通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，简称 “UMTS”)是采用宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access， 简称“WCDMA”)空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS 系统称为WCDMA通信系统。UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似 的结构，如图1所示，包括通用移动通信系统地面无线接入网(UMTS Terrestrial Radio Access Network，简称“UTRAN”)和核心网(Core Net， 简称“CN”)。其中UTRAN用于处理所有与无线有关的功能，而CN处理 UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由 功能。CN从逻辑上分为电路交换(Circuit Switching，简称“CS”)域和分 组交换(Packet Switching，简称“PS”)域。UTRAN、CN与用户设备(User Equipment，简称“UE”)一起构成了整个UMTS系统。
UTRAN的结构如图2所示，它包含一个或多个无线网络子系统(Radio Network Subsystem，简称“RNS”)。每一个RNS由一个无线网络控制器(Radio Network Controller，简称“RNC”)和一个或多个基站(NodeB)组成。
NodeB是WCDMA系统的基站(即无线收发信机)，包括无线收发信机 和基带处理部件。通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口物理 层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道 解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。
RNC是无线网络控制器，用于控制UTRAN的无线资源，主要完成连接 建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能。具体如下：
(1)执行系统信息广播与系统接入控制功能；
(2)切换和RNC迁移(Relocation，或重定位)等移动性管理功能；
(3)宏分集合并、功率控制、无线承载分配等无线资源管理和控制功能。
UTRAN中使用了Iu系列接口，包括Iu，Iur和Iub接口。
Iu接口是连接UTRAN和CN的接口。类似于全球移动通信系统(Global System for mobile Communication，简称“GSM”)系统的A接口和Gb接口。 Iu接口是一个开放的标准接口。Iu接口控制面协议是无线接入网应用部分 (Radio Access Network Application Part，简称“RANAP”)，用户面协议是 通用无线分组服务隧道协议(GPRS Tunneling Protocal，简称“GTP”)协议。
Iur接口是连接RNC之间的接口，Iur接口是UMTS系统特有的接口， 用于对RAN中移动台的移动管理。比如在不同的RNC之间进行软切换时， 移动台所有数据都是通过Iur接口从正在工作的RNC传到候选RNC。Iur是 开放的标准接口。Iur接口控制面协议是RNSAP，用户面协议是Iur FP(帧 协议，Frame Protocol)。
Iub接口是连接NodeB与RNC的接口，Iub接口也是一个开放的标准接 口。Iub接口控制面协议是NBAP，用户面协议是Iub FP。
用户通过UMTS网络通信时UTRAN中所使用的用户面和控制面协议栈 如图3所示。
图3中RRC协议实现的功能包括：广播由非接入层提供的信息，广播 与接入层相关的信息，建立、维持及释放UE和UTRAN之间的一个RRC连 接，建立、重配置及释放无线承载，分配、重配置及释放用于RRC连接的无 线资源，无线资源控制(Radio Resource Control，简称“RRC”)连接移动 功能管理，为高层协议数据单元(Protocol Data Unit，简称“PDU”)选路 由，请求服务质量(Quality of Service，简称“QoS”)的控制，UE测量上 报和报告控制，外环功率控制，加密控制，慢速动态信道分配，寻呼，空闲 模式下初始小区选择和重选，上行链路专用信道(Dedicate Channel，简称 “DCH”)上无线资源的仲裁，RRC消息完整性保护和小区广播业务(Cell Broadcast Service，简称“CBS”)控制。
