3G网络结构-文档资料

1、13G网络结构 简介2WCDMAATMIu NMSCNRANO&MUuUEUE = User EquipmentRAN = Radio Acces NetworkCN = Core NetworkNMS = Network Management SystemService Platform3UTRAN网络结构Node BUuRNCIu (CS)RNCIurNode BUu分组域分组域电路域电路域UEUEIubIub核核心心网网Iu (PS)Iu (PS)Iu (CS)Iu4CN (Core Network)circuit switched (cs) domainpacketswitch

2、ed (ps) domain3GMSC/VLR3GSGSNUTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network)RNCNode BNode BRNC Radio Network ControllerUEUser Equipment = Mobile Equipment (ME) + Universal SIM (USIM)RNCNode BNode BRadio Network Subsystem (RNS)Radio Network Subsystem (RNS)IubIubIurIu-PSIu-CSUuUuUEUE5CN (Core Network)ci

3、rcuit switched (cs) domainpacketswitched (ps) domain3GMSC/VLR3GSGSNRNCNode BNode BRadio Network Subsystem (RNS)IubIu-PSUuBSCBTSBTSBSCIu-CSBSSIu-CSA2GSGSNGbIu-PSIu-gIu-gUm6HW/SW ChangesMSC&VLRHLR & AC & EIRPSTNBSCBSCBTSBTSTCSMTCSMISDNA GSM network is made from 3 Sub-Systems (BSS, NSS and

4、OSS)Value AddedService Platform(s):SMSC, VMSEven at the start, VAS (value added services) were part of GSM networksTRX Change & Transmission UpgradeHW/SW ChangesININ was introduced for new services and differentiation (e.g. Pre-Paid)IP NetworksData Rates in GSM are increased by implementation of

5、 Features like HSCSDSGSNGGSNIP NetworksGPRS is added to existing networks to support Packed DataHigher data rates are obtained by introducing EDGE in the GSM networkUMTS Rel3; new BTS, Radio Network Controller, Media Gateway, 3G-SGSNRNCBTS3G-SGSNMGWGPRS adds improved data services with a new Packets

6、 witched backbone Where SGSN and GGSN are two main elements7PCMISUPATMRANAP over CCS7Iu-PSRANAP over CCS7,(later also over IP)ATMRNSAPIubATMNBAPMSCTCSMRANMobility CoreBSCMSCATM Module2GSGSN3GSGSNRNCRNCGbAbisHLRControlTransportInterfacePCMLapDAControlTransportInterfacePCMBSSAPControlTransportIu-CSCon

7、trolTransportInterfaceControlTransportInterfaceATM/IPIurControlTransportInterfaceControlTransportInterfaceGSMBTSWCDMABTSPSTN8PCMISUPATMRANAP over CCS7Iu-PSRANAP over CCS7,(later also over IP)ATMRNSAPIubATMNBAPMSCTCSMRANMobility CoreBSCMSCATM Module2GSGSN3GSGSNRNCRNCGbAbisHLRControlTransportInterface

8、PCMLapDAControlTransportInterfacePCMBSSAPControlTransportIu-CSControlTransportInterfaceControlTransportInterfaceATM/IPIurControlTransportInterfaceControlTransportInterfaceGSMBTSWCDMABTSPSTN9R99R99和和R4R4主要设备与接口主要设备与接口Node BUuIubRNCIur接入网接入网核心网核心网TRAUMSCVLRPSTNSGSNGGSNGnGnExternalPacketNetworksGiIu-CS

9、Iu-PSHLR/AuCDCGrUEPrivateIPBackbone10R4 IP R4 IP 软交换软交换R99 RANR99 RANR99 R99 终端终端R4R4核心网络能后向兼核心网络能后向兼容容R99R99的的RANRAN和终端和终端3G3G核心网核心网电路域电路域R99 R99 电路交换电路交换MSCSCPHLRMSCRANRANRANTDMMSC ServerSCPHLRRANRANRANTDM/ATM/IPCS-MGWCS-MGWMSC ServerTUP/ISUP/BICCTUP/ISUPH.248H.248MAP Over TDMMAP Over TDM/IPCAP Ov

10、er TDMCAP Over TDM/IPR99 vs R411网络演进网络演进小结小结vR4与R99的关系:R4实现核心网络IP化v网络发展目标:nR4只提供基本话音业务，不是网络演进的最终目标；n网络演进的目标是以IMS为控制核心的全IP网络,技术上还有很长的路要走；vIMS和R4/R99将长期共存n现阶段IMS还不适于解决移动网内基础话音业务,存在效率问题nIMS将随着业务的发展而引入v移动业务方面如POC,IM等v基于VoIP的固定业务或VoWLAN业务12UE （User Equipment）1. UE是用户终端设备,它主要包括射频处理单元,基带处理单元,协议栈模块以及应用层软件模块

