2.1 WCDMA业务和业务模型

爱卫生

本章将重点介绍WCDMA系统的结构模型。

通过本章对系统结构的介绍，读者将对WCDMA整体的网络模型有一个整体的认识，并对WCDMA不同版本的系统网络结构的差异性以及各个版本的演进过程有一个整体了解。

在介绍系统签本结构之后，本章还将归纳WCDMA系统侧以及终端侧常用的 一些标识，正确理解这些标识也有助于更好地理解WCDMA系统。

2.1 WCDMA业务和业务模型

从技术角度来说，3G—个最本质的特征就是提高了用户空中接口上的数据传输速率，而这种数据传输速率的提髙是以满足新型业务的要求而设计的。在2G 技术中，应用最广泛的是语音与简单的数据业务。在3G中，高速流媒体和视频电话应用等则是典型的第三代通信业务.在未来，多媒体应用将会在移动通信中占据越来越重要的地位。
概括起来，3G可以提供以下类型的业务应用。

(1)基本电信业务：例如语音业务、紧急呼叫、短消息业务等；

(2)补充业务：如呼叫转移、多方通信等；

(3)承载业务：WCDMA提供电路域承载业务和分组域承载业务，WCDMA可以根据业务类型的不同，提供不同QoS要求的承载业务；

(4)智能网业务：在WCDMA中，依旧可以使用GSM系统中的基于CAMEL 机制的智能网业务；

(5)位置业务：移动性是移动通信与固定通信的最本质区别，WCDMA中提供了多种定位技术作为对位置业务的支持，例如CEIX-W、OTDOA、A-GPS等。在将来，与用户移动性息息相关的位置服务将会得到越来越普遍的应用，利用移动终端进行导航就是这种应用的一个典型实例；

(6)多媒体业务：WCDMA系统为用户提供了更高的数据传输速率以及较好的QoS控制机制，这些都为多媒体应用提供了技术条件。另外，为了更好地支持 多媒体亚务，WCDMA在R5中引入了一个新的IMS多媒体应用平台，通过IMS，可以实现移动多媒体应用与Internet多媒体应用的融合。

所有上面列举的这些应用并不是孤立的，多种业务之间会有相互重叠、结合。从业务演进方向来看，在2G通信中，基本都是电路域业务，对于电路域业务而言，每个呼叫占用固定的带宽，这对系统资源的有效使用、业务的灵活性、业务的进一步融合都是不利的。从业务发展的趋势来看，移动通信与Internet的融合是必然的趋势。目前在固网中VoIP技术已经得到了广泛应用。从长远来看，所有的实时、非实时业务都会在基于IP的分组交换域上进行实现，IMS就是针对这一业务发展方向设计的。在R99中，电路域业务依然占据重要地位，例如，现在的WCDMA视频电话也都还是基于电路域的。随着QoS技术的不断改进，基于IP 的多媒体业务，特别是基于IP的实时业务在未来移动通信中将得到广泛应用。

在通信术语中，“基本电信业务”是指网络运营商向其客户提供的业务功能。“基本电信业务”被分为两大类，即承载业务（Bearer Services)和电信业务 (Teleservices )。

电信业务是指运营商向终端设备提供的各个用户之间通信的功能，承载业 务是指运营商向用户提供的在接入点和网络之间传输业务数据的功能，如图2-1 所示。

各个网络接入点之间的通信链路可以包含运营商自己的PLMN、一个或多个传输网络以及一个终结网络。如果两个网络接入点位于不同类型的网络中，每个接入点会使用该网络特定的承载控制方式。

在蜂窝移动通信系统中，通常将用户移动设备称为移动台（MS, Mobile Station),在GSM系统中就是这样称呼的。
在WCDMA技术中，术语UE就是移动台，它是MS的替代称呼。一个UE的功能被分解为一个MT、一个TAF和一个TE。MT部分包含所有接入PLMN 需要的协议功能（如空中接口协议)。

在物理实现上，一个UE由移动设备（ME, Mobile Equipment)和一个USIM (Universal Subscriber Identity Module)组成，USIM 是指一个UICC 卡（UMTS Integrated Circuit Card)和在UTCC上存储的应用软件、用户注册数据等。

