1、导言
WCDMA的R4与R99版别比较较，在无线接入网的网络结构方面无明显变化，重要的改动是在中心网的电路域方面。R4中引进了软交流的概念，将本来的MSC别离成为MSC Server和媒体网关(MGW)，完结操控和承载分隔，其网络结构如图1所示。
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本文将对R4网络中因为引进软交流概念而添加的新设备(MSC Server和MGW)、新的接口(Mc，Nc，Nb)以及网络的新特征进行讨论。
2、新设备
2.1 MSC Server
MSC Server对应于软交流结构中的Call Server，是UMTS移动通讯体系中电路交流网向分组交流办法演进的中心设备，它独立于底层承载协议，首要完结呼叫操控、媒体网关接入操控、移动性办理、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功用。MSC Server担任向用户供给3GPP R4阶段的电路域中心网所能供给的事务，并能够合作SCP供给多样化的智能事务。
MSC Server承继了3G中的VMSC及GMSC一切的事务操控层的事务处理才干及信令接口功用，并在事务流程中调用经过移动扩展的H.248协议来操控移动接入或中继媒体网关以完结媒体流的会聚、映射和交流功用。
MSC Server在无线接入侧需求支撑RANAP/BSSAP协议以处理用户与网络之间的信令面音讯交流；而在中心网侧除了原有的MAP，CAP等协议外，还要支撑R4特有的H.248和BICC协议。
2.2 MGW
MGW能够将一种网络中的媒体转化成另一种网络所要求的媒体格局。比方，MGW能够在电路交流网的承载通道和分组网的媒体流之间进行转化，能够处理音频、视频等，能够演示视频/音频音讯，完结其它IVR功用，也能够进行媒体会议等。MGW包含承载终结点和媒体处理设备(例如编解码器、回声消除器或信号音发送器)。它能够履行媒体转化和组帧协议转化。
MGW处于端局时，衔接无线子体系和中心网，担任把无线子体系接入中心网，完结IuCS用户平面功用；还担任电路域中心网和接入网之间语音和数据流的转化和承载媒体的转化。
MGW处于关口局时，能够完结网间互通，比方R4网络与PSTN/ISDN网的互通，完结网络间的语音、数据流的转化和承载媒体的转化。
从MSC Server对MGW的资源操控来看，MGW可分为两类：智能网关和哑网关。智能网关具有BCF(承载操控)功用，能够进行承载面的信息洽谈和相关的承载操控操作，MSC Server与MGW间的接口为规范的CBC(呼叫与承载操控)接口，该接口除了要支撑规范的H.248协议外，还需遵照为移动网扩展的ITU Q.1950以及3GPP 29.232协议要求。哑网关不具有BCF功用，而由MSC Server来完结该功用，CBC接口也因而成为MSC Server的内部接口，接口音讯一般为内部界说格局，MSC Server与MGW间的接口只需完结H.248协议界说的根本才干集。从现在的协议来看，3GPP实践上在R4网络中挑选了智能网关办法作为移动软交流的资源操控模型，因为BCF从软交流中别离出来，所以能够更好地做到事务操控与事务承载的无关性。
3、新接口
3.1 Mc
(1)特色
MSC Server与MGW间的接口为Mc接口，MSC Server经过Mc接口对MGW的承载衔接行为进行操控和监督。
现有的世界规范中对Mc接口的编码办法并未做明确规则，可答应选用二进制编码和文本编码两种办法。可是，实践上二进制编码的编解码功率应该比文本办法高；别的，在移动网中，现有的协议大多选用二进制办法，各厂家因为习惯性的问题，也倾向于在Mc接口选用二进制编码。
关于Mc接口的音讯流程，一方面H.248中规则了根本音讯结构，这为Mc接口的敞开奠定了根底。另一方面，Mc接口的完结办法十分灵敏，3GPP 23.205中给出的音讯流程也仅作为参阅流程，未做硬性规则，加上各方了解的差异性，必定构成Mc接口上施行相同功用的音讯流程差异性，包含音讯次序、音讯的参数设置、音讯呈现的场合、与Iu/Nc口音讯合作的次序等。这尽管给厂家完结设备的根本功用带来便当，但却给互联互通带来很大的难度。真实完结Mc接口的敞开，有必要对各种完结办法进行深入研究，比较各种办法的优劣性，并经过规范化的作业处理这些不确认性的问题。比方，首要确认编码办法、承载办法、协议栈等，在确保体系功用最佳的前提下，对影响互通的问题确认可行计划。
(2)协议栈
