界领先的地位。日本由于在第二代移动通信技术上没有采用全球主流的技术标准，而是自己独立制定开发，很大程度上制约了日本设备厂商在世界范围内的作为，所以希望借
10、第三代移动通信的契机，进入国际市场。以NTT DoCoMo为主的各个公司提出的技术与欧洲的WCDMA比较相似，二者相融合，成为现在的WCDMA系统。cdma2000是在IS-95系统的基础上由北美的朗讯、摩托罗拉、北电、高通公司以及韩国三星等公司一起提出的，cdma2000技术选择和设计最大限度地考虑和IS-95的后向兼容，很多基本参数和特性都是相同的，并在接口上采用了增强技术。WCDMA和cdma2000都是采用FDD模式，而TDD模式本身固有的特点突破了FDD技术的很多限制，如上、下行工作于同一频段，基站端的发射机可以根据在上行链路获得的信号来估计下行链路的多径特性，便于使用智能天线等先进
11、技术，同时能够简单方便地适应第三代移动通信传输上、下行非对称数据业务的要求，提高系统频率利用率。在系统组网时，不需要分配大段的连续对称频段，在频率资源紧张的今天，这一点显得尤其重要。以上这些优势都是FDD系统难以实现的。因此，随着技术的不断发展，国际上对使用TDD结合CDMA的技术日益关注。TD-SCDMA正是在这种环境下诞生的。其综合了TDD与CDMA技术的所有优势，具有灵活的空中接口，并采用了智能天线、联合检测等先进技术，具有相当的技术先进性，并且在三个主流标准中具有最高的频谱效率。3G三大主流标准在技术上各自具备下面的特征，表1-1给出了3G三大主流技术标准的对比。表1-1 3G三大主流
12、技术标准对比表制式WCDMAcdma2000TD-SCDMA网络基础GSMIS-95GSM核心网GSM MAPANSI-41GSM MAP载频间隔5MHz1.25MHz整数倍1.6MHz信道带宽5/10/20 MHz1.25/5/10/15/20 MHzN1.6MHz扩频方式DS-CDMAMC-CDMA/DS-CDMATDMA/DS-CDMA扩频因子45124256116双工方式FDD/TDDFDDTDD码片速率3.84Mchip/s1.2288Mchip/s1.28Mchip/s基站间同步异步或同步GPS同步同步帧长10ms20ms10ms调制方式DL:QPSK,UL:BPSKDL:QPSK
13、,UL:BPSKQPSK,8PSK同步检测（上行/下行）与导频相干（导频IQ复用）与导频信道相干与（上行/下行）导频时隙相干切换软切换软切换接力切换功率控制速率1500Hz800Hz0200Hz下行信道导频公共导频和专用导频（采用导频符号，与其他数据和控制信息时分复用）公共导频（与其他业务和控制信道码分复用CDM）特殊时隙：下行导频信道DwPTS上行信道导频导频符号和TPC以及控制数据信息时分复用和I/O复用各信道间码分复用（有反向导频码分信道）特殊时隙：上行导频信道UpPTS业务信道编码卷积码，码率1/2或1/3，约束长度K=9，高速用Turbo码卷积码，码率1/4，1/3或1/2，约束长度
14、K=9，高速用Turbo码卷积码，码率1/2或1/3，约束长度K=9，高速用Turbo码控制信道编码卷积码，码率1/2，约束长度K=9前向：卷积码，码率1/4,约束长度K=9反向：卷积码，码率1/2，约束长度K=9，高速用Turbo码卷积码，码率1/2或1/3，约束长度K=9，高速用Turbo码扩频码=信道化码+扰码下行：OVSF+Gold（区别小区）上行：OVSF+Gold（区别用户）前向：Walsh+M215（区别小区）反向：Walsh+M241-1（区别用户）下行：OVSF+PN（区别小区）上行：OVSF（区别信道和用户）1.1.3 TD-SCDMA产业链的形成与发展TD-SCDMA从诞
