《WCDMA核心网设计》课件

WCDMA核心网设计WCDMA核心网是移动通信网络的核心部分，负责连接用户设备和互联网。它包含多个功能实体，例如无线资源管理、用户数据管理、安全管理等。DH投稿人：DingJunHongWCDMA简介第三代移动通信技术宽带码分多址(WCDMA)是一种第三代(3G)移动通信技术，于2001年首次投入使用，是全球范围内最广泛使用的3G技术之一。高速数据传输WCDMA支持高速数据传输，允许用户以更高的速度访问互联网、流媒体内容和下载文件，为用户提供更好的移动体验。更高的频谱利用率与之前的2G技术相比，WCDMA通过使用码分多址技术来提高频谱利用率，在相同的频谱资源下可以支持更多用户。WCDMA核心网架构WCDMA核心网采用扁平化架构，包含多个功能实体。各功能实体通过不同的接口进行通信，协同完成用户接入、移动性管理、业务处理等功能。WCDMA核心网架构灵活可扩展，可根据不同运营商的需求进行定制和优化。核心网架构中包含多个主要的功能实体，例如MSC、VLR、HLR、GGSN等。每个功能实体都承担着不同的功能，共同保证网络的正常运行。核心网主要功能实体11.移动交换中心(MSC)负责呼叫控制、路由和连接建立，是核心网的核心功能实体。22.归属位置寄存器(HLR)存储用户注册信息、位置信息、呼叫转移设置等，为用户提供个性化服务。33.访问位置寄存器(VLR)保存用户当前位置信息，支持用户漫游和位置更新，简化HLR负担。44.网关GPRS支持节点(SGSN)负责GPRS用户的鉴权、接入控制和数据转发，连接移动用户到互联网。MSC的功能及工作原理1呼叫控制负责呼叫建立、保持和释放2路由选择选择最佳路径转发呼叫3计费管理记录呼叫时长和计费信息MSC是WCDMA核心网中的关键设备，主要负责呼叫控制、路由选择、计费管理等功能。它与其他核心网实体进行交互，例如HLR、VLR和SGSN。VLR的功能及工作原理1用户位置注册存储用户位置信息2位置更新跟踪用户移动3位置信息查询提供用户位置信息VLR是移动网络中的一个重要组成部分，负责存储和管理用户的当前位置信息，以及用户身份信息和业务参数等。HLR的功能及工作原理1用户资料存储HLR存储每个用户的详细信息，包括电话号码、IMSI、基站信息等。2身份认证当用户首次访问网络时，HLR会验证用户的身份信息，确保其合法性。3漫游支持HLR可以跟踪用户的漫游状态，确保用户在漫游时能够正常通话和使用数据服务。GMSC的功能及工作原理呼叫路由功能GMSC负责将呼叫请求路由到目标网络，根据呼叫类型和目标网络类型选择合适的路由策略。呼叫控制功能GMSC控制呼叫的建立、保持、释放和转移，包括呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待等。号码转换功能GMSC负责进行号码转换，例如将国际号码转换为国内号码，以便在网络中进行呼叫路由。安全认证功能GMSC负责进行安全认证，确保呼叫的合法性，防止恶意攻击和欺诈行为。数据统计功能GMSC收集和分析呼叫数据，例如呼叫量、呼叫时长、通话质量等，以优化网络性能和管理。SGSN的功能及工作原理用户数据转发SGSN负责将用户数据从UE转发到GGSN，并将GGSN发来的数据转发到UE。移动性管理SGSN负责跟踪用户的移动位置，并维护用户与基站之间的连接。安全认证SGSN负责用户鉴权，并进行数据加密和解密，保障数据传输的安全。会话控制SGSN负责管理用户与网络之间的连接，控制数据传输的速率和质量。GGSN的功能及工作原理1GGSN功能GGSN是WCDMA网络中负责与外部IP网络进行数据交互的网元。它为WCDMA用户提供数据接入服务，包括互联网接入、企业内联网接入等。2数据包路由GGSN负责对数据包进行路由，将用户数据包转发到目标地址，并将来自外部网络的数据包转发给用户。3计费控制GGSN负责对用户的数据流量进行计费，并向用户提供计费信息。它还负责对用户进行计费控制，以防止用户过度使用数据流量。EIR的功能及工作原理EIR（设备识别登记器）是WCDMA核心网的一个重要功能实体，负责管理和维护移动终端的设备识别码（IMEI）黑名单，防止被盗或非法复制的移动终端接入网络。1设备识别码识别EIR接收来自MSC的IMEI信息。2黑名单比对EIR将IMEI与内部的黑名单数据库进行比对。3拒绝接入如果IMEI在黑名单中，EIR将拒绝该终端接入网络。4接入允许如果IMEI不在黑名单中，EIR允许该终端接入网络。EIR的主要功能是识别和阻止被盗或非法复制的移动终端接入网络，从而有效地减少了手机盗窃和诈骗。AuC的功能及工作原理1鉴权验证用户身份信息2密钥管理生成和分配密钥3安全策略执行访问控制4用户数据存储用户认证信息AuC是WCDMA核心网中负责用户认证和密钥管理的实体。AuC存储用户认证信息，验证用户身份信息，生成和分配密钥，执行访问控制策略。核心网主要接口IuCS接口用于承载电路域的控制信令，主要用于呼叫控制、路由控制等功能，保证电路域的可靠连接和通信。