作者：潘兆輝

    文章就2G到3G演進的技術路線和相關的策略，以GSM/GPRS到WCDMA演進為例進行了具體的探討。

    1、前言

    隨著我國3G牌照發放日期的日益臨近，如何在擁有世界上最大的GSM網絡的我國建設和發展好3G移動通信事業成了業內的熱門話題。

    2G到3G的發展既是業務的推動，也是技術不斷發展的必然。當然，這中間有著復雜的過程，首先2G系統因為數據通信業務需要，GSM從單一的電路交換只支持通話業務升級到2.5G，即GPRS。GPRS在核心網絡中分成電路域（CS）和分組交換域（PS），這樣一來，就使得2G通信系統不僅僅能支持話音通信，而且可以支持低速數據通信和短消息。

    基于GSM技術發展而來的寬帶CDMA，即WCDMA技術，與2G移動通信技術在結構上有很大不同，和2.5G的結構上有些相似。除了結構上的問題外，WCDMA采用的技術基礎為CDMA，這也與2G采用的FDDTDMA標準制式不同。而2GGSM/GPRS和3G在體系架構上是基本相同的，都由用戶終端、無線網側和核心網組成。2G到3G的演進主要體現在無線網側與核心網兩大部分。

    2、無線網側的演進

    2GGSM/GPRS的無線網側與WCDMA的無線網側差異非凡大。要完成從2GGSM/GPRS到3G無線網側的演進需要拋棄掉2G的體系重新建設3G的無線網體系。

    2GGSM/GPRS的無線接入網部分由基站BTS和基站控制器BSC組成，BSC通過A接口與核心網MSC/VLR相連，通過Gb接口與核心網分組域的SGSN相連。

    WCDMA無線網是一個在全新的頻段上用更高頻譜效率的技術構建的網絡。UTRAN的基本單元RNC和NodeB與核心網CN通過Iu和Iub接口連接，且均采用ATM傳輸。

    WCDMA與GSM/GPRS的無線接口和接入方式完全不同，因此WCDMA的無線接入部分將會重新部署，其無線網通過空中接口與用戶終端相連。RTT可以實現高速144kb/s的接入速率；中速情況下可以實現384kb/s的接入速率；室內情況下可以實現2Mb/s的接入速率。根據帶寬需求實現的可變比特速率信息傳遞；一個連接中可以同時支持具有不同QoS要求的業務；滿足不同業務的時延要求（從實時要求的語音業務到盡力而為的數據業務）。

    無線接入網側平滑過渡解決方案具體如下：

    （1）原有GSM設備進行升級的組網方案

    對于存在2G網絡的運營商來說，網絡建設在原有的2G無線網基礎上考慮升級的解決方案，以解決存在的技術上的問題。主要是采用無線網絡控制器（即RNC）升級的方式，無線側升級后的組網方案。

    由于讓BSC設備升級成具有RNC功能的設備，采用上述升級方式的話，在技術實現上非常困難。首先，BSC和RNC的無線網絡層協議差異性大，這種差異性是完全革命性的；其次，傳輸網絡層和物理層相差也非常大，一個是基于電路交換，一個是基于ATM交換；其三，用戶面的處理完全不同，BSC對于用戶面基本是透明的，而RNC對用戶面有很復雜的處理。

    基于以上分析，BSC設備和RNC設備不存在共用設備問題，它們兩者的結合不會有任何成本的節省，反而會增加設備的復雜度，所以現在主流廠家基本都不考慮采用這種升級的方案。

    （2）在原有GSM設備上進行疊加的組網方案

    對于無線接入側網絡的演進，目前普遍認同的方案是在原2G設備的基礎上進行3G網絡的疊加。

    采用疊加方式后，2G無線網絡和3G無線網絡之間沒有直接連接。至于與核心網的連接，與核心網采用的演進方式有關。核心網有采用升級的方式，核心網也有采用疊加的方式。

    值得說明的是，雖然2G無線網絡和3G無線網絡從組網結構上看沒有直接連接，但Iub和Abis接口共用傳輸是沒有問題的。

    3、核心網側演進方案

    與WCDMA系統在無線側無法平滑演進所不同的是，核心網側是可以演進的（有意見認為3GPPR99是不可逾越的階段）。根據核心網側電路域和分組域的演進方式不同，下面提出三種解決方案：

