2.2 什么是3GPP

3GPP成立于1998年12月，是一个由无线工业及商贸联合会（Association of Radio Industries and Businesses，ARIB）、CCSA、欧洲电信标准研究所（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）、电信行业解决方案联盟（Alarmed for Telecommunications Industry Solutions，ATIS）、电信技术协会（Telecommunications Technology Association，TTA）和电信技术委员会（Telecommunications Technology Committee，TTC）合作成立的通信标准化组织。

3GPP的最初目标是制定基于GSM核心网和频分双工（FDD）/时分双工（TDD）UTRA技术的可用于全球的第3代移动通信技术规范和技术报告。在随后的工作中，这个工作目标也被逐渐拓展。一方面，为了充分发掘GSM的技术潜力、实现2G技术向3G技术的平滑演进，3GPP开展了GSM技术规范和技术报告的维护工作，研发了多种GSM改进型技术，如通用分组无线业务（General Packet Radio Service，GPRS）和增强数据速率GSM演进（Enhanced Datarates for GSM Evolution，EDGE）等。另一方面，为了保持3GPP标准的长期竞争力，3GPP还不遗余力地推进UTRA技术的增强和演进，研发了HSDPA、HSUPA、HSPA演进（HSPA Evolution）和E-UTRA技术。

然而，3GPP的工作目标中不包括开展针对IMT-Advanced的工作范围，3GPP只能开展和IMT-2000相关的研究和标准化工作。为了解决这一问题，3GPP于2007年7月在3GPP合作伙伴（Organizational Partners，OP）会议上专门通过了扩大3GPP工作范围的决议，使3GPP可以开展针对IMT-Advanced的工作，这项工作即先进LTE（LTE-Advanced），并于2008年3月正式在3GPP立项。

ETSI还在总部设立了一个常设机构移动能力中心（Mobile Competence Centre，MCC），负责3GPP的日常运作。

2.2.1 3GPP的组织结构

3GPP的基本组织结构如图2-1所示，主要分为4个技术规范组（Technical Specification Group，TSG）。

（1）TSG GERAN（GSM/EDGE RAN）：负责GSM/EDGE无线接入网技术规范的制定。

（2）TSG RAN：负责3GPP除GERAN之外的无线接入网技术规范的制定。

（3）TSG SA（业务与系统方面）：负责3GPP业务与系统方面的技术规范制定。

（4）TSG CT（核心网及终端）：负责3GPP核心网及终端方面的技术规范制定。

在4个TSG之上，设立了一个项目协调组（PCG），代表OP对4个TSG的工作进行管理和协调。在每个TSG下面，又包含3～5个不等的工作组（WG）负责该TSG各个方面的工作。以TSG RAN为例，RAN WG1（又简称RAN1）负责无线层 1规范的制定，RAN GW2（又简称RAN2）负责无线层2、层3的规范制定，RAN WG3（又简称RAN3）负责RAN接口规范及全球地面无线接入网（Universal Terrestrial Radio Access Network，UTRAN）操作和管理（Operation and Management，O&M）要求的制定，RAN WG4（又简称RAN4）负责无线性能与协议方面的工作，RAN WG5（又简称RAN5）负责移动终端一致性测试。

每个TSG每年一般召开4次会议，每个WG在正常情况下一年也召开4次会议。但在情况需要时，也可以在相邻两次WG会议之间增加一次附加会议，如RAN1#46次会议和RAN1#47次会议之间的附加会议则称为RAN 1 #46-bis会议。相对WG会议，TSG会议被称为“全会”（Plenary），TSG全会有设立研究和标准化项目的权力，研究项目又称为研究阶段（Study Item，SI）。标准化项目又称为工作阶段（Work Item，WI）。SI只输出研究报告（TR），WI则输出技术规范（TS），一个重要的课题通常会先经过SI阶段的研究，然后再进入WI阶段的标准化制定工作。TR和TS均采用5位编号，即TR xx.yyy、TS xx.yyy，每个TR或TS有唯一的编号。xx为规范的系列号，通常相同领域的TR和TS集中在一个系列中，如3G系统的RAN规范都放在25.yyy系列中，而LTE RAN的规范则放在36.yyy中。

