cdma移动通信试验系统总体方案.docx
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cdma移动通信试验系统总体方案
第三代移动通信技术试验总体技术方案
——cdma2000分册
信息产业部电信传输研究所
2001.9
前言
为推进我国第三代移动通信整个产业的进步；及时了解和掌握第三代移动通信系统在当今世界上的发展和应用情况，验证其技术的合理性和有效性;寻找符合中国国情的第三代移动通信系统运营模式，为第三代移动通信系统业务的示范提供一个可靠的试验环境；同时，为积极在第三代系统的运营方面做好准备，在第三代移动通信系统的建设、规划和运营维护等方面积累经验，信息产业部拟于2001年10月开始开展第三代移动通信试验系统的建设工作。
进行cdma2000试验主要目的是：
1、测试和验证cdma2000无线技术的各种特点在试验网中的实现情况，以及在实际当中提高空中接口的相应性能的程度。
2、如实的了解和掌握cdma2000系统的各种性能，重点是第三代移动通信系统中特有的业务和功能（如分组数据业务、多媒体、高话音容量等）；
3、了解cdma2000标准体系的完善程度，设备遵循的标准版本等，为制订和完善我国cdma2000系统的技术规范、设备规范和测试规范提供依据；
4、了解和研究cdma2000系统与现有网络的相互影响以及对现有核心网络的要求，包括与第二代移动通信系统之间的兼容性和相互影响，分组数据业务对现有IP网的影响和要求等。
5、了解各种相关设备的开发状况、成熟度，以及设备之间的兼容性。
最终，通过对cdma2000系统的无线接入技术和核心网络技术进行验证性测试，为将来对第三代系统和设备进行系统化和规范化管理奠定基础。
此次实验拟采取两个阶段进行，第一阶段在MTnet网络中进行系统设备的系统级测试，第二阶段是在运营者的网络中进行现场实验，MTnet也同时保留现场级实验环境。
本方案适用于第三代试验的全过程，主要提出了涉及到总体的最基本技术要求，各运营者的技术方案和参加第三代实验是设备均应满足本技术规范的要求。
本文件的附录A和附录B为提示性的附录。
本文件的附录C为规范性的附录。
1.网络构成和规模
1.1.系统基本结构
本节用网络参考模型简要描述了组成cdma2000系统的各主要功能实体。
这个参考模型适用于3GPP2Release0和ReleaseA系列标准中规定的网络结构。
下图是简化的网络参考模型，主要包括关键功能实体，以及各实体之间的基本逻辑联接，以说明基本概念，满足实验的需要。
图1-1试验网系统结构模型
上图包括几个组成部分：
无线部分：
包括BSC、BTS。
其中BTS主要负责收发空中接口的无线帧；BSC主要负责对其所管辖的多个BTS进行管理，将话音和数据分别转发给MSC和PCF，也接收分别来自MSC和PCF的话音和数据。
该部分为基本配置。
无线接入部分网络配置为2个BSC——BSC-A和BSC-B，BSC-A下连接2个基站，BSC-B连接1个基站。
为了保证尽可能多地模拟实际网络的情况，在基站子系统的设置上可以采用灵活的配置，但应满足下列条件
1.BTS应能够配置成三扇区和全向两种类型；
2.无线覆盖区应包含用户密度不同的各种地区，如城区、近郊和远郊等；条件允许的情况下，应尽可能覆盖不同地理类型的地区，如高建筑群、建筑内的多层、开阔地带等；
3.应有多载波的基站，并且与单载波基站形成连续覆盖；
4.BSC-B下属的两个基站至少每个基站中的一个扇区与另一个基站中的一个扇区为相邻扇区；BSC-A中应至少有一个基站的扇区与BSC-B的覆盖区域连续；
5.无线覆盖区域中应有三方切换的区域。
核心网电路域：
核心网电路域包括MSC、VLR、HLR/AC等，这部分的要求与第二代移动通信系统基本相同。
该部分为基本配置。
注：
智能网实际也属于电路域，在本文中为了便于描述而将其从电路域中独立出来。
核心网分组域：
核心网分组域包括PCF（分组控制功能）、PDSN（分组数据服务节点）、AAA（认证、授权和计费）和HA（归属代理）。
其中PCF负责与BSC配合，完成与分组数据有关的无线信道控制功能。
PDSN负责管理用户通信状态，转发用户数据。
AAA负责管理用户，包括用户的权限、开通的业务等信息。
目前，AAA采用的主要协议为RADIUS，所以在下面的描述中，AAA也可以直接叫做RADIUS服务器。
当使用简单IP协议时，分组域包括PCF、PDSN和RADIUS。
该部分为基本配置。
