核心网CN | 3GPP系统演进学习相关名词

今年是2019年，5G服务时代眼看就要在全球铺展开来。这段时间学习了一些通信方面的知识，这里首先梳理下各代移动通信网络中出现的各种特有名词。

什么是3GPP

第三代合作伙伴计划3GPP（3rd Generation Partnership Project）是一个成立于1998年12月的标准化机构。该组织囊括了来自世界所有地区的标准化组织，当前其成员包括欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、中国的CCSA、韩国的TTA、北美洲的ATIS和印度的电信标准开发协会。

这个组织机构的出现，最初是为了在国际电信联盟的IMT-2000计划范围内制订和实现全球性的（第三代）移动电话系统规范（也就是3G）。因为，在1998年末3GPP组织成立之前，3G的标准化工作一直在各个地区标准化组织之间并行进行。

名词翻译与大致发展

第二代（2G）移动电话系统

• GSM（Global System for Mobile Communications）：全球移动通讯系统。它经常被描述成“2G”。
• GPRS（General Packet Radio Service）：通用分组无线服务。它经常被描述成“2.5G”。
• EDGE（Enhanced Data rates for GSM Evolution）：GSM增强数据率演进。作为2G和2.5G（GPRS）的延伸，有时会称为2.75G。
• GERAN （GSM EDGE Radio Access Network）：GSM／EDGE 无线通讯网络。是GSM/EDGE的无线接入部分（GPRS的空中接口）。

第三代（3G）移动电话系统

• UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）：通用移动通讯系统。有时也叫3GSM，强调结合了3G技术而且是GSM标准的后续标准。MTS分组交换系统是由GPRS系统所演进而来，故系统的架构颇为相像。

• UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network）：UMTS的陆地无线接入网（UMTS的空中接口）。
  

• HSDPA（High Speed Downlink Packet Access）：高速下行分组接入。又称为3.5G，属于W-CDMA技术的延伸。

• LTE（Long Term Evolution）：长期演进技术。是电信中用于手机及数据终端的高速无线通讯标准，为高速下行分组接入（HSDPA）过渡到4G的版本，俗称为3.9G。

• E-UTRAN（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)：演进的通用陆面无线接入网络。属于3GPP LTE 的空中界面。与 HSPA 不同的是，LTE 的 E-UTRA 系一全新的系统，绝不相容于W-CDMA。它提供了更高的传输速率，低延迟和最佳化数据包的能力，用OFDMA无线接入给下行连接，SC-FDMA给上行连接。
  

注意：这里有一个准确的说法，国际上来看，长期演进技术LTE实际上不能称为真正的4G，因为它没有匹配国际电信联盟无线电通信部门要求的4G标准；LTE-A才匹配国际电信联盟无线电通信部门要求的4G标准。
但在国内，人们已经普遍将LTE认为是4G的代名词，这也没什么好纠结的，知道这个点就行。当然了，基于这样的认知，长期演进技术（LTE）的提升版本LTE-A在中国大陆称4G+。

第四代（4G）移动电话系统

• LTE-A（LTE-Advanced）：高级长期演进技术，在中国大陆称4G+，是长期演进技术（LTE）的提升版本，也是4G规范的国际高速无线通信标准。
• SAE（System Architecture Evolution）：系统架构演进。是3GPP对于LTE无线通信标准的核心网络架构的升级计划。SAE体系结构的主要组成部分是核心分组网演进（EPC，Evolved Packet Core )，也被称为SAE核心。

补充说明

LTE与SAE的关系

移动数据网络（PS）网络部分最早的资料都冠以SAE名头。SAE 全称是系统架构演进（System Architecture Evolution），是PS网络核心网网络架构向4G演进的工作项目。
与SAE对应的概念是LTE。LTE全称是无线接口长期演进（Long Term Evolution，LTE），是无线接口部分向4G演进的工作项目。
SAE和LTE都是工作项目（Work Item）的名字，是3GPP为达成某种目标，聚集了一群人，在某个时间开展的一项工作。所以，SAE和LTE是一群人从事的一个工作、一项事业。 而SAE和LTE所研究的对象，分别被称为EPC和E-UTRAN。这两个才构成我们看到的网络。

