新员工培训-核心网技术课件

核心网技术交流中兴通讯股份有限公司移动产品事业部3G产品部2023/1/4核心网技术交流中兴通讯股份有限公司2022/12/281WCDMA核心网技术

第三代移动通信标准简介

WCDMA核心网结构及协议

GSM向WCDMA的演进

WCDMA网络安全

WCDMA与GSM/GPRS核心网比较2023/1/4WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA21985年，提出FPLMTS概念，1996年更名为IMT20001992年，WRC-92为IMT2000在2GHz分配230MHz的带宽1997年，在世界范围内征求RTT技术候选方案1998年，已提交RTT技术候选方案的技术性能评估1999年，确定IMT-2000的关键技术和参数、完成IMT-2000无线接口技术规范的建议1999年11月，成立ITU-RWP8F工作组，研究IMT-2000及后续系统的技术、频谱和推广等IMT-2000标准化发展历程第三代移动通信标准简介2023/1/41985年，提出FPLMTS概念，1996年更名为IMT203IMT-2000的标准化分为核心网和无线接入网两部分；ITU最初的愿望：制定一个统一的无线接口标准，制定一个公共的网络标准。因种种原因，网络部分提出“家族概念”，基于现有的第二代两大网络，即GSMMAP和IS-41核心网。无线接口部分形成多个无线技术标准，在不断融合和演进中。第三代移动通信标准简介IMT-2000标准化发展历程2023/1/4IMT-2000的标准化分为核心网和无线接入网两部分；第三代410个地面RTT方案第三代移动通信标准简介2023/1/410个地面RTT方案第三代移动通信标准简介2022/12/25核心网（CN）无线接入网（RAN）2G

3G

GSMIS-41核心网(CDMA网络)GSM核心网IS-95CDMAcdma2000-1x、3x

W-CDMA无线接口后向兼容核心网络后向兼容新的无线接口NNITD-CDMA/TD-SCDMA第三代移动通信标准简介2023/1/4核心网（CN）无线接入网（RAN）GSMIS-6ITU、3GPP、3GPP2的关系第三代移动通信标准简介ITUIMT-20003GPP3GPP2ETSISMGARIBTTC

TTAITU-RWP8FCWTST1P1TIAEuropeNorthAmericaAsiaITU-TWP3/11、SG2、SG13、SG162023/1/4ITU、3GPP、3GPP2的关系第三代移动通信标准简介IT7制定WCDMA标准的3GPPStandardOrganizationsi.e.ITURegionalMarketsThirdGenerationPartnershipProjectARIBJapanStandardsETSIEuropeTTCJapanANSIT1USATTAKoreaSpec’sCWTSChinaWork第三代移动通信标准简介2023/1/4制定WCDMA标准的3GPPStandardRegiona83GPP3GPP2ETSIARIBTTCTTACWTST1P1TIAARIBTTCTTACWTS第三代移动通信标准简介2023/1/43GPP3GPP2ETSIARIBTTCTTACWTST1P9WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介

WCDMA核心网结构及协议

GSM向WCDMA的演进

WCDMA网络安全

WCDMA与GSM/GPRS核心网比较2023/1/4WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA10网络结构相关协议WCDMA网络总体结构定义在3GPPTS23.002中（2001-06）

R99 —— 3GPPTS23.002V3.4.0R4 —— 3GPPTS23.002V4.3.0R5 —— 3GPPTS23.002V5.3.0WCDMA核心网结构及协议2023/1/4网络结构相关协议WCDMA网络总体结构定义在3GPPTS11R99的网络结构图HLRGnSGSNGGSNMSC/VLRGrGsNodeBIubIubGMSCIuCSIuPSInternet

PSTN/ISDNCDGi信令＋数据信令UERNCIurIuCSIuPSCNRNSIubRNCNodeBNodeBBTSBSCAGbAbisGc2023/1/4R99的网络结构图HLRGnSGSNGGSNMSC/VLRG12基于ALLIP（R4）网络结构SGSNRNCBSCMGWIPoverAnyingBackboneMGWHLRGMSCServerMSCServerGGSNIu-PSIu-CSMcNcDCMcNbGbAGrNode

BBTST-SGWR-SGWExternalIPnetworksOtherPLMNPSTN/ISDN2GNET2023/1/4基于ALLIP（R4）网络结构SGSNRNCBSCMGWI13MSCMGW

MSCServer

主要包括MSC的呼叫控制和移动控制部分,负责处理信令...是CN和UTRAN在Iu口上的接口实体；对一定义网络来说，是PSTN/PLMN的传输终点；实体负责处理用户数据...R99MSC的变化R4/5..2023/1/4MSCMGWMSCServer主要包括MSC的呼叫控14实体变化连接3GCN与传统PSTN/PLMN的信令网关，用于转换与呼叫有关的信令，完成IP地址与PSTN/PLMN地址的映射转换T-SGW(TransportSignalingGatewayFunction)R-SGW(RoamingSignalingGatewayFunction)完成2G与3G的电路/分组交换网之间的漫游信令的转换。即执行在传输级转换信令的工作,不处理MAP或CAP,但必须处理SCCP...WCDMA核心网结构及协议2023/1/4实体变化连接3GCN与传统PSTN/PLMN的信令网关，用15实体变化Gr(MAPbased)Gc(MAPbased)Cx(IPbasedinterface)MhSGSNLocationinformationSubscriptioninformation

