5. 3GPP Technical Specification 24.002 GSM-UMTS Public Land Mobile Network (PLMN) Access Reference Configuration
6. 3GPP Technical Specification 24.007 Mobile radio interface signalling layer 3; General Aspects
7. 張平等：第三代蜂窩移動通信系統－ｗｃｄｍａ　  《 北京郵電大學出版社》
8. Harri,， Holma,， Antti Toskala：ｗｃｄｍａ技術與系統設計　　　《機械工業出版社》
9. ｗｃｄｍａ　ｆｏｒ　ＵＭＴＳ
10. handbook on deployment of IMT-2000 System   ITU-R





第三章 接入網的基本結構
本章主要闡述UTRAN的基本結構以及Iu、Iur和Iub等基本接口，并對3GPP中因業務需求所引起網絡結構的變化與發展方向進行深入的研究，剖析3G應用初始階段為提高網絡的靈活性而采取的相應措施及其對未來網絡發展可能帶來的負面影響，分析現有可能的對策。這部分的重點內容是無線網絡層，對傳輸網絡層及其相關的ATM、IP和7號信令等內容未作詳細介紹，感興趣的讀者請參閱有關專門的協議。
以下我們將從UTRAN結構、協議模型、網絡操作維護，各個相關的接口等幾方面系統闡述TD-SCDMA接入網技術。
3．1  UTRAN結構及其接口的通用協議模型
 
3.1  UTRAN結構

UTRAN是3G網絡中的無線接入網部分，其結構如圖3.1 所示。UTRAN由一組RNS（Radio Network Subsystems）組成，通過Iu接口和核心網相連。每一個RNS包括一個RNC和一個或多個Node B，Node B和RNC之間通過Iub接口進行通信。

在引入一些基本概念之前，這里先把通用的協議結構作以簡單介紹，使讀者從幾個側面入手，在整體上把握組成UTRAN的網絡實體之間的關系。
Uu接口和Iu接口的協議棧結構被分為兩個部分：
用戶平面：傳輸通過接入網的用戶數據。
控制平面：對無線接入承載及UE和網絡之間的連接進行控制（包括業務請求、不同傳輸資源的控制和切換等等）；另外，控制平面也提供了非接入層消息透明傳輸的機制。

用戶平面
接入層通過SAP（服務接入點）承載上層的業務，圖3.2 說明了Uu接口和Iu接口提供無線接入承載業務的情況。
 
圖3.2  Uu和Iu接口用戶平面

注：Uu接口協議參見3GPP TS 25.2xx and TS 25.3xx；
Iu接口協議參見3GPP TS 25.41x。

控制平面
圖3.3對Uu和Iu接口控制平面進行了簡單的描述。
 
圖3-.3Uu和Iu接口控制平面

注：Uu接口協議參見3GPP TS 25.2xx and TS 25.3xx；
Iu接口協議參見3GPP TS 25.41x；
CM，MM，GMM和SM是UE和CN之間的一組非接入層控制協議的集合，允許不同的非接入層控制協議并行的存在。

通常一個用戶和UTRAN聯接時，只涉及到一個RNS，此時這個RNS稱為SRNS（Serving RNS）；但是當無線接口技術采用WCDMA的情況下，由于軟切換的出現，可能會發生一個UE和UTRAN的連接使用多個RNS資源的情況，這時就引入了DRNS（Drift RNS）的概念。SRNS和DRNS的關系見圖3.4。
 
圖3.4 SRNS和DRNS

下面簡要介紹組成UTRAN的主要網絡元素：

RNC（Radio Network Controller）無線網絡控制器
主要負責接入網無線資源的管理,包括接納控制、功率控制、負載控制、切換和包調度等方面。通過RRC（無線資源管理）協議執行的相應進程來完成這些功能。
如上所述， RNC涉及以下幾個概念：
   * SRNC：即服務RNC，主要是針對一個移動用戶而言，SRNC負責啟動/終止用戶數據的傳送、控制和CN的Iu聯接以及通過無線接口協議和UE進行信令交互。SRNC執行基本的無線資源管理操作，如將無線接入承載（RAB）參數轉化成Uu接口的信道參數、切換判決和外環功控等。
* DRNC：漂移RNC，是指除SRNC之外的其他RNC；控制UE使用的小區資源，可以進行宏分集合并、分裂。和SRNC不同的是，DRNC不對用戶平面的數據進行層2的處理，而在Iub和Iur接口間進行透明的數據傳輸；一個UE可以有一個或多個DRNC。
    * CRNC：控制RNC，管理整個小區的資源；用戶專用信道的數據調度由SRNC完成，而公共信道上的數據調度在CRNC中進行。


需要指出的是以上三個概念只是從邏輯上進行描述。在實際中，一個RNC通常可以包含SRNC、DRNC和CRNC的功能；另外，這幾個概念是從不同層次上對RNC的一種描述。SRNC和DRNC是針對一個具體的UE和UTRAN的連接中，從專用數據處理的角度進行區分的；而CRNC卻是從管理整個小區公共資源的角度出發派生的概念。

NodeB 節點B
主要功能是進行空中接口的物理層處理，如信道交織和編碼、速率匹配和擴頻等等。同時它也執行無線資源管理部分的內環功控。
3．2  UTRAN的主要功能
本節從以下幾個方面來進行描述：主要功能列表、網絡同步和O&M需求。