TSG在设立了SI或WI后，会交由对口的WG去完成（很多情况下需要有多个WG合作完成），WG在一阶段工作完成后会向TSG全会汇报该SI/WI的进展情况，以便TSG对这些SI/WI进行项目管理。例如，LTE就是一个由RAN1～RAN5各WG共同参与的项目，分成SI阶段和WI阶段，每次RAN全会，各WG的主席都会向TSG RAN汇报在该WG中LTE SI或WI的进展情况。

每个TSG或每个WG设立一个主席与数个副主席，主席负责主持TSG或WG会议，组织技术讨论。副主席可以由主席指派承担某一个方向的专题讨论。WG主席和副主席每两年改选一次。

2.2.2 3GPP的工作方法

WG中的标准化工作通常通过会议讨论的方式推进，当所有WG成员公司都同意一个技术方案时，该技术方案就会被接受，也可能被接受到正在起草的TR/TS中，还可能以会议记录的方式作为下一步工作的工作假设。当然，一个技术方案不可能总能征得各成员公司的支持，如果有公司反对，WG会根据该公司提出的不同观点进行进一步研究。一般来说，随着一个问题研究的逐渐深入，越来越多的公司会倾向于某一个更为合理的方案，持不同观点的少数公司可能就会妥协。当然，在有些情况下，支持不同方案的公司互不让步，形成僵局。这种情况下3GPP也可能采用投票的方式决定方案的取舍。和IEEE不同，3GPP对投票的态度非常谨慎，不到万不得已，不轻易使用此方法。投票通常在TSG全会中进行，或经TSG许可在WG中进行。正式的投票是很少发生的，倒是在有些情况下，WG/TSG主席会通过“示意性投票”来展示不同技术方案背后支持阵营的大小对比，以期“少数派”能够顾全大局，知难而退，向“多数派”妥协。绝大部分情况下，讨论和“示意性投票”即可解决争执，不会诉诸“正式投票”。

每个SI和WI还会有一个项目管理人，负责监视该SI/WI的进展，并向TSG全会汇报。例如，LTE项目的管理人就会不断收集各WG在LTE上的最新进展，汇总后向RAN全会报告。每个TR和TS也有一个专门的执笔人，负责根据会议讨论的结论不断更新该TR/TS。

由于会议时间有限，有时候无法在会议上完成讨论，在这种情况下，主席可以安排在会后继续通过电子邮件（E-mail）讨论。3GPP有一个完善的E-mail群发机制，不同的TSG、WG甚至SI/WI都可以有专门的邮件组，所有对该TSG、WG、SI、WI感兴趣的人员都可以通过订阅相应的邮件组跟踪相关的进展，并可以通过这个邮件组发表自己的意见。一项E-mail讨论通常也会指定一个人员负责组织，这个组织者有责任推动相关的讨论，澄清、总结各个发言者的观点、给出合理的结论。在LTE标准化后期，E-mail讨论起到了重要的作用。

2.2.3 3GPP技术规范的版本划分

3GPP对技术规范采用严格的版本管理，这主要是为了保证设备厂商可以根据一套相对稳定的技术规范开发设备。当一个版本完成后，它就不会轻易改动，进一步的工作将被放在后续的版本中，这样设备商就可以根据一个稳定的版本进行开发，根据同一个版本规范开发设备的厂家的设备都能达到相似的功能。