HSS(HLR/UMS)…...WCDMA核心网结构及协议GGSNR-SGWCSCF2023/1/4实体变化Gr(MAPbased)Gc(MAPbased)16UENodeB(LMUTypeB)HLRGatewayMLCExternalLCSclientLeLgLgLhGatewayMLCOtherPLMNLMUTypeAUuIuIubgsmSCFLcCBCIuBC3G-SGSN3G-MSC/VLRRNCNodeB(LMUTypeB)IurIubSRNC(SMLCfunctio-nality)SMLCSMLCLpUMTSPLMN的LCS配置2023/1/4UENodeB(LMUTypeB)HLRGatewayM17MSCGMSCHLRCDVLRBgsmSCFgsmSSFgsmSSFgsmSRF用户数据信令CAMEL实体的配置gprsSSFSGSNGr2023/1/4MSCGMSCHLRCDVLRBgsmSCFgsmSSFgs18CBS实体的配置UEIuBCBSSAbisBSCBTSBTSRNSIubRNCNodeBNodeBCNNote1CBC2023/1/4CBS实体的配置UEIuBCBSSAbisBSCBTSBTS19基于ALLIP（R5）网络结构SGSNRNCBSCMGWIPoverAnyingBackboneMGWHSS(HLR)GMSC

ServerMSCServerGGSNIu-PSIu-CSMcNcDCMcNbGbAGrNode

BBTST-SGWR-SGWPSTN/ISDN2GNETCxIPMultimediaNetworksCSCFIu-CSIu-PS2023/1/4基于ALLIP（R5）网络结构SGSNRNCBSCMGWI20IPMultimediaNetworksLegacymobilesignallingNetworksIM子系统实体配置IMSubsystemCSCFMGCFHSSCxMGWT-SGWR-SGWPSTNMcMhMgMmMRFMrGiGiGiGiCSCFMwMs(IPMultimedia)WCDMA核心网结构及协议2023/1/4IPMultimediaNetworksLegacymo21CSCF（CallStateControlFunction）CSCFSPD(ServingProfileDatabase)逻辑功能组成是全IP网络中的新概念，作用类似与MSC。在全IP网络中完成呼叫接续与控制等，通过与HSS交互，得到配置信息...AH(AddressHanding)

ICGW(Incomingcallgateway)

CCF(CallControlFunction)WCDMA核心网结构及协议2023/1/4CSCF（CallStateControlFuncti22RNS

RNC

RNS

RNC

核心网络(CN)

NodeB

NodeB

NodeB

NodeB

Iu

Iu

IurIub

Iub

Iub

Iub

UE

Uu

Uu

UE

WCDMA系统组成2023/1/4RNSRNCRNSRNC核心网络(CN)Node23Iu接口结构WCDMA核心网结构及协议CoreNetwork(CN)UTRANNodeBNodeBNodeBNodeBRNCIuInterface“Iu-BC”“Iu-CS”BCDomainCSDomainPSDomain“Iu-PS”RNC2023/1/4Iu接口结构WCDMA核心网结构及协议CoreNetwo24PhysicalLayerATMQ.2150.1Q.2630.1RANAPIuUPProtocolLayerTransportNetworkLayerControlPlaneUserPlaneControlPlaneRadioNetworkLayerSSCOPAAL5SSCOPSSCF-NNIAAL2MTP3bMTP3bSCCPSSCF-NNIAAL5UserPlaneUserPlaneIu_CS接口协议栈WCDMA核心网结构及协议2023/1/4PhysicalLayerATMQ.2150.1Q.26325WCDMA核心网结构及协议CNUTRANATM接口Iu接口底层承载2023/1/4WCDMA核心网结构及协议CNUTRANATM接口Iu接口底26ATM信元长度较小，保证实时业务的短时延。ATM综合了电路交换（支持实时业务、数据透明传输、端到端）和分组交换（支持可变比特率、业务统计复用）的优点。IP技术适合于实时性要求不高的业务，它无法克服自身延迟的缺点。为什么引入ATM技术，而不是IP技术？2023/1/4ATM信元长度较小，保证实时业务的短时延。IP技术适合于27应用协议数据流ALCAP(s)物理层信令承载传输用户网络平面控制平面用户平面传输网络控制平面无线网络层

Iu接口协议模型信令承载数据承载传输网络层传输用户网络平面WCDMA核心网结构及协议2023/1/4应用协议数据流ALCAP(s)物理层信令承载传输用户网络平面28“层面分离”的思想是什么？层：无线网络层（RNL）和传输网络层（TNL）

面：控制面ControlPlane和用户面UserPlane2023/1/4“层面分离”的思想是什么？层：无线网络层（RNL）和传输网29高层ATM层I.361物理层用户面控制面管理面面管理高层层管理ATM适配层I.362/363WCDMA核心网结构及协议ATM网络协议参考模型2023/1/4高层ATM层I.361物理层用户面控制面管理面面30Iu_CS接口协议栈PhysicalLayerATMQ.2150.1Q.2630.1RANAPIuUPProtocolLayerTransportNetworkLayerControlPlaneUserPlaneControlPlaneRadioNetworkLayerSSCOPAAL5SSCOPSSCF-NNIAAL2MTP3bMTP3bSCCPSSCF-NNIAAL5UserPlaneUserPlaneAAL2用于承载CS域的用户平面数据流。AAL5适用于非实时、VBR数据流。2023/1/4Iu_CS接口协议栈PhysicalLayerATMQ.31Iu-CS接口协议栈PhysicalLayerATMQ.2150.1Q.2630.1RANAPIuUPProtocolLayerTransportNetworkLayerControlPlaneUserPlaneControlPlaneRadioNetworkLayerSSCOPAAL5SSCOPSSCF-NNIAAL2MTP3bMTP3bSCCPSSCF-NNIAAL5UserPlaneUserPlane2023/1/4Iu-CS接口协议栈PhysicalLayerATMQ.232RAB：RadioAccessBearerUTRANUE

