• 建立最早、发展规模最大的通信网。通信网的主体，各电信网络运营商的基础网络。

  6.1 引言

• 电话网发展已有一百多年的历史，随着通信技术的发展，电话网已实现了交换与传输的数字化，并与No.7信令网和智能网建立了紧密的联系。

• 数据网与电话网互通并向融合的方向发展，基于数据网的IP电话业务得到了迅速发展。
• 电话网仍是通信网的主体，也是各电信网络运营商的基础网络。
• 电话网已从传统的只含固定电话业务的网络发展成了今天的固定电话网和移动电话网两大类型
• 电信网络运营商在网络、技术、经营规模高速发展的新形势下，为了提高企业的适应性和竞争力，需要不断相互收购和重组
• 2008年3月，我国的电信产业进行重组，从而确立了电信业的三国时代

• 我国电信网络运营商用户数量
• 工信部《2021年上半年通信业经济运行情况》
• 中国手机用户为16.14亿
  • 5G手机终端连接数达3.65亿户
  • 移动电话基站数增长较快，5G网络建设稳步推进。截至6月末，移动电话基站总数达948万个，比上年末净增17万个。其中，4G基站总数为584万个，占比为61.6%；5G基站总数96.1万个，其中1-6月新建19万个；
  • 语音业务收入持续下降
• 固定互联网宽带接入用户总数达5.1亿户
  • 100Mbps及以上接入速率的固定互联网宽带接入用户达4.66亿户，占总用户数的91.5%，占比较上年末提高1.6个百分点
• 2014年7月18日，中国移动、中国联通、中国电信共同出资设立中国通信设施服务股份有限公司（俗称为“铁塔公司”）正式挂牌成立。三大运营商各持有40.0%、30.1%和29.9%的股权。
• 中国通信设施服务股份有限公司注册资本100亿元，经营：铁塔建设、维护、运营；基站机房、电源、空调配套设施和室内分布系统的建设、维护、运营及基站设备的维护。

• 虚拟运营商
  • VNO—Virtual Network Operator
  • 是指拥有某种或者某几种能力（如技术、设备供应、市场等），与电信运营商在某项业务或者某几项业务上形成合作关系的合作伙伴，电信运营商按照一定的利益分成比例，把业务交给虚拟运营商去发展，其自身则腾出力量去做最重要的工作，同时电信运营商自己也在直接发展用户。
  • 虚拟运营商就像是代理商，他们从移动、联通、电信三大基础运营商那里“包干”一部分通讯网络，然后通过自己的计费系统、客服号、营销和管理体系卖给消费者
• 2013年底和2014年初先后向两批共19家民营企业颁发了虚拟运营商牌照

6.2 固定电话网

• 固定电话网定义
  • 固定电话网目前还没有一个明确的定义，一般理解为，网络的最终用户使用固定的或至多能在室内慢速移动的终端，能够提供窄带或宽带业务，可以是单一业务也可以是综合、多媒体业务，这样的网络就是固定网
  • 我们日常生活中常用的固定电话网称之为公共交换电话网络PSTN（Public Switched Telephone Network）
  • PSTN是一种全球语音通信电路交换网络。如今，除了使用者和本地电话总机之间的最后连接部分，公共交换电话网络在技术上已经实现了完全的数字化
• 等级结构
  • 概念：把全网的交换中心划分成若干个等级，低等级的交换中心与管辖它的高等级的交换中心相连，形成多级汇接辐射网即星形网；而最高等级的交换中心间则直接互连，形成网状网，所以等级结构的电话网一般是复合形网。
  • 参数：
    • 全网服务质量：接通率、接续时延、传输质量、可靠性等
    • 全网经济性：网络总费用（面积，政治和经济条件）
• 我国固定电话网的演变
  • 我国固定电话网经历近几十年高速发展，已由原来的五级结构演变为现在的三级结构
  • 五级结构电话网分级原则
    • 全国设一个主国际接口局，即一级交换中心
    • 全国结合长话流量和行政区划分为几个大区，每个大区设一个汇接中心，即二级交换中心
    • 每个省区分为几个地区，在地区中心城市设中心，即三级交换中心。
    • 每个地区下面的县各设县中心，设四级交换中心
    • 五级交换中心即为本地交换端局，一般为市话端局
  • 五级结构电话网
    • 第一级是国家总汇接中心、主国际接口局所在地，即首都北京，使用一位区号—1
    • 第二级为直辖市和大区中心使用两位区号，以2开头

  - 第三级为省交换中心和地区交换中心，使用三位区号，且首位与大区交换中心城市两位区号的末位对应（华北、华南区除外），区号第二位为1、3、5、7、9五个奇数，省级交换中心（一般为省会、自治区首府）除有大区交换中心兼的省份外，尾数为1。
  - 第四级为县交换中心，使用四位区号，第一位数同相应地区交换中心三位区号的第一位数，第二位使用2、4、6、8、0五个偶数。
  - 第五级为本地交换端局，根据各市的不同情况而设置。

• 五级结构演变为三级结构
  • 我国固定电话网经历近几十年高速发展，已由原来的五级结构演变为现在的三级结构
  • 设原来的五级，按照级别从高到低分别为：C1、C2、C3、C4和C5。目前
    • 将C1、C2合并为一级，即DC1
    • 将C3、C4合并为一级，即DC2

• 五级结构和三级结构电话网区别

6.2.1 本地电话网

• 定义：本地电话网简称本地网，指在同一长途编号区范围内，由若干个端局，或者由若干个端局和汇接局及局间中继线、接入电路和话机终端等组成的电话网。

• 功能：本地网用来疏通本长途编号区范围内任何两个用户间的电话呼叫和长途发话、来话业务

• 1. 本地网的交换中心及职能

  • 本地网内可设置端局（DL）和汇接局（TM）
    • 端局通过用户线与用户相连疏通本局用户的去话和来话话务
    • 汇接局与所管辖的端局相连疏通端局间的话务
    • 汇接局与其他汇接局相连疏通汇接区间端局话务
    • 汇接局与长途交换中心相连疏通本汇接区的长途转话话务
  • 端局就是以承载终端用户为主的交换设备，是直接连接用户，仅有本局交换功能和来、去话功能的交换局。
    • 例如，家里的电话就是接在一个端局上。同时有必要数量的E1与汇接局相连，另外也有一些E1中继是和其他端局相连的
  • 汇接局主要负责端局的汇聚和转接，承载大量的E1，只有很少的终端用户模块，这些用户也不是给老百姓用的，一般只用于运营商机房之间的通信，或者根本不用
  • 其实汇接局和端局组成了一个星形连接的拓扑结构。
• 2. 本地网的网络结构
  • 由于各中心城市的行政地位、经济发展及人口的不同，扩大的本地网交换设备容量和网络规模相差很大，所以网络结构分为网状网和二级网两种
  • （1）网状网

