WCDMA核心网介绍—ps域部分

1、WCDMA 核心网核心网PS域培训域培训PS域总体介绍核心网核心网(CN)：PLMN（公用陆地移动网络）从逻辑结构上划分为核心网和接入网两个部分，核心网分为CS域和PS域以及IP多媒体子系统.CS域域：CS域主要指向用户提供电路交换型业务的CN实体，这些实体有：MSC、GMSC、VLR；PS域：PS域主要指向用户提供分组交换型业务的CN实体，这些实体有：SGSN、GGSN； Iu-CSIu-CSIu-PSIu-PSIubRNCNode BNode BRNSIurIubRNCNode BNode BRNSVLRMSCAGMSCAbisBSCBTSBTSBSSPSTNPSTNEIRFHLRAUCD

2、CHAbisBSCBTSBTSBSSother PLMNGiGsSGSNGbGGSNGnGpPDNGfGrGcPS域域WCDMA基本网络结构 R99是在GPRS的基础上演变而来的,最新版本是2001.3发布的；R4/R5是全IP的网络，正在标准化。299的核心网分两个部分：CS域和PS域WCDMA的核心网分两个阶段：R99和R4/R5 CS域是在GSM Phase2+的电路核心网基础上演变而来的，主要处理电路业务；主要实体有GMSC、MSC/VLR； PS域是在GPRS核心网的基础上演变而来的，主要处理分组数据业务，主要实体是SGSN、GGSN； HLR、EIR以及SMS是CS域和PS域的公共

3、部分。 从核心网的结构可以看出，在R99核心网中，电路业务和分组业务是分开处理的。R99核心网PS域是我们今天讨论的重点。3UMTS PS域核心网 SGSN：GPRS服务支持节点，为MS提供分组移动性管理、路由选择等功能； GGSN：GPRS网关支持节点，是UMTS PS域接入到外部数据网的网关。 在核心网PS域内，各GSN实体之间通过Gn/Gp接口相连，该接口是基于IP骨干网的接口； SGSN、GGSN和MSC/VLR、HLR、EIR、SMS实体之间的通信只涉及信令，这些实体之间的接口Gs、Gr、Gf、Gd、Gc都是基于SS7的接口； GGSN通过Gi接口与PDN互连，PDN不同，Gi接口也

4、不同，PDN可以是X.25或IP网。4R99核心网既要能接入2G的BSS，又要能接入3G的RNS， 对PS域来说，就要同时提供Iu-PS和Gb接口。J-TACSOthersAMPSNMTTACSPDCTDMAIS-136CDMAIS-95GSMWCDMACDMA-2000UWC-1361231213123132131232321000用户1000* n 用户频分复用1G NMT (Nordic mobile phone) AMPS（Advanced Mobile Phone System） TACS（Total Access Communication） J-TACS 1G0111000101

5、0001100101110001010001100101110001010001100101110001010001100101110001010001100111100000001011GSMCDMA IS-95TDMA IS-1362GPSTN话音ISDN数据2G电话怎么老掉线？电话怎么老掉线？太太 慢慢 了！了！我们的移动通信需要有我们的移动通信需要有F 更高的频谱效率更高的频谱效率F 更高的业务质量更高的业务质量F 多种多样的业务多种多样的业务F 支持移动多媒体支持移动多媒体GSM19939.6 KHSCSD199957.6 KGPRS2000115 Kto 171 KEDGE2001

6、384 K2 MUMTS2002数据传输速率3G2MInternet无 线 接 口NNI BSSBSCBTSBTSVLRMSCVLRMSCAEGMSCAbisBSCBTSBTSGEIRFHLRAUCDCHBSCBTSBTSBSSBSSVLRMSCPSTNBSCVLRMSCVLRMSCAEGMSCAbisBTSBTSBSSEIRFHLRAUCDCHVLRMSCAbisBSCBTSBTSBSSGsSGSNGbGGSNGnPDNGfGrGcPCUAterPSTNInternet Iu-CSIu-CSIu-PSIu-PSIubRNCNode BNode BRNSIurIubRNCNode BNode

7、BRNSVLRMSCVLRMSCAEGMSCAbisBSCBTSBTSBSSGEIRFHLRAUCDCHAbisBSCBTSBTSBSSother PLMNGiGsSGSNGbGGSNGnGpGfGrGcPSTNInternetAPS-CNCS-CNMTDTEDTEexternal PLMNPDNSGSNNode-BSRNCMSC/VLRHLR/EIRGrIubGsown PLMNGnUTRANGGSNGpGcNode-BDRNCIurMTDTEBSCBTSBSCABSSAbisUmGbUMSC-PSGGSNUMSC-CSPSTNUuGiIu-CSIu-PS CS域网络的核心，提供交换和完成移

8、动用户寻呼接入、信道分配等重要任务，并提供面向系统其它功能实体和面向固定网的接口功能。作为网络的核心，MSC与其他网络单元协同工作，完成移动用户位置登记、越区切换和自动漫游、合法性检验及频道转接等功能。PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNCNode BSGSNSMS-GMSCSMS-IWMSCGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLR用于连接CS域与外部的PSTN的实体,完成CN的CS域与PSTN的互通。PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNCNode BSGSNSMS-GMSCSMS-IWMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMS

