WCDMA R99与cdma2000 1X分组域的比较

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1 网络组成 　　

　　1.1系统结构图 　　

　　WCDMA R99系统结构如图1所示，图1中标出了分组域中的接口。


图1 WCDMA R99系统结构图 　　

　　cdma20001X系统结构如图2所示。


图2 cdma2000 1X系统结构图 　　

　　从系统结构图看出： 　　

　　WCDMA R99在核心网侧分为电路域和分组域，WCDMA的分组域采用与GPRS相同的体系结构。从分组域与电路域的关系看，MSC与SGSN之间通过Gs接口连接，可以配合完成对MS 的移动性管理功能，SGSN 还接收从MSC 来的电路型寻呼信息并下发到MS。电路域与分组域共用HLR。SGSN与SMS间存在Gd接口，已进行GPRS附着的用户可在GPRS信道上接收和发送短消息。 　　

　　cdma2000 1X的电路域和分组域之间只在BSC有接口，其它地方没有任何关联，电路域和分组域的界限清晰。HLR增加了与分组数据业务有关的用户信息，但PDSN不直接与HLR、VLR话音网络节点通信。PDSN与SMS间没有接口。 　　

　　下文中提到的WCDMA指WCDMA R99，cdma2000指cdma2000 1X版本。 　　

　　1.2 分组域主要实体 　　

　　1.2.1 WCDMA 　　

　　在WCDMA R99系统中，由RN(包括MS、Node B、RNC)、SGSN、GGSN、HLR共同完成分组数据业务。核心网分组域的功能实体包括：SGSN、GGSN、HLR。 　　

　　GPRS服务支持节点SGSN：为移动终端提供分组业务的节点。承担分组域的移动性管理、安全性和接入控制功能，在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。 　　

　　GPRS网关支持节点GGSN：分组域与外部PDN相连的网关。具有网络接入控制功能、路由选择和转发功能、用户数据管理功能，并配合SGSN实现移动性管理功能。 　　

　　本地位置寄存器HLR：存储UMTS GPRS用户数据和路由信息。具有分组用户数据管理、用户位置信息管理及用户鉴权功能。 　　

　　1.2.2 cdma2000 　　

　　在cdma2000-1X网络中，由RN（包括MS、BTS、BSC/PCF）、PDSN、AAA、HA、FA共同完成分组数据业务。PCF用于转发无线子系统和PDSN之间的消息。核心网分组域的功能实体包括PDSN /FA、HA、RADIUS服务器等。 　　

　　分组数据业务节点PSDN：连接无线网络RN和分组数据网的接入网关。为用户终端建立和终止PPP连接，提供简单IP和移动IP服务。对简单IP业务，PDSN在IPCP阶段为用户终端分配一个动态IP地址；对移动IP业务，PDSN则支持外地代理(FA)功能，使用户可以访问公共数据网或专有数据网。 　　

　　外地代理FA：当采用移动IP方式时，PDSN作为移动台的外地代理，相当于移动台访问网络的一个路由器，为移动台提供IP转交地址和IP选路服务。 　　

　　本地代理HA：是MS在本地网中的路由器，负责维护MS的当前位置信息，建立MS的IP地址和MS转发地址的关系。当MS离开注册网络时，需要向HA登记，当HA收到发往MS的数据包后，将通过HA与FA之间的隧道将数据包送往MS，完成移动IP功能。 　　

　　RADIUS(AAA)服务器：通过IP与PDSN通信，完成关于PPP和移动IP连接的认证，授权和计费功能。

　　2 接口和协议 　　

　　WCDMA分组域的整体构架与GPRS核心网络保持一致，采用分组交换技术，在无线网络接口、网络协议方面进行了更新。 　　

　　cdma2000移动终端通过与网络间建立IP连接完成分组数据业务。 　　

　　2.1 WCDMA 　　

　　·主要接口： 　　

　　WCDMA的核心网分组域相关接口如系统结构图图1所示。 　　

　　Iu ps： SGSN与RNC之间的接口，WCDMA R99无线子系统与核心网分组域之间采用基于ATM的传输； 　　

　　Gn：同一PLMN网络中两个GSN之间的接口，支持用户数据和信令传输，支持移动性管理，在基于IP的骨干网中，该接口采用在TCP/UDP 协议之上承载GTP的方式进行通信； 　　

　　Gi：GPRS与外部分组数据之间的参考点，在Gi 接口上需进行协议封装/解封装、地址转换、用户接入时的鉴权和认证等操作； 　　

　　Gr：SGSN与HLR之间的接口，为SGSN提供了接入HLR并获得用户管理数据和位置信息的接口； 　　

　　Gc：GGSN与HLR间的接口。主要用于网络侧主动发起对手机的业务请求时，由GGSN 向HLR 请求用户当前SGSN 地址信息。 　　

　　·协议 　　

　　UMTS GPRS是一种二层承载业务，采用分组交换技术，实行统计复用，是一套完整的分组数据系统结构。它高效传输数据和信令，支持基于标准数据通信协议的应用，可以和IP网、X.25网互联互通。GSN间通过基于IP协议的GPRS骨干网连接，用户数据和信令利用GTP进行隧道传输。 　　