CNAccessStratumNon-AccessStratumRadio(Uu)IuIuUPRadioIuUPTransportLayerNASDataStreamsNASDataStreamsRadioprotocolsUserplaneDataBearersProtocolsUserplaneDataBearersProtocolsprotocols承载能力的描述WCDMA核心网结构及协议2023/1/4RAB：RadioAccessBearerUTRANUE33RANAP从消息传递方式上，分面向连接和无连接型在应答方式上，分有响应、无响应和多响应负责Iu接口CN和RNC之间的信令交互,封装和承载高层协议RANAP应用分析举例（1）WCDMA核心网结构及协议2023/1/4RANAP从消息传递方式上，在应答方式上，负责Iu接口CN和34UTRANUTRANCoreNetworkIuAfterSRNSRelocationUECoreNetworkIurUEBeforeSRNSRelocationCellsIuSRNSDRNSRANAP应用分析举例（2）SRNSRNSWCDMA核心网结构及协议2023/1/4UTRANUTRANCoreNetworkIuAfter35RANAP应用分析举例（3）

SRNSRelocationandRouteingAreaUpdateBeforeAfter

LA2,RA2

LA1,RA1HLR/AuColdSGSN

GGSNnewSGSNsourceSRNCnewMSC/VLRoldMSC/VLR

MStargetRNCWCDMA核心网结构及协议Iur2023/1/4RANAP应用分析举例（3）SRNSRelocatio36由UE发起的到PSTN的呼叫的建立WCDMA核心网结构及协议VLR3GMSCRNCUEPSTN1234562023/1/4由UE发起的到PSTN的呼叫的建立WCDMA核心网结构及协议373G-MSC/VLRRNCNodeBUEAAL-2AMRIuUPATMTimeSlotPCMIu-csATMAAL-2UPFPL1RFPhysicalChannelsL1RFPhysicalChannelsRLCMACAMRAAL-2IuUPATMAAL-2RLCMACUPFPUuIubUserdataPSTNISDN3GUTRAN—3GMSC—PSTN的话音信息流向WCDMA核心网结构及协议2023/1/43G-MSC/VLRRNCNodeBUEAAL-2AMR38WCDMA和GSM语音业务的区别

编码方式不一样

GSM语音编码方案为REP－LTP（规则脉冲激励－长期预测）编码速率为13KbpsWCDMA语音编码方案为AMR（自适应可变速率编码），可提供8种编码速率（4.75——12.2kbit/s）。

最重要的是3G可以根据网络资源的当前状况为用户分配合适的带宽资源。2023/1/4WCDMA和GSM语音业务的区别编码方式不一样最重要的是39SSCF-NNISSCOPAAL5IPSCTPSCCPSSCF-NNIMTP3-BM3UARANAPIuUPProtocolLayerTransportNetworkLayerPhysicalLayerControlPlaneUserPlaneUserPlaneControlPlaneRadioNetworkLayerATMAAL5IPGTP-UPhysicalLayerATMUserPlaneIu_PS协议结构WCDMA核心网结构及协议UDP2023/1/4SSCF-NNISSCOPAAL5IPSCTPSCCPSSC40分组数据包传输过程WCDMA核心网结构及协议Gn子网SGSNGGSNFirewallRouterGnGnGnGi用户IP地址池DNSInternetRNSIu-PS2023/1/4分组数据包传输过程WCDMA核心网结构及协议Gn子网SGSN41数据在各层进行的处理源IP地址是GGSN分配给PDP上下文的IP目的IP地址是应用服务器的地址源和目的IP地址是RNC、SGSN和GGSN的IPWCDMA核心网结构及协议2023/1/4数据在各层进行的处理源IP地址是GGSN分配源和目的IP地址42IuUPProtocolLayerUserPlaneUserPlaneAAL5IPUDPGTP-UIuUPProtocolLayerUserPlaneAAL2Q.2150.1Q.2630.1ControlPlaneAAL5SSCOPSSCF-NNIMTP3bUserPlane建立连接PhysicalLayerATMTransportNetworkLayerRANAPControlPlaneRadioNetworkLayer为什么Iu-CS和Iu-PS协议栈相比，Iu-CS在TNL上需要控制平面？2023/1/4IuUPProtocolLayerUserPlaneU43PhysicalLayerMTPSCCPBSSAPMTPSCCPBSSOMAPA三种接口控制面的比较GbGMM/SMLLCBSSGPL1bisNetworkServiceL1RRCMACATMRANAPAAL5RelayUuRLCSignallingBearerSCCP

ATMAAL5Iu-PsSCCPSignalingBearerRANAPGMMSM/SMS3G-SGSNRNS2G-SGSNA接口信令模型R99Iu-PS从信令承载方式上的比较...A/Gb/Iu接口的比较(1)2023/1/4PhysicalLayerMTPSCCPBSSAPMTPS44Iu-PSATMUDP/IPGTP-UAAL5L1UDP/IPGTP-UL2Relay3G-SGSNRelayGTP-USNDCPLLCBSSGPL1bisL2L1IPGbNetworkServiceUDP2G-SGSNIu-PS和Gb接口用户面的比较WCDMA核心网结构及协议2023/1/4Iu-PSATMUDP/IPGTP-UAAL5L1UDP/I45WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介

WCDMA核心网结构及协议

GSM向WCDMA的演进

WCDMA网络安全

WCDMA与GSM/GPRS核心网比较2023/1/4WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA46Homestratum/ServingStratumUSIMHETransportstratumMESNANApplicationstratumUserApplicationProviderApplication(IV)(III)(II)(I)(I)(I)(I)(I)3G的安全结构