9、C/VLRGMSC通过适配GSM的传输特性和通讯对方的网络特性，将MSC和特定网络互连。PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNCNode BSGSNSMS-GMSCSMS-IWMSCGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLR是PS域网络的核心，对MS的位置进行跟踪，完成安全鉴权功能与接入控制，并与GGSN共同完成PDP连接的建立、维护与删除工作。PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNCNode BSGSNSMS-GMSCSMS-IWMSCGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLR签约的移动用户的重要信息，并可实时地提供对用

10、户位置信息的查询和修改，及实现各类业务操作，包括位置更新、呼叫处理、鉴权、补充业务等，完成移动通信网中用户移动性管理。PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNCNode BSGSNSMS-GMSCSMS-IWMSCGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLR存储着进入其控制区域内已登记的移动用户的相关信息，并移动用户的HLR处获取并存储必要的数据。移动用户发生实质移动，VLR要做相应处理，VLR可看作为一个动态用户数据库。PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNCNode BSGSNSMS-GMSCSMS-IWMSCGMSCGSGNHLRMc-

11、SCEIRAUCMSC/VLRVLRMSCHLR VLRMSCrecordrecordVLRMSCHLR VLRMSCrecordrecordrecordrecordrecordmovementmovementLots of record traffic.Try to reduce mobile-related signaling.Super-Charger: the solutionVLRMSCHLR VLRMSCrecordrecordVLRMSCHLR VLRMSCrecordrecordrecordrecordrecordmovementmovementVLRMSCHLR VLRMSC

12、recordrecordrecordmovementDay 1Day 2dynamic subscription deletion in VLRsRetain VLR records用于GSM系统的安全性管理，AUC存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNCNode BSGSNSMS-GMSCSMS-IWMSCGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLR存储着移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），运营部门通过核查相关信息，采取相应的措施，以确保网络内所使用的移动设备的唯

13、一性和安全性。PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNCNode BSGSNSMS-GMSCSMS-IWMSCGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLR作为连接MS中心和PLMN的接口功能实体，传递从业务中心SC到移动台的短消息。PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNCNode BSGSNSMS-GMSCSMS-IWMSCGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLR作为连接SMS中心和PLMN的接口功能实体，传递从移动台到业务中心的短消息。PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNCNode BSGSNGMSC

14、GSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLRSMS-GMSCSMS-IWMSCAccessServerwwwSMPPASCNTPSTNPSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNCNode BSGSNGMSCGSGNHLREIRAUCMSC/VLRSMS-GMSCSMS-IWMSC Email Server Web Server语音信箱 VM自动台人工台人工台OMMServer其他SMEIWMSC/ GMSCPLMNTCP/IP 通讯网 （双网）SS7 七号链路SMPP 协议SMSCSMSC短消息中心短消息中心 业务受理台 操作维护台 数据库Cluste 主机主机SMPP

15、Agent：是3G的基站子系统，通过无线接口(Uu)直接与一动态相接，负责无线信号的发送接收和无线资源管理。RNS与MSC、SGSN相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接等。无线信道的加密在这里完成。 RNS由一个或多个基站收发信台（Node B）和RNC组成，Node B和RNC可处于同一位置，也可分开设置。RNCNode BPSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSSGSNGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLRSMS-GMSCSMS-IWMSC通过无线接口(Um)直接与移动台相接，负责无线信号的发送接收和无线资源管理。另一方面，BSS与

16、网络子系统（NSS）中的移动交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，由一个或多个基站收发信台（BTS）和基站控制器（BSC）组成。BSCBTSRNCNode BPSTN/ISDNPDN/InternetSGSNGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLRSMS-GMSCSMS-IWMSC是BSS的控制部分，起着BSS的交换设备的作用，即各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。BTSRNCNode BPSTN/ISDNPDN/InternetSGSNGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLRSMS-GMSCSMS-IWM

17、SCBSC是RNS的控制部分，负责各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。BSCBTSNode BPSTN/ISDNPDN/InternetSGSNGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLRSMS-GMSCSMS-IWMSCRNCGCR是用于处理话音群呼业务VGCS和话音广播业务VBS的寄存器。BSCBTSNode BPSTN/ISDNPDN/InternetSGSNGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLRSMS-GMSCSMS-IWMSCRNC 是具有提供数据和传真呼叫互通功能的网络功能模块。PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSRNC

18、Node BSGSNSMS-GMSCSMS-IWMSCGMSCGSGNHLRMc-SCEIRAUCMSC/VLR PSTN/ISDNPDN/InternetBSCBTSAbisAbisGbRNCIubNode BIurIubAIu-psIu-csSGSNSMS-GMSCSMS-IWMSCGMSCGSGNMSC/VLRHLRMc-SCEIRAUCGcGnGsEQCGrGdFGfGiGfGiIu-psIuGiMrGiMsGiRUuMGWGnGcGpSignalling and Data Transfer InterfaceSignalling InterfaceTEMTUTRANGrOther P