  - 网状网是本地网结构中最简单的一种，网中所有端局一一相连
  - 端局之间设立直达电路。当本地网内交换局数目不太多时，可采用这种结构

• （2）二级网
  • 当本地网中交换局数量较多时，可由端局DL和汇接局TM构成两级结构的等级网，端局为低一级，汇接局为高一级。
  • 二级网的结构有分区汇接和全覆盖两种。
  • 分区汇接
    • 网络结构：把本地网分成若干个汇接区，在每个汇接区内选择话务密度较大的一个局或两个局作为汇接局
    • 根据汇接局数目的不同，分区汇接有两种方式： 分区单汇接/分区双汇接
    • （a）分区单汇接
      • 基本结构：是每一个汇接区设一个汇接局，汇接局之间以网形网连接，汇接局与端局之间根据话务量大小可以采用不同的连接方式
      • 两个概念：来话汇接指的是汇接局只汇接由其它区域端局发起呼叫的主叫电话，而不负责被叫电话。去话汇接则正好相反，汇接局负责被叫电话，而不负责主叫电话的汇接。
      • 在城市地区，话务量比较大，应尽量做到一次汇接，即来话汇接或去话汇接。此时，每个端局与其所属的汇接局及其它各区的汇接局（来话汇接）均相连，或汇接局与本区及其它各区的端局（去话汇接）相连。
      • 在农村地区，由于话务量比较小，采用来、去话汇接。

        - 汇接局间结构简单，但是网络可靠性差
     - （b）分区双汇接
        - 基本结构：每个汇接区内设两个汇接局，两个汇接局地位平等，均匀分担话务，汇接局之间网状相连；汇接局与端局的连接方式同分区单汇接结构 ，只是每个端局到汇接局的话务量一分为二，由两个汇接局承担
        - 比较适用于网络规模大、局所数目多的本地网

        - 分区双汇接比分区单汇接结构可靠性提高很多

• （3）全覆盖
  • 网络结构：在本地网内设立若干个汇接局，汇接局间地位平等，均匀分担话务负荷。汇接局间以网状网相连。各端局与各汇接局均相连。两端局间用户通话最多经一次转接

  - 全覆盖网络结构几乎适用于各种规模和类型的本地网
  - 汇接局的数目可根据网络规模来确定
  - 全覆盖的结构可靠性高，但线路费用也提高很多，所以应综合考虑这两个因素来确定网络结构
     - 一般来说，特大或大城市本地网，其中心城市采取分区双汇接或全覆盖结构
     - 周围的县采取全覆盖结构，每个县为一独立汇接区
     - 偏远地区可采用分区单汇接结构
  - 中等城市本地网, 其中心城市和周边县采用全覆盖结构
  - 偏远地区可采用分区单（双）汇接结构

• 3. 本地网的类型
  • 自20世纪90年代中期，我国开始组建起以地（市）级以上城市为中心城市的扩大的本地网
    • 特大和大城市本地网
    • 中等城市本地网
  • 特点：城市周围的郊县与城市划在同一长途编号区内，其话务量集中流向中心城市
    • 比如，哈尔滨将宾县、巴彦、依兰、延寿、木兰、通河、方正的话务流量集中到哈尔滨。
  • （1）特大和大城市本地网
    • 定义：以特大城市或大城市为中心，中心城市与所辖的郊县（市）共同组成的本地网，简称特大或大城市本地网
    • 特点：二级结构、分区汇接组网方式，汇接区数目以2-4个为宜，每汇接区尽量设置双汇接局，来话汇接或去话汇接，端局双归属。

• （2）中等城市本地网
  • 定义：以中等城市为中心，中心城市与该城市的郊区或所辖的郊县(市)共同组成的本地网，简称中等城市本地网
  • 特点：二级结构、全覆盖组网方式，2-3个汇接局，一次转接。城市端局应实现端局双归属。地（市）级城市组建的本地网就是这种类型。

    6.2.2 长途电话网

• 组成：简称长途网，由长途交换中心、长途中继和长途电路组成
• 我国长途网为两级网
  • 高平面网（省际平面）
  • 低平面网（省内平面）

  - 省级(直辖市)交换中心DC1，网状网相互连接
  - 地(市)交换中心DC2，网状或不完全网状相连
  - DC1与本省各地市的DC2以星形方式连接

• 汇接区：以各级交换中心为汇接局，汇接局负责汇接的范围称为汇接区
• 全网以省级交换中心为汇接局，分为31个省(自治区)汇接区

• 1．各级长途交换中心的职能
  • DC1的职能主要是汇接所在省的省际长途来话话务、去话话务，以及所在本地网的长途终端话务
  • DC2的职能主要是汇接所在本地网的长途终端话务

• 2．长途交换中心的等级设置原则

  • （1）直辖市本地网内设一个或多个长途交换中心时，一般均设为DC1(含DC2功能)。
  • （2）省会本地网内设一个或两个长途交换中心时，均设为DC1(含DC2功能)；设三个及三个以上长途交换中心时，一般设两个DC1和若干个DC2。
  • （3）地（市）本地网内设长途交换中心时，所有的长途交换中心均为DC2。
  • （4）长途网的发展趋势是逐步向无级网过渡。

    6.2.3 国际电话网

• 定义：由各国（或地区）的国际交换中心（ISC）和若干国际转接中心（ITC）组成的，用于连通国际电话网和国内长途电话网。

• 构成：根据ITU-T的规定，国际电话网通过国际转接中心ITC1、ITC2和国际交换中心ISC将各国长途电话网进行互联，构成三级国际长途电话网
• 特点：通信距离远、多数国家之间不邻接的情况占多数。
• 传输手段多：使用长中继无线通信、卫星通信或海底同轴电缆、光缆等。

• 1．一级国际转接中心ITC1
  • ITC1负责一个洲或洲内一部分范围的话务交换和 接续任务，其数量很少
• 2．二级国际转接中心ITC2
  • ITC2是为在每个ITC1所辖区域内的一些较大国家 设置的中间转接局。这样的国家全部或部分国际 业务经ITC2汇接后送到就近的ITC1局。ITC2和ITC1之间仅有国际电路

• 3．三级国际交换中心ISC

  • ISC设置在每个国家，各国的国际电话从国内长话网通过ISC局进入国际网。每个国家可有一个或多个ISC局，例如我国在北京、上海和广州设有三个 ISC局，负责我国国际电话的接入与接出

    6.2.4 PAS系统

• 根据2002年10月原国家信息产业部下发文件《关于第三代公众移动通信系统频率规划问题的通知》（信部无[2002]479号）中规定：

  • FDD方式：1920-1980MHz和2110-2170MHz；补充频段：1755－1785MHz和1850－1880MHz
  • TDD方式：1880-1920MHz和2010-2025MHz；补充频段：2300-2400MHz(与无线电定位业务共用）
  • 中国电信CDMA2000标准（FDD）：1920-1935MHz和2110-2125MHz
  • 中国联通WCDMA标准（FDD） ：1940-1955MHz和2130-2145MHz
  • 中国移动TD-SCDMA标准（TDD）：1880-1900MHz和2010-2025MHz

• 无线市话（PAS：Personal Access Phone System），俗称小灵通。

• 在PHS（Personal Handy-phone System）基础上改进的一种无线接入技术

• 与GSM、窄带CDMA等移动通信系统同属于第二代移动通信系统

• 1. 概述

  • 基于时分多址/时分双工（TDMA/TDD）技术
  • 动态分配通信信道
  • 采用32kbit/s ADPCM语音编码方式
  • 频段在1900MHz-1920MHz之间
  • 提供无线多媒体通信（现在实用通信速率为64kbit/s）和移动型终端的多种接入网方式

