WCDMA(核心网部分)

1、WCDMA核心网网络n1、第一章第一章 3G概述概述n2、第二章、第二章 WCDMA 核心网络原理核心网络原理n3、 第三章第三章 WCDMA 核心网络规划核心网络规划第一章 3G概述3G的含义n为了实现能够在任何时间、任何地点为全球电信的基础设施提供无线接入的目标，国际电信联盟（ITU）建立了新的标准体制：国际移动通信-2000（IMT-2000）。这就是第三代移动通信系统（3G）的含义。n在第三代移动通信系统（IMT-2000/UMTS）中，不同的业务需求是通过频分双工（FDD）与时分双工（TDD）的相互结合来提高频谱利用率而得以实现的。nUTMS：通用移动通信系统3G有3种主流制式nWC

2、DMAnCDMA2000nTD-SCDMA WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA n带宽 5MHz 1.25MHz 1.60MHz n双工方式 FDD/TDD FDD /TDD TDD n码片速率 3.84Mbps 1.2255Mbps 1.28Mbps n我国3G频道的划分：n主要工作频段：nFDD方式：19201980MHZ/21102170MHZnTDD方式：18801920MHZ/20102025MHZn补充工作频段：nFDD方式：17551785MHZ/18501880MHZnTDD方式：23002400MHZ主要参数比较3G网络发展3GPP （第三代合作工程）网络发展（第

3、三代合作工程）网络发展 3GPP R993GPP R4 3GPP R5 3GPP R6 功能冻结时间点2000/032001/032002/03规划中规划中n3GPP Release 99n版本号：V3.*.* n98年末99年初开始制定, 第一个WCDMA的可用版本 n功能冻结: 2000年3月， 每三个月更新一次n3GPP Release 4n版本号：V4.*.* n1999年开始考虑, 2000年8月决定改变按年度命名的惯例, 将以前的R00分成两个阶段R4和R5 n功能冻结：2001年3月基本完成n3GPP Release 5n版本号V5.*.* nIP多媒体网络n功能冻结：2002年

4、3月3GPP3GPP标准版本安排标准版本安排版本综述R99主要变化体现在：新的无线技术的引入，核心网络无根本性改变。核心网络无根本性改变。 R4主要变化体现在：核心网络：核心网络：MSC（移动交换中心）被拆分为（移动交换中心）被拆分为MSC Server（移动交换服务（移动交换服务器）和器）和MGW（多媒体体网关）两部分，开始实施向（多媒体体网关）两部分，开始实施向ALL IP网络的过渡网络的过渡 R5主要变化体现在：无线接口：IP技术成为无线接入网络的承载技术核心网络：大量新的功能实体的增加，改变了原有的呼叫流程。核心网络：大量新的功能实体的增加，改变了原有的呼叫流程。IP技术成技术成为所有

5、信令消息的承载技术。为所有信令消息的承载技术。系统结构nUTRAN：通用陆地移动接入网络nCN：核心网nUE：用户设备n无线接口规范：n Uu 无线接口n Iub Node B与RNCn Iur RNC与RNCn Iu RNC与CN IuU T RA NU EU uU T RA N U M T S T errestrial Radio A ccess N etworkCN Core N etworkU E U ser Equipm entW C D M A 系 统 结 构 CN第二章 WCDMA 核心网络原理WCDMA概述nR9版本最为成熟。nWCDMA的优点：n 1、 规模效应大，获得3G牌

6、照的大多数运营商选择了WCDMA。n 2、WCDMA核心网部分已有R4软交换的商用产品，向全IP网n 络演进的路线明确。n 3、WCDMA可以采用异步或同步方式，风险小。Node B：基站。：基站。 RNC：无线网络控制器。：无线网络控制器。 GMSC：交换业务网关。：交换业务网关。MSC：移动交换中心。：移动交换中心。 VLR：拜访位置寄存器。：拜访位置寄存器。GPPS：通用分组业务。：通用分组业务。SGSN：GPRS服务器。服务器。GGSN：移动：移动GPPS网关。网关。PLMN：公用陆地移动网络：公用陆地移动网络：BG：边界网关：边界网关：CG：计费网关：计费网关。SCP：智能网业务控制