15、生到如今已经历了10个年头。目前商用化系统设备已逐渐成熟，终端和芯片已达可商用化水平，TD产业链系列产品已经完全做好商用准备。TD中国发展前景日趋明朗，已进入商用的前夜。以时间的线索看一下TD-SCDMA产业链在过去10年间的发展。l 1998年，原邮电部组织电信科学技术研究院在SCDMA技术基础上起草了符合IMT-2000要求的TD-SCDMA建议草案。同年6月30日，该草案被提交给ITU，成为IMT-2000的15个候选方案之一。l 1999年9月，CWTS（中国无线通信标准研究组）代表中国向3GPP提出将TD-SCDMA纳入3GPP标准的建议。l 1999年12月在法国尼斯召开的3GPP
16、会议上，TD-SCDMA成为国际认可的3G标准。l 2000年5月，TD-SCDMA技术，被ITU批准为第三代移动通信国际标准(3G)，这是百年来中国电信发展史上的重大突破。l 2001年3月16日TD-SCDMA 标准被3GPP接纳，包含在3GPP R4版本中。l 2002年3月大唐移动通信设备有限公司挂牌成立，拉开了中国TD-SCDMA技术全面产业化的序幕。l 2002年10月，TD-SCDMA产业联盟成立，包括大唐电信、南方高科、华立、华为、联想、中兴、中国电子和中国普天8家国内知名企业作为发起人签署了发起人协议，并发布了“北京宣言”，标志着我国第一个具有自主知识产权的国际标准TD-SC
17、DMA获得了产业界的整体响应。l 2003年7月，世界首次TD-SCDMA手持电话演示。RTX Telecom公司和PRISMA Engineering公司的合作取得了重要突破，他们测试了基于实际网络的TD-SCDMA终端。l 2003年底，凯明、展讯、天碁、重邮信科、海天、海信成为TD-SCDMA产业联盟成员，联盟成员扩大到14家。l 2004年3月，大唐移动推出了全球第一个TD-SCDMA LCR手机解决方案，并且基于该方案推出全球第一款TD-SCDMA LCR手机。8月,基于自主研发的TD-SCDMA LCR手机解决方案，推出业界首款TD-SCDMA LCR制式的PCMCIA无线网卡。1
18、1月，上海贝尔阿尔卡特与大唐移动公司联合宣布，双方签署合作协议，加速了TD-SCDMA在中国的商业化进程。l 2004年6月，北电网络与中国普天集团签署了一份谅解备忘录，将成立专门从事TD-SCDMA的研发与产品开发的公司。目前基于TD-SCDMA的手机、手机芯片、商用基站都已经面市。l 2004年12月9日，温家宝总理在荷兰接通了来自北京的全球第一个TD-SCDMA商用手机国际长途电话。l 2005年4月16日，UT斯达康、上海贝尔阿尔卡特、众友科技、上海迪比特、英华达、中山通宇、中创信测等7家企业正式加入TD-SCDMA产业联盟。至此，TD-SCDMA产业联盟成员企业已达21家。l 200
19、5年9月14日信产部电信研究院TD-SCDMA研究开发和产业化项目办公室主任魏贵明公开宣布：我国独立研发的TD-SCDMA标准目前已具备大规模同频组网能力。这是官方机构首次全面披露TD-SCDMA外场测试成果。l 2005年11月25日，广州市新邮通信设备有限公司、青岛海尔通信有限公司、上海科泰世纪科技有限公司、TCL集团股份有限公司及武汉邮电科学研究院5家企业正式加入TD-SCDMA产业联盟。至此，TD-SCDMA产业联盟成员企业已达26家。l 2005年12月19日，信息产业部副部长奚国华说，第三代移动通信（3G）牌照发放的决策时机已到，牌照发放涉及技术和业务成熟性、竞争格局优化、知识产权
20、问题、3G中国标准TD-SCDMA的发展四个问题。TD-SCDMA在技术上取得重大突破，但关键是支持这一中国标准的产业链崛起。当前，涉及这一标准的核心技术、产业链都已形成，在中国的3G布局中，TD-SCDMA要占有一席之地，可能会由有实力的运营商来运营。l 2006年1月5日，国资委专家表示，中国优先支持具有自主知识产权的TD-SCDMA，有利于在3G技术和产品融合的新一轮技术革命中赢得主动，有利于真正占领世界科技竞争的制高点。l 2006年1月20日，信息产业部宣布，3G三大国际标准之一的中国标准TD-SCDMA为我国通信行业标准，这意味着这一标准技术方案已经成熟，能够指导企业进行制造生产。