  • 采用微蜂窝技术，通过微蜂窝基站实现无线覆盖，将手机以无线的方式接入固定网（本地电话网）

  • PAS与其他移动电话系统最大的区别

    • PAS是仅利用原有的固定网电话交换机系统，而其他移动电话系统必须新设移动交换网。因此，它的每线接入成本较低。

• 2. 网络结构

• PAS系统主要由网络子系统、基站子系统和移动台组成
• 基站子系统由基站收发信机（CS）和基站控制器（CSC）组成
• 网络子系统由本地交换中心（LS）、接入网络单元（ANU）、中心控制模块（ATC）、移动管理中心（MMC）等组成
• PAS网中还配有短信息业务中心，提供短信息业务服务
• ANU通过标准接口V5.2与LS相连，进入固定电话网。根据话务量可以采用单模块或多模块方式
• ATC提供话路分配功能，控制用户在接入网络单元之间的漫游切换
• MMC进行系统的性能管理、故障管理、配置管理、计费管理和安全管理
• CSC通过接口E1与接入网络单元相连，实现基站控制器内各基站之间的漫游切换，动态频率分配和信道分配
• CS通过空中接口与PS连接，通过双绞线与CSC连接

• 3. 与3G的共存问题
  • PAS促成了电信市场的繁荣
  • 可以推行必要的技术升级来适应市场的需求
  • 即使在第三代通信系统实现商用化的时候，它也不会马上消失，仍会按照它的市场定位方向有一定的生存空间
  • 2009年1月9日，中国电信、中国联通（网通）接到工信部相关文档，2011年前将妥善完成小灵通退市的相关工作

6.3 移动通信网

6.3.1 概述

• 移动通信为世界的自由沟通创造了条件，它帮助人类逐渐打破沟通的时空障碍，使得人与人之间的沟通更为快捷、更为有效。
• 1901年，马可尼首次成功完成了横跨大西洋的无线电通信，使无线电达到实用阶段。
• 1983年，美国颁发了世界上第一张移动通信商业牌照，从此标志着移动通信时代的来临。
• 然而，伴随着各种通信技术的进步与发展，第一代移动通信却面临着传输速率低、移动性能差、无法互联互通的尴尬局面。
• 一个个“通信孤岛”的形成，终于让人们逐渐认识到国际标准与协议制定的重要性
• 在吸取了第一代移动通信的经验与教训后，从第二代移动通信开始，世界各国开始逐渐联合起来，成立了各种国际标准化组织，共同制定国际标准与协议，为未来移动通信的发展做出长远规划，从此为未来移动通信的发展奠定了不可磨灭的基础。

• 学习移动通信网的网络架构与技术以及其未来的发展趋势，介绍目前国际通信标准化组织，然后根据其规划的移动通信演进路线学习移动通信网。要求理解通信网络演进路线，重点掌握 GSM、 IS-95 CDMA 、 WCDMA 、 TD-SCDMA、CDMA2000以及LTE的网络架构

  6.3.2 移动通信标准化组织

• 移动通信网络主要由用户设备、接入网络和核心网以及外部网络组成。

• 通信系统的发展主要体现在接入网与核心网的演进。
• 为了能够使各通信厂商的设备能够互联互通，通信系统的设计与实现需要遵循一定的标准与协议

• 目前，有很多国际移动通信标准化组织，在这些标准化组织的共同努力下，一个又一个具有里程碑意义的协议与标准不断地被制定，从而极大地促进了通信产业的发展。根据中国通信标准化协会CCSA的分类，我们将通信标准化组织分为以下几类

  • 国际标准化组织
  • 地区性的标准化组织
  • 专业性的通信标准化组织
  • 论坛及联盟

• 国际标准化组织

  • 国际电工委员会IEC International Electrotechnical Commission
  • 国际标准化组织ISO International Organization for Standardization
  • 国际电信联盟ITU International Telecommunications Union
• 地区性的标准化组织（11个）
  • 欧洲电信标准化协会ETSI
  • 电气和电子工程师协会IEEE
  • 电信工业解决方案联盟ATIS
  • 亚太地区电信标准化机构ASTAP
  • 美国国家标准学会ANSI
  • 美国通信工业协会TIA
  • 美国电子工业协会EIA
  • 日本无线工业及商贸联合会ARIB
  • 日本电信技术委员会TTC
  • 韩国电信技术协会TTA
  • 中国通信标准化协会CCSA
• 专业性的通信标准化组织（3个）
  • 第三代移动通信标准化的伙伴项目3GPP
  • 第三代移动通信标准化的伙伴项目3GPP 2
  • Internet工程任务组IETF
• 论坛及联盟（11个）
  • IP多媒体系统论坛IMSF
  • MPLS帧中继与ATM论坛MFAF
  • 数字用户线路论坛DSLF
  • 开放移动联盟OMA
  • 移动IT论坛MITF
  • TD-SCDMA技术论坛
  • 网管论坛TMF
  • 全球微波接入互操作WiMAX论坛
  • 城域以太网论坛MEF
  • 宽带业务论坛BSF
  • 全业务接入网联盟FSAN
• 各组织关系
  • ITU——裁判员，或记录认定者
    • 功能：不断地根据通信技术的发展制定新的世界纪录，或者说是新的世界标准（比如3G、4G、5G标准）
  • 地区性的标准化组织——运动员
    • 功能：以国家形式出现，有的以区域性组织出现。在俱乐部中与其他成员协调与融合，从而有能力达到ITU制定的标准。
  • 专业性的通信标准化组织——俱乐部
    • 功能：组织协调运动员，提交议案。如3GPP和3GPP2
  • 论坛和联盟 ——亲友团
    • 功能：重在参与，不看结果。当然，它们无私的奉献也或多或少决定了运动员是否能够满足ITU所设定的标准

国际电信联盟ITU

• ITU成立于1865年5月，是主管信息通信技术事务的联合国机构，总部设在瑞士日内瓦
• 1947年10月成为联合国的一个专门机构，成员包括192个成员国和700多个部门成员及部门准成员。
• 2014年10月23日，赵厚麟当选国际电信联盟新一任秘书长，成为国际电信联盟ITU150年历史上首位中国籍秘书长，于2015年1月1日正式上任，任期四年
• 一百多年来，ITU一直致力于无线电频谱使用的全球协调工作，积极推进卫星轨道分配工作中的国际合作，努力改善发展中国家的电信基础设施，并制定确保全球种类繁多的通信系统实现无缝互连的标准。ITU利用宽带网络、新一代无线技术、航空和海上导航、射电天文学、卫星气象学、日益融合的固定与移动电话、互联网和广播技术，图连通世界之大业。
• ITU下设三个部门:
  • 无线电通信部门（ITU-R）
  • 电信标准化部门（ITU-T）
  • 电信发展部门（ITU-D）
• 每个部门下设多个研究组，而每个研究组下又设多个工作组
• ITU-D成立的目的在于帮助普及以公平、可持续和支付得起的方式获取信息通信技术，将此作为促进和加深社会和经济发展的手段。
• ITU-T的前身是国际电报电话咨询委员会CCITT，于1993年3月1日改组正式成立为ITU-T，负责专门制定远程通信相关的国际标准，该国际标准通常被称为建议
• 在改组之前，CCITT已经制订了许多著名的建议，比如CCITT建议了一种2.048Mbit/s速率的PCM载波标准，称为E1载波（欧洲标准）。
• 在改组之后，ITU-T仍然遵循了CCITT建议的习惯，将各种建议的分类由一个首字母来代表，每个系列的建议除了分类字母以外还有一个编号，比如H.264、V.90等
• ITU-R负责管理国际无线电频谱和卫星轨道资源。为了长远地规划移动通信的发展，ITU-R不断地设置新的标准
• 1985年，ITU-R提出了第三代移动通信系统的概念，当时称为未来公众陆地移动通信系统FPLMTS（Future Public Land Mobile Telecommunication Systems）。
• 1996年更名为IMT-2000，意即该系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kbps，预期在2000年左右得到商用
• IMT-2000规定移动终端以车速移动时，数据传输速率为144Kbps，室外静止或步行时速率为384Kbps，在室内为2Mbps
• IMT-2000是供全世界范围使用的第三代移动通信系统标准，其特点是综合了蜂窝、寻呼、集群、无线扩频、无线接入、移动数据、移动卫星、个人通信等各类移动通信功能，提供与固定电信网兼容和移动接入互联网的高质量业务，在较高传输速率和较宽带宽的条件下进行工作
• 在经过详细的技术评估、研究分析及大量的协调和融合工作之后，ITU-R分别于2000年5月和2007年10月批准并通过了基于四大接入技术（FDMA、TDMA、CDMA、OFDMA）的六类IMT-2000无线接入标准

