從 GSM 到 UMTS

　　在 世 界 各 地 旅 行 時(shí) 需 要 語(yǔ) 音 通 信 已 被 普 遍 接 受； 語(yǔ) 音 通 信 將 很 快 應(yīng) 用 于 Internet 接 入 也 將 被 認(rèn) 可。 解 決 這 兩 個(gè) 問(wèn) 題 最 容 易 的 辦 法 就 是 采 用 移 動(dòng) 通 信。 盡 管 現(xiàn) 在 移 動(dòng) 語(yǔ) 音 業(yè) 務(wù) 已 很 好 地 開 展 起 來(lái) 了，在 全 球 大 部 分 地 區(qū) 的 漫 游 也 已 成 為 可 能，但 對(duì) 于 移 動(dòng) Internet 接 入 而 言，移 動(dòng) 語(yǔ) 音 還 未 成 為 現(xiàn) 實(shí)。


　　電 路 交 換 的 數(shù) 據(jù) 通 信 是 最 初 選 定 的 方 法， 這 就 類 似 于 用 調(diào) 制 解 調(diào) 器 接 入 PSTN， 而 且 目 前 在 GSM 中 就 是 用 了 這 種 技 術(shù)。 但 電 路 交 換 連 接 的 缺 點(diǎn) 就 在 于 無(wú) 線 資 源 被 占 用 了， 即 使 在 沒 有 數(shù) 據(jù) 傳 送 時(shí)， 也 不 能 作 任 何 其 它 用 途： 因 此 在 無(wú) 線 資 源 總 是 有 限 的 地 方， 對(duì) 于 移 動(dòng) 通 信 來(lái) 說(shuō) 是 嚴(yán) 重 限 制。


　　分 組 交 換 是 一 種 較 好 的 解 決 辦 法。 對(duì) 于 GSM， 已 經(jīng) 開 發(fā) 了 分 組 交 換 數(shù) 據(jù) 技 術(shù)， 并 且 這 種 技 術(shù) 將 發(fā) 展 成 為 第 三 代 (3G) 系 統(tǒng) 的 標(biāo) 準(zhǔn) 技 術(shù)。


通 用 的 分 組 無(wú) 線 業(yè) 務(wù) (GPRS)


　　GPRS 對(duì) GSM 來(lái) 說(shuō) 是 一 種 利 用 了 懝?道?原 理 的， 以 分 組 為 基 礎(chǔ) 的 傳 輸 系 統(tǒng)； 它 能 提 供 的 原 始 數(shù) 據(jù) 速 率 高 達(dá) 160 kbit/s， 相 比 之 下， 電 路 交 換 的 GSM 只 能 提 供 9.6 kbit/s。 每 一 個(gè) 用 戶 能 夠 有 多 個(gè) 無(wú) 線 信 道， 而 同 一 信 道 又 可 以 由 幾 個(gè) 用 戶 共 享： 這 就 使 無(wú) 線 資 源 有 更 好 的 利 用 率。


　　由 于 用 戶 的 數(shù) 據(jù) 通 信 費(fèi) 用 是 希 望 以 數(shù) 據(jù) 為 基 礎(chǔ)， 即 用 戶 是 根 據(jù) 其 接 收 或 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 的 字 節(jié) 數(shù) 來(lái) 計(jì) 費(fèi)， 而 不 考 慮 通 信 時(shí) 長(zhǎng)， 所 以 對(duì) 于 IP 業(yè) 務(wù) 的 接 入 將 更 為 用 戶 所 樂(lè) 于 接 受。


　　GPRS 采 用 與 GSM 同 樣 的 無(wú) 線 調(diào) 制 標(biāo) 準(zhǔn)、 同 樣 的 頻 帶、 同 樣 的 突 發(fā) 結(jié) 構(gòu)、 同 樣 的 跳 頻 規(guī) 則 以 及 同 樣 的 TDMA 幀 結(jié) 構(gòu)。 這 種 新 的 分 組 數(shù) 據(jù) 信 道 與 當(dāng) 前 的 電 路 交 換 的 話 音 業(yè) 務(wù) 信 道 極 其 相 似， 因 此 現(xiàn) 有 的 基 站 子 系 統(tǒng) (BSS) 從 一 開 始 就 能 提 供 全 面 的 GPRS 覆 蓋。


