每日一问2.docx

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每日一问2

《每日一问》－专题一：

各种无线制式技术比较－第2节网络结构的差异2.1“无所不在”的UE、“先抑后扬”的NodeB、“日薄西山”的RNC

无线接入网的网络结构在2G、3G时代差距并不大，其结构对比如图：

其基本特点是：

业务交换和接入功能分开：

业务由核心网处理，接入功能归无线接入

网；

之所以这样设计，是因为早期交换机处理能力不足，所有功能由一个中心交换机处理

会顾此失彼；另外，当时无线接入技术的发展、更新速度远远快于核心交换技术的发展

速度，如果两大功能设计到一起，一旦技术变化，就需要全网设备更新，代价太大。

2G和3G在核心网侧的区别主要有以下几点（咱们无线的兄弟了解即可）：

1、电路域（CS）改成“软交换”架构，核心思想是“业务与承载相分离”，即：

用户

业务数据由MGW（媒体接入网关）承载，而业务信令由单独的Server进行处理；这样可

以极大地提高CS业务的灵活性，而且为以后CS、PS业务融合迈出了第一步；

2、对于分组域（PS），其实GSM、WCDMA和TD是一伙儿，事实上，SGSN＋GGSN架构本来

就是WCDMAR99版本就做好的，G、TD只不过在后来的发展中直接拿来用而已；稍有不同

的是cdma2000系列制式：

由于美国是互联网的发源地，所以cdma2000制式充分借助了这

一有利条件，简化了PS域设备，只设一个PDSN，把数据业务需求直接传递给互联网就不

管了（高通很善于借助国家力量的，cdma制式使用GPS做为时钟是另一个活生生的例

子）。

2G和3G在无线接入网侧的区别，从表面上最容易看出的，就是网元名称不同了：

2G（包括3G的cdma2000制式）的BSC（基站控制器），在3G（WCDMA和TD）叫RNC（无线

网络控制器）；

2G（包括3G的cdma2000制式）的BTS，在3G（WCDMA和TD）叫NodeB；

2G（包括3G的cdma2000制式）的MS，在3G（WCDMA和TD）叫UE；

改名不是为了好听，名称的改变是有原因的。

3G网络以CDMA技术为基础，算法复杂很多，早期（90年代末）基站处理能力又受限于

芯片处理能力；所以，在系统设计时做了这样一个分工：

基站（NodeB）只提供物理层

处理功能和部分物理层算法（如快速功率控制），其他的层二以上功能，尤其是大部分

的无线网络优化算法，都是由RNC完成的，所以才会被称为“无线网络控制器”；相对

而言，2GBSC的主要工作就是把基站的信号汇聚起来送到核心网去，所以叫“基站控制

器”。

至于NodeB这个名字的来源，很有些“无厘头”的味道：

据说是当时几种方案没有取得

大家的共识，而且因为名字并非一个很重要的内容，所以各方妥协后先找了“NodeB”