• ITU的六个3G标准

  • IMT-2000 CDMA Direct Spread
    • 该标准由3GPP提出，也称为WCDMA标准，采用FDD双工模式。由于日本ARIB的3G技术和欧洲ETSI的UTRA FDD技术极其相似，因此二者融合形成了WCDMA无线接入标准。诺基亚、爱立信等欧洲公司是其主要技术支持者，WCDMA也是世界目前使用最为广泛的3G无线接入标准
  • IMT-2000 CDMA Multi-Carrier
    • 该标准由3GPP2提出，也被称为CDMA2000标准，采用FDD双工模式。CDMA2000是由cdmaOne（IS-95）向上演进而来。美国高通公司是其主要技术支持者
  • IMT-2000 CDMA TDD
    • 该标准由3GPP提出，也称为TD-SCDMA标准，采用TDD双工模式。该标准融合了中国CCSA的TD-SCDMA技术和欧洲ETSI的UTRA TDD技术。中兴、华为、西门子是其主要技术支持者。
  • IMT-2000 OFDMA TDD WMAN
    • 该标准由IEEE提出，也被称为WiMax，采用TDD双工模式。该标准采用IEEE 802.16e协议，是一项高速无线数据网络标准，主要用在城域网。
  • IMT-2000 TDMA Single-Carrier
    • 该标准由ATIS、WTCS和TIA联合提出，也被称为增强型数据速率GSM演进技术（EDGE），采用FDD双工模式。由于大部分运营商把UMTS作为理想的升级途经，计划完全跳过EDGE或者在UMTS覆盖不到的区域使用，因此EDGE标准较少使用。

  • IMT-2000 FDMA/TDMA

    • 该标准由ETSI提出，也被称为DECT，采用TDD双工模式。DECT在欧洲只是为无绳电话所设计，无法独立组网，容量依赖于其相连的用户交换机，系统容量不大（千门左右的DECT系统已是大型系统），覆盖范围小，当用户离开办公区时，DECT便无法提供服务。因此DECT标准现在也很少使用。

  • 由于后两种无线接入标准所使用的技术相对落后，因此国际上更为关注的是基于CDMA和OFDMA技术的前四种3G无线接入标准。

  • 在ITU-R确定了IMT-2000的无线接入标准之后，ITU-T又确定了IMT-2000的三种核心网标准
    • 基于GSM-MAP的核心网
    • 基于IS-41的核心网
    • 基于IP的核心网
  • 这样，分别根据ITU-R和ITU-T所制定的标准，IMT-2000系统定义了无线接入网RAN（Radio Access Network）标准和核心网CN（Core Network）标准。

• 随着3G网络部署的全球化及运营模式的日渐成熟，2000年之后，世界移动通信界的关注点已经开始转移到下一代移动通信标准的制订上

• ITU-R在成功定义了IMT-2000后，于2002年启动了IMT-Advanced（4G）行动，为IMT-Advanced建立了服务、频谱、性能要求以及详尽的评估程序。IMT-Advanced规定移动终端在低速移动、热点覆盖场景下传输速率在1Gbps以上，在高速移动、广域覆盖场景下传输速率在100Mbps以上。
• 2008年2月，ITU-R正式发出通函，邀请世界各国以及各国际通信标准化组织向 ITU-R 提 交 IMTAdvanced无线接入候选技术。同时也邀请世界各国和国际组织注册评估组，准备对提交者提交的候选技术方案进行进一步的分析和评估。
• 2009年10月，ITU-R收到了来自中国、3GPP、IEEE、日本和韩国的六个候选技术方案，其中，中国提交了TD-LTE-Advanced，3GPP提交了LTEAdvanced，IEEE提交了802.16m，日本提交了LTE-Advanced和802.16m两种IMT-Advanced候选技术方案，韩国标准化组织TTA提交的候选技术提案为802.16m技术
• 2010年10月，ITU-R在中国重庆召开的负责定义IMT-Advanced全球4G技术的WP5D会议上，完成了IMT-Advanced的六个候选技术方案的评估，通过对这些提案进行协调，最终形成了两种技术，即LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced。
• 2012 年 1 月 ， ITU-R 在日内瓦正式决定将 LTEAdvanced和WirelessMAN-Advanced确定为IMTAdvanced成员，即4G技术标准
• 2020年7月，ITU-R国际移动通信工作组（WP5D）第35次会议成功闭幕（远程会议），会议宣布3GPP 5G技术（含NB-IoT）满足各项指标要求，正式被接受为ITU IMT-2020 5G技术标准
• 2020年2月，ITU-R在瑞士日内瓦召开的第34次国际移动通信工作组（WP5D）会议上宣布，面向2030及6G的研究工作正式启动。ITU将着手编写“未来技术趋势报告”，并定于2022年6月完成。此外，国际电联还计划于2021年上半年推出“未来技术展望建议书”，并于2023年6月完成。目前，ITU尚未确定6G标准的制定计划。

欧洲电信标准协会ETSI

• ETSI创建于1988年，是一个独立的非赢利性的欧洲地区性信息和通信技术标准化组织。
• 截止到2013年年底，ETSI现有来自5大洲的62个国家的700多名成员。
• 由ETSI倡导的3G技术有WCDMA和TD-CDMA。前者主要由爱立信、诺基亚公司提出，后者主要由西门子公司提出
• ETSI将 WCDMA 和 TD-CDMA 融合为一种方案，统称为UTRA（UMTS Terrestrial Radio Access），并根据双工方式，分为UTRA FDD（WCDMA）和UTRA TDD（TD-CDMA）
• UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）的中文意思是通用移动通信系统

3GPP

• 3GPP是一个成立于1998年12月的标准化机构。目前其成员包括欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、中国的CCSA、韩国的TTA和美国的ATIS。
• 由3GPP提出的WCDMA技术和TD-SCDMA技术都被ITU接纳为3G标准

