通用移动通信系统（）

6.7.3　通用移动通信系统（UMTS）

通用移动通信系统（Universal Mobile Telecommunications System，UMTS）是采用WCDMA空中接口技术的3G移动通信系统。通常也把通用移动通信系统UMTS称为WCDMA通信系统。

1.通用移动通信系统UMTS的组成

通用移动通信系统UMTS由核心网（Core Network，CN）、UMTS通用陆地无线接入网（Universal Terrestrial Radio Access Network，UTRAN）和用户设备（User Equipment，UE）三部分组成，如图6-33所示。

（1）用户终端设备

用户终端设备UE包括两个部分：移动设备（Mobile Equipment，ME）和通用用户识别模块（Universal Subscriber Identity Module，USIM）。

图6-33　通用移动通信系统UMTS的组成

USIM卡是SIM卡的升级，是第三代移动通信手机卡。与SIM卡不同，USIM卡并不是只能做单纯的认证功能，事实证明它正在逐步向移动商务平台、乃至最后的多应用平台过渡。在手机上实现电子钱包、电子信用卡、电子票据等其他应用已不再是难事。这一特点使USIM卡成为了不同行业跨领域合作、相互渗透经营的媒介。

除能够支持多应用外，USIM卡还在安全性方面对算法进行了升级，并增加了卡对网络的认证功能。这种双向认证可以有效防止黑客对卡片的攻击。同时，USIM卡的电话簿功能更为强大，不仅存入电话号码数量增加，并且针对每个电话用户还可以选择是否录入其他信息，如电子邮件、别名、其他号码等。

（2）通用陆地无线接入网络

通用陆地无线接入网络（UTRAN）由一个或几个无线网络子系统（Radio Network Subsystem，RNS）构成。一个无线网络子系统是由一个无线网络控制器（Radio Network Controller，RNC）和一个或多个节点B（Node B）组成。

①节点B

节点B是WCDMA系统的基站。节点B的主要功能是完成基带信号和射频信号的相互转换，如信道编码/解码、扩频/解扩、调制/解调等。

②无线网络控制器（RNC）

无线网络控制器（RNC）主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能。

通用陆地无线接入网络（UTRAN）的主要功能为：用户数据传输；系统接入控制，包含接入允许控制（允许或拒绝新的用户接入、新的无线接入承载或新的无线连接）、拥塞控制（当系统接近满载或已经超载时，用来监视、检测和处理阻塞情况，该功能尽量平滑地使系统返回到稳定的状态）和系统信息广播等功能；无线信道的加密和解密；移动性管理功能，如切换管理、寻呼功能、UE定位功能等；无线资源的管理和控制功能，包括对无线资源的配置、无线环境的测量、信息流的合并/分离、连接的建立与释放、功率控制、信道的编解码、初始随机接入的检测和处理等；广播和多播功能；跟踪功能，如跟踪用户设备（UE）的位置及其行为相关的各种事件；流量报告等。

（3）核心网（CN）

核心网CN负责与其他网络的连接和对用户终端设备的通信和管理。核心网从逻辑上分为电路（Circuit Switched，CS）域和分组（Packet Switched，PS）域，主要由移动业务交换中心/访问用户位置寄存器、网关移动交换中心、服务GPRS支持节点、网关GPRS支持节点、归属位置寄存器、操作维护中心等组成。

①移动业务交换中心（MSC）/访问用户位置寄存器（VLR）

MSC/VLR是WCDMA核心网电路域的功能节点。MSC/VLR的主要功能是提供电路域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。

②网关移动交换中心（Gateway MSC，GMSC）

网关移动交换中心（GMSC）是电路域与外部网络间的网关节点，是可选功能节点。网关移动交换中心（GMSC）的主要功能是充当移动网和固定网之间的移动关口局（Gateway），完成PSTN用户呼叫移动用户的呼入路由功能，承担路由分析、网间接续、网间结算等重要功能。

③服务GPRS支持节点（Serving GPRS Support Node，SGSN）

服务GPRS支持节点是分组域功能节点。SGSN的主要功能是提供分组域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并在用户终端设备和网关GPRS支持节点之间完成移动分组数据的发送和接收。

④网关GPRS支持节点（Gateway GPRS Support Node，GGSN）

网关GPRS支持节点是分组域功能节点，提供数据分组在WCDMA移动网和外部数据网之间的路由和封装。GGSN的主要功能是提供用户终端设备接入外部分组网络的接口，从外部网来看，GGSN就好像是可寻址WCDMA移动网中所有用户的IP路由器，需要同外部网交换路由信息。

⑤归属位置寄存器（Home Location Register，HLR）

归属位置寄存器HLR是电路域和分组域共有的功能节点。归属位置寄存器的主要功能是提供用户的签约信息存放空间，并提供新业务支持、增强的鉴权等功能。

⑥操作维护中心（Operations Maintenance Centre，OMC）

操作维护中心OMC的主要功能实体包括设备管理系统和网络管理系统。设备管理系统完成对各独立网元的维护和管理，包括性能管理、配置管理、故障管理、计费管理和安全管理等功能；网络管理系统能够实现对全网所有相关网元的统一维护和管理，实现综合集中的网络业务功能。

2.通用移动通信系统（UMTS）的接口

UMTS的主要接口包括C_u接口、U_u接口、I_u接口、I_ur接口和I_ub接口等，如图6-34所示。

（1）C_u接口

C_u接口是USIM和ME之间的电气接口。

图6-34　通用移动通信系统主要接口

（2）U_u接口

U_u接口是WCDMA的无线接口。用户设备通过U_u接口接入到UMTS系统的固定网络部分UTRAN。

（3）I_u接口

I_u接口是连接通用陆地无线接入网络UTRAN和核心网CN的接口。I_u接口上的应用协议为无线接入网络应用部分（Radio Access Network Application Part，RANAP）。

（4）I_ur接口

I_ur接口是无线网络控制器（RNC）之间的接口。I_ur接口是通用移动通信系统（UMTS）特有的接口，用于对通用陆地无线接入网络（UTRAN）中移动台的移动管理。例如，在不同的无线网络控制器RNC之间进行软切换时，移动台所有数据都是通过I_ur接口从正在工作的RNC传到候选的RNC。I_ur接口上的应用协议为无线网络子系统应用部分（Radio Network Subsystem Application Part，RANSAP）。

（5）I_ub接口

I_ub接口是连接节点B与无线网络控制器RNC的接口。I_ub接口上的应用协议为Node B应用部分（Node B Application Part，NBAP）。