11、等.2. UE通过Uu接口与网络设备进行数据交互,为用 户提供电路域和分组域内的各种业务功能.包括普通话音,数据通信,移动多媒体,Internet应用,如E-mail WWW浏览FTP等. 13UEUE包括两部分v ME Mobile Equipment 提供应用和服务v USIM UMTS Subscriber Module 提供用户身份识别14UTRAN （UMTS Terrestrial Radio Access Network ）vUTRAN 即陆地无线接入网分为基站Node B 和无线网络控制器RNC 两部分15NODEBvNode B是WCDMA系统的基站,即无线收发信机,包括无线

12、收发信机和基带处理部件.v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v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16NODEBvNode B 由下列几个逻辑功能模块构成vRF收发放大v射频收发系统TRX v基带部分BB v传输接口单元v基站控制部分17网络接口网络接口NodeBNodeB基本功能（基本功能（1 1）vOverview无线接入与调制解调无线接入与调制解调CodingInterleavingD1D2D3D4D5D6D7D8D1D2D3D4D5D6D7D81 2 3 4 5 6 7 8Demodulation

13、002104017113002104017113ModulationQ1101I1000QPSK功率控制功率控制切换切换呼叫处理（辅助呼叫处理（辅助RNC完成）完成）小区管理小区管理公共信道管理公共信道管理专用信道管理专用信道管理测量处理测量处理同步信号同步信号18NodeB基本功能基本功能(2)双极化定向天线双极化定向天线NBBIMTRUMTRUMTRUMAFUMAFUMAFUNFANwireholderwireholderbusbarNCCUHBBINMPTNDTI扇区扇区1天线天线扇区扇区2天线天线扇区扇区3天线天线供电供电Iub口口STM1/E1传输网传输网RNC主集主集收发双工处理收

14、发双工处理信令处理、基带编解码、解调处理等信令处理、基带编解码、解调处理等多载波数字功放多载波数字功放每扇区均为两天线接收分集每扇区均为两天线接收分集分分集集扇区机顶口发射功率扇区机顶口发射功率20W40W基带框基带框射频框射频框双工器框双工器框19RNC （Radio Network Controller）vRNC是无线网络控制器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20RNC RNC 基本功能（基本功能（1 1

15、）安全性功能安全性功能CoreNetworkiRNC陆地电路资源管理陆地电路资源管理Node BNode BNode BNode BRNS无线接入承载无线接入承载 (RAB)QoSParametersCoreNetwork无线资源管理无线资源管理(RRM)控制节点控制节点/ControlNode接口节点接口节点/InterfaceNode21RNC RNC 基本功能（基本功能（2 2）控制平面控制平面/Control Plane用户平面用户平面/User PlaneFP: Frame Protocol 网络接口协议终接网络接口协议终接Network Interface protocol ter

16、mination Iu FP Iur FPs Iub FPs - Selecting/Splitting 数据包头压缩数据包头压缩Compression 加密加密Ciphering 无线协议无线协议Radio protocols RLC MAC 网络接口协议终接网络接口协议终接Network Interface protocol termination RANAP (Iu Interface) RNSAP (Iur Interface) NBAP (Iub Interface) ALCAP (all interfaces) 无线资源管理无线资源管理Radio Resource Manageme

17、nt RRC termination RRM Strategy QoS Management UTRAN OA&M RNC OA&M22CN （Core Network）vCN 即核心网络负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理主要功能23MSC/VLRvMSC/VLR是WCDMA核心网CS域功能节点，它通过Iu_CS接口与UTRAN相连、通过PSTN/ISDN接口与外部网络PSTN ISDN等相连、通过C/D接口与HLR/AUC相连、通过E接口与其它MSC/VLR GMSC或SMC相连、通过CAP接口与SCP相连、通过Gs接口与SGSN相连。MSC/VLR的主要功能是提供CS

18、域的呼叫控制移动性管理鉴权和加密等功能24GMSCvGMSC是WCDMA移动网CS域与外部网络之间的网关节点，是可选功能节点。它通过PSTN/ISDN接口与外部网络PSTN ISDN 其它PLMN 相连，通过C接口与HLR相连，通过CAP接口与SCP相连。GMSC的主要功能是充当移动网和固定网之间的移动关口局，完成PSTN用户呼移动用户时呼入呼叫的路由功能，承担路由分析，网间接续，网间结算等重要功能25SGSNvSGSN 服务GPRS支持节点是WCDMA核心网PS域功能节点，它通过Iu_PS接口与UTRAN相连，通过Gn/Gp接口与GGSN相连，通过Gr接口与HLR/AUC相连，通过Gs接口与

19、MSC/VLR ，通过Ge接口与SCP相连，通过Gd接口与SMS-GMSC/SMS-IWMSC相连，通过Ga接口与CG相连，通过Gn/Gp接口与SGSN。SGSN的主要功能是提供PS域的路由转发，移动性管理，会话管理，鉴权和加密等功能26GGSNvGGSN提供数据包在WCDMA移动网和外部数据网之间的路由和封装vGGSN主要功能是同外部IP分组网络的接口功能，GGSN需要提供UE接入外部分组网络的关口功能。从外部网的观点来看，GGSN就好象是可寻址WCDMA移动网络中所有用户IP的路由器，需要同外部网络交换路由信息27HLRvHLR （归属位置寄存器）是WCDMA核心网CS域和PS域共有的功能