这么个名字暂时用之；用来用去，用习惯了，也就这么着了。

基站的功能在3G初期实际

上相比2G是倒退了；不过，现在的基站计算能力已经提高很多了，所以，3G的很多新算

法（比如HSPA的算法）都在基站里实现了。

对于终端网元的命名，2G的MS这个名字是从1G（也就是“大哥大”）时代沿用下来

的，其实不好：

“大哥大”时代终端个头都很大，甚至有很多车载台，所以称为“移动

台”；2G终端已经小型化了，所以我们日常更多地称2G终端为：

HandSet－手机；而到

了3G，由于业务多样化，终端形态也将是形态各异的，所以称为UE（用户设备），意思

是：

任何一个用户用到的东西，都可能成为一个3G终端！

想象一下：

眼镜可以装上摄像

头，把所见直接上传Youtube；手表可以测试你的脉搏，把数据传给医生，家里的空调

可以远程控制、冰箱可以自动定购食品……未来的数字家庭，UE将无处不在！

这就是前

段时间咱华为宣传的“四大超越”的真实写照（有兴趣的兄弟可以上网查查）。

不过，到了LTE和WiMAX，网络结构可就变了：

1、随着基站的功能越来越强，算法都在基站实现，NodeB会演进成eNodeB；

2、RNC的功能越来越多地被基站取代，最终，部分功能（主要是汇聚功能）与SGSN合并

成AGW（接入网关），就……消失了；

由此，现在网络的基站－RNC－CN三级架构，就将变成eNodeB－AGW两级架构，即：

接入

网变成了和目前固网宽带接入类似的架构（AG＋AP）。

所以呢，各位搞无线的兄弟，需要明白这样一个趋势：

十年之内，无线侧设备的I&C、

O&M，包括故障分析，将会越来越简单；如果你还想在无线这行靠技术混下去，要么，

向上融合：

把AG＋AP一起拿下（跨网元端到端维护能力）；要么，向下融合：

网优和多

网络互操作（跨网络优化能力）。

《每日一问》－专题一：

各种无线制式技术比较－第2节网络结构的差异2.2接口的差异：

“换汤不换药”

各种制式的无线接入网接口对比如图：

由于2G、3G网络的结构类似（都是“核心网－BSC/RNC－基站”三级结构），所以各

网元之间的接口，器基本功能并没有太大变化，无非就是改了一个名字而已，没什么难

以逾越的知识难点；只是有几点区别需要知道一下：

1、Ater接口：

“码变换器”。

在GSM里，所有语音编码在上传核心网前，BSC都要先通过一个叫Ater的接口把用户语音

传给一个“码变换器”（华为设备是TCSM单元，其他厂家一般叫TRAU单元），把GSM语

音编码转换成PCM编码，当然，相应的，核心网过来的PCM语音也要在“码变换器”里转

换成GSM语音编码，再通过Ater接口传回BSC（cdma系统有没有这个东东俺不清楚，请

cdma的高手解释一下）；

GSM系统之所以这样做，是因为：

2G时代的核心网交换机基本上都是固网交换机改造

（改软件）的，它只支持固网的PCM编码，所以需要“码变换器”；但是“码变换器”

的采用会带来一些代价：

第一，系统将消耗很多额外功率（华为老BSC32，一个TCSM单

元机框，功耗就赶得上一个BM模块，以至于TCSM机框必须配置大功率的PWS电源

板！

）；第二，如果是“手机－手机”通信，这种“码变换”不但没有意义，而且影响

话音质量。

为什么呢？

你只要想象一下：

把李白的“床前明月光，疑是地上霜”（GSM

编码）翻译成英文（PCM编码），再翻译回中文（GSM编码）……那还有诗意么:

）

不过，在W和TD里，由于采用了AMR语音编码器，未来手机之间可以通过协商先确定采用

哪种编码再通信；所以，在W和TD的无线接入网里，是看不到“码变换器”的（这一点G

－U融合的兄弟需要注意），去哪里了？

被集成到核心网去了，一般是配置在移动网到

固网的局向就可以了，因为这时是手机和固话互打，还是要转成PCM编码的。

这个功

能，现在GSM也开始使用了：

有些地方的GSM网已经升级为支持AMR；没有升级支持AMR的

GSM系统，也有一种技术可以减少这种无谓的消耗：

如果系统发现通话的是两个手机用

户，而且使用的语音编码相同（都说中文），那么信号在“码变换器”里就“透传”

了，这就是所谓的TFO/TrFO（免汇接操作）。

2、2G系统的PS业务能力都是后加的，相应地增加了网元和接口：

无线接入网侧，GSM增

加了网元PCU、cdma增加了网元PCF，位置在BSC和核心网PS设备之间；3G无线接入网设

计时已经考虑了支持PS业务，PCU/PCF的功能集成在RNC了（这一点G－U融合的兄弟需要

注意）；

3、以CDMA技术为基础的制式的BSC/RNC之间可以互联，支持跨BSC/RNC的软切换

（cdma2000和WCDMA）或接力切换（TD），所以会有相应的接口。

《每日一问》－专题一：

各种无线制式技术比较－第2节网络结构的差异2.3协议栈的差异：

“烦人”的传输层数据配置

各种制式的无线接入网接口协议栈的对比如图：

 在协议栈上，3G相对2G最大的变化，是把地面接口（Iub、Iu）的传输从2G的TDM电路交换方式，改成了ATM/IP这种分组交换方式。

 改变的原因很简单：

2G时代是语音业务为王的时代，而语音业务采用电路交换方式是最合适的；3G时代数据业务逐渐崛起，如果采用电路交换的传输方式，效率会非常低，所以改用了数据业务最适合的分组交换方式。