Mc的运用层协议首要根据H.248及其扩展Q.1950。此外，3GPP 29.232对H.248进行扩展，以完结移动环境的特有运用。Mc接口能够根据ATM或IP承载，其相应的协议栈如下：
●纯IP衔接时，协议栈为H.248/SCTP/IP，也可将M3UA加在SCTP之上。为了更好地与根据H.248的固定软交流体系进行互通，在纯IP衔接时，可选选用UDP承载，即H.248/UDP/IP。
●纯ATM衔接时，协议栈为H.248/MTP3b/SSCF/SSCOP/AAL5/ATM。
●混合ATM，IP衔接时，协议栈为H.248/M3UA/SCTP/IP。
3.2 Nc
(1)特色
MSC Server间的接口为Nc接口，选用与承载无关的呼叫操控协议——BICC协议，用承载和操控别离的办法处理移动ISUP的呼叫操控功用。从音讯结构上看，BICC与ISUP音讯很类似。可是，ISUP音讯一起携载呼叫操控和承载操控音讯，用电路标识码(CIC)标识物理承载电路。而在BICC的协议模型中，呼叫操控和承载操控两种功用是分隔的，呼叫操控功用只担任事务流程的完结，不触及详细的承载类型；而承载操控功用是在传统ISUP的根底上，去掉了和详细承载有关的音讯和参数，添加了APM音讯和APP参数，完结对多种承载进行操控，如ATM/IP/TDM承载。
相关于Mc接口，Nc接口选用的BICC协议是在传统的ISUP根底上修订演进而来的，两种协议的结构十分类似。别的，BICC协议中不确认要素很少，音讯结构一致，关于协议流程的争议也很少。因而，未来的Nc接口互联互通是可行的，也相对简略些。
(2)协议栈
Nc接口能够根据ATM/IP/TDM承载，相应的协议栈是：IP承载时，为BICC/M3UA/SCTP/IP或BICC/SCTP/IP；ATM承载时，为BICC/MTP3b/SAAL/AAL5；TDM承载时，为BICC/MTP3/MTP2/MTP1。
3.3 Nb
(1)特色
MGW间的接口为Nb接口，首要是运用ATM或IP办法承载电路域的事务，包含语音和数据事务。尽管Nb接口的协议比较杂乱，但因为3GPP规范中已经有明确规则，所以在该接口上有关协议的争议较少，易于一致。
(2)协议栈
Nb接口规范遵从3GPPTS29.414和TS29.415，支撑两种ATM和IP两种承载办法。承载办法不一起，Nb接口的操控信令也不同。
●以ATM办法作为承载时，Nb接口的用户平面和操控平面都在两个MGW之间直接传输。用户平面根据AAL2，协议栈为AAL-2 SAR SSCS(I.366.1)/AAL2(I.363.2)/ATM；操控平面根据AAL5，协议栈为AAL2衔接信令(Q.2630.2)/用于MTP3b的AAL2信令传送转化(Q.2150.1)/MTP3b/SSCF-NNI/SSCOP/AAL5/ATM。
●选用IP承载时，Nb接口的用户平面和操控平面的传输途径不同。用户平面根据RTP，直接在两个MGW之间传输，其协议栈为RTP/UDP/IP；操控平面选用Q.1970，需求经过Mc和Nc接口的地道传输，协议栈结构如图2所示。
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4、新技术
(1)多种承载办法
根据软交流的承载和操控别离的思维，在R4的网络中应能支撑多种承载办法。在Nb接口，承载能够是IP或ATM，而在Nc接口选用的BICC协议，能够彻底独立于用户面的承载办法，进行呼叫操控。
欧洲和韩国的运营商会选用ATM作为承载的网络，但考虑到我国的电信网络运营的实践情况，以及未来完结向R5的滑润过渡的意图，要求面向我国市场的R4体系其Nb接口应该支撑IP承载。
(2)多种承载树立办法
在B%&&&&&%C中，界说了多种承载树立办法。关于IP承载，有前向快速地道承载树立、前向推迟地道承载树立、后向推迟地道承载树立3种办法；关于ATM承载，有前向承载树立、后向承载树立2种办法。不同的承载树立办法，有不同的特色，运用场景也有所不同。比方，在ATM承载中，选用后向办法树立承载会比前向办法快，因为在后向办法下，IAM音讯中带有主叫的地址，被叫MSC Server收到主叫侧的承载地址信息就能树立ATM链路；而在前向办法下，主叫MSC Server需求在Nc第二条音讯APM中回来被叫的地址音讯才干树立链路。在IP承载中，假如体系不要求具有TrFO功用，那么前向快速地道办法是最佳的挑选，因为这种办法的Nc口音讯流程相对简略，树立呼叫所需的音讯数较少。假如体系要支撑TrFO，从音讯流程看，后向推迟办法的音讯较前向推迟办法稍稍简略些；若从体系树立承载的视点考虑，则前向推迟地道办法更简略、更牢靠。