　　UMTS GPRS用户面板协议如图3所示。


图3 UMTS GPRS用户面板协议栈 　　

　　UMTS GPRS RNS－SGSN的控制面板采用ATM SS7传送，SGSN－GGSN的控制面板采用GTP-C传送。 　　

　　此外，SGSN与HLR、EIR、短消息中心/短消息网关之间，SGSN与MSC/VLR之间采用SS7进行传送。 　　

　　2.2 cdma2000 　　

　　cdma2000 1X的分组数据业务完全基于IP，移动终端与网络间建立IP连接，所有业务通过IP连接完成。其协议模型包括简单IP（SIP）和移动IP（MIP）两种。当使用SIP时，网络中包括PDSN、AAA服务器（RADIUS）。当使用MIP时，网络中将增加HA、并且PDSN具有FA的功能。 　　

　　·A接口 　　

　　与分组域有关的A接口为A10/A11接口，提供PCF和PDSN之间的连接，是无线接入网和分组核心网之间的开放接口。A10和A11分别用于传输数据和信令，在协议模型中体现为R-P接口。 　　

　　·使用简单IP时的协议参考模型 　　

　　终端主机可看作互联网上的一个服务器，移动台直接通过PDSN接入Internet，不需要HA。协议结构在PPP之上完全采用了IETF定义的IP协议集。简单IP协议的参考模型参见图4。


图4 简单IP协议参考模型 　　

　　·使用移动IP时的协议参考模型 　　

　　当使用MIP时，协议栈分用户平面和控制平面两部分。移动IP用户平面的协议结构如图5。


图5 移动IP用户平面协议参考模型 　　

　　整个协议建立在IP技术基础上。 PDSN和HA具备路由器的功能，PDSN和HA间的协议是标准的IP协议，为了保证安全传输，防止泄密，使用了隧道技术。 　　

　　移动IP控制平面协议结构中，移动IP的上层控制协议MIP通过UDP封装进行通信。协议结构中IP、TCP/UDP及上层应用协议为标准的IP协议簇。

　　3 分组域通信 　　

　　3.1 路由区与分组区 　　

　　WCDMA 和cdma2000分别使用路由区和分组区的概念，可以进行跨越路由区和分组区的切换。 　　

　　WCDMA路由区RA：路由区与UMTS GPRS位置有关，包含在位置区内，由一个或多个小区组成，最大可以和位置区一样大，一个路由区内只能属于一个SGSN。用户从一个小区进入另一个小区，如跨越路由区，就会发起路由区更新。 　　

　　cdma2000分组区（Packet Zone） 　　

　　一个PDSN网络可划分为若干个区域，一般分组区的划分与BSC控制区的划分一致。当移动台没发送/接收分组数据时，如果从一个分组区域移动到另外一个分组区域，应当进行分组数据业务的休眠切换。 　　

　　3.2 漫游与切换 　　

　　漫游是指移动台离开它所归属的移动业务本地网。WCDMA与cdma2000分组数据用户均能够实现漫游。切换是指将一个正在进行的呼叫从一个小区转移到另一个小区的过程。 　　

　　WCDMA既能够实现同一SGSN下不同路由区之间的切换，也能够实现跨越SGSN的切换。cdma2000系统可以实现同一PDSN下不同分组区的切换，但能否实现跨越PDSN的切换，与系统是否支持移动IP有关。下面具体阐述。 　　

　　·WCDMA 　　

　　MS在PDP连接过程中，从一个SGSN范围移动到另一个SGSN范围时，可进行切换。这是由于SGSN具有移动性管理功能； 　　

　　HLR能够保存GPRS 用户数据和路由信息； 　　

　　利用SGSN与HLR之间的Gr接口，SGSN间的路由区更新时，SGSN 将会更新HLR 中相应的位置信息；当HLR 中数据有变动时，也会通知SGSN，SGSN会进行相关的处理。 　　

　　通过新旧SGSN之间的Gn接口建立的连接可以将缓存在旧SGSN中的数据传递给新的SGSN。 　　

　　·cdma2000-1X 　　

　　用户有两种接入分组数据网络方式：简单IP和移动IP 　　

　　·简单IP：可实现移动台作为主叫的分组数据呼叫，但跨PDSN时会中断正在进行的数据通信。MS的IP地址仅具有链路层的移动性，即移动用户的IP地址仅在PDSN服务区内有效，不支持跨PDSN的切换。 　　

　　·移动IP：提供了IP路由机制，实现移动台作为主叫或被叫时的分组数据业务通信。通过代理发现机制、移动注册机制和PDSN/FA与HA间的隧道连接，支持跨PDSN的切换。 　　