21、2006年上半年，TD终于开始了“3+2”（青岛、保定、厦门、北京、上海）规模试验网测试，并在下半年进一步扩容，呼叫成功率、保持通话率都达到了99%以上的水准。l 2007年，TD进一步扩大了试验网的规模，北京、上海、沈阳、秦皇岛、青岛、天津、广州、深圳、保定、厦门10个城市的规模试验网已经基本建成。经过一年的网络建设，TD-SCDMA试验网络已经基本准备就绪，标志着TD-SCDMA已经正式达到正式商用前的最后一个阶段。经过这一阶段之后，TD-SCDMA将完全满足正式的大规模商用要求。l 2008年4月1日，中国移动宣布TD-SCDMA网络进入试商用，在北京、上海、广州等8个城市放号。l 20
22、08年7月，中国移动以理事单位的身份加入TD产业联盟，标志着TD-SCDMA产业链在久已缺位的运营商关键环节终得完善。此次新加入TD产业联盟的企业还有中邮器材、多普达、联发科技、网讯、东信北邮、闻泰、创原天地、杰脉通信、芯通，至此，TD联盟成员总数达58家。l 2008年9月16日，中国移动的TD-SCDMA二期网络的采购招标正式启动。TD-SCDMA二期工程无线网设备采购规模为2.3万个无线基站、约16万无线载扇。二期建网城市包括大连、哈尔滨、南京、武汉、海南、重庆、拉萨、西宁和乌鲁木齐等共计28个城市和地区。l 2008年11月11日，中国移动TD-SCDMA二期招标结果正式出炉，大唐系获
23、得了40%的份额，中兴、华为紧随其后，诺基亚西门子、普天和爱立信各自获得的份额则都没有超过10%。l 截至2008年12月3日，累计开通TD-SCDMA基站1.7万余个，容量达到950万户，并成功地服务了奥运会。至2008年12月5日，累计发展TD-SCDMA客户33.7万户，其中社会化业务测试招募客户15.4万户，服务奥运专用客户10.5万户，试商用客户7.8万户。l 2008年12月12日，在 “TD-SCDMA产业价值链大会”上，中国移动表示将斥资人民币53.8亿元扩大处于试点阶段的TD-SCDMA网络，计划到2009年6月底将TD-SCDMA网络覆盖范围从当前的10个城市扩大到38个城
24、市，到2010年中国移动的TD-SCDMA网络将覆盖95%的地级市。l 截至2008年12月31日，中国移动已经完全实现2G网络和TD-SCDMA网络融合组网，用户已经完全可以“不换号不换卡不登记”，实现一步到位使用TD-SCDMA业务。由此，所有中国移动2G用户将可以与3G手机号码混用和网络资源共享。原有的2G手机用户只要换一部双模手机，将原有的手机SIM卡插入即可享用3G服务。l 2009年1月7日，工业和信息化部向中国移动、中国联通和中国电信三家全业务运营商分别发放了TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三张3G牌照，中国移动通信产业至此全面进入3G时代。3G牌照的发放也标志着T
25、D-SCDMA正式步入到全面商用和业务应用的新阶段。l 2009年1月10日，中国移动公布2009年TD-SCDMA网络发展规划。中国移动表示，预计2009年将投资588亿元，新建TD-SCDMA基站约6万个，此举将使TD-SCDMA网络基站总数超过8万个，实现网络覆盖238个地级城市的业务热点区，占全国地级城市数量的70以上，其中东部省（市）的地市将实现全覆盖。中国移动同时宣布，TD-SCDMA二期工程建设正在顺利推进，TD-SCDMA三期工程建设招标工作即将展开。1.1.4 TD-SCDMA目前商用情况TD-SCDMA是我国拥有自主知识产权的3G国际标准。经过10余年的积累和准备，目前，T
26、D-SCDMA已经发展成为一个具有国际竞争力的产业。伴随着从系统到终端、从芯片到仪器仪表、从软件到配套设备的完整产业链的形成与成熟，TD-SCDMA在产品、产业、国际化、技术后续演进等领域也取得长足突破。为引领后3G技术发展，提供更强大的数据业务能力，并与其他技术进行竞争，3GPP和3GPP2相应启动了3G技术长期演进(Long Term Evolution ,LTE)的研究工作。TD-SCDMA作为国际3G标准之一，在成功推出HSPA（高速分组数据）技术后，为向下一代国际标准演进展开了相应工作。在3GPP内处于评估状态的LTE技术方案中，我国提交的TDD LTE技术方案被3GPP成功接纳，这