• 3GPP受ITU委托，根据IMT-2000、IMT-Advanced所制定的相应移动通信系统需求，制定相应标准
• 3GPP的标准分为不同版本（Release），各版本之间的时间间隔约为一年
• 同一个版本之内有分为不同的小版本（Version），每三个月会出现一个小版本。到2013年12月3GPP已经制订了11个版本

• 3GPP2
  • 3GPP2建立于1998年12月，成员包括美国TIA、中国CCSA、日本ARIB/TTC和韩国TTA
  • 3GPP2 致力于 2G 的 IS-95 CDMA 系统发展而来的CDMA2000标准体系的演进
  • 它受到拥有多项CDMA关键技术专利的高通公司的较多支持
  • CDMA2000原计划演进到与3GPP LTE相对应的超移动宽带UMB（Ultra Mobile Broadband）技术，但由于美国高通等公司宣布放弃该演进路线，因此，CDMA2000的最终将与WCDMA融合成为LTE FDD
  • 这样，随着3GPP2阵营的UMB技术最终退出角逐，多年平行发展的两大技术体系终于统一到LTE下。至此，LTE成为宽带移动技术与产业的发展方向

IEEE

• 1999年IEEE成立了IEEE 802.16工作组来专门研究宽带固定无线接入技术规范，目标就是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准。为了促进达成这一目的，几家世界知名企业还 发起成立了WiMax论坛，力争在全球范围推广这一标准。
• IEEE 802.16又称为IEEE Wireless MAN空中接口标准，是适用于2~66GHz的空中接口规范。由于它所规定的无线接入系统覆盖范围可达50km，因此IEEE 802.16系统主要应用于城域网，被视为可与DSL竞争的“最后一公里”宽带接入解决方案。
• 2011年4月，IEEE批准IEEE 802.16m成为下一代WiMax标准，该标准可支持超过300Mbps的下行速率。也被称作WirelessMAN-Advanced或WiMax2，是继IEEE 802.16e后的第二代移动WiMax国际标准
• WirelessMAN-Advanced也和LTE-Advanced一起，被ITU认定为是真正的4G技术。

  6.3.3 第一代移动通信网络架构

• 为了满足用户增长的需求，美国提出了建立在小区制的第一个蜂窝通信系统——高级移动电话系统AMPS（Advanced Mobile Phone Service）

  AMPS

• AMPS系统是世界上第一个现代意义的、能够满足随时随地通信的大容量移动通信的商用移动通信系统。

• 它主要建立在FDMA的技术上，较好地解决了频谱资源受限的问题，并拥有更大的容量和更好的话音质量。这在移动通信发展历史上具有里程碑的意义
• AMPS系统为如图所示

• AMPS系统的网络架构主要有以下几个网元
  • BS（Base Station），为每个蜂窝网络提供无线电服务的设备
  • MSC（Mobile Switching Center），负责网络的电话网交换功能。控制与ISDN、PSTN、PDN等电话网和数据通信网的来去话业务以及数据通信
  • BSC（Base Station Controller），是BS和MSC之间的连接点。一个BSC通常控制几个BS，其主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除。
  • VLR（Visitor Location Register），是一个暂时存储所有MSC所需的用户信息的数据库，为MSC管理区域内的新用户提供服务。
  • HLR（Home Location Register），是一个存储并管理用户信息的数据库，包含用户的永久信息，如服务配置文件、地址信息和活动状态。
  • AC（Authentication Center），支持鉴权和加密功能。用于验证用户的身份并确保每个电话的保密性。
• AMPS的无线接入标准和网络管理标准由EIA/TIA制定。AMPS的无线接入技术采用了蜂窝技术实现频率复用，从而增加了系统容量，称为EIA/TIA-533。它的网络管理协议采用了IS-41（Interim Standard 41）或ANSI-41标准。IS-41是终端和核心网间的端到端协议，实现注册和认证、呼叫或数据会话的建立、移动性管理以及用户数据的管理等目标。

• AMPS系统在北美商业上获得的巨大成功，有力地刺激了全世界蜂窝移动通信的研究和发展。随后，欧洲各国和日本都开发了自己的蜂窝移动通信网络，具有代表性的有欧洲的TACS系统、北欧的NMT系统和日本的NTT系统等。

  6.3.4 第二代移动通信网络架构

• 第一代模拟系统主要建立在FDMA和蜂窝频率复用的理论基础上，在商业上取得了巨大的成功，但随着技术和时间的发展，问题也逐渐暴露出来。所支持的业务（主要是话音）单一、频谱效率太低、保密性差等

• 特别是在欧洲，一个国家有一个自己的标准和体制，无法解决跨国家的漫游问题。模拟移动通信系统经过十余年的发展后，终于在二十世纪九十年代初逐步被更先进的数字蜂窝移动通信系统所代替

  GSM

• GSM系统

  • 推动第二代移动通信发展的主要动力是欧洲，欧洲国家比较小，要解决标准和制式的统一才可能解决跨国家漫游。故从八十年代处就开始研究数字蜂窝移动通信系统，一般称其为第二代移动通信系统。它是随着超大规模集成电路和计算机技术的飞速发展，语音数字处理技术的成熟而发展起来的
  • 在八十年代欧洲各国提出了多种方案，并在八十年代中、后期进行了这些方案的现场实验比较，最后集中为TDMA的数字移动通信系统，即全球移动通信 GSM 系统（ Global system of Mobile Communication），又称泛欧数字蜂窝系统
  • 由于其技术上的先进性和优越的性能已经成为当时世界上最大的蜂窝移动通信网络。
  • GSM标准化的工作主要由ETSI完成。1988年提出主要建议和标准，1991年，第一个GSM系统开始商用，随后GSM很快向全世界扩展，同时也造就了诺基亚、爱立信等欧州移动通信巨头
  • GSM的无线接入技术采用TDMA/FDD相结合的多址方式，频分多址用于不同小区之间分享频段，时分多址用于在同一频点上区分不同用户所使用不同的时隙
  • GSM以话音业务为主，也支持数据业务，基本满足了移动话音业务的需求，但由于标准制定较早，对数据业务的支持比较有限。
  • 与AMPS的IS-41协议相对应，GSM的核心网采用GSM MAP协议，该协议由ETSI撰写，并获得广泛的部署。移动应用部分MAP（Mobile Application Part）协议是七号信令系统的一部分，用于操作以及控制用户信息，以实现诸如漫游，短消息等服务
  • GSM系统的网络结构如图所示：

• MS：即手机，包括移动终端与客户识别卡两部分。移动终端完成话音编码，信道编码、信息加密、调制解调等功能；客户识别卡即SIM卡，存储客户身份认证所需的信息以及部分管理信息；
• BTS：每个BTS服务于一个小区，负责为MS提供空中接口，它完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线传输到有线传输的之间转换、天线分集、信道加密等功能；
• BSC：对于一个或多个BTS进行控制，负责无线网络资源管理、小区配置、数据管理、功率控制、定位和切换等功能
• MSC：管理一个或多个BSC，是对所覆盖区域中的移动终端进行呼叫控制和完成话音信号交换的功能实体，也是移动通信网与其它公用通信网之间的接口，完成公共信道信令管理、计费信息收集、移动性管理等功能；
• HLR：存储MSC所辖区域中注册的移动用户的信息，主要包括相关的客户与业务特征参数和当前位置信息这两类信息
• VLR：存储MSC当前所管理的用户（包括本地用户和漫游用户）、呼叫处理所必须的数据（对于漫游用户，签约信息从其HLR中获得），还负责为外来的漫游用户进行位置登记服务；
• AUC：产生为确定用户身份所需的鉴权数据和对话音、信令进行加密所需的加密参数，并对用户的呼叫请求进行鉴权，确定用户是否有权使用网络业务；
• EIR：MSC利用设备识别寄存器来检查用户使用设备身份号的有效性；
• OMC：操作维护中心负责对网络中的其它设备实体进行配置与维护，以保证日常操作的有效运行、使全部网络单元的资源充分利用和负荷适当平衡、同时保证用户所需要的服务质量；
• SMS：负责处理短消息业务，与其它网络的短消息业务中心进行互连互通。
• BTS与BSC构成了基站子系统BSS（Base Station Subsystem），MSC、HLR、VLR、AUC、EIR、SMS 构成了网络子系统 NSS （ NetworkSubSystem）
• 根据3GPP规划，GSM最终将演进为WCDMA