　　然 而， 在 一 個(gè) 新 功 能 的 網(wǎng) 絡(luò) 實(shí) 體 中， 分 組 控 制 單 元 (PCU) 要 求 能 管 理 分 組 的 分 割、 無(wú) 線 信 道 的 傳 輸 接 入、 誤 差 及 發(fā) 射 功 率 的 控 制。 GPRS 布 局 的 第 二 個(gè) 主 要 方 面 就 是 要 采 用 一 種 新 型 的 疊 加 網(wǎng) 絡(luò) 子 系 統(tǒng) (NSS)。


　　其 中 包 括 兩 個(gè) 主 要 新 網(wǎng) 絡(luò) 單 元， 即 SGSN (Serving GPRS Support Node) 和 GGSN (Gateway GPRS Support Node)， 它 們 是 分 布 于 GPRS 骨 干 網(wǎng) 的 周 圍。 與 MSC 和 VLR 在 同 一 層 上 的 SGSN 保 持 跟 蹤 個(gè) 別 移 動(dòng) 站 的 位 置， 實(shí) 現(xiàn) 安 全 功 能 及 訪 問(wèn) 控 制。 它 通 過(guò) 幀 中 繼 (FR) 與 BSS 相 連。 GGSN 與 MSC 網(wǎng) 關(guān) 差 不 多， 負(fù) 責(zé) 與 外 部 IP 網(wǎng) 絡(luò) 的 互 聯(lián)。 GGSN 采 用 GPRS 的 懝?道?協(xié) 議， 壓 縮 從 外 部 IP 網(wǎng) 絡(luò) 接 收 來(lái) 的 分 組 并 把 它 們 轉(zhuǎn) 發(fā) 給 SGSN。


高 速 的 電 路 交 換 數(shù) 據(jù) (HSCSD)


　　利 用 當(dāng) 前 GSM 技 術(shù) 并 稍 加 改 變 的 HSCSD， 是 代 替 GPRS 的 另 一 種 選 擇。 當(dāng) 現(xiàn) 有 的 電 路 交 換 數(shù) 據(jù) 傳 輸 采 用 單 個(gè) 無(wú) 線 信 道 傳 送 數(shù) 據(jù) 的 時(shí) 候， HSCSD 可 以 把 一 個(gè) 數(shù) 據(jù) 流 復(fù) 用 到 4 個(gè) 無(wú) 線 信 道 上 去 使 原 始 數(shù) 據(jù) 速 率 提 高 到 57.6 kbit/s。 然 而 HSCSD 基 本 上 也 有 與 目 前 GSM 數(shù) 據(jù) 業(yè) 務(wù) 相 同 的 缺 點(diǎn) (這 是 因 為 電 路 交 換 的 固 有 性 質(zhì))。 它 唯 一 的 優(yōu) 勢(shì) 就 在 于 它 適 度 提 高 了 數(shù) 據(jù) 傳 輸 速 率。 隨 著 GPRS 不 斷 的 實(shí) 用 化， 我 們 就 不 必 把 HSCSD 用 于 現(xiàn) 在 的 網(wǎng) 絡(luò) 里 了， 盡 管 最 初 大 家 認(rèn) 為 它 便 宜 一 些。 HSCSD 對(duì) 無(wú) 線 資 源 的 非 有 效 利 用 將 會(huì) 要 求 以 高 成 本 擴(kuò) 展 BSS 基 礎(chǔ) 網(wǎng) 絡(luò) 來(lái) 保 證 服 務(wù) 質(zhì) 量。


GSM 提 高 數(shù) 據(jù) 傳 輸 速 率 的 改 善 (EDGE)


　　EDGE 在 空 中 接 口 上 采 用 一 種 新 的 調(diào) 制 方 法， 以 改 善 頻 率 的 利 用 率。 基 于 快 速 分 組 交 換 數(shù) 據(jù) 的 GPRS， EDGE 可 以 采 用 懺?強(qiáng) 型 的 GPRS 模 式?(E-GPRS) 來(lái) 為 每 一 個(gè) 無(wú) 線 信 道 提 供 高 達(dá) 48 kbit/s 的 傳 輸 速 率。 應(yīng) 用 8 個(gè) 信 道， 一 個(gè) 收 發(fā) 機(jī) 就 能 支 持 高 達(dá) 384 kbit/s 的 傳 輸 速 率。 EDGE 也 可 以 應(yīng) 用 于 電 路 交 換， 即 在 懺?強(qiáng) 型 電 路 交 換 數(shù) 據(jù) 模 式? 中， 每 一 個(gè) 無(wú) 線 信 道 的 傳 輸 速 率 有 可 能 為 28.8 kbit/s。 但 考 慮 到 市 場(chǎng) 的 趨 勢(shì)， E-GPRS 將 有 可 能 是 EDGE 的 唯 一 應(yīng) 用。


