通用移動通信業務

通用移動通信業務在移動用戶和數據網路之間提供了一種連線，為移動用戶提供高速無線數據接入服務，是以蜂窩移動通信為組網方式的移動無線數據通信技術。

中文名稱	通用移動通信業務
英文名稱	universal mobile telecommunications service;UMTS
定　　義	歐洲的第三代移動通信系統。
套用學科	通信科技（一級學科），移動通信（二級學科）

基本介紹

• 中文名：通用移動通信業務
• 外文名：universal mobile telecommunications service;UMTS
• 定義：歐洲的第三代移動通信系統
• 別稱：通用移動通信系統

定義

目前，關於第三代移動通信系統（3G）的研究開發工作正在全球範圍加速進行。3G 的最基本特徵是實現全球範圍內的無縫漫遊，具有支持多媒體業務(特別是 INTERNETY業務）的能力，覆蓋從話音到分組數據的所有業務，其目標是支持多種業務。

對於這樣一個全球範圍內提供綜合業務支持的移動通信系統，其業務質量(QoS)保證體系的研究是非常關鍵的問題。歐洲電信標準學會(ETSI)提出的通用移動通信系統(UMTS)，是目前全球幾個最具有代表性的 3G 方案之一。

通用移動通信業務

通用移動通信業務，英文縮寫為UMTS。UMTS蜂窩通信技術是一種新的GSM數據通信技術，它在移動用戶和數據網路之間提供一種連線，為移動用戶提供高速無線數據接入服務，是以蜂窩移動通信為組網方式的移動無線數據通信技術。歐洲電信標準協會（ETSI）負責 UMTS的標準化工作，並與國際電聯負責的第三代移動通信系統IMT-2000 標準化工作協調一致。

UMTS是根據市場的需要而制定的第三代移動通信系統標準，它既支持現有的業務也提供新的業務，包括多媒體和移動用戶以2 Mbit/s的速率接入Intemet。UMTS的網路結構支持多種第二代和第三代空中接口標準。

UMTS的 QoS 結構和要求

QoS要求

QoS指在網路連線中由業務所決定的性能度量，如頻寬、時延或連線中傳送數據所允許的訊息丟失率。一般來說，終端用戶只關心他們可見的業務質量，從終端用戶角度來看，他們有如下要求：

（1）只關心可感知的QoS；

（2）獨立於網路的內部設計；

（3）要考慮業務的所有方面，能夠在業務接入點進行客觀的測量；

（4）用戶定義/控制的參數要儘量少；

（5）從套用需求上導出或定義的 QoS 屬性必須簡單；

（6）QoS 屬性必須支持所使用的所有套用，一些套用在兩個方向上是非對稱的；

（7）QoS 的定義滿足未來的需要；

（8）必須能夠提供端到端的 QoS。

對 QoS 的一般要求有：

（1）QoS 參數不應受到一個或幾個外部 QoS 控制機制的限制，但 QoS 應能夠通過使用UMTS 規定的控制機制來提供不同級別的 QoS；

（2）所有的參數及所有的參數組必須有明確的意義；

（3）QoS 機制必須允許有效地使用無線容量，允許核心網和接入網獨立地進化，允許 UMTS 網進化。

QoS 是用一組參數來定義的，這些參數必須滿足下列準則：

（1）QoS 控制機制應在 MS 和 3G 網關節點間對等的基礎上提供 QoS 參數控制，能夠和現在的 QoS 方法進行有效的互動工作；

（2）QoS 機制應提供套用需求和 UMTS 業務間的映射；

（3）QoS 應能夠通過使用 UMTS 規定的控制機制來提供不同級別的 QoS；

（4）QoS 必須緊密地連結，它的基本特性是每個地址多個 QoS 流；

（5）UMTS 應提供有限的 QoS 定義；

（6） QoS引起的開銷和額外的複雜性應儘量低，網路傳輸和存儲的狀態信息的數量也應儘量少；

（7）QoS 應支持有效的資源利用；

（8）QoS 參數需要支持非對稱承載業務；

（9）套用應能指名數據傳輸的 QoS 值；

（10）QoS 的作用應是動態的，即在活動的進程期間可以修改 QoS 參數；

（11）參數的數量應儘量少（增加參數的數量，也增加了系統的複雜性）；

（12）系統應滿足用戶的QoS 要求，包括在核心網內改變 SGSN。

QoS結構

一般認為網路業務是端對端的，即從一個終端設備（TE）到另一個 TE。對於網路提供給用戶的端到端業務，可以有一定的質量要求。

用戶決定對提供的 QoS是否滿意。為了實現一定的網路 QoS，必須從業務的起點到業務的終點建立具有明確意義的屬性和功能的承載業務。一個承載業務包括能夠提供協定的 QoS 所有方面，這些方面包含在控制信令、用戶平面傳輸和 QoS 管理功能之中。UMTS 分層結構模型如右圖所示，每層的承載業務利用下層提供的業務來提供自己的業務。