IuPS接口用于承载分组域的控制信令，主要用于数据包的路由、寻址和控制，确保分组域的正常通信和数据传输。Iu-b接口用于连接SGSN和GGSN，为移动用户提供分组数据业务的连接和数据传输功能，确保数据业务的正常运作和高效传输。Mc接口用于连接MSC和VLR，实现用户位置管理和呼叫路由功能，保证呼叫的正确路由和连接，以及用户位置信息的及时更新。IuCS接口IuCS接口用于WCDMA核心网中的SGSN和MSC之间进行控制面的数据传输。该接口主要用于传递与呼叫建立、呼叫控制和用户移动性管理相关的控制信息，例如呼叫建立请求、呼叫控制命令、用户位置更新等。IuPS接口IuPS接口用户平面数据传输IP网络SGSN与GGSN功能数据包传输IP地址分配流量控制协议GTP-UIPUDPIu-b接口Iu-b接口是WCDMA网络中，用于连接核心网中的SGSN和GGSN的接口。它主要用于数据业务，例如互联网接入、电子邮件和文件传输等。Iu-b接口使用IP协议，并支持多种数据传输协议，例如TCP、UDP和GTP。Iu-b接口接口类型Uu接口与Iu接口之间的桥接功能连接SGSN与GGSN，传输数据、语音等信息协议GTP-C特点支持IP数据传输，提升网络效率A接口A接口是GSM网络中的重要接口，用于连接基站控制器（BSC）和移动交换中心（MSC）。A接口负责传输语音和数据信号，以及控制信令，确保移动电话与基站之间的通信畅通。144通道A接口定义了144个信道，用于不同类型的通信。2类型A接口主要分为两类：语音信道和控制信道。10速率A接口的传输速率为64kbps，可满足语音和数据通信需求。2协议A接口使用LAPD协议进行数据传输，保证通信的可靠性和稳定性。Gs接口Gs接口是核心网与外部网络之间的接口，负责将用户数据从核心网传输到外部网络或反向传输。Gs接口主要用于与互联网、企业网等外部网络进行数据交互，实现用户访问互联网、企业内网等功能。Gr接口接口类型用户面作用连接核心网与分组数据网（PDN）协议GTP-U功能用户数据传输、流量控制、QoSGc接口Gc接口是WCDMA核心网中，与外部网络连接的接口，主要用于与外部网络交换数据。例如，与公共交换电话网（PSTN）或其他移动网络（GSM/UMTS）进行互联。Gc接口主要用于呼叫建立、数据传输、计费和网络管理等功能。通过Gc接口，WCDMA网络可以与外部网络进行通信，实现用户间的互通和跨网络通信。CALEA监听原理法律框架CALEA是美国通信协助执法法案。该法案要求电信运营商在执法部门的要求下，提供与电话和互联网通信相关的技术支持。CALEA监听原理基于对通信信号的截取和分析。它允许执法部门在有合法授权的情况下，监控通信内容和元数据，例如通话时间、通话时长和位置信息。技术实现CALEA监听系统通常使用专门的硬件和软件，并与核心网的交换机和路由器集成。这些系统能够实时捕获和处理通信数据，并在满足特定条件时，将相关信息传递给执法部门。核心网关键性能指标核心网性能指标直接影响用户体验，主要指标包括：10ms呼叫建立时延指从用户发起呼叫到对方接听的时间，反映了网络的响应速度。100M业务吞吐量指网络每秒能够处理的业务量，反映了网络的承载能力。99.99%可用性指网络能够正常提供服务的可靠性，反映了网络的稳定性。100切换成功率指用户在移动过程中，网络成功完成切换的比例，反映了网络的移动性。除了以上指标，还需要关注网络的安全性、可扩展性和可管理性等。小区切换性能小区切换是移动通信系统中，手机在不同基站之间切换的过程。小区切换性能指标是衡量网络稳定性和用户体验的重要指标。100ms切换时延切换时间越短，用户体验越好。99%切换成功率切换成功率越高，网络稳定性越好。10%掉话率掉话率越低，用户体验越好。100切换次数切换次数过多，会影响网络效率。呼叫建立时延指标描述呼叫建立时延从用户发起呼叫请求到呼叫成功建立的时间间隔影响因素网络负载、信号强度、用户设备类型性能目标一般要求在数秒内完成呼叫建立业务吞吐量业务吞吐量是指网络在单位时间内能够处理的业务量。WCDMA核心网的业务吞吐量主要取决于网络设备的处理能力和网络带宽。核心网容量规划用户增长随着用户数量不断增加，核心网必须具备相应的扩展能力。业务流量数据流量的快速增长对核心网的处理能力提出了更高要求。资源优化合理规划核心网资源，保证资源利用率和系统性能。访问策略与优化流量控制限制用户流量，防止网络拥塞。网络优化调整网络参数，提高性能。用户认证确保用户身份安全，防止攻击。数据安全保护用户信息，防止泄露。故障诊断与故障恢复实时监控实时监控网络状态，及时发现异常情况，如丢包率升高、延迟增加等。日志分析分析系统日志，识别故障原因，定位故障节点，快速恢复服务。故障隔离将故障隔离到特定区域或设备，防止故障扩散，并对受影响用户提供快速解决方案。自动恢复设置自动恢复机制，例如重启设备、切换备份系统等，以减少人为干预，提高服