　　現(xiàn) 有 的 BSS 基 礎(chǔ) 結(jié) 構(gòu) 能 用 來(lái) 提 供 EDGE。 但 是， 一 旦 有 了 新 的 調(diào) 制 技 術(shù) 必 定 要 求 有 新 一 代 的 收 發(fā) 機(jī)， 而 且 每 一 個(gè) 蜂 窩 需 要 一 個(gè) 單 個(gè) 的 EDGE 收 發(fā) 機(jī)。 不 過(guò)， 這 很 有 可 能 只 在 那 些 對(duì) 高 速 數(shù) 據(jù) 業(yè) 務(wù) 需 求 最 大 的 地 區(qū) 設(shè) 置 EDGE 時(shí) 是 一 種 明 智 的 事 業(yè) 模 式。


　　EDGE 對(duì) 無(wú) 線 設(shè) 計(jì) 也 有 著 影 響。 EDGE 要 求 C/I 的 比 率 為 7 至 10 個(gè) dB， 比 現(xiàn) 在 所 用 的 高 達(dá) 2 bit/s/Hz的 傳 送 好 些； 而 通 常 GSM 速 率 是 0.4 bit/s/Hz。 目 前 對(duì) 這 種 影 響 無(wú) 線 電 規(guī) 劃 的 研 究 仍 在 進(jìn) 行 中。 然 而 所 面 臨 的 主 要 挑 戰(zhàn) 將 是 在 Abis 接 口 上 處 理 由 EDGE 收 發(fā) 機(jī) 產(chǎn) 生 的 可 變 傳 輸 速 率 的 管 理 (每 個(gè) 無(wú) 線 信 道 的 速 率 變 化 從 7 kbit/s 到 48 kbit/s)。


第 三 代 系 統(tǒng)


　　UMTS 第 三 代 系 統(tǒng) 由 兩 部 分 組 成 (這 兩 部 分 是 用 一 個(gè) Iu 接 口 鏈 接 起 來(lái) 的)：


　　UMTS 陸 地 無(wú) 線 接 入 網(wǎng) 絡(luò) (UTRAN)： 由 節(jié) 點(diǎn) B (相 當(dāng) 于 GSM 的 BTS) 和 無(wú) 線 網(wǎng) 絡(luò) 控 制 器 (RNC) 組 成 核 心 網(wǎng) 絡(luò)： 相 當(dāng) 于 GSM 的 NSS。

　　在 UTRAN 中， 有 兩 個(gè) 不 同 但 又 關(guān) 聯(lián) 的 模 式。 頻 分 復(fù) 用 (FDD) 往 往 用 于 對(duì) 稱 業(yè) 務(wù) 量 和 大 蜂 窩， 而 時(shí) 分 復(fù) 用 (TDD) 更 適 合 于 非 對(duì) 稱 業(yè) 務(wù) 量 (如 Internet 接 入)、 微 蜂 窩， 還 有 專 用 以 及 其 它 室 內(nèi) 環(huán) 境。 無(wú) 論 工 作 條 件 如 何， 這 兩 種 復(fù) 用 模 式 都 能 在 同 一 個(gè) 系 統(tǒng) 里 發(fā) 揮 最 佳 效 用。


　　所 有 UMTS 運(yùn) 營(yíng) 商 將 面 臨 待 解 決 的 問(wèn) 題 有： 開 發(fā) 一 個(gè) 移 動(dòng) 通 信 網(wǎng) 絡(luò) 需 要 投 入 時(shí) 間 和 相 當(dāng) 高 的 成 本 移 動(dòng) 通 信 用 戶 目 前 往 往 需 要 在 國(guó) 內(nèi) 和 國(guó) 際 漫 游； 他 們 不 會(huì) 放 棄 從 GSM 獲 得 多 媒 體 通 信 服 務(wù) 所 帶 來(lái) 的 好 處。