    （1）核心網全升級過渡

    對于現有的GSM/GPRS網絡，通訊設備制造商支持從GSM/GPRS網絡向3G系統的演進，并提供全面的解決方案。核心網升級方案是在原有的GSM/GPRS核心網的基礎上，通過硬件的更新和軟件的升級來實現向WCDMA系統的演進。

    GSM/GPRS網絡在建設時都有一定的冗余，冗余對網絡起著一定的保護作用，避免網絡業務量增加時出現阻塞以保持網絡的穩定性。這種冗余為核心網的升級、擴容提供了可能，但由于近年來移動用戶數迅猛攀升，2G核心網的冗余已經很小，強行升級、擴容勢必影響網絡的穩定性；而對網絡側而言，即使現在通過升級能夠暫時滿足組網的需求，在將來網絡向全ip演進的過程中，還是需要新建3G的核心網，從網絡發展的角度來看，升級并不能為運營商建網節省成本。

    站在運營商的角度看，系統的穩定可靠和設備的性能價格比是最值得關心的。核心網的建設只占整個移動網建設成本的20%左右，核心網升級并不能為運營商節約多少成本，但卻極大地降低了網絡性能，使得設備的性能價格比降低。這種升級帶來的系統無疑是極不穩定的，從戰略角度來看，運營商只有建設一個高質量、高起點的精品網絡才能在未來激烈的競爭中贏得用戶，而承擔如此大的風險通過升級方式來進行WCDMA系統演進，毫無疑問不是首選和最佳方案。

    （2）疊加、升級組合建網

    從GSM/GPRS網絡到WCDMA網絡演進的一種方式是疊加升級組合的建網方式，這種建網方案主要是將原有GSM/GPRS網絡的電路域進行疊加、分組域進行升級的一種組網方式。

    從技術角度來看，WCDMA網絡設計時充分考慮了網絡的繼續性，3G系統疊加在2G的核心網上不存在技術上的屏障。3G系統的UTRAN可以接入3G系統的核心網，滿足3G業務需要；2G系統的BSS既可接入2G網絡，也可同時接入3G網絡，實現相關的業務功能。

    對于電路域而言，3G網絡的底層承載采用的是ATM承載，從而使2G到3G的升級在實現上不可能，同時會帶來很多問題，這些在前面已有論述。現在在熱點地區，話務量已經達到800Erl/km2，隨著數據業務的引入，據猜測三年內話務量可達2500Er1km2～3000Erl/km2，而根據GSM網絡建設初期的設計，網絡承載能力最多可達1000Erl/km2，所以針對話務熱點地區現在急需增加網絡容量。電路域由于兩代網絡之間底層承載完全不同，無法升級，對電路域進行疊加是一個比較明智的選擇。

    對于分組域的一種演進方案是升級，從保護運營商投資的角度來看，分組域進行升級演進是一種可以參考的方案。例如，設備制造商能夠提供的GPRS和3G設備的PS域是采用同一硬件平臺設計的，在2G到3G演進時，只需增加部分接口硬件并進行相關軟件升級即可。這樣既最大限度地保護了運營商的投資，又保證了3G網絡的穩定性，便于網絡向R4/R5網絡的演進。

    從投資者的角度來看，本文提供的解決方案，由于基于GPRS系統的過渡，可以使運營商在節省信令網絡、傳輸網絡、智能網絡和網管、電力系統、以及HLR等網絡設備方面的投資的前提下，不會降低網絡的性能。

    需要注重的是，采用這種PS域升級的方案的前提是2G的GPRS和3G的PS域設備的硬件平臺可以兼容，并有向全IP演進的能力。如現網上已有的GPRS設備的硬件平臺無法升級到3G則應考慮采用下一節的方案。

    假如采用現有GPRS的SGSN和GGSN升級為3G的PS域，首先會影響現有GPRS網絡的穩定性，其次升級后設備為GPRS用戶提供服務，同時又為WCDMA用戶提供服務，隨著WCDMA用戶的增加，系統在擴容上需要進一步投資。并且現在GPRS網上設備SGSN的交換方式有很多廠商是采用窄帶電路交換方式，即使是采用寬帶ATM交換的系統，由于其結構老化，處理機的處理能力、業務支持能力也無法滿足3G業務的需求，從而成為WCDMA數據高速交換的瓶頸，不利于以后新業務的發展。