　　3.3 外部网络发起的分组数据业务 　　

　　移动终端有静态地址时，具有Gc接口的WCDMA系统和具有移动IP功能的cdma2000系统均可接受网络发起的数据业务。 　　

　　WCDMA系统中，当PDP地址为静态地址时，在Gc接口的支持下，可以实现由网络侧主动对手机发起的业务。此时GGSN 需要通过Gc接口向HLR 请求用户当前SGSN 地址信息，为该PDP地址建立PDP上下文。 　　

　　cdma2000系统中配置了HA和FA，用户使用固定IP地址时，用户可作为被叫接受外部网络发起的数据业务，可提供非实时性多媒体数据业务，以及多种PUSH业务。 　　

　　3.4 对移动IP的支持 　　

　　cdma2000分组网络基于IP技术，可以实现移动IP；WCDMA的分组域采用GPRS体系结构，本身不能实现移动IP。 　　

　　移动IP并不是指移动通信系统中的IP技术，而是指主机可以移动，可以在不同的地点接入互联网，其中包括通过移动通信网接入，也包括通过固定网或局域网接入。移动IP的关键技术在于如何安全高效地将发送给用户的数据从归属的IP网络转发到用户当前接入的网络。当主机从一个新的接入点接入IP网络以后，它将向归属网络进行登记。在完成登记操作以后，如果有数据需要发送给用户，归属网络通过隧道技术将这些数据转发到用户当前接入的网络中。 　　

　　cdma2000实现移动IP的原理与基于普通以太网的移动IP在实现原理上基本一致，cdma2000系统中有归属代理和外地代理，主要协议均直接引用RFC建议，建立在IP技术基础上，实现真正的IETF移动IP环境。 　　

　　WCDMA的分组域移动性管理是基于GPRS，而不是基于IP，虽然可以支持移动用户的漫游与切换，但本身不能实现移动IP。当把GGSN看作外地代理，再增加本地代理时，可以实现移动IP。 　　

　　3.5 路由方式 　　

　　这里的路由方式仅针对移动用户发起的分组数据业务。WCDMA采用APN经DNS解析得到GGSN地址的方式，cdma2000采用IP路由机制。 　　

　　·WCDMA 　　

　　WCDMA中，分组会话开始之前需要进行PDP上下文的激活，建立起MS与GGSN之间的路由。在该路由上可以进行数据的双向传送。 　　

　　当一个本地用户发起的PDP对话的APN经DNS解析后的GGSN地址在本地网内时，路由从移动用户所附着的SGSN经过最短路径到该GGSN。 　　

　　当一个漫游用户发起的PDP对话，其APN经DNS解析后的GGSN为该漫游地的GGSN时，则移动用户从所附着的SGSN经过漫游地的GGSN访问外部数据网。 　　

　　·当一个漫游用户发起的PDP对话，其APN经DNS解析后的GGSN为归属地的GGSN时，则移动用户所从附着的SGSN通过GPRS骨干网，到达归属地GGSN，从而访问外部数据网。 　　

　　·cdma2000采用IP路由机制，双向传送数据可以采用不同的路由。 　　

　　采用简单IP时：不论移动台在本地还是漫游，移动台接入分组网由归属AAA进行认证；由当前所在地PDSN分配IP地址，经过该PDSN接入外部数据网。 　　

　　采用移动IP时：对于移动台发送的数据，FA作为一个缺省的路由器，利用反向隧道发往HA或路由到IP网络。对于发往移动台的数据，如果移动台漫游到了外地，并且在HA进行了移动IP注册，HA将负责把拦截到的报文隧道封装并发送到转交地址（CoA），由转交地址对应的节点解封装后转给MS。

　　4 总结 　　

　　经过上述比较，我们可以看到WCDMA R99和cdma2000 1X在移动分组数据通信方面有如下不同： 　　

　　从网络结构看，cdma2000 1X的电路域与分组域有明显的界线；WCDMA R99电路域与分组域之间有接口并共用网元。 　　

　　从接口与协议看， WCDMA R99接口众多，分组域体系结构与GPRS相同，采用分组交换技术，控制平面采用SS7；cdma20001X接口简单，移动终端与网络间建立IP连接，分组数据业务完全基于IP技术。 　　

　　从分组域通信而言： 　　

　　WCDMA移动台可以在SGSN之间进行切换；cdma2000系统只在支持移动IP时可以进行PDSN之间的切换。 　　

　　一定条件下，两系统均可以接受外部网络发起的分组数据业务。 　　

　　cdma2000系统建立在IP技术基础上，支持移动IP，可以充分利用IP技术已经取得的成果；而WCDMA有一套完整的分组数据系统结构，本身不支持移动IP。 　　

　　总之，WCDMA分组域体系结构与GPRS相同，更稳定成熟；而cdma2000支持移动IP，能充分利用现有的IP网络资源。在考虑两种技术时，可根据其特点加以选择。

　　参考文献： 　　

　　1、 第三代移动通信网络 人民邮电出版社 　　

　　2、 GPRS原理及其网络优化 机械工业出版社