网络接入安全用户域的安全

网络域安全应用域的安全2023/1/4Homestratum/ServingStratumUSIM473G网络无线接入安全机制UICHEVLR(SGSN)UIC

SNAKAVLRAKA

SNUSIMAKA

USIMUEUIC

UEDC

UEDI

UERNCDC

RNCDI

RNCHLRAKAVLRAKA

HLREUIC

USIMUIDNEUIC

UIDNEUIC：提供增强用户身份机密性的机制（optional）。

UIC：提供用户身份机密性的传统机制。AKA：认证和密钥协商机制。

DC：用户和信令数据加密。DI：信令数据的数据完整性保护。2023/1/43G网络无线接入安全机制UICHEVLR(SGSN)UIC48MSSN/VLRHE/HLRGenerateauthenticationvectorsAV(1..n)StoreauthenticationvectorsSelectauthenticationvectorAV(i)AuthenticationdatarequestAuthenticationdataresponseAV(1..n)UserauthenticationrequestRAND(i)||AUTN(i)UserauthenticationresponseRES(i)CompareRES(i)andXRES(i)VerifyAUTN(i)ComputeRES(i)ComputeCK(i)andIK(i)SelectCK(i)andIK(i)AuthenticationandkeyestablishmentDistributionofauthenticationvectors

fromHEtoSNAV=(RAND,XRES,CK,IK,AUTN）AKA过程2023/1/4MSSN/VLRHE/HLRGenerateauthent49其中：f1网络鉴权函数；f2用户鉴权函数；f3加密密钥生成函数；

f4完整性密钥生成函数；f5正常情况下用的匿名密钥生成函数。3G五元组AV的产生2023/1/43G五元组AV的产生2022/12/2850收到（RAND,AUTN）后，USIM的操作2023/1/4收到（RAND,AUTN）后，USIM的操作2022/12/51其中：f1*

重同步消息鉴权函数；f5*

重同步情况下用的匿名密钥生成函数；

AMF*是AMF的缺省值。当USIM认为SQN不在正确范围，发起重同步过程2023/1/4其中：f1*重同步消息鉴权函数；f5*重同52收到（RAND,AUTS）后，HLR/AuC的操作2023/1/4收到（RAND,AUTS）后，HLR/AuC的操作2022/53Release99+VLR/SGSNRelease98-VLR/SGSNRelease99+HLR/AuCUSIMRANDAUTNRESCKIKCK,IKKcUTRANR99+MERANDAUTNRES[Kc]CK,IKKcGSMBSSCK,IKà

KcRESà

SRESCK,IKà

KcR98-MECK,IKà

KcCK,IKà

KcRESà

SRESRANDSRES[Kc]KcRANDSRES[Kc]KcR99+MEorR98-ME*CK,IKà

KcRESà

SRESQuintetsTripletsCK,IKà

KcRESà

SRESUMTSsecuritycontextGSMsecuritycontextCK,IKà

KcUMTS用户的AKA（认证和密钥协商）2023/1/4Release99+VLR/SGSNRelease9854加密模式PLAINTEXTBLOCKf8COUNT-CDIRECTIONBEARERLENGTHCKKEYSTREAMBLOCKCIPHERTEXTBLOCKf8COUNT-CDIRECTIONBEARERLENGTHCKKEYSTREAMBLOCKPLAINTEXTBLOCKSenderUEorRNCReceiverRNCorUE2023/1/4加密模式PLAINTEXTBLOCKf8COUNT-CDIR55完整性保护方法f9COUNT-IDIRECTIONMESSAGEFRESHIKMAC-If9COUNT-IDIRECTIONMESSAGEFRESHIKXMAC-ISenderUEorRNCReceiverUEorRNC2023/1/4完整性保护方法f9COUNT-IDIRECTIONMESS56GSM/GPRS使用三元组3G使用五元组AVGSM/GPRS只有网络对用户的接入认证3G实现了网络和用户之间的双向认证3G与2G的安全比较（1/2）2023/1/4GSM/GPRS使用三元组3G使用五元组AVGSM/GPRS57GSM/GPRS加密分别在BTS/SGSN实现3G增加了信令的完整性保护，以及同步消息认证机制3G的加密和完整性保护在RNC中实现3G与2G的安全比较（2/2）2023/1/4GSM/GPRS加密分别在BTS/SGSN实现3G增加了信令58WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介

WCDMA核心网结构及协议

GSM向WCDMA的演进

WCDMA网络安全

WCDMA与GSM/GPRS核心网比较2023/1/4WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA593G与2G/2.5G核心网差别Iu接口和A\Gb接口R99PS域和GPRS安全性方面业务方面2023/1/43G与2G/2.5G核心网差别Iu接口和A\Gb接口R9960Iu接口和A\Gb接口的差别CNUTRANATM接口2023/1/4Iu接口和A\Gb接口的差别CNUTRANATM接口202261Iu接口和A\Gb接口的差别3G中Iu接口代替GSMA和GPRSGb接口CS/PS域的Iu接口部分分别称Iu_CS/Iu_PSIu控制/用户平面分别传输信令/用户数据2023/1/4Iu接口和A\Gb接口的差别3G中Iu接口代替GSMA和G62Iu-CS和A接口的比较最大差别Iu_CS采用ATM的AAL2协议承载用户数据A接口采用64kbps的地面电路承载用户数据对于A接口,地面电路由MSC分配对于Iu_CS接口,地面电路由RNC分配Iu和A接口是分别建立在ATM和No.7信令的SCCP的基础之上2023/1/4Iu-CS和A接口的比较最大差别Iu_CS采用ATM的AAL63Iu_PS和Gb接口之间的差别SSCF-NNISSCOPAAL5IPSCTPSCCPSSCF-NNIMTP3-BM3UARANAPIuUPProtocolLayerTransportNetworkLayerPhysicalLayerControlPlaneUserPlaneUserPlaneControlPlaneRadioNetworkLayerATMAAL5IPGTP-UPhysicalLayerATMUserPlaneUDP作为PS域的用户数据传输承载2023/1/4Iu_PS和Gb接口之间的差别SSCF-NNISSCOPAA64Iu_PS和Gb接口之间的差别在承载意义上说，Gb口的用户面和控制面都承载在帧中继上Iu_PS口，底层是承载在ATM的AAL5适配层上对物理层来说，Gb口采用E1，Iu_PS口采用STM-1(155Mbps)光接口等2023/1/4Iu_PS和Gb接口之间的差别在承载意义上说，Gb口的用户面65Iu_PS和Gb接口之间的差别对于GPRS，是在SNDCP层上；对于Iu_PS，工作在RNC中完成用户数据面数据的加密处理方法不同2023/1/4Iu_PS和Gb接口之间的差别对于GPRS，是在SNDCP层66移动智能网移动性管理R99PS域和GPRS之间的差别Iu_Ps与Gb接口之间的差别路由区更新2023/1/4移动智能网移动性管理R99PS域和GPRS之间的差别I67R99PS域和GPRS之间的差别（续）移动性管理方面

