2.3 WCDMA的分层结构

WCDMA系统在设计和研发时遵循了分层结构的设计理念，也就是著名的OSI七层架构，因此了解和掌握WCDMA系统的功能需要从WCDMA的分层结构开始。

2.3.1 WCDMA系统承载的分层结构

通信系统的目标就是为用户提供端到端的业务，最典型的就是语音业务。WCDMA系统也不例外，其目标是提供端到端的多媒体业务，因此WCDMA系统可以提供更加丰富多彩的业务种类，如视频电话等。

端到端的业务通过承载（Bearer）实现，承载是一个专业术语，可以理解为传递业务信息的途径或通道。显然，为了实现不同用户之间的端到端的业务，需要在通信系统的节点之间建立相应的承载。

由于端到端的业务涉及多个承载，为了保证业务的质量QoS，UMTS技术体系专门对业务和承载的关系进行了定义，如图2.4所示。WCDMA系统可以看成UMTS系统的子集，UMTS的这些定义对WCDMA系统完全适用。

从图2.4中可以看到，WCDMA系统承载也是一个典型的分层结构。

首先，一个端到端的业务需要分解为多个部分，涉及多个设备。其中由UMTS系统提供UMTS承载业务，而TE（终端设备，可以理解为计算机等）和MT（移动终端，即UE）之间的承载就不在UMTS系统的处理范围之内。

其次，UMTS承载业务又可以划分为无线接入承载（Radio Access Bearer Service，RAB）业务和核心网承载（CN Bearer Service）业务两部分，分别由UTRAN和CN提供。与无线网络相关的是无线接入承载业务，无线接入承载业务提供了信令和用户数据在UE与核心网之间的保密传输，并保障相应的QoS。

无线接入承载业务又可以细分为无线承载（Radio Bearer，RB）业务和Iu承载业务。无线承载业务发生在空中接口Uu上，是无线接入承载业务的基本单位。一个RAB可以由Uu上一个或多个RB来承载，一个RB代表了Uu接口上的一个用户业务。最后RB映射到空中接口的具体信道来承载。

值得注意的是，为了实现端到端的业务，除了需要建立业务承载外，还需要信令承载的配合，二者缺一不可。

2.3.2 WCDMA系统的分层结构

图2.4中我们看到了在水平方向上UE，UTRAN和CN的业务分工。在垂直的方向上，WCDMA系统也有分工，这就是WCDMA系统的分层结构。

WCDMA系统的分层结构如图2.5所示，可分为接入层（Access Stratum，AS）和非接入层（Non Access Stratum，NAS）两大部分，接入层通过服务接入点（Service Access Point，SAP）为非接入层提供服务。

接入层为非接入层提供以下3种类型的服务：

● 公共控制业务（General Control，GC）；

● 专用控制业务（Dedicated Control，DC）；

● 寻呼及通告业务（Notification，Nt）。

图中的接入层，就是该层只负责完成信令和数据的中继，也就是提供传输与转发功能；图中的非接入层，就是该层需要完成信令和数据的处理工作，是信令和数据的源与目的地。因此，接入层与非接入层的功能可以跟信令网络中的信令点与信令转接点的功能相比，颇有异曲同工之妙。

对照OSI模型，接入层相当于数据链路和物理层以及网络层的一部分，非接入层对应网络层以上的层次，因此非接入层也常称为上层。

值得注意的是，UTRAN只有接入层的功能，只负责完成信令和数据的中继，也就是转发功能，没有非接入层的功能。

2.3.3 WCDMA无线网络的分层结构

为了更好地理解WCDMA无线网络各个设备的连接与功能，我们可以借助如图2.6所示的分层结构，这个分层结构可以看成图2.5的细化。

在图2.6中，从设备本身看，根据OSI七层结构，由下往上依次可以划分为L1（物理层）、L2（数据链路）、L3（网络）和NAS（非接入层），其中L2又划分为若干个子层。每个层次需要都完成自身的功能。CN，RNC，Node B和UE涉及的分层结构是不同的。

从设备的连接看，无线网络中RNC和Node B都有两个接口与其他设备连接，当然RNC和Node B所涉及的层次结构少于UE和CN。

不同设备之间都是相同层次的互连，从图2.6中不难看出，以终端的角度观察，终端的NAS（也就是第三层以上以及第三层的一部分）与核心网的NAS交互；终端的L3和L2的一部分与SRNC的L3和L2交互；而终端的L1和L2的一部分与Node B的L1和L2交互。要想实现UE到CN的NAS业务传递，需要经过Uu，Iub和Iu接口的传递。值得注意的是，在WCDMA空中接口中下一点并不只是Node B，很多时候都是指SRNC，因此L2主要为SRNC与UE之间的交互服务。

2.3.4 WCDMA空中接口的分层结构

WCDMA空中接口是WCDMA无线网络与终端之间的接口，地位非常重要，功能很丰富，结构也相当复杂。为了方便读者理解，图2.7展示了简化的WCDMA空中接口分层结构，可以看成图2.6中虚线左边部分的展开。

从图2.7 可以看到，WCDMA空中接口涉及L3 网络、L2 数据链路和L1 物理层（Physical，PHY）等多个层次。根据功能不同，每一层内部又细分为不同的子层，例如，L2层内部可以分为多个子层，包括PDCP（Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议）、RLC（Radio Link Control，无线链路控制）和MAC（Medium Access Control，媒介接入控制）子层，而RRC（Radio Resource Control，无线资源控制）是L3的一个子层。值得注意的是，目前现网设备中没有配置PDCP子层的功能。

WCDMA空中接口每个子层中都包含了相应的功能实体，完成相应的处理。例如，RRC子层主要负责无线资源的管理与控制；RLC子层主要完成承载信息的可靠传输；MAC子层主要完成承载信息的复用；而物理层主要完成承载信息的扩频与调制。

从图2.7中还可以看到，处理信令、CS业务和PS业务信息等不同类型的信息，所涉及的子层是不同的。而且，对于终端而言，WCDMA空中接口的各个层次都集中在一个设备内，因此各个层次间的接口为内部接口。但是对UTRAN就不同了，从图2.5中我们发现，WCDMA空中接口的不同层次分布在RNC或者Node B中，各个层次间的接口有些是RNC内部接口，有些是RNC与Node B间的外部接口。比如，RLC子层位于RNC中，MAC子层位于Node B中。对应子层之间需要建立连接，详细情况在第3章的图3.1中说明。