当使用移动IP协议时，分组域还应在简单IP基础上，增加HA（归属代理），HA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。
同时，PDSN还应增加FA（外埠代理）功能，负责提供隧道出口，并将数据解封装后发往移动台。
该部分为可选配置。
智能网部分：
包括MSC/SSP、SCP等。
这部分的要求与第二代移动通信系统基本相同。
该部分为可选配置。
其他：
包括短消息中心、WAP网关等。
该部分为可选配置。
1.2.试验系统的组网
整个试验分两个阶段进行：
系统测试和网络测试。
系统测试主要侧重对单个厂家的系统进行功能测试和单系统的性能测试；网络测试主要侧重试验网间的互联测试，试验网与公网（包括PSTN、IP公网和PLMN网）的互联测试，移动用户的漫游测试等。
不同的试验阶段采用不同的组网方案。
1.2.1.单系统试验
下图说明了包含基本配置的单系统网络结构模型。
图1-2cdma2000单系统的网络模型
在单系统试验阶段，设备厂家所提供的试验设备，其配置规模应满足下表的要求。
表1-1单系统试验的设备配置
设备名称
数量
备注
测试终端
至少5台
具有短消息功能（可选）；
具有鉴权功能；
支持简单IP，支持移动IP（可选）；
支持机卡分离（可选）。
BTS
2
其中BTS1配置为三载波三扇区，BTS2单载波单扇区。
BSC/PCF
1
标准中规定BSC和PCF可以合设也可以分开，但在实际情况中，BSC与PCF绝大多数为合设，并且不开放它们之间的A8/A9接口。
因此在该阶段测试中，将BSC和PCF看作同一设备。
MSC/VLR
1
MSC同PSTN相连。
HLR/AC
1
HLR/AC可以和MSC/VLR合设。
PDSN/FA
1
FA、HA用于支持移动IP；PDSN、HA连接至IP公网，如果在本阶段无法实现连接，也可以用支持分组业务（如WWW、FTP等）的计算机模拟。
移动IP部分为可选。
HA
1
RADIUS
1
OMC
1
包括OMC-R、OMC-S和OMC-P
对于无线网络，在MSC下配置一个BSC和两个BTS。
这个配置可以验证cdma2000系统基本的话音呼叫处理、无线覆盖特性、传播特性、更软切换（同一个基站中不同扇区间的切换）和软切换（同一个BSC中不同BTS间的切换）等内容。
数据业务是第三代移动通信系统的业务重点。
在cdma2000系统中，分组数据有基于简单IP和移动IP两种，在试验中主要实验简单IP技术，对移动IP为可选。
1.2.2.网络试验阶段
在完成了试验后，应进行网络试验。
网络试验包括两个阶段：
同一城市内的多个系统（分别由不同厂家提供）间的互联试验；多个城市的组网试验。
1.2.2.1.同一城市内的多个系统
在一个城市中可选择2-3套系统（多个厂家设备）。
多个系统间测试的测试环境如图1-3所示（以两个厂家的系统为例）。
注1：
不同单系统间的互联通过粗线表示。
注2：
单系统与PSTN、PDSN的连接存在多种方式，图中仅示意表示。
图1-3同一城市内多个系统的网络结构图
本阶段试验中需要的设备最小配置如下表所示
表1-2同一城市内多个系统试验阶段中，每个单系统的设备配置
设备名称
数量
备注
测试手机
不少于10台
具有短消息功能（可选）；
具有鉴权功能；
支持简单IP，支持移动IP（可选）；
支持机卡分离（可选）；
尽量选择多种厂家的手机设备
注：
其中5台由系统供应商提供。
BTS
3
BTS之间应形成连续覆盖。
BSC/PCF
2
同一单系统和不同单系统中的BSC通过A3/A7接口相连
MSC/VLR
1
不同单系统间的MSC。
MSC应有信令转接功能。
HLR/AC
1
不同单系统间的HLR可通过MSC相联。
PDSN/FA
1
不同单系统间的PDSN和PCF的互联可通过专线或局域网实现。
HA
1
不同单系统间的HA和PDSN/FA的互联可通过专线或局域网实现。
（可选）
在本阶段试验中，应对单系统的功能进行进一步测试，并且应对不同单系统间的互通进行测试，包括BSC间的软切换、MSC间的切换和PDSN之间的切换（基于MIP，可选），对于BSC间的软切换，同一单系统内BSC间的软切换测试为必选测试，不同单系统间BSC的软切换为可选测试。
1.2.2.2.多城市间的组网
多个城市之间的连接可根据运营者的情况采用专线方式或直接利用现有网络实现。
多城市系统组网的示意图参见图1-4。
图1-4多城市系统组网的示意图
图1-4表示一个运营者在多个城市建立cdma2000试验网。