7、系统。：智能网业务控制系统。HLR：归属位置寄存器。：归属位置寄存器。AUC：鉴权中心。：鉴权中心。WCDMA R99网络结构网络结构WCDMA核心网为分层结构接入层、控制层、服务层WCDMA 网络构架网络构架服务层网络服务层网络控制层网络控制层网络接入层网络接入层网络ApplicationsApplicationsInternetIntranetPSTNISDNGSM/EDGEAccess 根据需求，扩展更灵活根据需求，扩展更灵活 设备集中放置，使升级和维护工设备集中放置，使升级和维护工 作更轻松作更轻松 产品市场更开放产品市场更开放 业务实施更迅速业务实施更迅速 设备选址更灵活设备选址更灵

8、活HLRGMSC/TransitMSCEnablersMGWGGSNWCDMAAccessMGW SGSN 公共的骨干网络来承载话音和数据公共的骨干网络来承载话音和数据 码型变换设备可远端放置，节省传码型变换设备可远端放置，节省传输资源输资源 资源共享资源共享分层网络结构带来的好处WCDMA R99 核心网络特点综述核心网络特点综述核心网和接入网之间的核心网和接入网之间的IuIu接口基于接口基于ATMATM语音：ATM AAL2数据：ATM AAL5/GTP核心网络逻辑上划分为核心网络逻辑上划分为CSCS电路域和电路域和PSPS分组域分组域核心网络电路域基于核心网络电路域基于TDMTDM承载技

9、术承载技术核心网络分组域基于核心网络分组域基于GPRSGPRS（通用分组无线业务）（通用分组无线业务）技术，由技术，由SGSN SGSN （GPRS服务器）服务器），GGSNGGSN（移动移动GPPS网关）网关），BGBG（边界边界网关）网关），CGCG（计费网关）计费网关）等功能实体构成等功能实体构成WCDMA 核心网基础功能实体核心网基础功能实体CS域和PS域共用的功能实体HLR（归属位置寄存器）归属位置寄存器）：完成移动用户的数据管理（MSISDN移动移动用户号码用户号码、IMSI移动用户识别码移动用户识别码、PDP ADDRESS分组数据协议地址码分组数据协议地址码、签约的电信业务和补

10、充业务及其业务的的适用范围）和位置信息管理（MSRN移动台漫游号码移动台漫游号码、MSC号码、VLR号码、SGSN号码等）AUC：存储用户的鉴权信息（密钥）EIR：存储用户的IMEI信息SMS（短消息业务短消息业务）MSC系列：保证短消息正确的由短消息中心发送至移动用户及短消息正确的由用户发送至短消息中心。WCDMA 核心网络关键设备核心网络关键设备（CS电路域电路域）MSC/VLR：完成电路交换型业务的交换功能和信令控制功能移动性管理: MM&MAP位置更新流程切换控制鉴权与认证附着与分离呼叫流程UNI侧信令：移动专有的CM控制信令NNI侧信令：ISUP/TUP短消息控制: GMSC

11、：在某一个网络中完成移动用户路由寻址功能的MSC。GMSC可以与MSC合设，也可分设TMSC（汇接中心）（汇接中心）: 完成骨干话路由功能WCDMA 核心网核心网 CS 域主要接口域主要接口RNC与MSC间的Iu-CS接口：完成用户侧信令的接入及语音通道承载的建立MSC与VLR之间的B接口：完成用户的移动性管理、位置更新和补充业务的激活等功能。此接口为内部接口，标准不规范。MSC与HLR之间的C接口：获取用户的MSRN和与智能业务相关的用户状态、用户位置等信息。VLR与HLR之间的D接口：获取用户的MSRN和与智能业务相关的用户状态、用户位置等信息。MSC之间的E接口：用于两个MSC之间的切换

12、过程。同时，若一个MSC兼作SC，当向一个用户发送或接受短消息时，也需在此接口传送信息。MSC与EIR之间的F接口：交换相关信息，用于EIR验证用户的IMEI状态信息。VLR之间的G接口：当用户从一个VLR移动至另一个VLR时，用于交换用户的IMSI和鉴权参数信息。WCDMA 核心网络关键设备（核心网络关键设备（PS分组域）分组域）SGSNSGSN（GPRS服务器）服务器）：完成分组型业务的交换功能和信令控制功能位置更新流程PDP Context上下文激活切换控制短消息控制数据包的转发功能：GTP隧道模式GGSNGGSN（移动移动GPPS网关）网关）：移动分组网络与Internet间的网关设备

