2.3 WCDMA的分層結構

WCDMA系統在設計和研發時遵循了分層結構的設計理念，也就是著名的OSI七層架構，因此了解和掌握WCDMA系統的功能需要從WCDMA的分層結構開始。

2.3.1 WCDMA系統承載的分層結構

通信系統的目標就是為用戶提供端到端的業務，最典型的就是語音業務。WCDMA系統也不例外，其目標是提供端到端的多媒體業務，因此WCDMA系統可以提供更加豐富多彩的業務種類，如視頻電話等。

端到端的業務通過承載（Bearer）實現，承載是一個專業術語，可以理解為傳遞業務信息的途徑或通道。顯然，為了實現不同用戶之間的端到端的業務，需要在通信系統的節點之間建立相應的承載。

由于端到端的業務涉及多個承載，為了保證業務的質量QoS，UMTS技術體系專門對業務和承載的關系進行了定義，如圖2.4所示。WCDMA系統可以看成UMTS系統的子集，UMTS的這些定義對WCDMA系統完全適用。

從圖2.4中可以看到，WCDMA系統承載也是一個典型的分層結構。

首先，一個端到端的業務需要分解為多個部分，涉及多個設備。其中由UMTS系統提供UMTS承載業務，而TE（終端設備，可以理解為計算機等）和MT（移動終端，即UE）之間的承載就不在UMTS系統的處理范圍之內。

其次，UMTS承載業務又可以劃分為無線接入承載（Radio Access Bearer Service，RAB）業務和核心網承載（CN Bearer Service）業務兩部分，分別由UTRAN和CN提供。與無線網絡相關的是無線接入承載業務，無線接入承載業務提供了信令和用戶數據在UE與核心網之間的保密傳輸，并保障相應的QoS。

無線接入承載業務又可以細分為無線承載（Radio Bearer，RB）業務和Iu承載業務。無線承載業務發生在空中接口Uu上，是無線接入承載業務的基本單位。一個RAB可以由Uu上一個或多個RB來承載，一個RB代表了Uu接口上的一個用戶業務。最后RB映射到空中接口的具體信道來承載。

值得注意的是，為了實現端到端的業務，除了需要建立業務承載外，還需要信令承載的配合，二者缺一不可。

2.3.2 WCDMA系統的分層結構

圖2.4中我們看到了在水平方向上UE，UTRAN和CN的業務分工。在垂直的方向上，WCDMA系統也有分工，這就是WCDMA系統的分層結構。

WCDMA系統的分層結構如圖2.5所示，可分為接入層（Access Stratum，AS）和非接入層（Non Access Stratum，NAS）兩大部分，接入層通過服務接入點（Service Access Point，SAP）為非接入層提供服務。

接入層為非接入層提供以下3種類型的服務：

● 公共控制業務（General Control，GC）；

● 專用控制業務（Dedicated Control，DC）；

● 尋呼及通告業務（Notification，Nt）。

圖中的接入層，就是該層只負責完成信令和數據的中繼，也就是提供傳輸與轉發功能；圖中的非接入層，就是該層需要完成信令和數據的處理工作，是信令和數據的源與目的地。因此，接入層與非接入層的功能可以跟信令網絡中的信令點與信令轉接點的功能相比，頗有異曲同工之妙。

對照OSI模型，接入層相當于數據鏈路和物理層以及網絡層的一部分，非接入層對應網絡層以上的層次，因此非接入層也常稱為上層。

值得注意的是，UTRAN只有接入層的功能，只負責完成信令和數據的中繼，也就是轉發功能，沒有非接入層的功能。

2.3.3 WCDMA無線網絡的分層結構

為了更好地理解WCDMA無線網絡各個設備的連接與功能，我們可以借助如圖2.6所示的分層結構，這個分層結構可以看成圖2.5的細化。

在圖2.6中，從設備本身看，根據OSI七層結構，由下往上依次可以劃分為L1（物理層）、L2（數據鏈路）、L3（網絡）和NAS（非接入層），其中L2又劃分為若干個子層。每個層次需要都完成自身的功能。CN，RNC，Node B和UE涉及的分層結構是不同的。

從設備的連接看，無線網絡中RNC和Node B都有兩個接口與其他設備連接，當然RNC和Node B所涉及的層次結構少于UE和CN。

不同設備之間都是相同層次的互連，從圖2.6中不難看出，以終端的角度觀察，終端的NAS（也就是第三層以上以及第三層的一部分）與核心網的NAS交互；終端的L3和L2的一部分與SRNC的L3和L2交互；而終端的L1和L2的一部分與Node B的L1和L2交互。要想實現UE到CN的NAS業務傳遞，需要經過Uu，Iub和Iu接口的傳遞。值得注意的是，在WCDMA空中接口中下一點并不只是Node B，很多時候都是指SRNC，因此L2主要為SRNC與UE之間的交互服務。

2.3.4 WCDMA空中接口的分層結構

WCDMA空中接口是WCDMA無線網絡與終端之間的接口，地位非常重要，功能很豐富，結構也相當復雜。為了方便讀者理解，圖2.7展示了簡化的WCDMA空中接口分層結構，可以看成圖2.6中虛線左邊部分的展開。

從圖2.7 可以看到，WCDMA空中接口涉及L3 網絡、L2 數據鏈路和L1 物理層（Physical，PHY）等多個層次。根據功能不同，每一層內部又細分為不同的子層，例如，L2層內部可以分為多個子層，包括PDCP（Packet Data Convergence Protocol，分組數據匯聚協議）、RLC（Radio Link Control，無線鏈路控制）和MAC（Medium Access Control，媒介接入控制）子層，而RRC（Radio Resource Control，無線資源控制）是L3的一個子層。值得注意的是，目前現網設備中沒有配置PDCP子層的功能。

WCDMA空中接口每個子層中都包含了相應的功能實體，完成相應的處理。例如，RRC子層主要負責無線資源的管理與控制；RLC子層主要完成承載信息的可靠傳輸；MAC子層主要完成承載信息的復用；而物理層主要完成承載信息的擴頻與調制。

從圖2.7中還可以看到，處理信令、CS業務和PS業務信息等不同類型的信息，所涉及的子層是不同的。而且，對于終端而言，WCDMA空中接口的各個層次都集中在一個設備內，因此各個層次間的接口為內部接口。但是對UTRAN就不同了，從圖2.5中我們發現，WCDMA空中接口的不同層次分布在RNC或者Node B中，各個層次間的接口有些是RNC內部接口，有些是RNC與Node B間的外部接口。比如，RLC子層位于RNC中，MAC子層位于Node B中。對應子層之間需要建立連接，詳細情況在第3章的圖3.1中說明。