当然，为了能够同时保证语音业务的传输效率，3GPP组织（W、TD的娘家）早期还是采用了ATM这种能够兼顾语音、数据业务QoS的分组交换技术（另一个说法是：

欧洲不甘心其主导的ATM技术沦为为IP打工的下场，想在3G标准制定上再垂死挣扎一把），不过，目前随着全网IP化的趋势，再加上IP技术也已经对语音业务QoS提供了较好的保证（VoIP），最终IP技术会代替ATM；即使是2G，也将如此。

 不过，分组交换技术的采用，对于从G、C转型过来的兄弟，会有一个很大的困扰，那就是：

数据配置时，要面对复杂、“烦人”的传输层配置（尤其是Iub接口）。

 电路交换的情况下，Abis接口的传输是很好配置的。

以GSM为例：

 GSM系统的每个载波有8个时隙（采用FR语音编码的情况下），编码速率为13kbps；Abis接口采用E1传输，E1的结构是32个时隙，每个时隙64kbps；如果我们把一个64kbps的时隙分成4个16kbps的“子时隙”，则一个GSM载波的8个时隙，可以用两个E1时隙承载；一条E1承载的GSM载波数量，取决于RSL链路的复用度，如图所示：

 看起来有点儿复杂，但是实际配置时GSM只有几种固定死了的方式，只要“按图索骥”就可以了；当然，手工配置还是很容易出错，所以，华为的GSM系统很早就开发了“自动数据配置台”：

配置时，只需要选一下某个基站连在哪块接口板上，有多少载频，选取哪种时隙配比方式，系统就把Abis接口的E1数据配置好了，整个过程全部“自动”进行，想配错都难！

 到了3G，分组交换了，事情麻烦了。

分组交换的意思，就是某个载频的信号，不再固定地和E1、光纤上的某个时隙绑定，而是根据目前接口的资源状况，动态分配、调整传输带宽。

听上去，“动态”了，好像应该更方便了，事实上却是更麻烦了，因为3G需要接口双方的传输层确定很多“协商数据”，看看协商数据表吧：

没有“固定死”的配置方式：

站型（载波数量）不同、E1数量不同，协商数据（主要是各种链路的带宽都是不同的）！

用惯了“自动数据配置台”的，刚接触这些数据，经常会有“崩溃”的感觉:

）

不过，随着经验的积累，现在已经有一些基线数据，可以把传输层数据配置相对固化下来了；相信早晚有一天，也会有一个工具，让你只需要选择一下“站型”、“E1数量”等几个方式，就把传输层数据自动配置出来，热切期待！

《每日一问》－专题一：

各种无线制式技术比较－第2节网络结构的差异2.4信令流程比较：

坚决贯彻“拿来主义”