MSMM移动性管理状态机迁移图IDLEGPRSAttachPDUTransmissionREADYTimerExpiredOrForcetoSTANDBYREADYSTANDBYGPRSDETACHGPRSMSMMStatesPSAttachPSSignallingConnectionReleasePSSignallingConnectionEstablishPSDetachDetach,PSAttachReject,RAURejectR99PS域

MSMMStatesPMM-IDLESM-ACTIVEorINACTIVEPMM-CONNECTEDSM-ACTIVEorINACTIVEPMM-DETACHED2023/1/4R99PS域和GPRS之间的差别（续）移动性管68R99PS域和GPRS之间的差别（续）移动性管理方面

SGSN移动性管理状态机迁移图GPRSSGSNMMStatesIDLEGPRSAttachPDUTransmissionREADYSTANDBY

CancellocationOrImplicitDetachREADYTimerExpiredOrForcetoSTANDBYOrAbnormalRLCConditionGPRSDETACHOrCancellocationPSAttachPSSignallingConnectionReleasePSSignallingConnectionEstablishPSDetachDetach,PSAttachReject,RAURejectR99PS域

SGSNMMStatesPMM-IDLESM-ACTIVEorINACTIVEPMM-CONNECTEDSM-ACTIVEorINACTIVEPMM-DETACHEDServingRNCrelocation2023/1/4R99PS域和GPRS之间的差别（续）移动性管69R99PS域和GPRS之间的差别（续）路由区更新方面GPRS中跨SGSN的重定位示意图

RA1HLR/AuC

oldSGSN

GGSN

RA2

newSGSNsourceBSCMStargetBSC①①①①②③③③③①③缓存区发生在SGSN;在GPRS中,只有硬切换2023/1/4R99PS域和GPRS之间的差别（续）路由区更新方面70

RA1HLR/AuC

oldSGSN

GGSN

RA2

newSGSNsourceSRNCMStargetRNC①①①①①②③③③③①③R99PS域和GPRS之间的差别路由区更新方面R99PS域中跨SGSN的重定位示意图缓存区发生在RNS;降低了SGSN的设计复杂性,平衡无线信道容量和处理能力重要的是具有了接口Iur从路由区更新角度考虑,具有“软切换”概念2023/1/4RA1HLR/AuColdSGSNGGSNRA271加密模式完整性保护同步消息认证网络域安全安全性方面差别2023/1/4加密模式完整性保护同步消息认证网络域安全安全性方面差别20272安全性方面的差别：鉴权随机发生器算法?算法MSNetworkSRESRANDSRES’KiKi符合响应？GSM使用的是鉴权三元组（RAND、SRES、Kc)2023/1/4安全性方面的差别：鉴权随机发生器算法?算法MSNetwork73安全性方面的差别：鉴权R99中，是鉴权五元组（RAND、XRES、CK、IK、AUTN)核心是引入了网络鉴权令牌AUTN2023/1/4安全性方面的差别：鉴权R99中，是鉴权五元组核心是引入了网络743G对业务本身并没有标准化3G对业务能力进行标准化业务可以不相同这也是第三代移动通信系统与以前系统的最主要的区别。业务方面的差别2023/1/43G对业务本身并没有标准化3G对业务能力进行标准化业务可以不75丰富多彩的3G业务2023/1/4丰富多彩的3G业务2022/12/2876WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介

WCDMA核心网结构及协议

GSM向WCDMA的演进

WCDMA网络安全

WCDMA与GSM/GPRS核心网比较2023/1/4WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA77GSM向WCDMA的演进10k100k64k1M2M1k9899000102时间速率bps9.6SMS14.4EDGE电路型分组型话音GPRS2.5代IMT-2000WCDMACDMATDD3代HSCSD网络的演进其实就是业务的演进2023/1/4GSM向WCDMA的演进10k100k64k1M278中兴通讯进行3G演进的原则是什么？最大限度地保护投资人的利益GSM向WCDMA的演进2023/1/4中兴通讯进行3G演进的原则是什么？最大限度地保护投资人的利益79由于与GSM的TDMA技术相比，WCDMA采用了CDMA技术。因而在无线侧是革命性的。无线侧的演进方案是采用叠加，即需要重新建设WCDMA的无线接入网络RNS。演进的实现GSM向WCDMA的演进2023/1/4由于与GSM的TDMA技术相比，WCDMA采用了CDMA技80低成本演进的焦点在于如何对核心网络CN进行演进…..GSM向WCDMA的演进2023/1/4低成本演进的焦点在于如何对核心网络CN进行演进…..GSM向81直接上3G核心网和3GRNS3GCN3GRNS没有2G网络的情况GSM向WCDMA的演进2023/1/4直接上3GCN3GRNS没有2G网络的情况GSM向WCD82核心网演进的方式

升级？叠加？无论升级还是叠加，中兴通讯都能够提供完整的解决方案拥有2G网络的情况GSM向WCDMA的演进2023/1/4核心网升级？叠加？无论升级还是叠加，中兴通讯都能够提供完83总体把握的建设原则不同地区根据具体情况采用升级、叠加或混合的网络建设方案网络演进是个渐进的过程，同时也是一个复杂的工程GSM向WCDMA的演进2023/1/4总体把握的建设原则不同地区根据具体情况采用升级、84可以最大限度地利用……

传输网络

网管系统

信令网络智能网络电力系统在演进的步骤中可利用的资源GSM向WCDMA的演进2023/1/4可以最大限度地利用……传输网络网管系统信令网络智能网85对原有GSM交换网络进行软硬件升级然而，WCDMA的CN底层承载采用了ATM技术，较GSM发生了重大变革….

