从 GSM 到 UMTS

　　在 世 界 各 地 旅 行 时 需 要 语 音 通 信 已 被 普 遍 接 受； 语 音 通 信 将 很 快 应 用 于 Internet 接 入 也 将 被 认 可。 解 决 这 两 个 问 题 最 容 易 的 办 法 就 是 采 用 移 动 通 信。 尽 管 现 在 移 动 语 音 业 务 已 很 好 地 开 展 起 来 了，在 全 球 大 部 分 地 区 的 漫 游 也 已 成 为 可 能，但 对 于 移 动 Internet 接 入 而 言，移 动 语 音 还 未 成 为 现 实。


　　电 路 交 换 的 数 据 通 信 是 最 初 选 定 的 方 法， 这 就 类 似 于 用 调 制 解 调 器 接 入 PSTN， 而 且 目 前 在 GSM 中 就 是 用 了 这 种 技 术。 但 电 路 交 换 连 接 的 缺 点 就 在 于 无 线 资 源 被 占 用 了， 即 使 在 没 有 数 据 传 送 时， 也 不 能 作 任 何 其 它 用 途： 因 此 在 无 线 资 源 总 是 有 限 的 地 方， 对 于 移 动 通 信 来 说 是 严 重 限 制。


　　分 组 交 换 是 一 种 较 好 的 解 决 办 法。 对 于 GSM， 已 经 开 发 了 分 组 交 换 数 据 技 术， 并 且 这 种 技 术 将 发 展 成 为 第 三 代 (3G) 系 统 的 标 准 技 术。


通 用 的 分 组 无 线 业 务 (GPRS)


　　GPRS 对 GSM 来 说 是 一 种 利 用 了 懝?道?原 理 的， 以 分 组 为 基 础 的 传 输 系 统； 它 能 提 供 的 原 始 数 据 速 率 高 达 160 kbit/s， 相 比 之 下， 电 路 交 换 的 GSM 只 能 提 供 9.6 kbit/s。 每 一 个 用 户 能 够 有 多 个 无 线 信 道， 而 同 一 信 道 又 可 以 由 几 个 用 户 共 享： 这 就 使 无 线 资 源 有 更 好 的 利 用 率。


　　由 于 用 户 的 数 据 通 信 费 用 是 希 望 以 数 据 为 基 础， 即 用 户 是 根 据 其 接 收 或 发 送 数 据 的 字 节 数 来 计 费， 而 不 考 虑 通 信 时 长， 所 以 对 于 IP 业 务 的 接 入 将 更 为 用 户 所 乐 于 接 受。


　　GPRS 采 用 与 GSM 同 样 的 无 线 调 制 标 准、 同 样 的 频 带、 同 样 的 突 发 结 构、 同 样 的 跳 频 规 则 以 及 同 样 的 TDMA 帧 结 构。 这 种 新 的 分 组 数 据 信 道 与 当 前 的 电 路 交 换 的 话 音 业 务 信 道 极 其 相 似， 因 此 现 有 的 基 站 子 系 统 (BSS) 从 一 开 始 就 能 提 供 全 面 的 GPRS 覆 盖。


　　然 而， 在 一 个 新 功 能 的 网 络 实 体 中， 分 组 控 制 单 元 (PCU) 要 求 能 管 理 分 组 的 分 割、 无 线 信 道 的 传 输 接 入、 误 差 及 发 射 功 率 的 控 制。 GPRS 布 局 的 第 二 个 主 要 方 面 就 是 要 采 用 一 种 新 型 的 叠 加 网 络 子 系 统 (NSS)。


　　其 中 包 括 两 个 主 要 新 网 络 单 元， 即 SGSN (Serving GPRS Support Node) 和 GGSN (Gateway GPRS Support Node)， 它 们 是 分 布 于 GPRS 骨 干 网 的 周 围。 与 MSC 和 VLR 在 同 一 层 上 的 SGSN 保 持 跟 踪 个 别 移 动 站 的 位 置， 实 现 安 全 功 能 及 访 问 控 制。 它 通 过 帧 中 继 (FR) 与 BSS 相 连。 GGSN 与 MSC 网 关 差 不 多， 负 责 与 外 部 IP 网 络 的 互 联。 GGSN 采 用 GPRS 的 懝?道?协 议， 压 缩 从 外 部 IP 网 络 接 收 来 的 分 组 并 把 它 们 转 发 给 SGSN。