20、节点，它通过C接口与MSC/VLR或GMSC相连，通过Gr接口与SGSN相连，通过Gc接口与GGSN相连。HLR的主要功能是提供用户的签约信息存放，新业务支持，增强的鉴权等功能28External Networks外部网络可以分为两类v电路交换网络（CS Networks ）：提供电路交换的连接服务，象通话服务ISDN和PSTN均属于电路交换网络v分组交换网络（PS Networks ）：提供数据包的连接服务，Internet属于分组数据交换网络291、核心网的定义、核心网的定义无线接无线接入网入网核心网核心网用户终端用户终端核心网络：由一系列完成用户位置管理、核心网络：由一系列完成用户位置管

21、理、网络功能和业务控制等功能的物理实体网络功能和业务控制等功能的物理实体组成。包括组成。包括MSC、HLR、SGSN、GGSN等网元。等网元。30RNCRNCGSMBSCBSCWCDMAExternalIP networksIPBackbonePSTN/ISDNOther PLMNHLR GGSNR99网络结构网络结构电路域电路域分组域分组域2、WCDMA网络结构Transmit MSC3G MSCSGSN31u核心网络逻辑上分为CS电路域和PS分组域uCS由GSM技术演进，PS由GPRS技术演进u核心网和接入网的Iu接口基于ATM技术uCS电路域仍然采用传统的电路交换技术uPS电路域无重大改

22、进GSMGPRSCS电路域PS分组域3G核心网核心网 2G核心网核心网R99核心网特点核心网特点32SGSNRNCGSMBSCWCDMAMGWExternalIP networksIP/ATM/TDMBackboneMGWPSTN/ISDNOther PLMNHLRGGSNAASIGTRANH.248H.248HLR分组域无重大分组域无重大改进改进 电路域采用承载与电路域采用承载与控制相分离的软交控制相分离的软交换方式组网换方式组网MSSIW-MSSR4网络结构网络结构33v电路域采用承载与控制相分离的电路域采用承载与控制相分离的软交换结构软交换结构v电路域引入电路域引入IP承载方式承载方式,

23、分组域和分组域和电路域能够共用电路域能够共用IP骨干网骨干网v支持基于支持基于IP承载的承载的NO.7信令信令v支持支持TrFO技术技术v分组域无重大改进分组域无重大改进R4核心网特点核心网特点MSCMSSMGW2G核心网3G核心网我是新成员34R5网络结构和特点网络结构和特点电路域电路域分组域分组域接入网接入网u核心网电路域无变化u核心网分组域引入IP多媒体子系统IMSuHLR升级为HSSIMSHLR升级而来升级而来353、WCDMA核心网的演进路线电路域电路域分组域分组域2GR99R4R5GSM技术GPRS技术引入CS的概念，仍采用传统的电路交换方式引入PS的概念，无重大改进采用承载与控制

24、相分离的软交换方式组网无重大改进 无重大改进引入了IP多媒体子系统电路域承载与控制相分离使核心网发生了革命性变化361、R4核心网特点1、电路域：控制与承载相分离的软交换方式组网2、电路域：IP承载骨干网3、电路域：TrFO(免编解码操作)新功能4、采用ATM承载和接入网相连接5、基于IP承载的NO.7信令37B E A R E R(承载)UENode BRNCCN承载的概承载的概念念什么是承载？什么是承载？u可以穿过不同的网元在不同的接口上传送的隧道称为承载u逻辑上类似于2G的电路38承载和控制相分离是指什么？IP/ATM/TDMBackboneMGW MGWGSMWCDMA信令承载u指控制

25、面的信令和用户面的承载分别由独立的网元负责u升级方便，便于开展新业务uMSS集中管理，提高维护效率u组网灵活性强MSCMSCMSSMSS39SGSNMGWIP骨干网骨干网MGWGGSNSITGTRANH.248H.248引入IP承载uMGW之间支持多种承载方式ATM/IP/TDM，中移动选择IP承载u电路域和分组域可以共用骨干网u统计复用，提高带宽利用率u话路不需要分级汇接u全IP是发展目标u缺少大规模IP骨干网的商用经验MSSMSS40ATM承载SGSNRNCWCDMAMGWIP/ATM/TDMBackboneMGWGGSNBICC CS-2, SIP-T核心网和接入网之间采用核心网和接入网之间采用ATMATM承载承载u服务质量有保证u提高带宽的利用率与与RNC相连的相连的设备都是设备都是ATM交换机交换机MSSMSS41TrFO功能UETCTCUEAMRAMRG.711UEUEAMR传统的语音传送模式传统的语音传送模式TrFO模式模式u避免TC对语音质量的损伤，有利于提高语音质量u节省TC开销，降低设备投资成本u节省传输带宽u TrFO42MSS的的功能功能 呼叫控制、计费、移动性管理、智能S