各城市之间可以通过专线或现有骨干网络进行连接。
一个系统的设备可由一个或多个厂家提供。
试验网与公网的互联互通在本阶段进行。
试验网与公网的具体互联方案遵循各试验单位提交审批后的网络建设方案。
1.2.2.3.在Mtnet网络上进行的多系统网络试验
在Mtnet上具有多系统（多厂家）的组网环境，其单系统设备配置同表1-2的要求。
多系统的连接示意图参见图1-5。
图1-5Mtnet组网示意图
2.网络提供的基本业务和功能
2.1.网络提供的基本业务
2.1.1.必选业务
1.电信业务
——话音业务（采用8kEVRC话音编码器，无线配置采用RC3）
——紧急呼叫业务。
2.分组交换承载业务
支持cdma2000Release0的网络应向用户提供分组数据速率为：
前向最高速率为153.6kb/s；反向最高速率为76.8kb/s。
支持cdma2000ReleaseA的网络应能提供的分组数据速率为：
前向最高速率为307.2kb/s；反向最高速率为153.6kb/s。
支持简单IP，支持移动IP（可选）。
3.补充业务
——主叫号码识别显示（CNIP）
——主叫号码识别限制（CNIR）
——遇忙呼叫前转（CFB）
——隐含呼叫前转（CFD）
——无应答呼叫前转（CFNA）
——无条件呼叫前转（CFU）
——呼叫等待（CW）
——三方呼叫（3WC）
2.1.2.可选业务
1．电路交换承载业务
14.4kb/s的异步数据和传真业务
2．短消息业务
包括移动台始发（MO）的短消息业务、移动台终止（MT）的短消息业务和广播短消息，其中MO和MT型短消息分控制信道上传送和业务信道上传送两种形式。
3．补充业务
——呼叫转移（CT）
——消息等待通知（MWN）（可选）
——优先接入和信道指配（PACA）（可选）
——会议电话（CC）
——免打扰业务（DND）
——灵活提示（FA）
——移动台接入寻线（MAH）
——口令呼叫接受（PCA）
——优选语言（PL）
——远端业务控制（RFC）
——选择呼叫接受（SCA）
——用户PIN接入（SPINA）
——用户PIN拦截（SPINI）
——用户群（UG）
——用户选择呼叫前转（USCF）
——取回语音信息（VMR）
——话音加密（VP）
4．增值业务
——基于位置的业务
——WAP业务
——Email业务
——电路域的多媒体业务
——多媒体消息业务（MMS）
——语音信箱
5．智能网业务
可根据运营者要求和业务开放状况对下面的业务进行测试：
——主叫姓名显示（CallingNamePresentation）
——主叫姓名显示限制（CallingNamePestriction）
——来话筛选（IncomingCallScreening）
——话音控制业务（VoiceControlledService）
——预付费业务（Pre-PaidCharging）
——恶意骚扰电话拒绝（RejectionofUndesiredAnnoyingCalls）
——计费建议（AdviceofCharging）
——免费电话（Freephone）
——额外速率计费（PremiumRateCharging）
——位置信息服务（Location-BasedServices）
2.2.网络功能
2.2.1.支持业务的网络功能
支持漫游以后与PSTN、PLMN等建立通信的呼叫处理。
在每次登记、呼叫建立或进行某些补充业务操作时进行鉴权。
支持2.1节中提出的电信业务，承载业务和补充业务。
对移动台与基站之间交换的重要信令单元有保护措施，以防止无权者得到此类信令信息。
支持无线智能网（WIN），并可以根据需要提供无线智能网有关的业务。
（可选）
支持WAP和语音信箱业务，并能根据需要增加新的增值业务。
（可选）
支持电路域的实时多媒体业务。
（可选）
支持分组呼叫的休眠模式、时长约定方式。
支持空中业务提供（OTASP）。
此功能可以使无线用户激活新的无线业务，也可以使用户在不需要第三方干预的情况下，改变现有的业务使用情况。
（可选）
2.2.2.支持蜂窝运行的网络功能
2.2.2.1.漫游
漫游是指移动台离开它所归属的移动业务本地网。
移动台通过SID判定它是否在漫游，并用漫游灯提示用户。
为了网络能持续跟踪移动台所处的位置，移动台应当能进行位置登记。
其位置登记方式有以下几种：
移动台开机登记、关机登记、周期性登记、基于距离的登记、基于省的登记、参数变化的登记和受命登记等。
2.2.2.2.切换
切换是指将一个正在进行的呼叫从一个小区转移到另一个小区的过程。