高 速 的 电 路 交 换 数 据 (HSCSD)


　　利 用 当 前 GSM 技 术 并 稍 加 改 变 的 HSCSD， 是 代 替 GPRS 的 另 一 种 选 择。 当 现 有 的 电 路 交 换 数 据 传 输 采 用 单 个 无 线 信 道 传 送 数 据 的 时 候， HSCSD 可 以 把 一 个 数 据 流 复 用 到 4 个 无 线 信 道 上 去 使 原 始 数 据 速 率 提 高 到 57.6 kbit/s。 然 而 HSCSD 基 本 上 也 有 与 目 前 GSM 数 据 业 务 相 同 的 缺 点 (这 是 因 为 电 路 交 换 的 固 有 性 质)。 它 唯 一 的 优 势 就 在 于 它 适 度 提 高 了 数 据 传 输 速 率。 随 着 GPRS 不 断 的 实 用 化， 我 们 就 不 必 把 HSCSD 用 于 现 在 的 网 络 里 了， 尽 管 最 初 大 家 认 为 它 便 宜 一 些。 HSCSD 对 无 线 资 源 的 非 有 效 利 用 将 会 要 求 以 高 成 本 扩 展 BSS 基 础 网 络 来 保 证 服 务 质 量。


GSM 提 高 数 据 传 输 速 率 的 改 善 (EDGE)


　　EDGE 在 空 中 接 口 上 采 用 一 种 新 的 调 制 方 法， 以 改 善 频 率 的 利 用 率。 基 于 快 速 分 组 交 换 数 据 的 GPRS， EDGE 可 以 采 用 懺?强 型 的 GPRS 模 式?(E-GPRS) 来 为 每 一 个 无 线 信 道 提 供 高 达 48 kbit/s 的 传 输 速 率。 应 用 8 个 信 道， 一 个 收 发 机 就 能 支 持 高 达 384 kbit/s 的 传 输 速 率。 EDGE 也 可 以 应 用 于 电 路 交 换， 即 在 懺?强 型 电 路 交 换 数 据 模 式? 中， 每 一 个 无 线 信 道 的 传 输 速 率 有 可 能 为 28.8 kbit/s。 但 考 虑 到 市 场 的 趋 势， E-GPRS 将 有 可 能 是 EDGE 的 唯 一 应 用。


　　现 有 的 BSS 基 础 结 构 能 用 来 提 供 EDGE。 但 是， 一 旦 有 了 新 的 调 制 技 术 必 定 要 求 有 新 一 代 的 收 发 机， 而 且 每 一 个 蜂 窝 需 要 一 个 单 个 的 EDGE 收 发 机。 不 过， 这 很 有 可 能 只 在 那 些 对 高 速 数 据 业 务 需 求 最 大 的 地 区 设 置 EDGE 时 是 一 种 明 智 的 事 业 模 式。


　　EDGE 对 无 线 设 计 也 有 着 影 响。 EDGE 要 求 C/I 的 比 率 为 7 至 10 个 dB， 比 现 在 所 用 的 高 达 2 bit/s/Hz的 传 送 好 些； 而 通 常 GSM 速 率 是 0.4 bit/s/Hz。 目 前 对 这 种 影 响 无 线 电 规 划 的 研 究 仍 在 进 行 中。 然 而 所 面 临 的 主 要 挑 战 将 是 在 Abis 接 口 上 处 理 由 EDGE 收 发 机 产 生 的 可 变 传 输 速 率 的 管 理 (每 个 无 线 信 道 的 速 率 变 化 从 7 kbit/s 到 48 kbit/s)。