移动通信的各种制式之间，继承性最好的，恐怕就是信令流程了（尤其是层三信令消

息）。

如图：

GSM与WCDMA、TD呼叫主流程比较.PNG

之所以有这么高的相似性，主要原因是：

1、信令流程（特别是信令消息的内容）制订不易，只要业务变化不大，能继承应该尽

量继承、能修修补补就修修补补，一般不会轻易另起炉灶。

大家如果看过通信标准，就应该比较理解这一点了：

通信标准的主体文件，就是对各个

接口的信令消息和流程的定义，那是要详尽定义到每一个字节、甚至每一个bit的啊！

轻易放弃，很多人会吐血的；而且，如果业务类似（比如都是打个电话），重做一套流

程和信令消息，未必就比原来的那套要好。

2、信令流程要考虑网络演进的兼容性，能不变尽量别变。

你可以想象一下：

一个多模终端，如果每个制式里同样的业务信令流程不一样，就必须

开发不同的软件，那成本多高啊。

所以嘛，还是R总说得好：

一个流程（或制度），只要能够解决当前的主要问题，就应

该相对稳定，不要老是做太大的变动，不然大家总是在不停地学习、适应、磨合，还总

出错……这也是增加成本啊！

当然，如果业务、技术发生了变化，增加、修改一些流程也是必要的。

对于3G来说，就

新增了一些信令流程，如图“GSM与WCDMA、TD信令流程比较.PNG”所示：

主要的新增流程有：

1、小区建立流程：

这是一个Iub接口上的流程，增加原因是由于Iub接口的“有限开放

性”。

在2G时代，基站和BSC之间的Abis接口是各厂家的私有接口，是不开放的；设备厂家一

般会利用这种接口的不开放性，来阻止其他厂家设备，尤其是基站设备的进入（想搬迁

我的设备？

那就BSC、BTS一起连根拔起）。

但是，运营商更希望所有接口都开放，这样可以“货比三家”，降低成本。

所以，在3G

标准制订时，Iub接口的NBAP基础协议是公开的。

这样，理论上，只要RNC和NodeB支持

NBAP基础协议，那么不同厂家的RNC和NodeB就可以互通了（在早期的WCDMA市场上，日

本NEC公司的基站和西门子等厂家的交换机就是这么连接的，而且NEC一度占据了40％的

WCDMA基站市场份额）。

既然可能是不同厂家的RNC和NodeB，那就涉及到一个对接的问题。

要对接的数据，就是

我们在“2.3协议栈的差异”里所说的“协商数据”，数据传递的过程，就是“小区

建立过程”。

当然，设备厂家也不傻，谁都想巩固自己的市场，所以，现在各厂家都在NBAP基础协议

上添加了一些私有的内容，这个就是所谓的“有限开放性”:

）不过，这个“小区建立过

程”大家都保留着，一方面保证看起来还是开放接口，另一方面，“小区建立”流程在

开局的时候，对于查找“小区建立失败”问题很有帮助（W和TD门的“小区建立失败问

题分析流程”就是基于这一点写的），大家开局的时候就知道了。

2、软切换（接力切换）流程：

这是由于采用CDMA技术而新增的；

3、重配置流程：

数据业务所需带宽会发生变化（比如：

上网浏览过程中，点击某个文

件下载，则需要增加带宽），所以资源需要重配置；

4、小区更新和URA更新：

这是为了支持数据业务的所谓“永远在线”而新增的，属于一

种特殊的“切换”流程。

《每日一问》－专题一：

各种无线制式技术比较－第2节的小结－－－顺祝大家周末愉快！

移动通信系统从1G、2G、3G一路发展过来，技术的变化日新月异，这些在第1节的内容

里已经有所体现；

不过，考虑到网络建设的沉默成本，在网络结构上的演进、变化却并不激进，基本上是

能继承就继承，不能继承就尽量改良；能不大动干戈，就绝不会做*性变化。

所以，在向一个新制式转型的时候，你尽可以把在老制式上积累的知识（网络结构、网

元功能、接口协议、信令流程），复用在新制式的学习上，这将大大加快学习的进度。

对于从2G向3G转型的兄弟们来说，在网络结构学习方面，最难学的部分有两个：

其一，是分组交换技术采用后的数据配置；

大家（包括咱们运营商的无线侧维护人员）普遍没有系统性地学过分组交换技术，那些

ATM的概念（VPI、VCI、CBR、RTVBR、AAL2path……）短时间内连记都记不住，更甭提

理解了；以后还要换成IP传输（IPRAN），那些IP路由、掩码……怎么配置从BTS跳到

RNC、再跳到OMU……抓狂了！

其二，是和数据业务相关的信令分析；

看起来信令流程是比语音业务简单多了（不就PDP激活嘛），但是，数据业务一旦出问

题怎么分析？

是GGSN没有分配地址，还是SGSN拒绝？

是终端设置错误，还是网站的服务

器拥塞？

全新的业务，需要全流程、端到端的分析方法；

如果要想继续在通信这个行当混下去，这两关必须过：

1、IPRAN；2、数据业务的端到

端分析；过去则前途光明，可保十年工作无忧；过不去则前景黯淡，要知道：

从LTE开

始，只有PS域，语音业务可是也VoIP啦！