TD-SCDMA是中国提出并被3GPP采纳的3G国际标准，其网络架构在核心思想上与当时主流的WCDMA和cdma2000是一致的，都遵循UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）的分层架构，这使得TD-SCDMA可以无缝融入全球3G网络体系。

其网络结构主要分为三个逻辑部分：无线接入网、核心网和用户设备,下面我们逐一展开说明。

整体网络架构图

我们来看一个简化的整体架构图,这有助于理解各个部分之间的关系。

          +-----------------------+
          |     用户设备          |
          | (UE: 手机, 数据卡等)  |
          +----------+------------+
                     | (Uu 无线接口)
                     v
+-------------------+-------------------+
|                   |                   |
|     无线接入网      |      核心网       |
| (RAN: UTRAN)      |     (CN)          |
|                   |                   |
| +-----------------+ +-----------------+ |
| | Node B (基站)   | |   MSC/VLR      | | (电路域)
| | (包含TRX, ...)| |   SGSN         | | (分组域)
| +-------+---------+ +-----------------+ |
|         |                             |
|         | (Iu-CS 接口)                 |
|         | (Iu-PS 接口)                 |
|         v                             |
|   +---------------------------------+ |
|   |      RNC (无线网络控制器)       | |
|   | (负责无线资源管理和移动性管理) | |
|   +---------------------------------+ |
|         |                             |
|         +-----------------------------+
|                  (Iub 接口)
+-------------------+-------------------+

各组成部分详解

用户设备

• 定义：用户设备是用户直接使用的终端，也就是我们常说的手机、数据卡、PC卡等。
• 功能：
  • 通过无线接口与UTRAN连接。
  • 实现无线信号的收发、编码解码、调制解调等。
  • 维护与网络的无线资源连接。
• 接口：通过 Uu接口 与Node B（基站）进行通信。

无线接入网 - UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network)

UTRAN是TD-SCDMA无线接入的核心，负责所有无线相关的功能，如无线资源管理、移动性管理等，UTRAN由两个关键网元组成：RNC 和 Node B。

a) 无线网络控制器 - RNC (Radio Network Controller)

• 定义：RNC是UTRAN的控制核心，一个RNC可以管理多个Node B。
• 功能：
  • 无线资源管理：负责无线资源的分配、管理和释放，如功率控制、信道分配、切换控制等。
  • 移动性管理：处理UE在UTRAN内部的切换（如Node B之间切换），以及与2G/GSM网络的切换。
  • 安全性管理：负责无线链路的加密和解密。
  • 接入控制：决定是否允许一个新的UE接入网络。
  • 数据传输：在Node B和核心网之间转发用户数据和信令。
• 接口：
  • Iub接口：连接RNC和Node B。
  • Iu接口：连接RNC和核心网，根据业务类型，又分为 Iu-CS（电路域）和 Iu-PS（分组域）。

b) Node B

• 定义：Node B是TD-SCDMA的基站,是直接与UE通信的无线收发设备。
• 功能：
  • 无线信号的收发和转换（射频处理）。
  • 执行来自RNC的指令，如功率控制、信道切换等。
  • 执行部分无线资源功能，如信道编码、扩频等。
  • 测量无线环境质量（如信号强度、干扰水平）,并报告给RNC。
• 特点：在TD-SCDMA中，Node B是一个“智能”的基站，它需要处理TD-SCDMA特有的 TDD（时分双工） 模式，包括上行和下行时隙的转换、同步等。
• 接口：通过 Iub接口 连接到RNC，通过 Uu接口 连接到UE。

核心网 - CN (Core Network)

核心网是整个通信网络的中枢，负责处理所有非无线功能，如用户认证、计费、交换、路由等，TD-SCDMA的核心网架构与WCDMA完全相同，分为电路域和分组域,以同时支持语音业务和数据业务。

a) 电路域 - Circuit Switched Domain

电路域主要为了传输传统的语音业务和电路型数据业务（如视频电话）,采用电路交换技术。

• 移动交换中心/拜访位置寄存器：
  • MSC (Mobile Switching Center)：负责电路交换，建立、管理和释放语音通话或电路数据连接的路径，可以看作是3G时代的“电话交换机”。
  • VLR (Visitor Location Register)：存储当前位于其管辖区的移动用户的相关信息，如位置区信息、用户状态等，当用户进入一个新的MSC区域时,VLR会从其归属的HLR获取用户数据。
• 网关移动交换中心：
  • GMSC (Gateway MSC)：是核心网与其他网络（如PSTN/固定电话网、其他运营商的PLMN）的关口，外部网络呼叫一个移动用户时，呼叫首先会路由到该用户所在的GMSC，GMSC再查询HLR以获取用户当前所在的MSC,然后将呼叫接续过去。
• 归属位置寄存器：
  • HLR (Home Location Register)：存储所有归属本网络的用户的永久性数据，如用户号码、签约的业务、鉴权信息等，无论用户漫游到哪里，其数据始终在HLR中,每个用户只有一个HLR。
• 设备标识寄存器：
  • EIR (Equipment Identity Register)：存储所有移动设备的IMEI（国际移动设备身份码）,用于识别和阻止非法或被盗的设备接入网络。

b) 分组域 - Packet Switched Domain

分组域主要为了传输数据业务，如上网、下载、流媒体等,采用分组交换技术。

• 服务GPRS支持节点：
  • SGSN (Serving GPRS Support Node)：负责在其服务区域内管理移动用户的数据传输，功能类似于VLR，但针对的是数据包，它跟踪用户的位置，执行鉴权和加密,并管理用户的数据会话。
• 网关GPRS支持节点：
  • GGSN (Gateway GPRS Support Node)：是分组域的网关，是移动用户接入外部数据网络（如Internet、企业内网）的出口,GGSN负责将用户的IP地址与外部网络的IP地址进行路由和转换。
• 鉴权中心：
  • AuC (Authentication Centre)：为HLR提供用于用户鉴权和加密的算法和密钥（如Ki、SQN）,它通常与HLR集成在一起。
• 域名服务器：
  • DNS (Domain Name Server)：提供域名解析服务,使UE能够通过域名访问网络资源。

关键接口总结

TD-SCDMA的特殊性在网络结构中的体现

虽然TD-SCDMA的整体架构与WCDMA一致，但其物理层和无线接入技术的特殊性主要体现在Node B和RNC的软件与算法上,而不是网络拓扑结构。

1. TDD模式：这是TD-SCDMA最核心的特征，Node B必须精确地控制上下行时隙的转换，并确保与UE的严格同步，RNC在资源调度时，必须考虑不对称的上下行时隙配置（如3:1或2:2）。
2. 同步码分多址：所有基站和Node B都由一个主时钟源（如GPS）同步，这种全网同步特性，使得Node B之间可以协同工作，实现接力切换等先进的切换技术，减少切换中断时间,提高网络性能。
3. 智能天线：TD-SCDMA系统普遍采用智能天线技术，Node B的硬件和算法需要支持波束成形，能够动态地形成指向特定用户的波束，从而提高信号增益、抑制干扰、增加系统容量，这是Node B区别于WCDMA基站的一个显著硬件差异。

TD-SCDMA的网络结构是一个标准化的、分层的3G网络架构，它通过UE-UTRAN-CN的三层结构，清晰地划分了无线接入、核心交换和用户终端的职责。UTRAN负责复杂的无线管理，CN分为电路域和分组域以支持多种业务，而其TDD、同步、智能天线等特性则主要在无线接入网的物理层和Node B/RNC的实现上得以体现，这种设计使其既能融入全球3G体系,又能发挥自身的技术优势。