　　解 決 以 上 問(wèn) 題 的 方 法 就 是 提 供 GSM 和 UMTS 之 間 漫 游 和 切 換 的 互 操 作 性。 這 將 直 接 影 響 到 未 來(lái) UMTS 終 端， 因 為 這 些 終 端 必 須 同 時(shí) 支 持 GSM 和 UMTS 的 兩 種 技 術(shù)。


　　目 前 已 經(jīng) 設(shè) 計(jì) 出 了 廣 泛 用 于 數(shù) 據(jù) 通 信 的 UMTS。 從 移 動(dòng) 數(shù) 據(jù) 的 發(fā) 展 狀 況 來(lái) 看， 先 把 GPRS 投 入 市 場(chǎng) 試 探 一 下 行 情， 然 后 引 入 UMTS 以 提 供 更 好 的 服 務(wù)。 只 有 UMTS 才 能 提 供 真 正 的 多 媒 體 業(yè) 務(wù)， 尤 其 是 視 頻 業(yè) 務(wù)。 然 而 GSM 也 可 以 提 供 大 多 數(shù) 業(yè) 務(wù)， 只 是 沒 有 那 么 好 的 性 能 而 已。


　　為 了 確 保 提 供 成 功 的 應(yīng) 用， 引 入 懶?擬 家 庭 環(huán) 境?(VHE) 將 可 以 在 任 何 地 方 提 供 相 同 的 服 務(wù)。 當(dāng) 用 戶 在 一 個(gè) 虛 擬 家 庭 網(wǎng) 絡(luò) 中 漫 游 時(shí)， 通 過(guò) VHE 就 可 以 看 到 同 樣 的 環(huán) 境 (如 各 種 服 務(wù) 和 語(yǔ) 言)。 不 管 終 端 是 什 么 類 型， 這 些 業(yè) 務(wù) 都 可 以 有 一 定 的 延 伸。


從 GSM 向 UMTS 的 轉(zhuǎn) 移： 無(wú) 線 接 入 網(wǎng)


　　根 據(jù) 本 地 情 況， 網(wǎng) 絡(luò) 有 以 下 幾 種 可 能 的 組 合： UMTS 提 供 多 媒 體 服 務(wù)， EDGE 提 供 區(qū) 域 覆 蓋： 這 種 服 務(wù) 組 合 只 在 大 城 市 里 采 用 UMTS。 由 于 采 用 UMTS 而 需 要 一 個(gè) 高 成 本 的 無(wú) 線 通 信 基 礎(chǔ) 網(wǎng)， 所 以 只 能 在 有 足 夠 需 求 的 大 城 市 里 采 用 這 種 辦 法， 而 其 它 地 區(qū) 使 用 EDGE。 這 些 情 況 對(duì) GSM 運(yùn) 營(yíng) 商 最 為 合 適 先 用 EDGE， 然 后 用 UMTS 擴(kuò) 容： 在 業(yè) 務(wù) 量 密 度 大 的 地 區(qū)， 增 加 EDGE 收 發(fā) 機(jī) 來(lái) 升 級(jí) 現(xiàn) 有 的 GSM 網(wǎng)， 再 用 UMTS 增 大 容 量。 但 是 僅 為 擴(kuò) 容 而 采 用 UMTS 的 可 能 極 小


　　UMTS 僅 為 提 供 多 媒 體 服 務(wù) (新 建 一 個(gè) UMTS 網(wǎng))： 這 種 辦 法 能 很 快 的 將 服 務(wù) 覆 蓋 至 全 國(guó) 或 地 區(qū)。 GSM 運(yùn) 營(yíng) 商 與 國(guó) 家 達(dá) 成 漫 游 協(xié) 議 可 以 按 規(guī) 章 的 規(guī) 定， 為 用 戶 提 供 滿 意 服 務(wù)。 持 有 UMTS 經(jīng) 營(yíng) 許 可 證 的 新 的 運(yùn) 營(yíng) 商 將 選 定 這 種 方 式； 這 些 運(yùn) 營(yíng) 商 有 可 能 成 為 第 一 批 提 供 真 正 的 多 媒 體 業(yè) 務(wù) 的 運(yùn) 營(yíng) 商