27、为TD-SCDMA后续技术的演进和后续标准的国际评估打下了良好的基础。TD-SCDMA牢牢占据着全球移动通信标准与技术的前沿，在此基础上，我们必将引领世界的可持续发展。截至2008年3月底，TD-SCDMA部署10个城市15000个基站的网络已经完成，经多方和多地测试通讯质量良好；现有11家终端企业取得了终端入网许可证，4家设备厂商取得了TD-HSDPA设备入网许可证。2008年4月1日，中国移动同时在北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门和秦皇岛8个城市放号，正式启动“中国标准”TD- SCDMA社会化业务测试和试商用，其号段为157。首批社会化业务测试将邀请2万名不同行业和部门的用户，免
28、费提供2000元至4000元的手机和数据卡终端，并给予测试用户每月800元的话费补贴。从中国移动公开的资费标准看，TD手机的普通通话费用比2G还要便宜。此外，中国移动还推出三款TD语音套餐和数据卡套餐，语音资费均低于当前G网水平。 据2008年5月10日报道，中国移动总裁王建宙透露已投142亿元，将在近期内完成8个城市TD网络的HSDPA(3.5G)升级，以提高数据传输速度。HSDPA又称3.5G，是TD网络的升级版，传输速度可达到2.8Mbps。中国移动去年承担八城市TD试验网工程以来，经过近一年的建设，中国移动在八个城市的TD试验网规模已经达到14543个基站，全部工程已投入资金达142亿
29、元。其中北京3402个，上海2621个，广州2216个，深圳2076个。TD网络试商用一个月以后，目前中国移动正在积极加强网络优化，针对业务测试和试商用当中发现的网络质量方面的问题，及时采取措施加以改进，近期内完成对网络的HSDPA的升级，提高数据传输速度；二是继续开发基于TD-SCDMA的各种新的业务，充分发挥网络的功能，吸引用户使用。中国移动短期内即将开始第二次TD手机采购，并将给新获得手机许可证的公司机会。目前已获得入网许可证的TD手机达到25款。此次试商用将促进TD-SCDMA市场的发展，开启巨大的市场机遇。一个网络系统需要业务试验来验证，从而实现从系统到终端的稳定性，试商用阶段的工作
30、对于TD-SCDMA产业与市场的成熟都是非常重要的。试商用刺激TD-SCDMA产业链加大投入力度，加快整个产业的提升速度。在市场启动前期，企业投入不足，是因为市场需求少，如何促进TD-SCDMA良性发展，其中最重要的方法就是通过发放少量的终端给用户，在用户的使用过程中发现问题，通过市场来检验终端的性能，进而带动产业链的整体提升。2008年7月，中国移动在以理事单位的身份加入TD产业联盟，这标志着一个包括上游芯片及设备制造商、下游增值服务提供商及中游运营商的完整TD产业链搭建成功。2008年12月，MOTO、Nokia等国际通信巨头纷纷宣布加入TD-SCDMA阵营。而此前，SK电讯、三星、LG、
31、微软、戴尔、爱立信、Alcatel等通信界、IT界国际知名企业，也早已全力参与中国TD-SCDMA的产业化进程，标志着TD-SCDMA将对中国3G与世界通信未来发挥关键性作用，不仅增强了TD-SCDMA相对其他3G标准的竞争力，也将促进中国信息通信市场的国际化，使TD-SCDMA更好地走向海外市场。2008年12月12日，TD市场推动者中国移动在北京召开“TD-SCDMA产业价值链大会”，运营商、设备制造商、终端制造商、芯片制造商等TD-SCDMA产业链上的重要力量齐聚一堂共商TD-SCDMA发展大计，并重申将全力以赴推进TD-SCDMA发展。 2009年1月7日，工业和信息化部为中国移动颁发