13、，主要功能包括GTP隧道的管理与激活GTP隧道的封装与解封装CG: CG: 计费网关，收集并合并话单计费网关，收集并合并话单WCDMA 核心网核心网PS域关键接口域关键接口SGSN与HLR之间的Gr接口：完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理。同C接口功能相似。SGSN与GGSN之间的Gn、 Gp接口：采用GTP协议，在GSN设备间建立隧道，传送数据包。GGSN与HLR之间Gc的接口：可选接口。SGSN与EIR之间的Gf接口：GGSN与外部网络之间的Gi接口WCDMA 分组域（分组域（PS）网络核心技术）网络核心技术移动性管理移动性管理Attach/Detach位置更新切换鉴权/认证 PD

14、P（分组数据协议）（分组数据协议）上下文激活上下文激活 (PDP context)GTP（GPRS隧道协议）隧道协议）隧道传输机制隧道传输机制 (GTP tunneling)WCDMA 分组域业务原理分组域业务原理NodeBSGSNMSCorp.NetworkRNCGGSNBackboneApplicationserver手手 机机 的的 IP地地 址址 分分 配配 ： 静静 态态 (HLR) (HLR) 或或 动动 态态 ( (GGSN, ISP Radius)GGSN, ISP Radius) GTP tunnelSGSN/GGSN IP addresses11Attach22PDP co

15、ntext activationCS CS 域域 GPRS GPRS 核核 心心 网网 HLRDNSWAP GW复习一下名词解释和功能实体复习一下名词解释和功能实体CAMEL Customised Application for Mobile network Enhanced Logic 移动网络增强逻辑的客户化应用 PLMN Public Land Mobile Network 公共陆地移动网络 GPRS General Packet Radio Service 通用分组无线业务 TUP Telephone User Part 电话用户部分 ISUP ISDN User Part ISDN用

16、户部分 SCCP Signalling Connection Control Part 信令连接控制部分 MTP Message Transfer Part 消息传送部分 DPC Destination Point Code 目的信令点编码 GT Global Title 全局码 SP Signal Point 信令点 TDM Time Division Multiplex 时分复用 WCDMA Wideband Code Division Multiple Access 宽带码分多址 APN Access Point Name 接入点名 功 能 实 体 功 能 备 注 T TM MS SC

17、C ： 不 同 本 地 网 间 的 话 路 汇 接 根 据 全 国 网 络 规 模 /建 设 规划 设 置 一 级 或 二 级 TMSC（ TMSC1/TMSC2） S ST TP P ： 不 同 本 地 网 间 的 移 动 信 令 转 接 根 据 全 国 网 络 规 模 /建 设 规划 设 置 一 级 或 二 级 STP （ HSTP/LSTP） G GM MS SC C/ /G GW W： 移 动 本 地 网 与 外 网（ 固 定 网 或 其 他 运 营 商 的移 动 网 ） 的 关 口 完 成 PSTN 用 户 呼 移 动 用 户时 呼 入 呼 叫 的 路 由 功 能 ，承 担 路 由

18、分 析 、网间 接 续 、网 间 结 算 等 重 要 功 能 ；同 时 也 完 成移 动 呼 叫 本 地 固 定 的 话 路 汇 接 功 能 ； 可 选 功 能 实 体 （ 可 由VMSC兼 做 ） 。 根 据 本 地 网 络 规 模设 置 一 个 、 一 对 或 多 个 GMSC V VM MS SC C/ /V VL LR R ： VMSC ， 下 挂 RNC 或 BSC, 负 责 电 路 域 的 呼叫 接 续 、 移 动 性 管 理 、 鉴 权 和 加 密 等 功 能 。VLR 存 贮 用 户 签 约 信 息 ； 保 存 用 户 当 前状 态 信 息 ； 配 合 VMSC 完 成 所 有

19、 业 务 流程 ； 根 据 本 地 网 络 规 模 设 置 一个 或 多 个 VMSC SSP/IP： SSP 实 现 CAMEL 的 呼 叫 控 制 功 能 （ CCF） 、 业务交换功能（SSF ）, IP 实现 SRF(Specialised Resource Function)功 能 提 供 智 能 呼 叫 功 能 ； HLR/AuC ： HLR 提 供 签 约 用 户 数 据 的 存 储 与 处 理 ； AuC提 供 对 签 约 用 户 的 鉴 权 数 据 的 管 理 、计 算 功能 。 根 据 本 地 网 络 规 模 设 置 一个 或 多 个 HLR/AuC 1 1、WCDMAWC

