摘要基于3GPPIMS的网络架构支持固定网络接入需求和未来网络的各种业务需求，有利于实现未来固定、移动网络在核心业务控制层的共享和融合，并提供对高层多种业务的支持，已经成为下一代网络的发展方向。文章研究了3GPP规范的演进情况，分析了3GPPR5的网络体系结构，给出了相关实体的功能与特点，并介绍了IP多媒体子系统的基本结构。
1、引言
3G的标准化工作于20世纪90年代后五年开始启动，人们下意识地依据现有的2GGSM解决方案和技术来开展3G研究。在欧洲和亚洲部分地区，GSM在当时以及目前是占统治地位的移动通信标准。基于GSM标准的移动网络大面积部署的现状和保持后向兼容的需要，以及有效利用在GSM网络方面的巨大投资的愿望，人们决定基于GSM来制订3G标准。因此，尽管UMTS[1-3]增加了许多功能，但其核心网络与GSM网络极其相似。
迄今为止，3GPP已经发布了多个版本。第一个版本于2000年3月颁布，称为3GPP99版本或3GPPR99。此版本带有浓重的GSM色彩。例如，设计用于电路交换流量的核心网络与GSM网络基本相同。在2001年底，当NTTDoCoMo公司开展产业化3G业务（称为自由移动的多媒体接入）时，日本成为3GPP R99的首批部署国家。3GPP版本4（3GPP R4）于2001年3月发布，版本5（3GPP R5）于2003年中期发布。版本6（3GPP R6）于2004年12月发布。尽管每种版本的整体结构都是从GSM衍生来的，但也存在很大的差别。这些差别归纳在表1中。
表1 3GPP规范的演进情况
2、网络体系结构
3GPPR5的网络体系结构是由技术规范组（TSG）以文档的形式来描述的。3GPP使用术语公用陆地移动网（PLMN）代表陆地移动通信网络。公用陆地移动网（PLMN）基础设施在逻辑上可分为接入网络（AN）和核心网（CN）。
2.1UMTS网络高级体系结构
图1给出了UMTS网络的高级体系结构。
图1 UMTS网络的高级体系结构
通用移动通信系统（UMTS）网络支持两类接入网络，即基站系统（BSS）和无线网络子系统（RNS）。基站系统（BSS）是一种GSM接入网络，而无线网络子系统（RNS）是建立在UMTS基础上的，尤其是建立在宽带码分多址（WCDMA）无线。3GPPR99中的无线接入网络（RAN）规范仅仅包含了UMTS地面无线接入网络（UTRAN），但也提到了其他可靠的无线接入网络。其后发布的各个版本确立了一种基于GSM/EDGE的无线接入网络标准，称为GSM/EDGE无线接入网（GERAN）。
当两种接入网（AN）都提供基本的无线接入能力时，UMTS能够通过空中接口提供高带宽，同时提供良好的软切换机制，如电路交换承载信道的软切换。
核心网（CN）是由电路交换（CS）域和分组交换（PS）域组成的。这两种域在处理用户数据的方式上有所不同。电路交换域为用户流量提供专用的电路交换路径，主要用于实时和会话业务，如音频和视频会议。另一方面，分组交换域主要适于端到端分组数据应用，如文件传输、Internet浏览和E-mail。
3GPPR5中也包含IP多媒体子系统（IMS）。IMS的功能是提供IP多媒体服务，包括实时业务。在分组交换域，包括先前只有在电路交换域才可能实现的业务。基于3GPPR5的核心网包含电路交换域、分组交换域、分组交换域上的IP多媒体子系统，或是三者的组合。
此外，核心网还包括一种称为归属用户服务器（HSS）的逻辑功能，该服务器是由诸多3G需要的不同数据库组成，包括归属位置寄存器（HLR）、域名服务（DNS）、用户和安全信息。HSS也为网络上运行的不同应用和业务提供必要的支持。网络管理子系统（NMS）提供网络管理功能，实质上形成了一个独立的垂直平面。
2.2UMTS网络详细体系结构
图2给出了网络体系结构的更为详细的描述。用户终端称为移动台，从逻辑上包括移动设备（ME）和身份模块。移动设备由无线电通信设备组成，而身份模块包含着用户的身份信息。移动台和身份模块的分离使得用户和设备可以分开使用，这样原则上允许用户通过插入身份模块可以切换到另一台设备上使用。网络支持两种身份模块：与GSM系统类似的用户身份模块（SIM）和UMTS系统用户身份模块（USIM），具体使用何种身份模块取决于移动台是属于老式的基于GSM的系统还是新式的基于UMTS的系统。
图2 基本的公用陆地移动网（PLMN）配置
无线网络子系统（RNS）包括在接入网中控制无线电资源的无线网络控制器（RNC）。RNC具有宏分集合并能力，可提供软切换能力。每个RNC可覆盖多个NodeB。NodeB实质上是一种与基站收发信台等同的逻辑实体，它受RNC控制，提供移动设备（ME）和无线网络子系统（RNC）之间的物理无线链路连接。同样，基站系统（BSS）由基站控制器构成，基站控制器控制一个或多个基站收发信台，与NodeB不同，每个BSS对应于一个蜂窝。IuCS与IuPS接口将接入网中的所有移动设备分别接入核心网中的电路交换域和分组交换域。