32、了基于我国自主创新的TD-SCDMA技术制式的第三代移动通信（3G）牌照，3G正式商用拉开帷幕。在核配频率、政府采购、科研经费投入、终端入网绿色通道等36项政府扶持政策逐项落实的同时，中国移动再次表示，将全力以赴做好TD-SCDMA建设和运营工作，为拉动国内需求、促进经济平稳较快发展做出积极贡献。2009年1月12日，中国移动主办召开的“3G手机合作沟通会”上，中国移动副总裁鲁向东表示，将推出2G与3G终端定制联动、对终端产品库分级分类管理等激励举措，以深度合作引导TD-SCDMA手机产业链的成熟完善，迅速扩大3G手机的销售规模。据中国移动介绍，2009年中国移动将调用超过100亿元，对订制手
33、机销售给予补贴，全力以赴推动TD市场化运营。中国移动此前还宣布，2009年将投资588亿元，新建TD-SCDMA基站约6万个，实现网络覆盖238个地级城市业务热点区。目前我国手机普及率在50%左右，部分大城市手机普及率已超过100%。手机的高普及率，使3G大规模投资预期和市场产生的真正价值可能不对称，3G市场竞争将会非常激烈。我国自主创新的TD-SCDMA能否赢得市场优势，中国移动被寄予厚望。1.2 TD-SCDMA系统介绍 TD-SCDMA系统的网络结构完全遵循3GPP制定的通用移动通信系统（Universal Mobile Telecommunication System，UMTS）网络结
34、构，可以分为UMTS地面无线接入网（UMTS Terrestrial Radio Access Network，UTRAN）和核心网（Core Network，CN）。1.2.1 TD-SCDMA网络结构模型TD-SCDMA系统的网络结构与3GPP制定的UMTS网络结构相符，按照功能可分为两个基本结构域：用户设备域（User Equipment Domain）和基本结构域（Infrastructure Domain），如图1-1所示。图1-1 UMTS域和参考点1.2.1.1 用户设备域用户设备域包括具有不同功能的各种类型设备，如双模GSM/UMTS用户终端、智能卡等。用户设备域可进一步分为移
35、动设备（Mobile Equipment，ME）域和用户业务识别单元（UMTS Subscriber Identity Module，USIM）域，如图1-1所示。1. 移动设备域移动设备域的功能是完成无线传输和应用。移动设备还可以分为实体，如完成无线传输和相关功能的移动终端（Mobile Terminal，MT），包含端到端应用的终端设备（Terminal Equipment，TE）。对移动终端没有特殊的要求，因为它与UMTS的接入层和核心网有关。2. 用户业务识别单元域用户业务识别单元包含清楚而安全地确定用户身份的数据信息和处理过程，这些功能一般内嵌在独立的智能卡中，只和特定的用户有关，而
36、与用户所使用的移动设备无关。1.2.1.2 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模块组成，而核心网域的功能与接入技术无关。从功能方面出发，核心网域又可以分为分组交换域或电路交换业务域。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一系列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。UMTS地面无线接入网（UTRAN）由无线网络子系统（Radio Network Subsystem，RNS）组成，这些RNS通过Iu接口和核心网相连。一个RNS
37、包括一个无线网络控制器（Radio Network Controller，RNC）和一个或多个Node B。2. 核心网域核心网域由一系列支持网络特征和通信业务的物理实体组成，提供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功能。核心网域又可分为服务网域、原籍网域和传输网域。(1) 服务网域：与接入网域相连接，其功能是呼叫的寻路以及将用户数据与信息从源传输到目的地。它既和原籍网域联系以及获得与用户有关的数据和业务，也和传输网域联系以获得与用户无关的数据和业务。(2) 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。(3) 传输网域：是服务网域和远端