无线链路控制(Radio Link Control，简称“RLC”)协议的功能包括： 分割和重组，串联，填充，用户数据的传送，错误检测，按序发送高层PDU， 副本检测，流控，非证实数据传送模式序号检查，协议错误检测和恢复，加 密，挂起和恢复功能。RLC协议提供透明模式(Transparent Mode，简称“TM”)、 非确认模式(Unacknowledged Mode，简称“UM”)和确认模式(Acknowledged Mode，简称“AM”)三种数据传输模式。TM是透明模式传输，该模式使 用固定的SDU大小，对时延要求较高，通常用于传输语音业务或者信令， UM是无应答模式传输，该模式使用可变SDU大小，对时延要求也较高，通 常用于传输流媒体等业务，AM是应答模式传输，该模式对时延要求不高， 但对误码率要求很高，通常用于传输全球网(World Wide Web，简称“WWW”) 等数据业务。
媒体访问控制(Medium Access Control，简称“MAC”)协议的功能包 括：逻辑信道和传输信道之间的映射，为每个传输信道选择适当的传送格式， UE数据流之间的优先级处理，UE之间采用动态预安排方法的优先级处理， 下行共享信道(Downlink Shared Channel，简称“DSCH”)和前向接入信道 (Forward Access Channel，简称“FACH”)上几个用户的数据流之间的优 先级处理，公共传输信道上UE的标识，将高层PDU复接为通过传输信道传 送给物理层的传送块，并将通过传输信道来自物理层的传送块复接为高层 PDU，业务量检测，动态传输信道类型切换，透明RLC加密，接入业务级别 选择。
分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol，简称“PDCP”) 子层功能：在发送与接收实体中分别执行IP数据流的头部压缩与解压缩(如， IPv4和IPv6的TCP/IP和RTP/UDP/IP头压缩)，头部压缩有RFC2507和 RFC3095两种算法，头部压缩方法对应与特定的网络层、传输层、或上层协 议的组合；传输用户数据，将非接入层送来的PDCP-SDU转发到RLC层， 将多个不同的无线承载(Radio Bearer，简称“RB”)复用到同一个RLC实 体；为无线承载维护PDCP序列号以支持服务无线网络子系统(Serving Radio Network Subsystem，简称“SRNS”)的无损迁移。PDCP子层使用RLC子 层提供的业务。
第三代合作伙伴项目(3rd Generation Partnership Project，简称“3GPP”) 考虑到未来网络的竞争能力，目前正在讨论网络在未来该如何演进，有很多 种演进方案在3GPP展开了讨论，网络演进的目的是希望提供一种低时延、 高数据速率、高系统容量和覆盖、低成本、完全基于IP的网络。
网络演进有多种候选方案，其中比较流行的有两层节点架构和三层节点 架构，目前有一种演进的三层节点的架构如图4所示。在这种演进架构中， 以前RNC被分成两个元素：无线接入网络(Radio Access Network，简称 “RAN”)的特殊部分都放到RAN服务器(RAN Server)中，小区相关的 控制功能都放到iNodeB中。另外，用户业务(PDCP/RLC/MAC等)的小区 相关处理也都放到iNodeB中完成。Iu接口流量分割成控制面(Iu_c)和用户 面(Iu_u)。Iu_c在RAN Server中处理，Iu_u在iNodeB中处理。RAN Server 和iNodeB之间的控制信息通过新的Iu_c*接口传送。在图4所示的架构下， 控制面和用户面的协议栈分别如图5和图6所示。
在该架构下，跟小区相关的协议处理被完全放到iNodeB中，而RAN的 特殊部分都放在RAN Server(RAN服务器)中。另外，RAN Server启动iNodeB 中无线承载的建立以及Iu_u承载的建立。它还负责Iu_c和Iu_c*接口上信令 承载的建立。寻呼和CS/PS的协调作为一个完整功能放在RAN Server中实 现，带有动态上下文(Context)的UE的管理也在RAN Server中实现。RANAP (RAN应用部分)终止于RAN Server并在RAN Server中处理。无线资源控 制(Radio Resource Control，简称“RRC”)过程由RANAP启动，通过Iu_c* 接口在特定的iNodeB中执行。IP用来通过Iu_c*接口寻址iNodeB，必要的 无线网络层和传输网络层都需要进一步研究。
在现有演进架构下，头压缩和加密是两块十分重要的功能，头压缩和加 密等功能在上述架构分别放在iNodeB的PDCP层和RLC层中实现。
在iNodeB中实现头压缩和加密功能会带来以下问题：
首先，由于无线资源管理协议栈下移到iNodeB，iNodeB之间的切换将 非常频繁，UE在iNodeB间切换时将有大量的与头压缩和加密相关的context (上下文)需要在Iur接口进行迁移，由此可能导致Iur接口发生流量拥塞， 而该接口的资源是非常宝贵的。