在3GPP的历史上，出现了如下一系列规范版本。

1.R99版本

R99版本的功能于2000年3月确定，是UMTS标准的第一个正式版本，后续版本将与R99版兼容。3GPP R99版本的主要特征是在网络结构上继承了2G系统的GSM/GPRS核心网结构。但在空中接口方面，R99引入了全新的UTRAN技术，定义了全新的5MHz载频宽带CDMA（WCDMA）接入网，采纳了功率控制、软切换及更软切换等CDMA关键技术。基站只实现基带处理和扩频操作，接入系统由RNC集中统一管理，引入了适于分组数据传输的协议和机制，可支持144kbps、384kbps数据速率，峰值速率理论上可达2Mbps。基站和RNC之间的Iub接口基于异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）实现，RNC则分别通过基于ATM自适应层类型2（ATM Adaptation Layer type 2，ATM AAL2）的Iu-CS接口和基于ATM自适应层类型5（ATM Adaptation Layer type 5，ATM AAL5）的Iu-PS接口与核心网的电路交换（CS）域和分组交换（PS）域相连。

在核心网方面，R99充分考虑到了向下兼容GPRS，其电路域与GSM完全兼容。分组域仍然采用了基于服务GPRS支撑节点（Serving GPRS Support Node，SGSN）和网关GPRS支撑节点（Gateway GPRS Support Node，GGSN）的网络结构，但相对于GPRS，扩大了系统带宽，增加了服务等级的概念，提高了分组域的业务质量保证能力。

从系统角度来看，R99仍然采用分组域和电路域分别承载与处理的方式，分别接入公共交换电话网（Public Switched Telephone Network，PSTN）和公用数据网。R99是最早成熟的版本，适用于早期部署UMTS网络的运营商，同时也适用于拥有GSM/GPRS既有网络的运营商。R99的优点在于技术成熟稳定、风险小，多厂商环境基本形成，可充分利用部分现有网络资源。

但也正因为考虑了向下兼容，R99也存在一定的缺陷。首先，R99核心网发展滞后于接入网，接入网已分组化的AAL2话音仍需经过编解码转换器转化为64kbps电路话音，影响了话音质量，核心网的传输资源利用率较低。其次，核心网仍采用过时的时分复用（TDM）技术，虽然技术成熟，互通性好，价格合理，但技术过时，厂家后续开发力度不够，新业务跟进不足。另外，分组域和电路域双网并行，不仅造成了重复投资，而且增加了网管的复杂度，网络维护费用较高，演进路线不清晰。最后，R99的网络智能仍然基于节点，全网新业务部署仍需逐点升级，既耗时，成本又高。

因此，3GPP R99核心网只是为2G向3G过渡而引入的解决方案，真正的UMTS系统核心网应是全IP核心网，R4版本和R5版本由此应运而生。

2.R4版本

3GPP R4版本功能于2001年3月确定。3GPP R4与3GPP R99版本相比，在RAN网络结构方面无明显变化，重要的改变是在核心网方面。主要是3GPP R4版本在电路域完全体现了下一代网络（Next Generation Network，NGN）的体系构架思想，引入软交换的概念，实现了控制和承载分开。在R4网络中，核心网的电路交换域被分成两层，它们是控制层和连接层。控制层负责控制呼叫的建立，进程的管理和计费等相关功能，连接层主要用来传输用户的数据。关于分组交换域，3GPP R4和3GPP R99没有区别。由于分层结构的引入，可以采用新的承载技术（如ATM和IP）来传输电路域的话音和信令，由于分组交换域的传输是建立在ATM或IP网络上，因而运营商用同一个网络来传输所有业务。

3GPP R4实现了话音、数据和信令承载的统一，有效降低了承载网络的运营和维护成本。而在核心网中采用压缩话音的分组传输方式，可以节省传输带宽，降低建设成本。由于控制和承载分离，使得媒体网关（MGW）和服务器可以灵活放置，提高了组网的灵活性，集中放置的服务器可以使业务的开展更快捷。此外，由于3GPP R4网络主要是基于软交换结构的网络，为向R5的顺利演变奠定了基础。另外，时分同步码分多址（Time-Division Synchronous CDMA，TD-SCDMA）无线接口技术也在3GPP R4阶段被3GPP所接纳。