38、用户间的通信路径。1.2.2 UTRAN的基本结构1.2.2.1 UTRAN组成 UTRAN是TD-SCDMA网络中的无线接入部分，其结构如图1-2所示。UTRAN由一组无线网络子系统（RNS）组成，每一个RNS包括一个RNC和一个或多个Node B，Node B和RNC之间通过 Iub接口进行通信，RNC之间通过Iur接口进行通信，RNC则通过Iu接口和核心网相连。图1-2 UTRAN结构UTRAN的协议结构是按照通用协议模型进行描述的，即包括两层三面：无线网络层和传输网络层，控制平面、用户平面和传输网络控制平面。其设计思想是要保证各层几个平面在逻辑上彼此独立，这样便于后续版本的修改，使其影
39、响最小化。图1-3所示为UTRAN地面接口的通用协议模型，其中ALCAP（Access Link Control Application Part）表示传输网络层控制平面相应协议的集合。图1-3 UTRAN通用协议结构模型下面从水平和垂直两个方向上对图1-3进行说明。在水平方向，UTRAN从层次上可以分为无线网络层和传输网络层两部分。UTRAN涉及的内容都是相关无线网络层的；而传输网络层使用标准的传输技术，根据UTRAN的具体应用进行选择。在垂直方向包括4个平面：1. 控制平面控制平面包含应用层协议，如：无线接入网络应用部分（RANAP，Radio Access Network Applica
40、tion Part）、无线网络子系统应用部分（RNSAP，Radio Network Subsystem Application Part）、节点B应用部分（NBAP，Node B Application Part）和传输层应用协议的信令承载。应用层协议和其他相关因素一起用于建立UE的承载。2. 用户平面用户平面包括数据流和相应的承载，每个数据流的特征都由一个或多个接口帧协议来描述。用户收发的所有信息，例如语音和分组数据，都是经过用户平面传输。3. 传输网络层控制平面传输网络层控制平面为传输层内的所有控制信令服务，不包含任何无线网络层信息。它包括为用户平面建立传输承载（数据承载）的ALCAP，
41、以及ALCAP需要的信令承载。4. 传输网络层用户平面用户平面的数据承载和控制平面的信令承载都属于传输网络层的用户平面。传输网络层用户平面的数据承载在实时操作期间由传输网络层控制平面直接控制。1.2.2.2 UTRAN接口协议1. Iu接口Iu接口是连接UTRAN和CN之间的接口，它是一个开放的接口。从结构上来看，一个核心网可以和几个RNC相连，而任何一个RNC和核心网之间的Iu接口可以分成三个域：电路交换域（Iu-CS）、分组交换域（Iu-PS）和广播域（Iu-BC）。图1-4所示为Iu接口结构。 图1-4 Iu接口结构 Iu接口主要负责传递非接入层的控制消息、用户消息、广播信息及控制Iu接
42、口上的数据传递等。其主要功能如下：无线接入承载的建立、修改和释放过程；系统内切换、系统间切换和SRNS重定位过程；与特定UE无关的一系列通用过程；为了用户特定信令管理；每个UE在协议等级上的分离过程；UE和CN之间信令消息的传递；小区广播服务；从CN到UTRAN请求的位置服务和从UTRAN到CN的位置信息的传递过程，以及单个UE同时接入到多个CN域和分组数据流的资源预留机制等。2. Iur接口Iur接口是两个RNC之间的逻辑接口，用来传送RNC之间的控制信令和用户数据。和Iu接口一样，Iur接口也是一个开放的接口。Iur接口协议栈是采用典型的三平面表示法：无线网络层、传输网络层和物理层。Iur