其次，在Iu_u接口的数据得不到压缩和加密，该接口的数据安全性和带 宽使用效率都会受到严重影响。

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种移动通信网络及其数据传输 方法，使得现有演进网络构架下头压缩和加密在iNodeB实现所带来的流量 拥塞问题得以解决。
为实现上述目的，本发明提供了一种移动通信网络，包含IP接入网关、 和多个用于小区无线资源管理的基站，还包含：
至少一个中间节点用户平面服务器，与IP接入网关及多个下属基站连 接，用于实现用户面数据传输的会聚功能，其中包含对用户面数据包的头压 缩和加密功能；
至少一个中间节点控制平面服务器，分别与所述中间节点用户平面服务 器、IP接入网关及多个下属基站连接，用于无线承载管理和下属基站间的移 动性管理。
其中，所述IP接入网关用于实现核心网侧移动性管理、会话管理、分组 路由和转发、以及计费功能。
此外，所述中间节点控制平面服务器通过与所述中间节点用户平面服务 器之间的接口，控制该中间节点用户平面服务器的用户面承载管理和功能实 体配置。
此外，对于控制面，所述基站在空口接口侧的协议层从下到上依次为：
无线层1、增强的媒体访问控制层、无线资源控制层；
所述基站在与所述中间节点控制平面服务器之间的接口侧协议层从下 到上依次为：
层1、层2、IP层、传输网络层、和无线网络层。
此外，对于控制面，所述中间节点控制平面服务器在与所述基站之间的 接口侧协议层从下到上依次为：
层1、层2、IP层、传输网络层、和无线网络层；
所述中间节点控制平面服务器在与所述IP接入网关之间的接口侧协议 层从下到上依次为：
层1、层2、IP层、流控制传输协议层、信令连接控制部分，无线接入 网应用部分。
此外，对于控制面，所述IP接入网关在与所述中间节点控制平面服务器 之间的接口侧协议层从下到上依次为：
层1、层2、IP层、流控制传输协议层、信令连接控制部分，无线接入 网应用部分。
此外，对于用户面，所述基站在空中接口侧协议层从下到上依次为：
无线层1、和增强的媒体访问控制层；
所述基站在与所述中间节点用户平面服务器之间的接口侧协议层从下 到上依次为：
层1、层2、和上层。
此外，对于用户面，所述中间节点用户平面服务器在与所述基站之间的 接口侧协议层从下到上依次为：
层1、层2、上层、和头压缩加密层，其中该头压缩加密层用于对用户 面数据包进行头压缩和加密，该头压缩加密层与用户设备空口接口侧的头压 缩加密层相对应；
所述中间节点用户平面服务器在与所述IP接入网关之间的接口侧协议 层从下到上依次为：
层1、层2、IP层、用户数据报协议层、通用无线分组服务隧道协议层。
此外，对于用户面，所述IP接入网关在与所述中间节点用户平面服务器 之间的接口侧协议层从下到上依次为：
层1、层2、IP层、用户数据报协议层、通用无线分组服务隧道协议层、 IP层、和应用层，其中较上方的IP层和应用层与用户设备空中接口侧的IP 层和应用层相对应。
此外，所述增强的媒体访问控制层包含媒体访问控制和无线链路控制功 能。
此外，所述无线层1是无线空中接口的物理层协议，包括正交频分复用 协议和多输入多输出协议。
此外，所述上层是隧道封装协议或其它传输协议。
本发明还提供了一种移动通信网络中的数据传输方法，应用于上文所述 的移动通信网络，包含以下步骤：
当所述中间节点用户平面服务器收到来自基站的用户面数据包时，对该 数据包进行头部解压缩和解密，再发向相应的目标网元；
当所述中间节点用户平面服务器收到发向基站的用户面数据包时，对该 数据包进行头部压缩和加密，再发向相应的目标基站。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，将 相当于现有演进网络RAN Server的中间节点(Intermediate Node，简称“IN”) 扩展为中间节点控制平面服务器(IN Control Plane Server，简称“IN CPS”) 和中间节点用户平面服务器(IN User Plane Server，“IN UPS”)，IN UPS 用于实现用户面数据传输的会聚和集中处理功能，其中包括用户面头压缩和 加密功能，IN CPS等同于RAN Server的控制面功能。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即因为头压缩和 加密在IN UPS进行，与头压缩和加密相关的Context(上下文)存放在IN UPS 中，所以UE切换时不再需要在基站间迁移这些Context；又因为一个IN UPS 对应多个基站，这些基站一般是相邻的，大部分的切换在同一个IN UPS的 范围内进行，所以大多数情况下与头压缩和加密相关的Context根本不需要 迁移，只有当切换在不同的IN UPS之间进行时才需要在IN UPS间迁移 Context，而这种情况发生的概率较低，所以从总体上说减轻了Iur接口的流 量负荷，大大节省了该接口宝贵的带宽。