在最简单情况下，UE是一个插有USIM卡的手机；另一个稍微复杂点的例子是使用笔记本电脑和手机相连访问Internet。在这种情况下。UE指一部插有USIM卡的手机以及与此手机相连的笔记本电脑，手机对应于图中的MT(移动终端）部分的功能，笔记本电脑则相当于TE (终端设备）的功能，而手机和笔记本电脑之间的接口实现的就TAF功能。

TE是真正实现终端应用层功能的部分(这里的应用层是指在网络层之上的协议功能），所以电信服务也就是指端到端的业务应用，而这种业务应用的数据是要通过承载服务功能在网络间进行传输的。

2.1.1 电信业务和附加业务

WCDMA设计的一个最基本要求是必须满足GSM所能提供的所有电信业务， 如正常语音呼叫、紧急呼叫、短消息等。
下面简要介绍一下电信业务和附加业务，除去下而列出的业务以外，一些基于Internet的服务也会在WCDMA里面得到广泛应用，例如E-maiL、文件传输、浏览网页及IP电话等。

3G网络数扼传输速率的增加，以及移动终端处理能力的增强，使得移动通信用户可以获得越来越多的多媒体体验。

目前，一些在个人电脑通过有线网络实现的业务，正越来越多地在手持移动终端上得以体现。例如，具有巨大潜力的Push Mail应用、即时通信应用、音乐与视频的下载和流媒体服务等，随着终端处理能力的不断增强，以及移动通信技术与Internet技术的相互融合，见户将会获得越来越多的互联网应用体验。

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WCDMA允许用户协商使用哪种承载服务来传输用户信息，同时还允许在一个连接的活动周期内动态地重新配置承载的相关参数。承载的协商首先是由应用端发起的，但承载的重配置可以是由应用端发起，也可以是由网络端发起的。

在用户的应用端和网络端将会保存有关承载类型、承载参数、参数值的相同记录集合，这样可以简化承载配置和重配置过程的复杂度。在分组域和电路域都提供了相应的承载能力集合。电路域的承载参数集合在TS 22.002中进行描述；分组域在TS 22.060中描述。

承载业务的特征被使用特定的端到端的QoS参数来描述。

WCDMA的WCDMA承载业务的分层结构如图2-2所示，高层的承载业务总是利用它下面一层提供的服务来实现它所提供的业务。

WCDMA承载业务由两部分组成：无线接入承载业务和核心网承载业务。

无线接入承载业务提供了信令和用户数据在移动终端（MT)与核心网（CN) 的Iu边缘节点之间的传输，并向为相应业务需要的承载与信令提供QoS保护机制。无线接入承载业务是基于无线接口的特性提供的，它可以保证在用户移动的过程中不中断迎话连接。

如果要求对同一项无线接入承载业务的不同部分提供不同的QoS，那么就需要由下层的无线承载业务来提供。一个典型的例子就是AMR语音编码器输出的语音数据流。AMR语音需要的无线接入承载分为3个子流，分别对应于AMR 屮贞中的Class A、Class B和Class C域。这3个子流要求的QoS是不同的：第1 个子流不允许出现任何差错，如果有错，则接收端不能正确解码；第2子流允许一定的误码率，但不能太高；第3个子流也允许一定的误码率，且可以允许比第2个子流高一点。UTRAN在无线接口上将此无线接入承载（RAB)分为3个无线承载（RB)，与3个子流——对应。

WCDMA核心网的核心网承载业务将WCDMA核心网的Iu边缘节点和核心网网关连接到外部网上。核心网承载业务的作用是有效地控制和利用骨干网，以为承载提供QoS的保证。无线接入承载业务避通过无线承载业务和Iu承载业务实现的。无线承载的 作用涵盖了业务在无线接口上传输的所有方面。

为了实现不同程度的错误保护功能，UTRAN和MT应当能够将用户数据流分成不同的段进行传输。分段/串接方式在无线接入承载建立时确定，无线承载根据一个子流的可靠性要求来处现属于该子流的数据。

Iu承载业务和物理承载业务一起提供了UTRAN到CN之间的传输，用于分组业务的Iu承载业务针对不同的QoS提供不同的承载业务。

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爱卫生 发表于 2012-12-1 11:02
WCDMA允许用户协商使用哪种承载服务来传输用户信息，同时还允许在一个连接的活动周期内动态地重新配置承载的 ...