43、接口的协议结构如图1-5所示。图1-5 Iur接口协议结构Iur接口的主要功能有以下几种：支持基本的RNC之间的移动性；支持公共信道业务；支持专用信道业务；支持系统管理过程。由于Iur接口并非是强制选项，而且在TD-SCDMA中的重要性不高，目前没有设备厂家支持该接口，也没有研发路标。3. Iub接口Iub接口是RNC与Node B之间的接口，用来传输RNC和Node B之间的信令及无线接口的数据。它的协议也是典型的三平面表示法：无线网络层、传输网络层和物理层。Iub接口的协议结构如图1-6所示。图1-6 Iub接口协议结构 Iub接口主要功能为管理Iub接口的传输资源、Node B逻辑操作维
44、护、传输操作维护信令、系统信息管理、专用信道控制、公共信道控制和定时以及同步管理。1.2.3 UMTS核心网络结构UMTS核心网（CN）是为UMTS用户提供所有通信业务的基础平台。基本的通信业务包括电路交换类型呼叫的交换和分组数据的路由，在这些基本的业务之上还可以开发出新的增值业务。1.2.3.1 核心网的基本结构核心网从逻辑上可以分为电路交换域（CS域）、分组交换域（PS域），Rlease5中又引入了IP多媒体子系统（IP Multimedia Subsystem，IMS），包含了CN中提供IP多媒体业务的所有实体。图1-7为第三代移动通信系统的参考网络结构。图1-7 第三代移动通信系统参考
45、网络结构TD-SCDMA核心网可以将用户接入到各种外部网络及其业务平台，如：电路交换话音网、分组交换话音网（IP话音网）、数据网、Internet、Intranet、电子商务、短信中心等。从图1-6中可以看出TD-SCDMA系统核心网部分的功能单元，主要分为四类：1. PS域和CS域的公共实体PS域和CS域的公共实体主要包括以下几个部分：（1） 归属用户服务器（Home Subscriber Server，HSS） HSS包括归属位置寄存器（HLR）和鉴权中心（AuC）。HSS是指定用户的主数据库，包含支持网络实体呼叫/会话处理的相关签约信息。（2） 访问位置寄存器（Visitor Locat
46、ion Register，VLR）VLR负责用户的位置登记和位置信息的更新，存储位于管辖区域内的移动用户信息。（3） 设备标识寄存器（Equipment Identity Register，EIR）EIR是负责存储国际移动设备标识（IMEI）的数据库，完成对移动设备的鉴别和监视，并拒绝非法移动台入网。（4） 短信服务网关MSC（SMS-GMSC）SMS-GMSC作为短消息业务中心和PLMN之间的接口，使得短消息能够从业务中心（SC）传送到移动台(MS)。（5） 短信服务互连MSC（SMS-IWMSC）SMS-IWMSC作为PLMN和短消息业务中心之间的接口，使得短消息能够从移动台(MS)传送到
47、业务中心（SC）。2. CS域的专有实体CS域的专有实体主要包括以下两部分：（1） 移动交换中心（Mobile Services Center，MSC）MSC是CS域的核心，执行处理与移动台之间的电路交换业务所有必需的功能，是一个对位于本MSC控制区域内的移动用户执行信令和交换功能的交换机。MSC由两个实体，即MSC server和CS-MGW（Circuit Switched-Media Gateway）来完成其所有的功能。（2） 网关MSC（Gateway MSC，GMSC）GMSC负责移动网至固定网，以及固定网至移动网呼叫的转接，执行到MS实际位置的路由功能。当网络传递一个呼叫到PLMN
48、，但无法查询HLR时，该呼叫将转换到GMSC，由GMSC查询HLR，并将呼叫接入到MS所处的MSC。3. PS域的专有实体PS域的专有实体主要包括以下两部分：（1） 服务GPRS支持节点（Serving GPRS Support Node，SGSN）SGSN主要完成分组的路由寻址和转发，负责跟踪记录移动台的位置信息，执行安全性功能。（2） 网关GPRS支持节点（Gateway GPRS Support Node，GGSN）GGSN起网关的作用，主要完成移动性管理、网络接入控制、路由选择和转发、计费数据的收集和传送，以及网络管理等功能。4. IP多媒体核心网子系统（IMS）的实体IP多媒体核心网子系统的实体配置如图1-8所示。 图1-8 IP多媒体核心网子系统的实体配置 I