UMTS分層結構模型

從一個 TE 到另一個 TE 的業務經過網路的不同的承載業務。一個 TE 通過使用移動終端（MT）連線到 UMTS網路。套用級的端到端業務使用下層網路的承載業務，它利用 TE/MT 本地承載業務、UMTS 承載業務和外地承載業務來實現。它的 QoS 由 UMTS 承載業務來實現。

如前所述，UMTS 承載業務提供了 UMTS 的 QoS。UMTS 承載業務由無線接入承載業務和核心網承載業務兩部分組成，兩種業務都反映了在各自蜂窩網路拓撲上實現UMTS 承載業務的最優方法。蜂窩網路拓撲考慮移動性和移動用戶的信息等。

無線接入承載業務在 MT 和 CN Iu 邊緣節點間提供信令和用戶數據的保密傳輸，這種傳輸保證協商的 UMTS 承載業務的 QoS 或對信令保證預設的 QoS。此業務基於無線接口的特性，對正在移動的 MT 也保持其 QoS。如果支持不對稱的差錯保護，它將由下層無線承載業務來提供。在此情況下，無線接入承載業務傳輸的用戶數據單元（SDU，service data unit）的淨荷必須符合根據實際數據的長度和每個長度統計的淨荷比特定義的 SDU 格式。

SDU 淨荷的每個比特屬於一個定義的子流。在無線接入承載業務建立時，實際的 SDU 淨荷格式和每個子流所需的可靠性通過信令使用標準的屬性傳送到 UTRAN。 在release’99 中，無線接入承載的不規則差錯保護只能用於編譯器集成的核心網中的業務。這意味著 UMTS 承載業務不能使用特徵 SDU 格式信息來定義子流，因此，要對SDU 的淨荷比特進行相同的保護。

UMTS 核心網的核心網承載業務利用 CN 路由器將UMTS CN Iu 邊緣節點和外部網路聯結起來。此業務的作用是有效地控制和利用骨幹網來提供協商的 UMTS 承載業務。UMTS 分組核心網將支持有不同 QoS 要求的各種骨幹網承載業務。無線接入承載業務通過無線承載業務和Iu承載業務來實現。無線承載業務的作用是覆蓋無線接口傳輸的所有方面。

為了支持不對稱的差錯保護，UTRAN 和 MT 必須具有將用戶的數據流打包 / 重組成無線承載業務的不同子流的功能。無線承載業務根據子流要求的可靠性處理用戶數據流中屬於此子流的部分。Iu承載業務和物理承載業務一起提供 UTRAN 和 CN 間的傳輸。對分組業務，Iu 承載業務將提供不同 QoS 要求的承載業務。核心網承載業務利用通用的骨幹網業務。骨幹網業務包括層1和層2的功能，根據運營者的要求來選擇以滿足核心網承載業務的 QoS 要求。

分類

根據 QoS 特徵，UMTS 將接入系統的業務分為 4 類，即會話類(conversation class）、 流類 (streamingclass)、互動類(interactive class)和後台類（background class）。

區分 4 類業務的主要依據是不同業務對時延的敏感程度。 會話類業務對時延最敏感，後台類業務對時延的敏感性最低；會話類業務和流類業務主要用於承載實時業務流，其中會話類業務用於傳送類似於時延的敏感性要弱於會話類業務，例如視頻和音頻點播業務，互動類業務和背景類業務主要用於傳統的 INTERNET 業務和其他商務數據業務。

由於他們對時延的要求較低，可以通過信道編碼糾錯和重傳機制提高數據的可靠性，互動類業務要求維持基本的請求—應答模式，如 WWW 瀏覽，而後台類業務沒有互動要求，可用於收發E-mail和下載數據。互動式套用的回響通過另外的互動式或後台式套用來保證。

互動式業務比後台式業務的優先權高，因此，只有互動式套用不需要這些傳輸資源時後台式套用才能使用它們。這點在無線環境中非常重要，因為和固定網相比，無線網的頻寬資源很缺乏。

組成

用戶終端設備

用戶終端設備UE包括兩個部分：移動設備(Mobile Equipment，ME)和通用用戶識別模組(Universal Subscriber Identity Module，USIM)。