一般而言，不同的端到端业务和应用可以根据其需要的QoS的不同而进行分类，在WCDMA系统中，根据所支持的业务流的数据传输QoS的要求不同，定义了4种QoS级别。

(1)会话类（Conversational Class):典型业务是语音和可视电话。

(2)流媒体类（Streaming Class):典型业务是单向音频视频流。

(3)交互类（Interactive Class):典型业务是网页浏览。

(4)后台类（Background Class):典型业务是E-mail服务。

QoS的分类依据主要是相应的各类业务对传输时延的敏感性，会话类是对传输吋延最为敏感的，而后台类业务是对吋延最不敏感的。

会话类和流媒体类用于传输实时的媒体数据，其中会话类指那些双向的实时业务，而流媒体类则是指那些单向传送的实时数据流。交互类和后台类包含一些传统的Internet服务，如网页浏览、E-mail服务等。

交互类指那些需要在特定时间内有双向信息交互的业务，同时它与后台类相比要求有更高的数据传输优先级。在带宽有限的情况下，交互类将比后台类业务优先传输。

1.会话类（Conversational Class )

会话类业务最普遍的应用是语音电话业务。但随着因特网和多媒体的发展，许多新的应用需要这类业务，例如IP电话和视频会议工具等。实时会话模式的特点是传输时间短，业务流中各信息实体之间的时间关系必须与实时流一致。其最大传输时延是由人们进行视频和音频会话时的感觉决定的，因此这类业务对可接受传输延迟的限制是非常严格的。如果不能提供足够低的传输延迟，就将导致通话质量不可接受。这类业务的传输时延要求要比交互式传输的往返延迟低。

会话类业务的QoS基本特征是：（1)保证业务流中各信息实体之间的时间关系；（2)会话模式（迫切的和低时延的）。

2.流媒体类（Streaming Class )

用户通过手机收看视频节目就是一个典型的流媒体类实时业务，实时数据流总是针对一个激活的目标单向传输的。这种方案是数据通信领域中的新方案之一， 在电信和数据通信系统中引入了许多新的要求，其主要特点是保证一个业务流中信息实体之间的时间关系，不要求很低的传输时延。为了保证业务流中各信息实体之间的时间关系，端到端业务流的时延必须是有限的。但是当接收端的业务流在时间上对齐时，可接受时延要比人的感觉所能接受的时延限度长。

3.交互类（Interactive Class)

当终端用户在线请求从远程设备上获取数据时，就需要用到这种业务，交互类的典型业务类型有网页浏览、数据库查询及服务器访问等。交互类业务的主要特点是终端用户请求响应模式，在消息的接收端有一个实体在一定时间内等待接收这条消息，因此回程时延是其主要特性之一。这类业务的另一个特点是这些数据包的内容必须以较低的误码率进行透明的传输。

交互类业务的QoS基本特征是：请求响应模式和保证负载内容（低误码率）。

4.后台类（Background Class)

后台类是实时性要求最低的业务类型，后台类应用的典型的例子有E-mail的后台发送、短消息业务、数据库的下载及测量记录的接收等。后台类业务是典型的数据通信方案之一，其特点是不要求在一定的时间间隔内必须传输数据，这就使得该类业务对传输时延不是特别敏感，而分组数据就可以以较低的误码率透明传输。

后台类业务的QoS基本特征是：（1)接收端不要求在某一时间段内必须接收到数据；（2)保证负载内容。

5. QoS特征参数

描述QoS特征的参数主要包括以下内容：

⑴业务类型；

(2)最大比特率；

(3)实际可支持比特率；

(4)数据发送次序；

(5)数据误码率；

(6)传输时延。

不同业务种类数据流的QoS参数见表2-2，其中两种典型实时业劣的QoS要求实例见表2-3。