对GSM网络升级，改动相当大核心网络的演进方案GSM向WCDMA的演进2023/1/4对原有GSM交换网络进行软硬件升级然而，WCDMA的CN底层863GUTRAN2GBSSHLR/AUC3GCN2GCNEIR对于核心网叠加方案的考虑GSM向WCDMA的演进2023/1/43GUTRAN2GBSSHLR/AUC3GCN2GC87适用范围：在第三代业务量较大的地区原有设备采用旧机型特别是GSM网络（电路域）叠加方案的考虑GSM向WCDMA的演进2023/1/4适用范围：在第三代业务量较大的地区原有设备采88叠加网的优点GSM向WCDMA的演进两代网的关系是互补合作，而不是竞争。运营商优化了网络资源配置，补充新的频谱和核心网资源。引入了宽带接入，为向全IP网过渡创造有利条件。分流了语音和数据，刺激了业务增长，3G得到了真实的发展。2023/1/4叠加网的优点GSM向WCDMA的演进两代网的关系是互补89适用范围：在第三代业务量不大，系统有容量的地区设备采用新机型与GPRS等业务交叉的时期分组域可以谨慎考虑升级升级方案的考虑GSM向WCDMA的演进2023/1/4适用范围：在第三代业务量不大，系统有容量的地区903GUTRAN2GBSSHLR/AUC2G/3GCNPS3GCNCS2GCNCSEIR叠加升级混合方案的考虑GSM向WCDMA的演进2023/1/43GUTRAN2GBSSHLR/AUC2G/3GCNP91由于2G核心网在设计建设时冗余甚小，而冗余是对网络起着保护作用的，强行升级、扩容势必影响网络的稳定性针对网络侧而言，全IP是核心网的目标，升级又增添了2G电路交换的包袱，给将来的全IP的网络演进带来困难核心网只占整个移动网建设成本的20%左右，从风险和收益的角度来说，升级不是最优！升级的弊端GSM向WCDMA的演进2023/1/4由于2G核心网在设计建设时冗余甚小，而冗余是对网针对网络侧而92总结结合现网现状，进行WCDMA演进充分利用现网设备；叠加为主，升级为辅，谨慎升级；采用升级、叠加或混合的网络解决方案；GSM向WCDMA的演进2023/1/4总结结合现网现状，进行WCDMA演进充分利用现网设93衷心感谢各位新同志对3G产品的关心和支持！2023/1/4衷心感谢各位新同志对3G产品的关心和支持！2022/12/294核心网技术交流中兴通讯股份有限公司移动产品事业部3G产品部2023/1/4核心网技术交流中兴通讯股份有限公司2022/12/2895WCDMA核心网技术

第三代移动通信标准简介

WCDMA核心网结构及协议

GSM向WCDMA的演进

WCDMA网络安全

WCDMA与GSM/GPRS核心网比较2023/1/4WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA961985年，提出FPLMTS概念，1996年更名为IMT20001992年，WRC-92为IMT2000在2GHz分配230MHz的带宽1997年，在世界范围内征求RTT技术候选方案1998年，已提交RTT技术候选方案的技术性能评估1999年，确定IMT-2000的关键技术和参数、完成IMT-2000无线接口技术规范的建议1999年11月，成立ITU-RWP8F工作组，研究IMT-2000及后续系统的技术、频谱和推广等IMT-2000标准化发展历程第三代移动通信标准简介2023/1/41985年，提出FPLMTS概念，1996年更名为IMT2097IMT-2000的标准化分为核心网和无线接入网两部分；ITU最初的愿望：制定一个统一的无线接口标准，制定一个公共的网络标准。因种种原因，网络部分提出“家族概念”，基于现有的第二代两大网络，即GSMMAP和IS-41核心网。无线接口部分形成多个无线技术标准，在不断融合和演进中。第三代移动通信标准简介IMT-2000标准化发展历程2023/1/4IMT-2000的标准化分为核心网和无线接入网两部分；第三代9810个地面RTT方案第三代移动通信标准简介2023/1/410个地面RTT方案第三代移动通信标准简介2022/12/299核心网（CN）无线接入网（RAN）2G

3G

GSMIS-41核心网(CDMA网络)GSM核心网IS-95CDMAcdma2000-1x、3x

W-CDMA无线接口后向兼容核心网络后向兼容新的无线接口NNITD-CDMA/TD-SCDMA第三代移动通信标准简介2023/1/4核心网（CN）无线接入网（RAN）GSMIS-100ITU、3GPP、3GPP2的关系第三代移动通信标准简介ITUIMT-20003GPP3GPP2ETSISMGARIBTTC

TTAITU-RWP8FCWTST1P1TIAEuropeNorthAmericaAsiaITU-TWP3/11、SG2、SG13、SG162023/1/4ITU、3GPP、3GPP2的关系第三代移动通信标准简介IT101制定WCDMA标准的3GPPStandardOrganizationsi.e.ITURegionalMarketsThirdGenerationPartnershipProjectARIBJapanStandardsETSIEuropeTTCJapanANSIT1USATTAKoreaSpec’sCWTSChinaWork第三代移动通信标准简介2023/1/4制定WCDMA标准的3GPPStandardRegiona1023GPP3GPP2ETSIARIBTTCTTACWTST1P1TIAARIBTTCTTACWTS第三代移动通信标准简介2023/1/43GPP3GPP2ETSIARIBTTCTTACWTST1P103WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介