由于Iur接口带宽的利用率大大提高，使得Iur接口快速切换的时延大大 降低，真正实现了快速切换。
因为头压缩和加密在IN UPS进行，所以基站与IN UPS之间传递的用户 数据是经过头压缩和加密的，即Iu_e接口的数据得到了压缩和加密，节省了 该路径上的带宽资源，防止了外部对该接口用户数据的窃听。
综上所述，本发明方案满足了演进的全IP网络的高速率、低时延、大量 分组语音(Voice over IP，简称“VoIP”)的传输要求。

图1是UMTS系统结构示意图；
图2是UTRAN结构示意图；
图3是UTRAN控制面和用户面协议栈；
图4是现有技术中一种基于iNodeB和RAN服务器的演进架构；
图5是上述现有技术的控制面协议栈；
图6是上述现有技术的用户面协议栈；
图7是根据本发明一较佳实施方式的移动通信网络的结构示意图；
图8是根据本发明一较佳实施方式的移动通信网络的控制面协议栈示意 图；
图9是根据本发明一较佳实施方式的移动通信网络的用户面协议栈示意 图。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明作进一步地详细描述。
本发明一较佳实施方式的移动通信网络的结构如图7所示。
在该移动通信网络中，通信的网元节点包括基站，IP接入网关、IN UPS 以及IN CPS。IN UPS负责用户面数据传输的会聚和集中处理功能，IN CPS 负责RAN Server中间节点的控制面功能，也就是说，IN UPS与IN CPS属于 同一层节点。
下面对该移动通信网络中各实体间的连接进行说明。
IP接入网关分别与IN CPS和IN UPS相连，IP接入网关和和IN CPS之 间的接口是Iu_c接口，IP接入网关和IN UPS之间的接口是Iu_u接口，IN CPS 分别与IN UPS和各个基站相连，IN CPS和IN UPS之间的接口是Iu_i接口， IN CPS和各个基站之间的接口是Iu_c*接口，IN UPS和各个基站之间的接口 是Iu_e接口，基站和基站之间的接口是Iur接口。由于本实施方式的移动通 信网络中的IN CPS和IN UPS是对现有演进网络中的RAN Server中间节点 的扩展，因此，与IN CPS和IN UPS相关的接口Iu_u，Iu_e，Iu_i，都是对 现有演进网络新增加的接口，其中，Iu_u和Iu_e接口是对原来Iu_u接口的 进一步划分，Iu_u实现现有3G Iu接口的用户面功能，Iu_e实现现有3G Iub 接口的用户面功能，IN CPS和IN UPS之间的Iu_i接口协议类似现有的基站 节点应用部分(Node-B Application Part，简称“NBAP”)或RRC协议的改 进，IN CPS通过Iu_i接口控制IN UPS的用户面承载管理和功能实体配置。
下面对该移动通信网络中各实体的功能进行说明。
IP接入网关用于实现核心网侧移动性管理、会话管理、分组路由和转发、 以及计费等功能，它是由原有3G系统的服务通用分组无线业务支持节点 (Serving GPRS Support Node，简称“SGSN”)和网关通用分组无线业务支 持节点(Gateway GPRS Support Node，简称“GGSN”)的功能合并而成的。
基站用于小区相关的无线资源管理和Uu接口以及Iu_e接口用户面的管 理，对控制面而言，基站可以自主的管理它的无线资源，这些无线资源都是 在需要时通过Iu_c*接口向IN CPS申请得到的。由于小区相关的无线资源管 理下移到基站，因此，基站还通过Iur接口控制各个基站之间的软切换。另 外，对于用户面而言，基站还负责在空中接口侧协议层的信道映射、重传、 无损迁移等等功能。
IN UPS是对现有演进网络中的RAN Server中间节点扩展后负责用户面 功能的新增节点，用于负责Iu_u和Iu_e接口的用户面管理的功能，主要实 现该系统用户面数据传输的会聚和集中处理功能，目的是在该会聚点实现相 对集中的用户面头压缩和加密功能。IN UPS的用户面承载的建立是由IN CPS 通过Iu_i接口来控制的。
IN CPS是对现有演进网络中的RAN Server中间节点扩展后负责控制面 功能的新增节点，用于负责中间节点内部的移动性管理和控制面/用户面所使 用的Iu(Iu_c，Iu_c*，Iu_i，Iu_u，Iu_e)承载管理，还通过Iu_c*接口负责 启动无线承载的建立。另外，IN CPS通过Iu_c*接口负责微移动性(即中间 节点内部的移动性比如寻呼和基站重定位等)的管理。在IN CPS中实现寻 呼和CS/PS的协调以及带有动态上下文的UE的管理，同时，IN CPS还负责 终止从IP接入网关过来的无线接入网应用部分(Radio Access Network Application Part，简称“RANAP”)协议的处理。可见，除用户流量处理外， IN CPS和以前的RAN Server基本类似。就Iu接口的控制面而言，从IAGW 来看，IN CPS和现有3G的RNC没有不同。就Iu_e接口的用户面而言，基 站负责了无线移动性(即相邻基站之间的移动性比如软切换，更软切换)的 管理，而IN CPS通过Iu_c*接口负责微移动性(即中间节点内部的移动性比 如寻呼和基站重定位等)的管理。