USIM卡是SIM卡的升級，是第三代移動通信手機卡。與SIM卡不同，USIM卡並不是只能做單純的認證功能，事實證明它正在逐步向移動商務平台、乃至最後的多套用平台過渡。在手機上實現電子錢包、電子信用卡、電子票據等其他套用已不再是難事。這一特點使USIM卡成為了不同行業跨領域合作、相互滲透經營的媒介。

除能夠支持多套用外，USIM卡還在安全性方面對算法進行了升級，並增加了卡對網路的認證功能。這種雙向認證可以有效防止黑客對卡片的攻擊。同時，USIM卡的電話簿功能更為強大，不僅存人電話號碼數量增加，並且針對每個電話用戶還可以選擇是否錄入其他信息，如電子郵件、別名、其他號碼等。

通用陸地無線接入網路

通用陸地無線接入網路(UTRAN)由一個或幾個無線網路子系統(Radio NetworkSubsystem，RNS)構成。一個無線網路子系統是由一個無線網路控制器(Radio NetworkController，RNC)和一個或多個節點B(Node B)組成。

①節點B：節點B是WCDMA系統的基站。節點B的主要功能是完成基帶信號和射頻信號的相互轉換，如信道編碼/解碼、擴頻/解擴、調製/解調等。

②無線網路控制器(RNC)：無線網路控制器(RNC)主要完成連線建立和斷開、切換、宏分集合併、無線資源管理控制等功能。

通用陸地無線接入網路(UTRAN)的主要功能為：用戶數據傳輸；系統接入控制，包含接人允許控制(允許或拒絕新的用戶接入、新的無線接入承載或新的無線連線)、擁塞控制(當系統接近滿載或已經超載時，用來監視、檢測和處理阻塞情況，該功能儘量平滑地使系統返回到穩定的狀態)和系統信息廣播等功能；無線信道的加密和解密；移動性管理功能，如切換管理、尋呼功能、UE定位功能等；無線資源的管理和控制功能，包括對無線資源的配置、無線環境的測量、信息流的合併/分離、連線的建立與釋放、功率控制、信道的編解碼、初始隨機接人的檢測和處理等；廣播和多播功能；跟蹤功能，如跟蹤用戶設備(UE)的位置及其行為相關的各種事件；流量報告等。

核心網(CN)

核心網CN負責與其他網路的連線和對用戶終端設備的通信和管理。核心網從邏輯上分為電路(域和分組域，主要由移動業務交換中心/訪問用戶位置暫存器、網關移動交換中心、服務GPRS支持節點、網關GPRS支持節點、歸屬位置暫存器、操作維護中心等組成。

①移動業務交換中心/訪問用戶位置暫存器：MSC/VLR是wCDMA核心網電路域的功能節點。MSC/VLR的主要功能是提供電路域的呼叫控制、移動性管理、鑒權和加密等功能。

②網關移動交換中心：網關移動交換中心是電路域與外部網路間的網關節點，是可選功能節點。網關移動交換中心的主要功能是充當移動網和固定網之間的移動關口局，完成PSTN用戶呼叫移動用戶的呼入路由功能，承擔路由分析、網間接續、網間結算等重要功能。

③服務GPRS支持節點：服務GPRS支持節點是分組域功能節點。SGSN的主要功能是提供分組域的路由轉發、移動性管理、會話管理、鑒權和加密等功能。SGSN的主要作用是記錄移動台的當前位置信息，並在用戶終端設備和網關GPRS支持節點之間完成移動分組數據的傳送和接收。

④網關GPRS支持節點：網關GPRS支持節點是分組域功能節點，提供數據分組在WCDMA移動網和外部數據網之間的路由和封裝。GGSN的主要功能是提供用戶終端設備接入外部分組網路的接口，從外部網來看，GGSN就好像是可定址WCDMA移動網中所有用戶的IP路由器，需要同外部網交換路由信息。

⑤歸屬位置暫存器：歸屬位置暫存器HLR是電路域和分組域共有的功能節點。歸屬位置暫存器的主要功能是提供用戶的簽約信息存放空間，並提供新業務支持、增強的鑒權等功能。

⑥操作維護中心：操作維護中心OMC的主要功能實體包括設備管理系統和網路管理系統。設備管理系統完成對各獨立網元的維護和管理，包括性能管理、配置管理、故障管理、計費管理和安全管理等功能；網路管理系統能夠實現對全網所有相關網元的統一維護和管理，實現綜合集中的網路業務功能。