    （3）完全疊加建網

    從GSM/GPRS網絡向3G系統的演進的另一種方案是建設完全疊加網。整個網絡根據現有2G組網不同區別對待。

    對于電路域本地網采用完全疊加的方案。因為長途網一般僅起到話務轉接的作用，與GSM作用相同，建議WCDMA同GSM共享長途網資源，這樣對現網的影響也不是很大，WCDMAR99電路域采用的是七號信令，可以與GSM共享七號信令網。

    對于分組域，WCDMA網絡PS域骨干網與現有的GPRS骨干網共享，WCDMA網絡PS域省網新建SGSN和GGSN，并且由于WCDMA的PS域與現網GPRS在流程以及核心網的協議非常相似，省網的CG、DNS和路由器等設備與GPRS現網共網。

    核心網疊加方案的主要優點有：避免了對現有2G業務的影響；易于網絡規劃和實施；充分保障了現有網絡的穩定性；容量不受原有網絡的限制。這種方案通過核心網的疊加來引入寬帶接入、補充新的頻譜和核心網資源，達到分流語音和數據業務、刺激業務增長的目的，從而促進3G系統的發展。值得注重的是，GSM/GPRS網絡與3G系統核心網絡的疊加存在，不是競爭而是相互協作、互補的關系。為了充分挖掘3G系統網絡的高頻譜利用率，當3G系統網絡空閑時，對語音業務也可考慮優先使用3G網絡。采用疊加方式建設3G網絡，不僅有利于3G網絡建設的逐步推進，而且為網絡向基于R4/R5的全IP網絡演進掃清了障礙。

    在演進策略上，即將擁有3G牌照的運營商，一般會面臨三種建網選擇：新建、升級、疊加，當然實際情況往往會采用其中兩種或三種組合策略。

    對于原本就沒有建設2G移動通信網絡的運營商來說，由于沒有2G網絡的負擔，可以盡量采用較新的技術，建設全新的網絡非常適宜，這樣越過GSM網絡，直接增加3G的網絡節點構建3G的核心網絡和3G無線接入網，提供3G業務。對此，本文提供的3G演進方案建議直接建設核心網CN和接入網UTRAN，并可以提供全套端到端的解決方案，包括所有的系統設備：NodeB、RNC、MSC/VLR、SGSN、GGSN、HLR、CG、OMC、SC、MMSC以及綜合業務治理平臺等等。針對已經建設GSM網絡的運營商，面臨的是如何從GSM/GPRS向3G進行平穩、無縫的演進。此時運營商最為關注的是：WCDMA網絡的引入應盡可能減小對現有GSM/GPRS網絡運營的影響；盡可能地利用現網資源，更重要的是盡可能地保護2G到3G網絡發展上新的投資，同時確保這種投資可以保障網絡向全IP平滑演進而不會出現某種障礙；終端用戶的業務可以從GSM平滑過渡到WCDMA。

    本文充分考慮了上述情況，完全支持從GSM/GPRS網絡向WCDMA系統的平滑演進策略，網絡建設根據運營商現有網絡情況提供不同的解決方案。對于原來GPRS網絡初建時已經考慮到了與3GPS域兼容，并且可以通過軟件升級過渡到3G的運營商，采用PS域升級、CS域疊加的演進方案。

    而對于大多數現網情況，GPRS網絡無法只是通過軟件升級過渡到3G的PS域，因此建議采用完全疊加網的方案。即網絡建設時在原有2G本地網絡基礎上，疊加3G核心網，可同時接入3G的無線接入網UTRAN和2G的無線接入網BSS，在提供3G豐富多彩的業務的同時，與現有2G網絡實現業務互通，并為2G業務的平滑演進提供保證。新建的3G核心網已經從規劃上充分考慮到網絡向全IP演進的趨勢，為全IP的演進掃除了障礙。建設完全疊加網是對現網運營影響最小的解決方案，維護和提升精品網絡、高品質服務的運營形象，為新一代網絡運營創造了更廣闊的發展空間。

    4、結論

    從現有GSM網絡演進到WCDMA網絡時，不論采用哪種演進策略，都可以充分考慮如何改造和利用2G已有的長途骨干網、信令網、智能網、關口局及HLR/AUC、SC等設備。這樣既最大限度地保護了運營商在GSM/GPRS等方面的已有投資，又可以使運營商根據自己地區的業務開展情況和經營狀況，逐步、漸進地提供豐富的3G系統業務，從而達到優化自己的網絡資源配置、簡化網絡結構和便于運營、治理的目的。這充分體現了WCDMA系統對GSM/GPRS現網設施的繼續性和保護。