切换是用于无线传播、业务分配、激活操作维护、设备故障等原因而产生。
CDMA系统中的切换有两类：
硬切换和软切换。
（1）软切换
软切换是指在切换过程中，在中断与旧的小区的联系之前，先用相同频率建立与新的小区的联系。
软切换包括以下四种情况：
•同一基站的两个扇区之间；
•不同基站的两个小区之间；
•不同基站的小区和扇区之间的三方切换；
•不同基站控制器之间（同一厂家的BSC间软切换为必选，不同厂家的BSC间软切换为可选）；
（2）硬切换
硬切换是指在切换的过程中，业务信道有瞬时的中断的切换过程。
硬切换包括以下几种情况：
•不同载频之间，包括同一BSC内，和不同BSC之间；
•相同载频，同一MSC内，不同BSC之间；
•相同载频，不同MSC之间；
•相同载频，不同PDSN之间（可选）。
（3）分组数据呼叫的休眠切换
•同一PDSN内，不同PCF之间；
•不同PDSN之间（可选）。
2.2.3.呼叫处理的附加网络功能
应具备对特殊用户的话音信道加密功能。
此功能的实现不能影响设备的购置、系统及全网的开通、运行和其它功能。
2.2.4.鉴权功能
移动台和系统都应当支持鉴权功能。
当3GPP2的增强用户鉴权ESA（EnhancedSubscriberAuthentication）标准成熟时，应支持ESA（可选）。
2.2.5.二、三代系统间漫游功能（可选）
cdma2000系统的移动台可以采用双模式，即cdma2000模式和cdmaOne模式工作。
cdma2000移动台可以在cdma2000网覆盖区和cdmaOne覆盖区内漫游。
3.编号
3.1.用户/终端号码
•MDN
此号码为主叫用户呼叫一个数字移动用户时所需拨的号码。
MDN号码为本网移动用户作被叫时，主叫用户所需拨的号码。
号码的结构如下：
其中：
CC是国家码，中国使用86。
MAC是移动接入码，建议采用134。
H0（区分运营商）H1（区分技术）H2H3：
HLR识别码。
H0用于区分不同的运营商；H1用于区分不同的3G技术。
ABCD：
移动用户号，由各HLR自行分配。
•IMSI_M
IMSI_M和下面定义IMSI_T都用于识别移动用户，cdma2000系统采用双号码方案。
其中IMSI_M号码用于兼容采用MIN号码的系统（部分cdmaOne系统和AMPS系统），IMSI_T用于新用户系统。
移动国家号码MCC：
000
移动网号MNC：
00
移动用户识别码MSIN：
MIN
•IMSI_T
识别移动用户的号码，与MIN无关。
移动国家号码MCC：
460
移动网号MNC：
10
移动用户识别码MSIN：
MIN
•MIN
MIN是IMSI_M的后十位数字。
•TMSI
在无线接口上临时识别移动用户的号码。
由于无线接口上的信息比较容易被窃取，为了防止用户号码被窃取，无线接口上应当尽量减少使用IMSI的可能。
由基站动态给用户分配。
•ESN
电子序号用于唯一地识别一个移动台设备，每个双模移动台分配一个唯一的电子序号。
它包含32比特,其构成如下:
31.......2423......1817......0
厂家编号保留设备序号
设备序号由厂家自行分配。
•UIMID
唯一地识别一个UIM的号码，它包含32比特。
其中前14个比特用于区分不同的运营者，后18个比特配给厂商。
3.2.无线网络
•SID
SID号码是在CDMA/AMPS蜂窝移动通信网中唯一地识别一个移动业务本地网的号码。
它由国家标识比特组和本地系统比特组两部分组成，共包含15比特。
在新的编号方案中，分配原则不变，即每个移动本地网分配一个SID。
•NID
在一个CDMA移动业务本地网中唯一地识别一个网络的号码。
由16比特组成。
NID由各地自行分配。
可以用来区分不同的MSC业务区。
仅在CDMA系统中使用该号码。
0与65535保留。
0用作表示在某个SID区中不属于特定NID区的那些基站。
65535用作表示移动用户可在整个SID区中进行漫游。
•登记区（REGNOT）
在一个SID区或NID区中唯一识别一个位置区的号码,它包含12比特，由各地自行分配。
•基站识别码（BSID）
一个16比特的数，唯一的识别一个NID下属的基站。
•TMSI区域
TMSI号码的有效区域，当移动台漫游出TMSI区域时，它需要重新使用IMSI，并要求分配新的TMSI号码。
此号码用于第三代移动通信网，分配方案待定。
•分组区域
一个PCF对应一个分组区域。