IS-95 CDMA

• IS-95 CDMA系统
  • 与欧洲相比较，美国在第二代数字蜂窝移动系统方面的起步要迟一些。
  • 1988年，美国制定了基于TDMA技术的IS-54/IS-136标准，IS-136是一种模拟/数字双模标准，可以兼容AMPS。更值得一提的是美国Qualcomm公司在90年代初提出的CDMA技术，并在1993年由TIA完成标准化成为IS-95 CDMA标准。
  • 这也是3G标准中CDMA2000技术的雏形。
  • 由于AMPS已有的广大市场，IS-95 CDMA也必须使用相同频段，故在码片速率及射频特性等方面必须兼容AMPS的模拟制式
  • CDMA技术有其固有的很多优点，如比FDMA及TDMA系统高得多的容量（频谱效率）、良好的话音质量及保密性等等，使其在移动通信领域备受瞩目
  • IS-95 CDMA技术也在北美和韩国等地得到了大规模商用。但是，由于起步较晚及在网络和高层信令方面考虑不足，市场份额还是远低于已经非常成熟的GSM网络。
  • IS-95 CDMA系统GSM一起成为第二代移动通信的主要系统。
  • IS-95 CDMA系统包含IS-95A和IS-95B两个阶段，与IS-95A相比，IS-95B没有关键技术的进步，主要进行了一些改进将多个普通业务信道捆绑在一起，提供较高的数据速率，改善信道接入和切换等部分，以提高接通率、减少掉话、增加少量新业务
  • IS-95 CDMA系统的核心网采用IS-41协议。IS-95 CDMA系统的网络结构如图所示。IS-95 CDMA系统由三个独立的子系统组成：移动台（MS）、基站子系统（BSS）和网络交换子系统（NSS）

• MS是双模移动台，与AMPS系统兼容。
• BSS是设于某一地点、服务于一个或几个蜂窝小区的全部无线设备及无线信道控制设备的总称。主要包括集中基站控制器（CBSC）和若干个基站收发信机（BTS）。CBCS由码转换器（XC）和移动管理器（MM）组成。
• NSS包括：移动交换中心MSC、归属位置寄存器HLR、访问位置寄存器VLR、鉴权中心AuC、消息中心MC、短消息实体SME和操作维护中心OMC。
• MSC是完成对位于它所服务的区域中的移动台进行控制、交换的功能实体，也是蜂窝网与其他公用交换网或其他MSC之间的用户话务的自动设备。
• HLR是为了记录注册用户身份特征的位置登记器，登记的内容是用户信息，例如：ESN、DN、IMSI（MIN）、服务项目信息、当前位置、批准有效时间段等。
• VLR是MSC作为检索信息用的位置登记器，例如：它可以处理发至或来自一个拜访用户的呼叫信息。
• AUC是一个管理与移动台相关的鉴权信息的功能实体。
• MC是一个存储和传送信息的实体。
• SME是一个合成和分解短消息的实体。
• 根据3GPP2规划，IS-95 CDMA将最终演进为CDMA 2000。

  6.3.5 第三代移动通信网络架构

• IMT-2000的技术选取中最关键的是无线传输技术。无线传输技术主要包括多址技术、调制解调技术、信道编解码与交织、双工技术、信道结构和复用、帧结构、RF信道参数等。
• ITU于1997年对IMT-2000无线传输技术提出了最低要求，并面向世界范围征求无线传输建议。ITU要求IMT-2000无线传输必须满足以下三种环境的要求：
  • 快速移动环境，最高速率达144kbps；
  • 室外到室内或步行环境，最高速率达384kbps；
  • 室内环境，最高速率达2Mbps；
• 另外，ITU所定义的IMT-2000系统需要具有以下特性：
  • 全球化：IMT-2000是一个全球性的系统，各个地区多种系统组成了一个IMT-2000家族，各个系统间设计上具有高度的互通性，使用共同的频段，全球统一标准，能提供全球无缝漫游。
  • 综合化：能够提供多种业务，特别能够支持多媒体业务和Internet业务，并有能力容纳新类型的业务。
  • 个人化：全球唯一的个人号码，足够的系统容量，高保密性，高服务质量。
• 在ITU推荐的3G标准中，我国于2007年宣布TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三个国际标准为我国的3G通信行业标准

WCDMA

• WCDMA
  • WCDMA是基于GSM发展出来的3G技术，其标准由3GPP组织制订，在R99版本中已经稳定。
  • WCDMA采用FDD双工方式。
  • 无线接入网采用单载波宽带直扩技术，负责处理所有与无线通信相关的功能。核心网络可以基于TDM、ATM以及IP技术，并向全IP的网络结构演进。无线接入网部分基于ATM技术统一处理语音和分组业务，并向IP方向发展
  • 核心网反向兼容GSM网络，仍然采用GSM MAP信令协议。WCDMA的核心网分为电路域（Circuit Switch domain）和分组域（Packet Switch domain），分别支持话音业务和数据业务，并提出了开放业务接入的概念，以便将业务连接至外部网络。为完备整个系统，还要定义与用户和无线接口连接的用户设备UE
  • 在WCDMA核心网中，原有GSM网络的基站子系统保持不变，并保持了原有GSM网络的网络结构。
  • 主要变化是把原有的移动交换中心MSC拆分为MSC和移动交换中心网关GMSC。
  • 分拆后的MSC，仍然负责建立通话双方的电路连接，并且在通话双方在移动过程中不断切换基站时维持语音的连续。但是WCDMA网络把电路切换的任务，交给GMSC专职负责，既提高了系统运行效率，又便于系统的维护。
  • GSM网络原有的基站子系统BSS在WCDMA系统中不再被沿用，取而代之的是UMTS陆基无线接入网UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network）