19、LMNSGSNGGSNGGSNEIRSGSNGnMGCFR-SGWMRFMultimediaIP NetworksPSTN/Legacy/ExternalApplications &Services *)MmMwLegacy mobilesignalingNetworkMcCxRUmTEMTERANAlternativeAccessNetworkMhCSCFCSCFMgT-SGW *)T-SGW *)HSS *)HSS *)Applications& Services *)MSC serverGMSC serverIu1 = Iucs (RTP, AAL2)Iu2 = Iu(R

20、ANAP)McMcMAPMAPSCPCAPMGWNbNcIu1Iu2R-SGW *)MhGfGiIu-psIuGiMrGiMsGiRUuMGWGnGcGpSignalling and Data Transfer InterfaceSignalling InterfaceTEMTUTRANGrOther PLMNSGSNGGSNGGSNEIRSGSNGnMGCFR-SGWMRFMultimediaIP NetworksPSTN/Legacy/ExternalApplications& ServicesHSSMmMwLegacy mobilesignalingNetworkMcCxRUmT

21、EMTERANAlternativeAccessNetworkMhCSCFCSCFMgT-SGWSCPCAP实现鉴权、登记、移实现鉴权、登记、移动性管理以及短消息动性管理以及短消息传送等功能。传送等功能。GGSN与与HLR相连的相连的方式一方式一：选择：选择Gc接接口与口与HLR相连，相连，Gc接口所使用的协议栈接口所使用的协议栈与与Gr/Gf/Gd接口的接口的相同，也是采用相同，也是采用MAP协议来实现移协议来实现移动性管理相关功能。动性管理相关功能。GGSN与与HLR相连相连的方式二的方式二：通过具：通过具有有GTP-MAP转换转换功能的功能的GSN与与HLR相连，相连，GGSN利用利用G

22、TP协议与转协议与转换实体通信，而转换实体通信，而转换实体再通过换实体再通过MAP协议与协议与HLR通信。通信。GsGs接口为可选接口，接口为可选接口，只用于传送信令只用于传送信令, ,采用采用BSSAP+BSSAP+协议实协议实现联合的移动性管现联合的移动性管理、寻呼等功能，理、寻呼等功能，也是利用也是利用SS7SS7进行进行传送。传送。移动性管理附着移动台开机时执行附着过程：在移动太发起的Attach Request中的Attach type表明用户此次登录的类型：1，仅仅要求登录GPRS网2，同时上GPRS网/非GPRS网，SGSN需要向MSC/VLR发 起位 置更新流程。 MM上下文：

23、分组移动性管理的三种状态在不同事件的触发下互相转换,每种状态对应了一种确定的功能级以及一系列相关信息,这些状态及相关信息就组成了MM上下文；一个用户（或IMSI)对应唯一的一个MM上下文，MM上下文存在于MS、SGSN中。移动性管理附着6d. Cancel Location Ack 6c. Cancel Location 6b. Update Location 6g. Update Location Ack 6f. Insert Subscriber Data Ack 5d. Insert Subscriber Data 5c. Cancel Location Ack 5b. Cancel L

24、ocation 3. Identity Response 2. Identification Response 2. Identification Request 1. Attach Request 3. Identity Request 4. Authentication 5a. Update Location 6a. Location Update Request 6h. Location Update Accept 5f. Update Location Ack 5e. Insert Subscriber Data Ack 8. Attach Complete 7. Attach Acc

25、ept 9. TMSI Reallocation Complete 6e. Insert Subscriber Data 在GPRS中是按路由区（RA）来进行位置管理的。路由区是位置区的子集，即一个位置区可以作为一个路由区，也可进一步划分为几个路由区。每个路由区都只有一个SGSN对其提供服务。是以路由区为单位的，位置更新有以下几种情况：q小区更新：小区标识改变而路由区标识未改变q路由区更新：路由区标识改变SGSN内的路由区更新跨SGSN的路由更新q联合路由区/位置区更新SGSN内的联合RA/LA更新跨SGSN的RA/LA更新q周期性的位置更新位置管理SGSN内的路由区更新 如果一个用户所申请的

26、GPRS业务涉及一个或多个外部PDN（如Internet、X.25等），则在其GPRS签约数据中就将包括一个或多个与这些PDN对应的PDP地址。每个PDP地址对应有一个PDP上下文。每个PDP上下文由PDP状态及相关信息来描述，存在于MS、SGSN、GGSN中。一个用户的所有PDP上下文都与该用户唯一的一个MM上下文相关联。 会话管理会话管理PDP上下文上下文HLR GPRS用户信息用户信息域域 描描 述述 IM SI 用 户 标 识 M SISDN 用 户 基 本 的 M SISDN SGSN Num ber 用 户 登 记 的SGSN的 SS7号码 SGSN Address 用 户 登 记 的SGSN的 IP地 址 SM S Param eters 短 消 息 有 关的 用 户 签约 数 据 M S Purged for GPRS 用 户 G