以上对本实施方式的移动通信网络结构进行了说明，下面分别对该移动 通信网络中的控制面协议栈以及用户面协议栈进行介绍。
本实施方式中移动通信网络的控制面协议栈如图8所示。
基站在在空口接口侧的协议层，也就是在Uu接口侧的协议层从下到上 依次为：无线层1、增强的媒体访问控制层和无线资源控制层；在与IN CPS 之间的接口侧协议层，也就是在Iu_c*接口侧的协议层从下到上依次为：层1、 层2、IP层、传输网络层和无线网络层。其中，所述增强的媒体访问控制层 包含媒体访问控制和无线链路控制功能，所述无线层1是无线空中接口的物 理层协议，包括正交频分复用协议和多输入多输出协议。
IN CPS在与基站之间的接口侧协议层，也就是在Iu_c*接口侧的协议层 从下到上依次为：层1、层2、IP层、传输网络层、和无线网络层；在与IP 接入网关之间的接口侧协议层，也就是在Iu_c接口侧的协议层从下到上依次 为：层1、层2、IP层、流控制传输协议层、信令连接控制部分和RANAP。
IP接入网关在与IN CPS之间的接口侧协议层，也就是在Iu_c接口侧的 协议层从下到上依次为：层1、层2、IP层、流控制传输协议层、信令连接 控制部分和RANAP。
本实施方式中移动通信网络的用户面协议栈如图9所示。
基站在空口接口侧的协议层，也就是在Uu接口侧的协议层从下到上依 次为：无线层1、和增强的媒体访问控制层；在与IN UPS之间的接口侧协议 层，也就是Iu_e接口侧的协议层从下到上依次为：层1、层2、和上层。其 中，所述增强的媒体访问控制层包含媒体访问控制和无线链路控制功能，所 述无线层1是无线空中接口的物理层协议，包括正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称“OFDM”)协议和多输入多输出 (Multiple Input Multiple Output，简称“MIMO”)协议，所述上层是隧道封 装协议或其它传输协议。
IN UPS在与基站之间的接口侧协议层，也就是Iu_e接口侧的协议层从 下到上依次为：层1、层2、上层、和头压缩加密层，其中，所述头压缩加密 层用于对用户面数据包进行头压缩和加密，该头压缩加密层与用户设备空口 接口侧的头压缩加密层相对应，所述上层是隧道封装协议或其它传输协议； 在与IP接入网关之间的接口侧协议层，也就是Iu_u接口侧的协议层从下到 上依次为：层1、层2、IP层、用户数据报协议层、通用无线分组服务隧道 协议层。
IP接入网关在与IN UPS之间的接口侧协议层，也就是Iu_u接口侧的协 议层从下到上依次为：层1、层2、IP层、用户数据报协议层、通用无线分 组服务隧道协议层、IP层、和应用层，其中较上方的IP层和应用层与用户 设备空中接口侧的IP层和应用层相对应。
在本实施方式的移动通信网络中，当IN UPS收到来自基站的用户面数 据包时，对该数据包进行头部解压缩和解密，再发向相应的目标网元，比如 IP接入网关或其它基站；当IN UPS收到发向基站的用户面数据包时，对该 数据包进行头部压缩和加密，再发向相应的目标基站。
由此可见，本实施方式通过将头压缩和加密放置在中间节点IN UPS中 进行，使得与头压缩和加密相关的Context(上下文)存放在IN UPS中，因 此避免了在UE切换时，基站间大量的头压缩和加密的context的迁移。另外， 由于一个IN UPS对应多个基站，这些基站一般是相邻的，大部分的切换在 同一个IN UPS的范围内进行，所以大多数情况下与头压缩和加密相关的 Context根本不需要迁移，只有当切换在不同的IN UPS之间进行时才需要在 IN UPS间迁移Context，而这种情况发生的概率较低，所以从总体上说减轻 了Iur接口的流量负荷，大大节省了该接口宝贵的带宽。由于Iur接口带宽的 利用率大大提高，因此Iur接口快速切换的时延大大降低，真正实现了快速 切换。而且，因为头压缩和加密在IN UPS进行，所以基站与IN UPS之间传 递的用户数据是经过头压缩和加密的，即Iu_e接口的数据得到了压缩和加 密，节省了该路径上的带宽资源，防止了外部对该接口用户数据的窃听。由 此可见，本实施方式满足了演进的全IP网络的高速率、低时延以及VoIP的 传输要求。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和 描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各 种改变，而不偏离本发明的精神和范围。