3.R5版本

随着数据业务的增长和无线因特网的应用，WCDMA的网络结构逐渐向全IP化方向发展，先是核心网，然后是全网IP化，R5成为全IP的第一个版本。

3GPP R5版本功能于2002年6月确定。R5阶段接入网部分采用全IP，核心网部分主要是引入了IP多媒体子系统（IP Multimedia Subsystem，IMS）域，它是基于PS域之上的多媒体业务平台，用于提供各种实时的或非实时的多媒体业务。R5的早期仍然保留电路域，话音业务由CS域实现；到后期CS和PS完全融合，所有业务由IP承载，全网从接入到交换实现全IP化。R5阶段只完成了IMS子系统基本功能的描述，大量内容有待于在R6中解决。

3GPP R5在接入网部分通过引入IP技术实现端到端的全面IP化。这些技术包括HSDPA技术，其峰值数据速率可高达8～10Mbps，时延更小。3GPP R5用户设备（User Equipment，UE）定位功能也得到增强，提供了更多的支持定位业务的实现手段。

3GPP R5版本中IMS的引入，为开展基于IP技术的多媒体业务创造了条件。R5主要提供端到端的IP多媒体业务，新增加了支持SIP业务的功能，如IP话音（Voice over IP，VoIP）、蜂窝一键通（PTT over Cellular，PoC）、即时消息、多媒体信息业务（Multimedia Messaging Service，MMS）、在线游戏以及多媒体邮件等。同时，为解决IP管理问题，IMS引入了因特网协议第6版本（Internet Protocol version 6，IPv6）。

4.R6版本

到了3GPP R6版本阶段，网络架构方面已没有太大的变更，主要是增加了一些新的功能特性，以及对已有的功能特性进行增强。3GPP R6版本功能于2004年12月确定。在R6版本中进行标准化的主要内容包括以下方面。

（1）HSUPA技术。用于提高上行分组域的数据速率。

（2）多媒体广播和多播业务（Multimedia Broadcast and Multicast Service，MBMS）。网络中增加了广播和多播中心功能实体，根据MBMS业务对用户终端、接入网及核心网提出的新需求，对信道结构、接入网和核心网接口信令进行了修改。

（3）扩展工作频段。支持不同频率的UMTS系统，包括850MHz、800MHz、1.7GHz/2.1GHz等频段，同时增强了不同频率和不同系统间的测量。

（4）基于PS和IMS的紧急呼叫业务，改变仅电路域支持紧急呼叫业务的现状，提出IMS紧急呼叫业务，对PS有一定的影响。

（5）定位业务增强。支持IMS公共标识，支持基于伽利略卫星系统的定位业务，对UE定位进行了增强，增加了开放式移动定位服务中心——服务无线电网络控制器接口。

（6）RAN功能的完善。完善的方向包括从UTRAN到GERAN网络的小区重选、天线倾角的远端控制、对无线接入承载（Radio Access Bearer，RAB）支持的增强、对Iu-b/Iu-r接口无线资源管理的优化。

（7）IMS第二阶段。在R5 IMS第一阶段的基础上提供了新特性。

（8）基于不同IP连接网的IMS互通。3GPP IMS用户与3GPP2 IMS、固网IMS等用户之间的互通。

（9）Push业务。网络主动向用户Push内容，根据网络和用户的能力推出多种实现方案。

（10）在线监测。实时了解用户的状态等信息。

（11）安全性的增强。基于IP传输的网络域安全。

（12）无线局域网（WLAN）/UMTS互通。用户经过WLAN接入时可与UMTS用户一样使用移动网业务，包括统一的鉴权和计费、移动网提供的PS域和IMS业务，在不同接入方式之间切换时业务不中断。

（13）优先业务。指导电路域优先业务的实现。

（14）网络共享。多个拥有独立核心网或业务网的移动运营商共享接入网。

（15）增强业务质量（QoS）。提供增强的端到端QoS动态策略控制。

（16）计费管理。包括WLAN计费、基于IP流的承载计费和在线计费系统。

（17）蜂窝一键通（PTT over Cellular，PoC）业务。UMTS移动网为一键通（Push-To-Talk，PTT）业务提供了承载能力，PTT业务应用层规范由开放移动联盟（Open Mobile Alliance，OMA）制定。