20、DMA本地网络结构本地网络结构2 2、WCDMAWCDMA电路域总体建设模式电路域总体建设模式3 3、WCDMAWCDMA长途汇接网长途汇接网4 4、WCDMAWCDMA信令网信令网5 5、WCDMAWCDMA号码方案号码方案WCDMA 的的本地网本地网n网络结构：网络结构：n一对独立的接口局（GW）并兼作GMSC，与PSTN互联nMSC之间为网状网相连接，与其所属的TMSC相连n设立一个或多个HLR(包括虚拟HLR)n网络结构图：网络结构图： PSTN PLMN 移动本地网 PLMN 长途网 GWGW/GMSCGW/GMSCTMSC1 或 TMSC2MSCnMSC1MSC2本地网本地网GMS

21、C建设思路建设思路联通PLMNGWGMSC电信PLMN电信PSTN移动PLMN本地网本地网GMSC设置原则设置原则J一般本地 VMSC 在 3 个或以上时才设置 GMSC ；JGMSC 可以单点设置、成对设置或多点设置 : 当本地网中的 VMSC 数量较少时，可以设置一个或一对 GMSC （负荷分担）； 当本地网的 VMSC 数量较多时，需要设置多个 GMSC 。一般情况下，关口局需要和每个端局都进行网状互联。JGW和GMSC分开设置实行了二级关口局：先用一对GW和其它运营商进行互联，然后这一对GW再和多个关口局进行互联，这些关口局再和各个端局进行互联。J来去话分开设置：有时考虑到组网清晰，对

22、来话和去话采用分开的设置；本地网本地网HLR建设思路建设思路n建设原则：当容量大于40万时，建议设置独立HLRn安全性考虑：当容量大于80万时，建议采用多HLR负荷分担n技术要求：l支持虚拟HLRlCAMEL Phase IIIlGPRS的支持l支持多信令点以及2M信令链路。 PLMN本地网1虚拟HLR4PLMN本地网2虚拟HLR1PLMN大本地网大本地网HLRHLR1HLR2.本地网移动智能网建设思路本地网移动智能网建设思路TMSCGMSC/SSP/IPMSCMSCMSCMSCMSC/SSP/IP在GMSC或者MSC上支持TMSC设置原则设置原则J网内的TMSC的一般都是成对设置，对VMSC

23、 来说，一般一对TMSC1之间的关系为有负荷分担；在TMSC2为主备用；JTMSC一般只进行话路转接，不需要提供EC设备；J在建设初期TMSC1和TMSC2可以合设，随着用户数量的增加而逐渐分开；J部分局点TMSC兼做STP；J如果TMSC转接的网间呼叫需要进行结算，TMSC应该具备计费功能，否则可以不计费；J由于中继信令本身负荷很轻，TMSC可以只和STP设备之间开通信令链路，和其它局点之间的交互通过STP完成；WCDMA 的的信令网信令网n网络体制：SS7 TUP/ISUP/SCCPn网络结构：二、三级混合组网结构，双平面HSTPLSTPLSTPLSTPMSC/SSPHLR/SCPMSC/

24、SSPHLR/SCP图1：移动信令网采用三级结构的示意图LSTPHSTP去其它省去其它省移动信令网建设方案移动信令网建设方案1电信PSTNNo.7信令网原有固定设备HSTPHSTPLSTPLSTPSPSPSPLSTP/TMSC2LSTPSPSPSP新增移动设备移动信令网建设方案移动信令网建设方案2电信PLMNNo.7信令网新增移动设备LSTPHSTPHSTPLSTPLSTPLSTPSPSPSPSP号码类型 格式 备注 MSC/VLR 号码 NDC + 00 + M1M2M3 HLR/AuC 号码 NDC H1H2H3H4 位置区识别(LAI) MCC + MNC + LAC 全球小区识别(CG

25、I) LAI + CI 国际移动用户识别码(IMSI) MCC( 3 位数)+MNC（1-2 位数）+MSIN（H1H2H3H4XXXXXX） 临时移动用户识别码(TMSI) 4 个字节的 BCD 码，由各 MSC 自行分配 本地移动用户识别码(LMSI) LMSI 由 4 字节组成，结构由运营部门自定 国际移动设备识别码(IMEI) TAC( 6 位) + FAC( 2 位) + SNR( 6 位) + SP( 1 位) 移 动 台 国 际 ISDN 号 码(MSISDN) CC + NDC + SN(H1H2H3H4XXXX) 移动台漫游号码(MSRN) VLR 号码 + XXXX 信道切