　　EDGE 提 供 多 媒 體 服 務(wù)： 這 需 要 通 過(guò) 在 大 多 數(shù) 地 區(qū) 增 加 EDGE 收 發(fā) 機(jī) 來(lái) 增 強(qiáng) 現(xiàn) 有 的 GSM 網(wǎng)， 如 果 是 由 規(guī) 章 許 可， 可 以 在 為 UMTS 預(yù) 留 頻 帶 中 用 EDGE。 這 種 方 式 適 合 于 沒 有 UMTS 經(jīng) 營(yíng) 許 可 證 的 GSM 運(yùn) 營(yíng) 商， 但 是 EDGE 具 有 的 低 比 特 率 將 是 沒 有 競(jìng) 爭(zhēng) 優(yōu) 勢(shì) 的 嚴(yán) 重 缺 點(diǎn)。


　　隨 著 數(shù) 據(jù) 業(yè) 務(wù) 量 的 增 長(zhǎng)， 核 心 網(wǎng) 絡(luò) 將 是 一 個(gè) 優(yōu) 化 的 IP 網(wǎng) 絡(luò)。 但 這 個(gè) 核 心 網(wǎng) 絡(luò) 必 須 要 能 提 供 與 目 前 服 務(wù) 質(zhì) 量 相 同 的 選 通 話 音 呼 叫。 通 常 要 考 慮 兩 種 選 擇：


　　分 組 交 換 或 電 路 交 換： 一 種 考 慮 是 采 用 分 組 交 換 業(yè) 務(wù) (用 GSM 的 吉 比 特 接 口 和 UMTS 的 Iu-PS 接 口)， 另 一 種 考 慮 是 采 用 電 路 交 換 業(yè) 務(wù) (用 GSM 的 A 接 口 和 UMTS 的 Iu-CS 接 口)。 這 樣 考 慮 的 好 處 在 于 它 可 以 使 GSM 和 UMTS 之 間 的 可 移 植 性 和 互 操 作 性 盡 可 能 的 簡(jiǎn) 單 只 有 分 組 交 換： 采 用 VoIP 技 術(shù) 把 全 部 業(yè) 務(wù) 引 向 一 個(gè) 分 組 交 換 網(wǎng) 絡(luò)。 這 種 方 法 在 UMTS 和 EDGE 中 都 可 采 用， 但 仍 在 標(biāo) 準(zhǔn) 化 的 探 討 之 中。 這 種 設(shè) 想 是 從 GPRS 的 分 組 概 念 的 進(jìn) 展 來(lái) 搭 建 一 個(gè) 采 用 新 節(jié) 點(diǎn) 的 IP 核 心 網(wǎng)。 這 個(gè) 核 心 網(wǎng) 包 括 一 個(gè) 呼 叫 和 移 動(dòng) 性 服 務(wù) 器 (用 于 呼 叫 控 制)， 一 個(gè) 媒 體 網(wǎng) 關(guān) 和 信 令 網(wǎng) 關(guān) (進(jìn) 行 電 路 交 換 與 UMTS 編 碼 之 間 的 轉(zhuǎn) 換) 以 及 一 個(gè) H.323 多 媒 體 網(wǎng) 閘。 仍 待 解 決 的 問(wèn) 題 是 關(guān) 于 在 只 有 分 組 交 換 的 網(wǎng) 絡(luò) 與 有 分 組 交 換 和 / 或 電 路 交 換 的 網(wǎng) 絡(luò) 之 間 的 互 聯(lián) 問(wèn) 題， 以 及 能 獲 得 通 過(guò) IP 傳 送 的 語(yǔ) 音 或 視 頻 的 QoS 問(wèn) 題。 這 種 方 法 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 再 次 利 用 為 GPRS 而 設(shè) 置 的 核 心 網(wǎng) 絡(luò) 基 礎(chǔ) 結(jié) 構(gòu)。


結(jié) 論


　　GPRS 是 第 一 個(gè) 在 GSM 中 推 進(jìn) 分 組 交 換 技 術(shù) 和 低 成 本 Internet 接 入 的 技 術(shù)。 預(yù) 計(jì) 今 年 年 底 GPRS 將 不 僅 可 以 提 供 一 個(gè) 向 UMTS的 轉(zhuǎn) 移 路 徑， 而 且 最 終 用 戶 還 有 機(jī) 會(huì) 獲 得 移 動(dòng) 數(shù) 據(jù) 的 應(yīng) 用， GSM 運(yùn) 營(yíng) 商 也 有 某 種 機(jī) 會(huì) 進(jìn) 入 分 組 交 換 的 數(shù) 據(jù) 領(lǐng) 域。 這 也 是 提 供 了 一 條 通 往 UMTS 的 正 常 轉(zhuǎn) 移 途 徑。

（亞太電信發(fā)展）