主要功能列表
傳輸用戶數據；
系統消息調度；
數據的加/解密和信令的完整性保護；
切換、SRNS重定位及終端定位等的移動性方面；
整個接入網的無線資源管理；
網絡同步；
廣播/多播的消息調度及流控；
業務量報告。

網絡同步
和二代的網絡一樣，在3G系統中，網絡同步同樣具有非常重要的作用，尤其是對TDD系統而言，系統的同步直接關系到整個系統的性能。
本節主要介紹現在的3GPP接入網節點的一些同步問題。其同步方式主要是通過傳輸線同步和GPS來完成；TDD系統除了以上兩種方式外，還采用了空中接口的同步方式。其中，3.84Mcps TDD專門提供了一條用來進行空中接口同步的物理信道——PNBSCH (Physical Node B Synchronisation channel)，而TD-SCDMA由于其特殊的幀結構，通過專用的下行導頻時隙（DwPTS）來完成空中接口同步的功能。
網絡同步的概念主要涉及到以下幾個方面：
網絡同步；
節點同步；
傳輸信道同步；
無線接口同步；
定時對齊控制。
圖3.5說明了涉及到上述概念的一些節點。
 
圖3-5  同步模型
關于同步的其他詳細描述有興趣的讀者請參見3GPP TS25.402 Network Synchronisation。

O&M需求
操作維護是保證任何一個系統正常工作必不可少的部分，并且和具體實現的方式關系密切。本節將從規范和實現兩個角度出發，闡述O&M設計的幾個重要的方面，給讀者一個較為清晰、明確的系統操作維護的概念。
系統結構
根據3GPP的第三代移動通信的概念，O&M的主要目的是對UTRAN進行操作維護,在系統的位置如圖3.6所示。
 圖3-6 網絡參考模型
O&M的設計應該突出其自身的可擴充性、對RNS系統的可維護性、對操作人員的易操作性、全面反映網絡運行質量，并能提供面向無線網絡的系統優化。
O&M體系在結構上一般采用分布式結構，以增強系統的靈活性、穩定性以及數據的處理能力，模塊的設計盡量結合系統關于業務處理的特點，合理劃分功能區，保證各功能模塊能夠比較獨立；同時模塊間盡量采用通用接口，在保證各模塊能很好地協同工作的同時減少復雜性，以利于系統功能的擴充。
O&M向用戶提供的管理功能，可以向用戶提供更為強大的網絡運行的各種狀態的監控功能和對網絡故障的診斷以及隔離處理功能，方便用戶對網絡設備系統的操作，以利于設備的可維護性。
利用網絡優化，選擇最佳的網絡配置，使系統能夠提供最好的服務質量。
考慮到許多管理功能最終需要RNC和Node-B中相關軟硬件的支持，所以在必要的地方，將考慮到RNC和Node-B的具體實現問題，從整個RNS的系統角度出發，比較全面地完成對操作維護系統的設計。
關于一些具體的實現方法，本節將不做描述。

O&M設計目標
一般情況下，一個操作維護系統必須完成的基本設計目標：
1.	分布式體系結構，軟硬件配置靈活，可作為多個RNS的地區級操作維護中心；
2.	各操作維護功能模塊獨立性較強，接口簡潔、清晰、通用，便于今后功能擴展；
3.	人機界面完整、統一，操作方便、靈活、高效；
4.	后臺數據分析處理能力強，利于使用網絡優化規劃；
5.	具有很高的安全性、穩定性、可靠性；
6.	易于集成網絡優化規劃輔助系統；
7.	對上級網管提供標準Q3接口。
O&M系統功能
一般情況下，O&M將要完成下述的系統功能：
    配置管理
    故障管理
    性能管理
    狀態管理
    測試管理
    安全管理
    軟件管理
    日志管理
    幫助功能

NodeB操作維護
NodeB的操作維護功能，有時又稱為本地維護終端，可以被分為兩個部分，Implementation Specific O&M 和 logical O&M。其中，前者完成NodeB中的具體的操作維護功能，后者則是通過Iub接口與RNC相聯系，交互相應的控制消息。其結構圖如圖3.7所示：
 
圖3.7  標注O&M接口的RNS結構

注：上圖僅僅是表明網絡實體間的邏輯連接，并不涉及具體實現的物理接口。
    對本部分感興趣的讀者可以參見3GPP TS32 series。
3.3  UTRAN通用協議結構模型
對于UTRAN協議不但可以從UE到CN連接的方向進行描述，而且可以按照層次化進行說明。UTRAN的協議結構設計是根據相同的通用協議模型進行的，通常的設計思想是要保證各層幾個平面在邏輯上彼此獨立，這樣便于后續版本的修改，使其影響最小化。圖3.8為UTRAN協議模型的基本結構。
 
圖3.8   UTRAN地面接口的通用協議模型

在這里ALCAP是Access Link Control Application Part的縮寫，表示傳輸網絡層控制平面相應協議的集合。

下面我們從水平和垂直兩個方向對上圖進一步說明：
水平方向
UTRAN從層次上可以分為無線網絡層和傳輸網絡層兩部