26、换号码( HON) VLR 号码 + XXXX WCDMA 网络号码规划网络号码规划Page numberVMSCRNCGMSCGMSCVMSCHLR/AUCSCPHLR/AUCSCPLSTPHSTPLSTPHSTPRNCTMSC2TMSC1TMSC2TMSC1它网它网它网它网大区大区1大区大区2话路信令WCDMA CS域网络的建设模式域网络的建设模式J一个全国性的 WCDMA 电路域（CS） 网络构成： 本地网 ； 长途话路汇接网（TMSC）； 信令网（STP）；J长途话路汇接网采用一级网络还是二级网络 根据网络规划的规模（用户数量）来综合考虑；J信令网采用长途话路汇接网根据网络规划的规模（

27、信令链路数量）来综合考虑；建网初期 STP 可以考虑与 TMSC 合一设置，以节省成本；信令网还需要考虑移动信令的寻址方式：采用 DPC + GT 还是 DPC +SSN 。WCDMA 的长途汇接的长途汇接网网n网络交换体制：TDM交换n网络结构：三级结构，不完全网状网TMSC1 TMSC2MSCTMSC1MSC国际局TMSC1TMSC1MSCMSCMSCTMSC1网状网网状网TMSC1TMSC2TMSC2移动话路网移动话路网TMSC分布建设分布建设建立PS核心网的主要思路1、各地的WCDMA分组域设备分别在本地组成局域网，通过ChinaNet的城域网、省网接入中国电信互联网的骨干网节点，编址

28、和路由统一纳入ChinaNet的网络规划；2、异地的WCDMA网元设备通过ChinaNet互联时，根据安全性要求的不同，控制信息、计费信息和管理信息可以通过专线或安全VPN进行传送；用户面信息安全性要求较低一些；3、各省局域网的组网在物理上分为Gn/Gp业务平面、Gi业务平面、管理平面和计费平面，分别隔离成各自个局域网，以保证安全性；4、针对访问的不同网络，比如：接入公共Internet网络、接入WAP业务网络或3G移动数据专用网站等，网络的组织和规划也有不同的考虑。计费中心计费中心Gn业务平面Gi业务平面网管平面计费平面告警台告警台GnIuGi路由器路由器维护台维护台路由器路由器路由器路由器

29、路由器路由器路由路由器器OMCServerOMC拨号拨号Server维护台维护台告警台告警台LAN Switch路由器路由器LAN SwitchSGSN备用备用CG主用主用CG本地网本地网2路由器路由器路由器路由器LAN SwitchSGSNGGSN主用主用DNS备用备用DNS主用主用CG备用备用CG各地的各地的RAN本地网本地网1省网路由器省网路由器本地网组织示意图本地网组织示意图n1、SGSN和GGSN集中建设n2、GGSN集中建设，SGSN分区建设n3、SGSN和GGSN均按照本地网建设SGSN和和GGSN的建设方案的建设方案nSGSN和GGSN集中建设在中心城市，接入网的数据业务流量汇

30、聚到中心城市的核心网节点。 这种组网方式主要适用于建网初期，3G移动数据需求不强烈，业务量较小，或者业务量比较集中。采用这种方式的主要优点在于初期设备投资节省，网络结构简单，易于进行集中管理和维护。缺点在于不利于本地业务（如企业集团用户接入）的开展，同时在很多情况下分组传送路径不可避免会出现迂回，对传输资源 比较浪费。GGSN 和和SGSN集中建设集中建设n这种方式就是在各省的业务量较大的多个城市设置SGSN节点，汇接本地以及周围地区的用户流量，然后从省会城市的GGSN集中出口。 这种方式可以分担省会城市SGSN的负荷，也起到了汇聚本地及周围地区流量的作用。这种方式适用于经济中等发达，业务量分

31、散到多个区域，但是本地网站资源较少的情况。相对于方案一来说其优点在于节省传输资源，但本地业务开展、分组路由迂回等缺点仍然不可避免；相对后面的方案三来说主要优点在于GGSN集中设置的情况下对地址资源、对外出口等方面容易集中管理。GGSN集中建设，集中建设，SGSN分区建设分区建设 这种方式就是在省会以外比较发达的中等城市建设SGSN、GGSN，完成本地及周围地区GPRS业务的处理。采用“本地出口”策略的好处在于方便未来本地企业用户专线接入，有利于未来本地业务的开展；缺点在于GGSN分散到多个城市之后增加了维护和管理的复杂性，并且初期设备投资相对要大一些。GGSN和和SGSN都按照本地网建设都按照本地网建设防火墙的设置与规划防火墙的设置与规划n在WCDMA协议中，有两个重要的接口需要防火墙保