第 三 代 系 统


　　UMTS 第 三 代 系 统 由 两 部 分 组 成 (这 两 部 分 是 用 一 个 Iu 接 口 链 接 起 来 的)：


　　UMTS 陆 地 无 线 接 入 网 络 (UTRAN)： 由 节 点 B (相 当 于 GSM 的 BTS) 和 无 线 网 络 控 制 器 (RNC) 组 成 核 心 网 络： 相 当 于 GSM 的 NSS。

　　在 UTRAN 中， 有 两 个 不 同 但 又 关 联 的 模 式。 频 分 复 用 (FDD) 往 往 用 于 对 称 业 务 量 和 大 蜂 窝， 而 时 分 复 用 (TDD) 更 适 合 于 非 对 称 业 务 量 (如 Internet 接 入)、 微 蜂 窝， 还 有 专 用 以 及 其 它 室 内 环 境。 无 论 工 作 条 件 如 何， 这 两 种 复 用 模 式 都 能 在 同 一 个 系 统 里 发 挥 最 佳 效 用。


　　所 有 UMTS 运 营 商 将 面 临 待 解 决 的 问 题 有： 开 发 一 个 移 动 通 信 网 络 需 要 投 入 时 间 和 相 当 高 的 成 本 移 动 通 信 用 户 目 前 往 往 需 要 在 国 内 和 国 际 漫 游； 他 们 不 会 放 弃 从 GSM 获 得 多 媒 体 通 信 服 务 所 带 来 的 好 处。


　　解 决 以 上 问 题 的 方 法 就 是 提 供 GSM 和 UMTS 之 间 漫 游 和 切 换 的 互 操 作 性。 这 将 直 接 影 响 到 未 来 UMTS 终 端， 因 为 这 些 终 端 必 须 同 时 支 持 GSM 和 UMTS 的 两 种 技 术。


　　目 前 已 经 设 计 出 了 广 泛 用 于 数 据 通 信 的 UMTS。 从 移 动 数 据 的 发 展 状 况 来 看， 先 把 GPRS 投 入 市 场 试 探 一 下 行 情， 然 后 引 入 UMTS 以 提 供 更 好 的 服 务。 只 有 UMTS 才 能 提 供 真 正 的 多 媒 体 业 务， 尤 其 是 视 频 业 务。 然 而 GSM 也 可 以 提 供 大 多 数 业 务， 只 是 没 有 那 么 好 的 性 能 而 已。


　　为 了 确 保 提 供 成 功 的 应 用， 引 入 懶?拟 家 庭 环 境?(VHE) 将 可 以 在 任 何 地 方 提 供 相 同 的 服 务。 当 用 户 在 一 个 虚 拟 家 庭 网 络 中 漫 游 时， 通 过 VHE 就 可 以 看 到 同 样 的 环 境 (如 各 种 服 务 和 语 言)。 不 管 终 端 是 什 么 类 型， 这 些 业 务 都 可 以 有 一 定 的 延 伸。


从 GSM 向 UMTS 的 转 移： 无 线 接 入 网


　　根 据 本 地 情 况， 网 络 有 以 下 几 种 可 能 的 组 合： UMTS 提 供 多 媒 体 服 务， EDGE 提 供 区 域 覆 盖： 这 种 服 务 组 合 只 在 大 城 市 里 采 用 UMTS。 由 于 采 用 UMTS 而 需 要 一 个 高 成 本 的 无 线 通 信 基 础 网， 所 以 只 能 在 有 足 够 需 求 的 大 城 市 里 采 用 这 种 办 法， 而 其 它 地 区 使 用 EDGE。 这 些 情 况 对 GSM 运 营 商 最 为 合 适 先 用 EDGE， 然 后 用 UMTS 扩 容： 在 业 务 量 密 度 大 的 地 区， 增 加 EDGE 收 发 机 来 升 级 现 有 的 GSM 网， 再 用 UMTS 增 大 容 量。 但 是 仅 为 扩 容 而 采 用 UMTS 的 可 能 极 小