• 用户设备UE（User Equipment）:主要完成无线接入、信息处理等功能。
• 包含两个部分：移动设备（ME）和UMTS用户识别模块（USIM）。
• ME通过Uu接口进行无线通信的无线终端，USIM是一张智能卡，记载有用户标识，可执行鉴权算法并存储鉴权、密钥及终端所需的一些用户签约信息
• UTRAN包括多个无线网络子系统RNS。
• RNS负责它范围内的蜂窝所需资源。一个RNS由一个无线网络控制器RNC和一个或多个Node B组成。
• RNC相当于GSM网络中的基站控制器BSC，主要负责无线资源管理及与CN连接的功能。RNC的无线资源管理包括接入控制、切换控制、功率控制及负载控制等。
• Node B相当于GSM网络中的基站收发信台BTS，它可采用FDD、TDD模式或双模式工作。Node B负责执行物理层功能，包括扩频/解扩、调制/解调、信道编解码、软切换以及功率控制等功能。每个Node B服务于一个无线小区，提供无线资源的接入功能
• 核心网CN（Core Network）
  • 核心网CN负责信息交换以及接入PSTN/ISDN和Internet等外部网络。CN从逻辑上可分为电路交换域CS（Circuit Switch domain）和分组交换域PS（Packet Switch domain）。CS域是电路交换核心网，用于支持电路数据业务，PS域是业务核心网，用于支持GPRS和一些多媒体业务。相比较GSM网络架构，在WCDMA核心网中增加了以下几个网元
    • SGSN（Serving GPRS Supporting Node），是WCDMA核心网PS域功能节点，主要完成提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、逻辑链路管理、鉴权和加密、话单产生和输出等功能。它通过Iu-PS接口与UTRAN相连，通过Gn/Gp接口与GGSN相连，通过 Gr接口与HLR/AUC相连，通过 Gs接口与MSC/VLR相连，通过Ge接口与SCP相连，通过Gd接口与SMSGMSC/SMS-IWMSC相连，通过Ga接口与CG相连通过Gn/Gp接口与SGSN相连
    • GGSN（Gateway GPRS Support Node），是WCDMA核心网PS域功能节点，GGSN主要功能是同外部IP分组网络的接口功能，GGSN需要提供UE接入外部分组网络的关口功能，从外部网的观点来看，GGSN就好象是可寻址UMTS移动网络中所有用户IP的路由器，需要同外部网络交换路由信息。GGSN通过Gn接口与 SGSN相连，通过 Gi接口与外部数据网络（ Internet/Intranet）相连。GGSN提供数据包在WCDMA移动网和外部数据网之间的路由和封装
    • GMSC (Gateway Mobile Switching Center) ， 是WCDMA核心网CS域功能节点，它具有从HLR查询得到被叫UE目前的位置信息，并根据此信息选择路由。

      TD-SCDMA

• TD-SCDMA
  • TD-SCDMA是第一个由中国提出的、以我国知识产权为主、被国际接受和认可的无线通信国际标准。可以说，TD-SCDMA是我国电信史上重要的里程碑
  • TD-SCDMA具有四个主要的特点，即智能天线（Smart Antenna）、同步CDMA（Synchronous CDMA）、软件无线电（Software Radio）和同步无线接入协议（synchronous wireless access protocol）。这4个“S”基本上是SCDMA技术的简练概括。
  • TD-SCDMA采用的其它关键技术还包括：联合检测、多时隙CDMA+DS-CDMA、同步CDMA、动态信道分配、接力切换等。TD-SCDMA采用TDD双工方式，具有频谱使用灵活、频谱利用率高等特点，适合非对称数据业务，但在基站的覆盖能力上要逊于采用FDD方式的WCDMA和CDMA2000。
  • TD-SCDMA的网络架构与WCDMA相同，由UE、UTRAN、CN三部分组成。其核心网采用GSM MAP信令协议。
  • Node B所采用的无线接入技术是其与WCDMA系统的不同之处
  • 从目前的应用情况来看，TD-SCDMA的应用前景十分困难。由于上市太晚，像诺基亚这样的国际手机终端制造巨头已经在3G的WCDMA模式下生产多款手机。目前国际上流行的3G手机很少支持TD-SCDMA标准，而且只有中国采用了该标准，这些直接导致了TD-SDMA的推广乏力。
  • 作为TD-SCDMA标准运营商的中国移动通信公司处于了高不成低不就的困境。就在TD-SCDMA尚未全面推广之时，TD-SCDMA将与 LTE技术融合，形成统一的技术标准，也就是说 TD-SCDMA将面临升级换代。
  • 中国特有的TD-SCDMA标准，在经历10年酝酿之后很快成为绝响。然而，TD-SCDMA虽然很快就要成为历史，但它却为我国培养了一批宝贵的研发人员与产业链，并为我国在4G标准中确立了领先定位

CDMA 2000

• CDMA 2000
  • CDMA2000是3GPP2提出的3G无线接入标准，采用FDD双工方式。是IS-95 CDMA系统向3G演进的技术体制方案，沿用IS-41的核心网。
  • 按使用的载波划分，CDMA 2000有CDMA2000 1x（单载波）、CDMA2000 3x（三载波）等工作方式。
  • 但后来的研究证明，载波数增加会使得系统硬件的复杂度和成本大大提高，因此在这个领域的研究很少，厂商和运营商都没有选择这个系统
  • CDMA2000无线接入技术包括CDMA2000 1x、CDMA2000 1x EVDO 和CDMA2000 1x EV-DV。EV的意思为“Evolution”，表示标准的发展，DO意为Data Only（后来把Data Only改为Data Optimized，表示EV-DO是对CDMA2000 1x网络在提供数据业务方面的一个有效的增强）。
  • CDMA2000 1x EV-DO（Data Only），采用话音分离的信道传输数据。CDMA2000 1x EV-DV（Date and Voice），即数据信道于话音信道合一。
  • 由于CDMA2000 1x传输速率低于2Mbps，因此只将其看做2.5G系统，而其演进系统CDMA2000 1x EV-DO是一种专为高速分组数据传送而优化设计的无线接入技术，是一种真正实用的3G标准

• CDMA 2000网络由AT、RAN、CN三部分组成。
• 接入终端AT（Access Terminal）为用户提供数据连接的设备。它可以与计算设备（如个人电脑）连接，或自身为一个独立的数据设备（如手机）。AT包括移动设备ME（Mobile Equipment）和用户识别模块（User Identity Module，UIM）两部分。
• UIM作为用户数据和签约信息的存储及处理模块，通过UIMMT接口与MT相连，该接口作为接入终端的内部接口，取决于设备实现。
• ME由终端设备 TE（Terminal Equipment）和移动终端 MT（Mobile Terminal）组成。TE作为数据终端处理设备，可以是手机或便携机，通过Rm接口与MT相连。MT作为网络通信设备，可以是手机等移动终端，通过Um接口与RAN相连。
• 无线接入网RAN（Radio Access Network）
• RAN主要负责无线信道的建立、维护及释放，进行无线资源管理和移动性管理，并提供CN与AT之间的无线承载、传送用户数据和非接入层面的信令消息，AT通过这些信令消息与PCN进行业务信息的交互
• RAN由一个或多个接入网AN（Access Network）组成。AN由基站控制器BSC（Base Station Controller）和基站收发器BTS（Base Transceiver Station）组成。AN的无线资源控制、呼叫控制和移动性管理等功能由BSC完成，AN的调制解调和基站收发等功能由BTS完成。BSC与BTS之间可以是一对一或一对多的关系，它们之间通过Abis接口相连
• 核心网CN（Core Network）
• CDMA 2000的核心网和WCDMA的核心网一样，也分为CS域和PS域。其中MSC、HLR以及VLR负责CS域交换，其定义与功能也相同或近似。
• 不同之处在于PS域，它主要由以下几个网元构成
  • 分组控制功能PCF（Packet Control Function）：PCF与AN配合完成与分组数据业务有关的无线信道控制功能。在具体实现时，PCF可以与AN合设，此时A8/A9接口变成AN/PCF的内部接口。PCF通过A10/A11接口与PDSN进行通信
  • 分组数据业务节点PDSN（Packet Data Service Node）：PDSN作为网络接入服务器主要负责建立、维持和释放与AT之间的连接，完成移动IP接入时的代理注册，以及转发来自AT或Internet的业务数据
  • 本地代理HA（Home Agent）：HA提供用户漫游时的IP地址分配、路由选择和数据加密等功能，负责将分组数据通过隧道技术发送给移动用户，并实现PDSN之间的宏移动管理
  • 外地代理FA（Foreign Agent）：移动IP接入时，FA提供的主要功能包括移动IP的注册、FA-HA反向隧道的协商以及数据分组的转发等。
  • 鉴权/授权/计费服务器AAA（Authentication,Authorization, & Accounting Server）：AAA负责管理分组网用户的权限、开通的业务、认证信息、计费数据等内容
  • 由于以美国高通公司为首的阵营宣布放弃CDMA2000最终演进版本UMB，因此，CDMA2000最终将与WCDMA融合成为LTE FDD。