• E-UTRAN：演进的UMTS陆地无线接入网（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）是3GPP 4G空中接口部分。
• EPC：演进分组核心网（Evolved Packet Core），即 4G核心网。

EPC和E-UTRAN共同构成了EPS（演进的分组系统）。EPS代表了整个端到端的4G网络。 由于业界在宣传4G网络时（特别是终端在宣传支持4G时）往往以LTE来表述，造成LTE在今天成了4G整个网络的代名词。

总结一下，就是：我们将LTE代表4G网络，E-UTRAN代表4G网络无线接入部分，EPC代表4G网络核心网部分。

非3GPP系统举例

• WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）：全球互通微波访问。是一项高速无线数据网络标准，主要用在城域网，由WiMAX论坛提出并于2001年6月成形。在概念上类似WiFi，WiMAX传送速率更快，传送范围距离更大，简单理解为一种“大WiFi”。
• CDMA2000：也是一个3G移动通讯标准，但CDMA2000与另一个3G标准UMTS不兼容。
• WIFI：在中文里又称作“无线热点”，是Wi-Fi联盟制造商的商标做为产品的品牌认证，是一个创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。

不足与改进体现在哪

传统3GPP网络的不足：

• 分组域网络业务支撑能力较弱，基本只能支持非实时性业务，语音业务依赖于电路域（CS）进行承载，造成分组域（PS）和电路域需要分网络运营，不利于网络的统一维护和管理，增加了运维成本。
• 现有网络由于网络层次较多，数据路由转发效率较低，网络性能需要进一步优化。
• 目前业务终端的处理能力及无线接入能力在不断增加，多种无线接入技术融合成为可能，促使网络支持多种无线接入系统。

LTE/EPC的研究目标是确定3GPP的长期演进计划，探索未来10年的关键技术。按照3GPP标准演进的构想，LTE/EPC的关键特性如下：

• 网络架构全面分组化：整个网络全部接口除空口部分外的其他部分
  已经全部IP化、分组化，电路域不再被定义，只有分组域，语音业务可以由分组域配合IMS(IP Multimedia Subsystem)域等方式提供，以提升网络效率和性能。

• 网络架构扁平化：网络结构趋于简单，简化了网络部署，同时大大缩短了时延。如：无线接入部分从3G时代的RNC+NodeB演进为一个eNodeB节点。网络部分的用户面只经过SAE-GW一个节点。
  
  

• 支持多接入技术：支持与现有3GPP系统的互通，同时支持非3GPP网络的接入，支持用户在3GPP及非3GPP网络间的漫游和切换。

• 高速率：峰值速率可以达到下行100Mbit/s，上行50Mbit/s。

• 部署快：由于网络的简单化，可以快速部署网络，以适应业务不断丰富化发展的趋势。

• 实时业务增强：增加对实时业务的支持，简化业务连接建立的时延。

再补充一些

3GPP2

第三代合作伙伴计划2（3rd Generation Partnership Project 2）创建于1998年12月，成员包括：通信工业协会（北美）、中国通信标准化协会（中国）、电波产业会（日本）和TTA（韩国）。
3GPP2声称其致力于使国际电信联盟的IMT-2000计划中的（3G）移动电话系统规范在全球的发展，实际上它是从2G的cdmaOne（IS-95）发展而来3G的CDMA2000（IS-2000）标准体系的标准化机构，它受到拥有多项CDMA关键技术专利的高通公司的较多支持。
与之对应的第三代合作伙伴计划3GPP致力于从GSM向W-CDMA（UMTS）过渡，因此两个机构存在一定竞争。