WCDMA核心网结构及协议

GSM向WCDMA的演进

WCDMA网络安全

WCDMA与GSM/GPRS核心网比较2023/1/4WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA104网络结构相关协议WCDMA网络总体结构定义在3GPPTS23.002中（2001-06）

R99 —— 3GPPTS23.002V3.4.0R4 —— 3GPPTS23.002V4.3.0R5 —— 3GPPTS23.002V5.3.0WCDMA核心网结构及协议2023/1/4网络结构相关协议WCDMA网络总体结构定义在3GPPTS105R99的网络结构图HLRGnSGSNGGSNMSC/VLRGrGsNodeBIubIubGMSCIuCSIuPSInternet

PSTN/ISDNCDGi信令＋数据信令UERNCIurIuCSIuPSCNRNSIubRNCNodeBNodeBBTSBSCAGbAbisGc2023/1/4R99的网络结构图HLRGnSGSNGGSNMSC/VLRG106基于ALLIP（R4）网络结构SGSNRNCBSCMGWIPoverAnyingBackboneMGWHLRGMSCServerMSCServerGGSNIu-PSIu-CSMcNcDCMcNbGbAGrNode

BBTST-SGWR-SGWExternalIPnetworksOtherPLMNPSTN/ISDN2GNET2023/1/4基于ALLIP（R4）网络结构SGSNRNCBSCMGWI107MSCMGW

MSCServer

主要包括MSC的呼叫控制和移动控制部分,负责处理信令...是CN和UTRAN在Iu口上的接口实体；对一定义网络来说，是PSTN/PLMN的传输终点；实体负责处理用户数据...R99MSC的变化R4/5..2023/1/4MSCMGWMSCServer主要包括MSC的呼叫控108实体变化连接3GCN与传统PSTN/PLMN的信令网关，用于转换与呼叫有关的信令，完成IP地址与PSTN/PLMN地址的映射转换T-SGW(TransportSignalingGatewayFunction)R-SGW(RoamingSignalingGatewayFunction)完成2G与3G的电路/分组交换网之间的漫游信令的转换。即执行在传输级转换信令的工作,不处理MAP或CAP,但必须处理SCCP...WCDMA核心网结构及协议2023/1/4实体变化连接3GCN与传统PSTN/PLMN的信令网关，用109实体变化Gr(MAPbased)Gc(MAPbased)Cx(IPbasedinterface)MhSGSNLocationinformationSubscriptioninformation

HSS(HLR/UMS)…...WCDMA核心网结构及协议GGSNR-SGWCSCF2023/1/4实体变化Gr(MAPbased)Gc(MAPbased)110UENodeB(LMUTypeB)HLRGatewayMLCExternalLCSclientLeLgLgLhGatewayMLCOtherPLMNLMUTypeAUuIuIubgsmSCFLcCBCIuBC3G-SGSN3G-MSC/VLRRNCNodeB(LMUTypeB)IurIubSRNC(SMLCfunctio-nality)SMLCSMLCLpUMTSPLMN的LCS配置2023/1/4UENodeB(LMUTypeB)HLRGatewayM111MSCGMSCHLRCDVLRBgsmSCFgsmSSFgsmSSFgsmSRF用户数据信令CAMEL实体的配置gprsSSFSGSNGr2023/1/4MSCGMSCHLRCDVLRBgsmSCFgsmSSFgs112CBS实体的配置UEIuBCBSSAbisBSCBTSBTSRNSIubRNCNodeBNodeBCNNote1CBC2023/1/4CBS实体的配置UEIuBCBSSAbisBSCBTSBTS113基于ALLIP（R5）网络结构SGSNRNCBSCMGWIPoverAnyingBackboneMGWHSS(HLR)GMSC

ServerMSCServerGGSNIu-PSIu-CSMcNcDCMcNbGbAGrNode

BBTST-SGWR-SGWPSTN/ISDN2GNETCxIPMultimediaNetworksCSCFIu-CSIu-PS2023/1/4基于ALLIP（R5）网络结构SGSNRNCBSCMGWI114IPMultimediaNetworksLegacymobilesignallingNetworksIM子系统实体配置IMSubsystemCSCFMGCFHSSCxMGWT-SGWR-SGWPSTNMcMhMgMmMRFMrGiGiGiGiCSCFMwMs(IPMultimedia)WCDMA核心网结构及协议2023/1/4IPMultimediaNetworksLegacymo115CSCF（CallStateControlFunction）CSCFSPD(ServingProfileDatabase)逻辑功能组成是全IP网络中的新概念，作用类似与MSC。在全IP网络中完成呼叫接续与控制等，通过与HSS交互，得到配置信息...AH(AddressHanding)

ICGW(Incomingcallgateway)

CCF(CallControlFunction)WCDMA核心网结构及协议2023/1/4CSCF（CallStateControlFuncti116RNS

RNC

RNS

RNC

核心网络(CN)

NodeB

NodeB

NodeB

NodeB

Iu

Iu

IurIub

Iub

Iub

Iub

UE

Uu

Uu

UE

WCDMA系统组成2023/1/4RNSRNCRNSRNC核心网络(CN)Node117Iu接口结构WCDMA核心网结构及协议CoreNetwork(CN)UTRANNodeBNodeBNodeBNodeBRNCIuInterface“Iu-BC”“Iu-CS”BCDomainCSDomainPSDomain“Iu-PS”RNC2023/1/4Iu接口结构WCDMA核心网结构及协议CoreNetwo118PhysicalLayerATMQ.2150.1Q.2630.1RANAPIuUPProtocolLayerTransportNetworkLayerControlPlaneUserPlaneControlPlaneRadioNetworkLayerSSCOPAAL5SSCOPSSCF-NNIAAL2MTP3bMTP3bSCCPSSCF-NNIAAL5UserPlaneUserPlaneIu_CS接口协议栈WCDMA核心网结构及协议2023/1/4PhysicalLayerATMQ.2150.1Q.263119WCDMA核心网结构及协议CNUTRANATM接口Iu接口底层承载2023/1/4WCDMA核心网结构及协议CNUTRANATM接口Iu接口底120ATM信元长度较小，保证实时业务的短时延。ATM综合了电路交换（支持实时业务、数据透明传输、端到端）和分组交换（支持可变比特率、业务统计复用）的优点。IP技术适合于实时性要求不高的业务，它无法克服自身延迟的缺点。为什么引入ATM技术，而不是IP技术？2023/1/4ATM信元长度较小，保证实时业务的短时延。IP技术适合于121应用协议数据流ALCAP(s)物理层信令承载传输用户网络平面控制平面用户平面传输网络控制平面无线网络层