    6.3.6 第四代移动通信网络架构

    LTE

• LTE

  • 3GPP LTE以OFDM/MIMO/SC-FDMA为核心技术，可以被看作“准4G”技术。
  • LTE的主要性能目标包括：
    • 在20M带宽下，能够提供数据峰值速率下行大于100Mbps、上行大于50Mbps；
    • 改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；
    • 降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；
    • 能够为350km/h高速移动用户提供大于100kbps的接入服务；
    • 支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20MHz多种带宽。

• LTE/LTE-A

  • 网络采用简化和扁平化的结构，尽量减少节点。3GPP把无线网络控制器RNC功能移到基站，并去掉了原有RNC。这就意味着基站直接与演进的核心网EPC（Evolved Packet Core）连接，不同基站之间也有直连电路。LTE系统由UE、E-UTRAN和EPC组成

• eNode B具有现有Node B全部和RNC大部分功能，包括：物理层功能、MAC、RLC、PDCP功能、RRC功能、资源调度和无线资源管理、无线接入控制和移动性管理功能。具体来讲，eNode B通过用户平面接口S1-U和S-GW相连，用于传送用户数据和相应的用户平面控制帧；通过控制平面接口S1-MME和MME相连，主要完成无线接入承载控制、操作维护等功能
• MME主要负责用户及会话管理的所有控制平面功能，包括NAS信令及其安全，跟踪区列表的管理，PDN-GW和S-GW节点的选择，跨MME切换时对新MME的选择，在向2G/3G系统切换时，SGSN的选择、鉴权、漫游控制以及承载管理，3GPP不同无线接入网核心节点之间的移动性管理，以及UE在空闲状态的移动性管理等
• S-GW主要负责UE用户平面的数据传送、转发以及路由切换等。当通过终端移动至E-UTRAN网络的eNode B时，S-GW将被看做一个逻辑的移动性锚点，这意味着E-UTRAN内部的移动性管理以及E-UTRAN与其它3GPP技术之间的移动性管理都将通过该节点进行数据包路由。需要说明的是，除切换外，对于每个与EPS系统相关联的UE，每个时刻仅有一个S-GW位置服务。
• EPS = UE + EUTRAN + EPC
• PDN-GW作为外部PDN网络会话的锚点，PDN-GW负责执行用户的包过滤、合法侦听、UE的IP地址分配、上行链路中的数据包传送级标记、上下行服务等级计费、服务水平门限的控制以及基于业务的上下行速率控制等。若UE同时访问多个PDN网络，UE将对应于一个或多个PDN-GW。
• HSS是HLR的演进与升级，主要负责存储和更新包含所有用户订阅信息的数据，包括用户身份和地址、用户资料信息、网络和终端间相互认证的安全信息以及无线路径加密和完整性保护信息。此外，HSS还能实现用户注册、终端位置更新、用户被叫是会话请求更新等功能

WiMAX

• WiMAX

  • WiMAX即IEEE提出的802.16协议。
  • 定位是取代WiFi的一种新的无线传输方式，为企业和家庭用 户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。
  • WiMAX采用MIMO-SOFDMA技术。
  • WiMAX主要性能目标包括：
    • 带宽可在1.5-20MHz范围内灵活调整，有利于在所分配的信 道带宽内充分利用频谱资源。
    • 采用宏小区方式，最大覆盖范围达50km，当在20MHz信道带宽时，支持高达70Mbps的共享数据传输速率(此时，最大覆 盖范围为3-5km)。
    • 采用了OFDM、收/发分集、自适应调制等多种先进技术实现 非视距NLOS和阻挡视距ONLOS传输，有效提高了城市内无线 传输的效能。
    • 物理层支持TDD/TDMA和FDD/TDMA两种无线双工多址方式，以适应不同国家或地区电信体制要求。

• WiMax/WiMax2

  • 由于IEEE 802.16系列标准只定义了空中无线接口，这也就为上层应用提供了灵活性。下图是根据WiMAX论坛给出的WiMAX网络架构 ,包括网络架构体系移动终端 MS（Mobile Station）、接入服务网络ASN（Access Service Network）和连接服务网络CSN（Connectivity Service Network）

• ASN包括基站BS和接入服务网络网关ASN-GW(Access Service Network Gateway)等，用于为WiMax终端设备提供无线接入服务的网络功能集合。
• ASN主要完成WiMax终端的二层连接、传递AAA消息，为WiMax终端的三层连接提供中继、无线资源管理、ASN与CSN间隧道维护等。
• CSN用于为WiMax终端提供网际协议连接服务。
• CSN可以由AAA服务器、归属代理设备HA(Home Agent)、动态主机配置协议DHCP服务器等组成。
• 用户的认证和授权通过用户的归属CSN中的认证、授权和计费服务器完成。

  6.3.7 第五代移动通信网络架构

• 5G关键技术主要包括：

  • 更宽的频谱：Sub 6G与毫米波；
  • 更多多址技术选择：滤波正交频分多址以及其它多址技术；
  • 更灵活帧格式：灵活子载波带宽，灵活时隙时长，灵活上下行配置；
  • 更高频谱效率：新的信道编码技术，先进的调制技术
  • 大规模多输入多输出技术-Massive MIMO：进一步提升无线覆盖，多用户复用时频资源，
  • 核心网：网络切片满足多样的商业需求、SBA网络架构
  • 承载网：回传L3到边缘，使能灵活连接。

• 5G三大应用场景主要包括：

  • eMBB：增强型移动宽带；
  • mMTC：海量连接的物联网业务；
  • uRLLC：超高可靠性与超低时延业务；

• 5G与LTE性能指标对比

• 5G网络架构
  • 5G系统（5GS）从宏观上来看由5G接入网（NG-RAN）和5G核心网（5GC）组成。
  • 无线接入网负责将终端接入通信网络，对应于终端和基站部分；核心网主要起运营支撑作用，负责处理终端用户的移动管理、会话管理以及服务管理等，位于基站和因特网之间。

• 用户面节点UPF和控制面节点AMF、SMF是5G核心网的关键节点。UPF节点的主要功能包括：数据分组路由和传递、外部网络路由、QoS操作、数据分组检查、业务测量，Inter-RAT移动性锚点