3GPP UMTS从R99到R6的演进可归结为表2-1和图2-2所示。

表2-1 3GPP UMTS版本演进总结

5.R7版本

3GPP R7版本在继续完成了一些R6未完成的工作（如MIMO技术的标准化）外，又增加了一些新的功能特性，或对已有的功能特性进行增强。另外，R7中还花费大量精力开展了LTE的可行性研究和HSPA演进的工作范围研究。在R7版本中研究和标准化的主要内容包括以下方面。

（1）干扰消除技术。

（2）下行符号周期减小和高阶调制。

（3）延迟降低技术。

（4）用于HSDPA的MIMO技术。

（5）通过CS域承载IMS话音。

（6）支持IMS紧急呼叫对PS域和IMS的影响。

（7）采用OFDM增强HSDPA和HSUPA的可行性研究。

（8）位置业务的增强。

（9）先进全球导航卫星系统（Advanced Global Navigation Satellite System，A-GNSS）的概念。

（10）辅助GPS（Assisted GPS，A-GPS）的最小性能。

（11）合并业务（Combination Services）。

（12）端到端QoS的增强。

（13）在通用3GPP IP接入系统中支持短信息业务（Short Messaging Service，SMS）和多媒体信息业务（Multimedia Messaging Service，MMS）。

（14）基于WLAN的IMS话音与GSM网络的电路域的互通。

（15）在R7架构中的合法监听。

（16）GERAN的进一步增强。

（17）MBMS增强。

（18）R7安全性增强。

（19）通过IMS支持电话会议组与信息组管理。

（20）为实时通信增强和优化IMS。

（21）UE在高速火车（最高速度350km/h）场景的性能评估。

（22）可视电话（Video Telephony）业务研究。

（23）分组数据用户的连续连接。

（24）UTRA塔放（Tower Mounted Amplifier）的研究。

（25）UTRAN MBMS业务的改进。

（26）1.28Mchip/s的上行增强。

（27）LTE的可行性研究。

（28）FDD HSPA演进工作范围研究。

6.R8版本

R8中开展了两项非常重要的演进标准化项目——LTE和SAE，这两个项目在R8阶段占用了TSG RAN和SA的大部分精力。在完成LTE和SAE规范制定的同时，R8还进行了一系列其他的增强和完善工作。在R8版本中研究和标准化的主要内容包括以下方面。

（1）3G长期演进（LTE）。

（2）3G系统架构演进（SAE）。

（3）3G家庭节点B（Home Node B）与家庭演进型节点B（Home eNode B）。

（4）LTE和3GPP2、移动WiMAX系统之间改进的网络控制移动性研究。

（5）3GPP WLAN和3GPP LTE之间互操作和移动性的可行性研究。

（6）GERAN侧对GERAN/LTE互操作的支持。

（7）基于SMS的增值业务。

（8）地震与海啸报警系统。

（9）IMS多媒体电话与补充业务。

（10）针对Home Node B的与自组织网络（Self Organizing Network，SON）相关的O&M接口。

（11）用于FDD HSDPA的64QAM与MIMO的合并使用。

（12）GSM和UMTS系统中的机器间通信（Machine-to-Machine Communications）等。

7.R9版本

R9研究和标准化工作主要包括以下内容。

（1）对移动网络和WLAN网络之间的无缝漫游和业务连续性的需求研究。

（2）对WiMAX/LTE移动性的支持。

（3）对WiMAX/UMTS移动性的支持。

（4）对IMS紧急呼叫的扩展性的支持。

（5）对GPRS系统和EPS系统中IMS紧急呼叫的支持。

（6）对EPS系统中增强话音业务的需求研究。

（7）对Home Node B和Home eNode B安全性的研究。

（8）对LTE-Advanced的研究。

其中，对LTE进一步演进——LTE-Advanced技术的研究，无疑是R9最重要的研究项目之一。