　　UMTS 仅 为 提 供 多 媒 体 服 务 (新 建 一 个 UMTS 网)： 这 种 办 法 能 很 快 的 将 服 务 覆 盖 至 全 国 或 地 区。 GSM 运 营 商 与 国 家 达 成 漫 游 协 议 可 以 按 规 章 的 规 定， 为 用 户 提 供 满 意 服 务。 持 有 UMTS 经 营 许 可 证 的 新 的 运 营 商 将 选 定 这 种 方 式； 这 些 运 营 商 有 可 能 成 为 第 一 批 提 供 真 正 的 多 媒 体 业 务 的 运 营 商


　　EDGE 提 供 多 媒 体 服 务： 这 需 要 通 过 在 大 多 数 地 区 增 加 EDGE 收 发 机 来 增 强 现 有 的 GSM 网， 如 果 是 由 规 章 许 可， 可 以 在 为 UMTS 预 留 频 带 中 用 EDGE。 这 种 方 式 适 合 于 没 有 UMTS 经 营 许 可 证 的 GSM 运 营 商， 但 是 EDGE 具 有 的 低 比 特 率 将 是 没 有 竞 争 优 势 的 严 重 缺 点。


　　随 着 数 据 业 务 量 的 增 长， 核 心 网 络 将 是 一 个 优 化 的 IP 网 络。 但 这 个 核 心 网 络 必 须 要 能 提 供 与 目 前 服 务 质 量 相 同 的 选 通 话 音 呼 叫。 通 常 要 考 虑 两 种 选 择：


　　分 组 交 换 或 电 路 交 换： 一 种 考 虑 是 采 用 分 组 交 换 业 务 (用 GSM 的 吉 比 特 接 口 和 UMTS 的 Iu-PS 接 口)， 另 一 种 考 虑 是 采 用 电 路 交 换 业 务 (用 GSM 的 A 接 口 和 UMTS 的 Iu-CS 接 口)。 这 样 考 虑 的 好 处 在 于 它 可 以 使 GSM 和 UMTS 之 间 的 可 移 植 性 和 互 操 作 性 尽 可 能 的 简 单 只 有 分 组 交 换： 采 用 VoIP 技 术 把 全 部 业 务 引 向 一 个 分 组 交 换 网 络。 这 种 方 法 在 UMTS 和 EDGE 中 都 可 采 用， 但 仍 在 标 准 化 的 探 讨 之 中。 这 种 设 想 是 从 GPRS 的 分 组 概 念 的 进 展 来 搭 建 一 个 采 用 新 节 点 的 IP 核 心 网。 这 个 核 心 网 包 括 一 个 呼 叫 和 移 动 性 服 务 器 (用 于 呼 叫 控 制)， 一 个 媒 体 网 关 和 信 令 网 关 (进 行 电 路 交 换 与 UMTS 编 码 之 间 的 转 换) 以 及 一 个 H.323 多 媒 体 网 闸。 仍 待 解 决 的 问 题 是 关 于 在 只 有 分 组 交 换 的 网 络 与 有 分 组 交 换 和 / 或 电 路 交 换 的 网 络 之 间 的 互 联 问 题， 以 及 能 获 得 通 过 IP 传 送 的 语 音 或 视 频 的 QoS 问 题。 这 种 方 法 的 优 点 是 再 次 利 用 为 GPRS 而 设 置 的 核 心 网 络 基 础 结 构。


结 论


　　GPRS 是 第 一 个 在 GSM 中 推 进 分 组 交 换 技 术 和 低 成 本 Internet 接 入 的 技 术。 预 计 今 年 年 底 GPRS 将 不 仅 可 以 提 供 一 个 向 UMTS的 转 移 路 径， 而 且 最 终 用 户 还 有 机 会 获 得 移 动 数 据 的 应 用， GSM 运 营 商 也 有 某 种 机 会 进 入 分 组 交 换 的 数 据 领 域。 这 也 是 提 供 了 一 条 通 往 UMTS 的 正 常 转 移 途 径。

（亚太电信发展）

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