Iu接口协议模型信令承载数据承载传输网络层传输用户网络平面WCDMA核心网结构及协议2023/1/4应用协议数据流ALCAP(s)物理层信令承载传输用户网络平面122“层面分离”的思想是什么？层：无线网络层（RNL）和传输网络层（TNL）

面：控制面ControlPlane和用户面UserPlane2023/1/4“层面分离”的思想是什么？层：无线网络层（RNL）和传输网123高层ATM层I.361物理层用户面控制面管理面面管理高层层管理ATM适配层I.362/363WCDMA核心网结构及协议ATM网络协议参考模型2023/1/4高层ATM层I.361物理层用户面控制面管理面面124Iu_CS接口协议栈PhysicalLayerATMQ.2150.1Q.2630.1RANAPIuUPProtocolLayerTransportNetworkLayerControlPlaneUserPlaneControlPlaneRadioNetworkLayerSSCOPAAL5SSCOPSSCF-NNIAAL2MTP3bMTP3bSCCPSSCF-NNIAAL5UserPlaneUserPlaneAAL2用于承载CS域的用户平面数据流。AAL5适用于非实时、VBR数据流。2023/1/4Iu_CS接口协议栈PhysicalLayerATMQ.125Iu-CS接口协议栈PhysicalLayerATMQ.2150.1Q.2630.1RANAPIuUPProtocolLayerTransportNetworkLayerControlPlaneUserPlaneControlPlaneRadioNetworkLayerSSCOPAAL5SSCOPSSCF-NNIAAL2MTP3bMTP3bSCCPSSCF-NNIAAL5UserPlaneUserPlane2023/1/4Iu-CS接口协议栈PhysicalLayerATMQ.2126RAB：RadioAccessBearerUTRANUE

CNAccessStratumNon-AccessStratumRadio(Uu)IuIuUPRadioIuUPTransportLayerNASDataStreamsNASDataStreamsRadioprotocolsUserplaneDataBearersProtocolsUserplaneDataBearersProtocolsprotocols承载能力的描述WCDMA核心网结构及协议2023/1/4RAB：RadioAccessBearerUTRANUE127RANAP从消息传递方式上，分面向连接和无连接型在应答方式上，分有响应、无响应和多响应负责Iu接口CN和RNC之间的信令交互,封装和承载高层协议RANAP应用分析举例（1）WCDMA核心网结构及协议2023/1/4RANAP从消息传递方式上，在应答方式上，负责Iu接口CN和128UTRANUTRANCoreNetworkIuAfterSRNSRelocationUECoreNetworkIurUEBeforeSRNSRelocationCellsIuSRNSDRNSRANAP应用分析举例（2）SRNSRNSWCDMA核心网结构及协议2023/1/4UTRANUTRANCoreNetworkIuAfter129RANAP应用分析举例（3）

SRNSRelocationandRouteingAreaUpdateBeforeAfter

LA2,RA2

LA1,RA1HLR/AuColdSGSN

GGSNnewSGSNsourceSRNCnewMSC/VLRoldMSC/VLR

MStargetRNCWCDMA核心网结构及协议Iur2023/1/4RANAP应用分析举例（3）SRNSRelocatio130由UE发起的到PSTN的呼叫的建立WCDMA核心网结构及协议VLR3GMSCRNCUEPSTN1234562023/1/4由UE发起的到PSTN的呼叫的建立WCDMA核心网结构及协议1313G-MSC/VLRRNCNodeBUEAAL-2AMRIuUPATMTimeSlotPCMIu-csATMAAL-2UPFPL1RFPhysicalChannelsL1RFPhysicalChannelsRLCMACAMRAAL-2IuUPATMAAL-2RLCMACUPFPUuIubUserdataPSTNISDN3GUTRAN—3GMSC—PSTN的话音信息流向WCDMA核心网结构及协议2023/1/43G-MSC/VLRRNCNodeBUEAAL-2AMR132WCDMA和GSM语音业务的区别

编码方式不一样

GSM语音编码方案为REP－LTP（规则脉冲激励－长期预测）编码速率为13KbpsWCDMA语音编码方案为AMR（自适应可变速率编码），可提供8种编码速率（4.75——12.2kbit/s）。

最重要的是3G可以根据网络资源的当前状况为用户分配合适的带宽资源。2023/1/4WCDMA和GSM语音业务的区别编码方式不一样最重要的是133SSCF-NNISSCOPAAL5IPSCTPSCCPSSCF-NNIMTP3-BM3UARANAPIuUPProtocolLayerTransportNetworkLayerPhysicalLayerControlPlaneUserPlaneUserPlaneControlPlaneRadioNetworkLayerATMAAL5IPGTP-UPhysicalLayerATMUserPlaneIu_PS协议结构WCDMA核心网结构及协议UDP2023/1/4SSCF-NNISSCOPAAL5IPSCTPSCCPSSC134分组数据包传输过程WCDMA核心网结构及协议Gn子网SGSNGGSNFirewallRouterGn