当移动台没有发送/接收分组数据的时候，如果从一个分组区域移动到另外一个分组区域的时候应当进行分组数据业务的休眠切换。
在一个特定的SID/NID区域内，分组区域标识（PZID）用以唯一确定PCF所覆盖的地域，即分组区域。
SID/NID/PZID的组合一一对应于PCF和分组区域。
SID号码应与IS95A系统的SID号码统一分配，NID号码在SID下分配，方法与IS95A系统的相同。
PZID在一个SID/NID内进行分配，其长度为8比特。
此号码用于第三代移动通信网，分配方案待定。
3.3.核心网
•信令点编码
给每个七号信令网络节点分配一个公用七号信令点编码，其中包括HLR/AC、MSC/VLR/SSP、SCP、SMC、IP。
BSC可以使用专用的信令点编码。
•GT编码
在七号信令网络中唯一识别一个节点的GT号码。
它包括：
•MSC/VLR号码：
86134M0M1M2M31000
•HLR/AC：
86134M0M1M2M32000
•SMC：
86134M0M1M2M33000
•SCP：
86134M0M1M2M34000
•IP：
86134M0M1M2M35000
•TLDN
当呼叫一个移动用户时,为使网络进行路由选择,VLR临时分配给移动用户的一个号码（若移动台处于入口MSC（GMSC），则不分配TLDN）。
TLDN号码为XXX后第一、第二位为0的DN号码，即8613400M1M2M3ABC，M1M2M3同MSC号码中的M1M2M3。
•IP地址
采用简单IP时的地址分配
1）PDSN的地址
每个PDSN与IP公网之间的地址都采用公开、固定IP地址，暂定为每个PDSN分配一个C类地址。
每个PDSN在R-P侧采用专用IP地址。
2）BSC和PCF分配专用IP地址。
3）移动终端设备的地址
在PPP建立阶段，移动终端将通过IPCP向网络请求IP地址，此时PDSN需从地址池中为每个使用简单IP业务的CDMA用户动态分配IP地址。
原则上，动态分配的IP地址采用专用IP地址。
4）RADIUS采用公开IP地址。
5）所有内部保留地址由统一分配，以保证全网的唯一性。
采用移动IP时的地址分配
1）BSC、PCF和PDSN的地址
同简单IP的地址分配。
2）HA的地址采用公开IP地址。
3）当HA设备以独立形式设备设置时，这些设备还需要分别占用一个网内保留IP地址。
4）移动终端设备的地址
原则上，移动IP终端的IP地址由HA分配，并采用动态保留IP地址。
5）AAA服务器采用公开IP地址
6）转换地址采用外埠代理转换地址（ForeignAgentCare-OF-Address），即外地代理（FA）的IP地址。
所有内部保留地址应统一分配，以保证全网的唯一性。
4.路由计划及接续
本此试验中的路由计划和接续应参照信息产业部相关文件的规定。
5.频率配置
5.1.工作频段及频率配置
工作频段采用IMT-2000的核心频段。
每个扇区上、下行采用1.25MHz带宽。
建议每个运营商申请2*5M带宽，上、下行各三个载波。
5.2.载频间隔
在IMT-2000核心频段上，cdma2000的载频间隔为1.25MHz。
5.3.双工收发间隔
核心频段上的双工收发间隔为190MHz。
5.4.调制方式
前向链路的调制方式为QPSK；
反向链路的调制方式为BPSK。
5.5.本制式的保护带要求
参见C.S0010-A“BaseStationMinimumPerformance”（基站最低性能要求）中“LimitationsonEmissions（发射容限）”一节中的相关内容。
6.接口与信令
6.1.概述
一个本地网的基本网络模型如下图所示。
图6-1网络基本模型
网络的接口主要包括：
无线接入网中的接口、A接口、核心网电路域中的接口以及核心网分组域中的接口。
注1：
这里将3GPP2的规范列出，并给出与国内规范对应的3GPP2规范。
部分目前没有国内标准的仅列出3GPP2规范。
注2：
部分信令和接口在本次试验中为可选测试，参见文中的标注。
6.2.无线接入网接口
无线接入网接口包括空中接口和A接口系列。
6.2.1.空中接口
空中接口是MS与基站之间的接口，空中接口标准（cdma2000）以及与空中接口有关的国内标准或国外标准如下：
●无线传输技术（RTT）标准：
●C.S0001-0cdma2000-Introduction
●C.S0002-0cdma2000-PhysicalLayer
●
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