(3)TrFO/TFO功用
在R99网络中，话音的AMR码流从UTRAN，经过Iu口抵达中心网时，中心网的编解码转化设备要将AMR码流通化为G.711格局的编码，封装在PCM中进行传输，抵达对端后，需求将G.711编码再还原为AMR码流。每一次的编解码对语音质量都是一次损害，并且G.711编码的传输速率远比不上AMR编码。在R4网络中，有两种办法能够完结在局间直接传送AMR编码，而不是G.711编码，这便是TrFO和TFO功用。
TrFO(Transcoder Free Operation)是一种带外的Transcoder操控协议，是在R4中界说的新功用，网络能够在呼叫树立前就对编解码的类型和形式进行洽谈，假如两头运用的编解码相同(例如都是AMR编码)，则关于移动到移动的呼叫能够彻底不经过编解码转化。TrFO能够进步话音质量，并且在分组中心网中能够优化网络带宽，因为话音是AMR速率而不是64kbit/s在中心网中传输；因为移动网内的呼叫能够不运用编解码器，还能够节约设备出资；别的，编解码洽谈在承载树立之前完结，能够确保呼叫运用恰当的承载资源。
TFO(Tandem Free Operation)是一种带内的通讯协议，是在2G网络中已界说的办法。TFO在呼叫树立之后对运用的编解码进行洽谈，发送方的解码器和接收方的编码器被旁路，直接将空中接口中运用的话音帧传送给接收方。这样能够改进话音质量。TFO功用是在规范的64kbit/s链路的根底上，提取必定数量的比特，组成子信道，用来传输TFO信令和话音帧。
将两种编解码洽谈办法比较，相同点便是在局间都直接传送AMR编码，能够进步语音质量；但对TrFO办法，因为局间只传AMR码流，能够节约带宽，而TFO的AMR码流是嵌在G.711码流中的，局间传的仍是G.711码流，因而并不能够节约带宽，传送速率也没有改进；TrFO能够真实革除编解码器，而TFO要求体系中依然有编解码器，用于AMR-＞G.711的编码；TrFO因为是带外洽谈编解码，操作简略，TFO是带内洽谈办法，实践操作流程很杂乱。经过比较能够看出，在R4中，TrFO比TFO更具优势，更有用。
(4)1：N的网络结构
所谓1：N的网络结构，指的是一个MSC Server可操控多个MGW。因为在承载与操控相别离的网络结构中，MSC Server只担任信令处理，不触及用户面数据的处理。因而，可会集设置MSC Server，R4网络的MSC Server和MGW的方位灵敏，构成扁平化网络结构，在组网方面能够下降建网和运维本钱。MSC Server与MGW的组网办法灵敏，可不局限于同一交流机房，支撑分布式组网。理论上，R4需求较少的交流机房，机房、传输、维护费用大大节约，全网的版别晋级可在同一中心计房内对一切的MSC Server晋级后即可完结，无需逐点晋级，时刻削减，新事务布置快。
(5)内嵌信令网关功用
信令网关是用于衔接窄带No.7信令网与分组网的设备，首要完结传统窄带No.7信令与根据分组网(ATM或IP)侧信令的转化功用。
信令网关能够独自设置，也能够与MGW合设，合设时即称MGW具有内嵌信令网关功用。在R4网络中，MGW能够使用内嵌信令网关功用转接RANAP和ISUP信令。
实践网络结构中，应该是一个MSC Server操控多个MGW，而一个MGW又可与多个RNC相连。MSC Server与RNC间的Iu操控面信令能够使用MSC Server与MGW间及MGW与RNC间已有的链路来转接，防止在MSC Server与RNC间直接树立链路构成的资源糟蹋和网络结构的紊乱，有利于优化网络结构。
MGW是否需求转接ISUP信令则依赖于实践的网络装备，假如MSC Server与PSTN间没有STP点能够传送ISUP音讯时，才需求考虑用MGW来转接ISUP信令。
(6)Nb口的支撑形式
“支撑”和“通明”形式来源于Iu口。当接口选用通明形式时，用户数据是通明传送的，接口不做任何处理；而选用支撑形式时，接口要对用户面的数据进行帧处理。假如调查Iu口音讯，在支撑形式下，有Iu UP的初始化进程；通明形式下，没有Iu UP初始化进程。在R99中，关于语音事务，在Iu口选用支撑形式，而视频事务作为通明数据事务，在Iu口为通明形式。在R4中，Nb口的概念绝大部分与Iu口相同，仅仅关于视频事务。在R4最新的版别中，规则其在Nb口选用的是支撑形式，而Iu口仍为通明形式，意图是确保用户数据在局间的牢靠传送。
