第三代移动通信技术 第2版 中国通信学会普及与教育工作委员会推荐教材 教学课件 ppt 作者 宋燕辉任务3 WCDMA核心网络

1、3G技术及设备开通维护,湖南邮电职业技术学院 移动通信系 宋燕辉,任务1 WCDMA系统概述,任务2 WCDMA无线网络,任务3 WCDMA核心网络,任务4 WCDMA空中接口,任务5 WCDMA物理层,模块三 WCDMA移动通信技术,任务6 WCDMA无线资源管理,任务7 WCDMA系统的关键技术,3,问题引入,WCDMA的标准由3GPP定义，3GPP协议版本分为R99/R4/R5/R6等多个阶段，那么核心网络如何演进？ 各个版本具有怎样的特点？ 其网络结构又如何？,核心网络的定义,5,1、 WCDMA核心网络演进策略 2、3GPP R99核心网络 3、3GPP R4核心网络 4、3GPP R5核心网络 5、实践活动,3GPP网络协议发展,3GPP R99,3GPP R4,3GPP R5,3GPP R6,功能冻结时间点,2000/03,2001/03,2002/03,2006,3GPP各版本功能差异,R99：新的无线技术的引入，核心网络无根本性改变 R4：核心网络电路域MSC被拆分为MSC Server和MGW两部分组成，引入TD-SCDMA R5：引入HSDPA，支持端到端的VOI

2、P，核心网络引入了大量新的功能实体组成IMS域，改变了原有的呼叫流程。 在R6版本中，将会实现WLAN与3G系统的融合，并加入了多媒体广播与多播业务。 R7：引入HSUPA技术 R8：LTE技术,LTE技术,LTE：长期演进，3GPP制定的高数据率、低时延、面向分组域优化的新一代宽带移动通信标准项目，也称“准4G”技术。 LTE的技术核心：OFDM、MIMO 带宽：1.5Mhz-20MHz 峰值数据率：上行50Mbps，下行100Mbps,9,1、 WCDMA核心网络演进策略 2、3GPP R99核心网络 3、3GPP R4核心网络 4、3GPP R5核心网络 5、实践活动,R99核心网络结构,R99核心网络结构,R99核心网络特点,核心网络逻辑上划分为CS电路域和PS分组域 核心网和接入网之间的Iu接口基于ATM 语音：ATM AAL2 数据：ATM AAL5/GTP 核心网络电路域基于TDM承载技术 核心网络分组域基于GPRS技术，由SGSN，GGSN，BG，CG等功能实体构成,R99核心网基础功能实体(公共实体）,HLR：完成移动用户的数据管理（MSISDN、IMSI、PDP A

3、DDRESS、签约的电信业务和补充业务及其业务的的适用范围）和位置信息数据管理（MSRN、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 SCP：智能网的业务控制点，存储业务逻辑，负责智能业务处理,R99核心网功能实体(CS域）,MSC/VLR：完成电路交换型业务的交换和信令控制 移动性管理 呼叫接续接续及业务处理 短消息控制 GMSC：在某一个网络中完成移动用户路由寻址功能的MSC，可以与MSC合设，也可分设 SSP：智能网中的业务交换点，负责业务触发，可以和MSC/GMSC合设,R99核心网功能实体(PS域）,SGSN：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 GGSN：移动分组网络与Internet间的网关设备，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: 计费网关，收集并合并话单,R99 CS域主要接口,R99 PS域主要接口,R99网络接口：Iu-CS接口协议栈,R99网络接口：NO7信令

4、接口,MSC/VLR,GMSC,Node B,RNC,HLR/AuC,GGSN,SGSN,PSTN,Internet,GPRS IP骨干网,CGF,BG,SS7,SCP,Inter-PLMN网络,C N,UTRAN,Iub,R99网络接口：Iu-PS传输面,R99网络接口：Gn接口,MSC/VLR,GMSC,Node B,RNC,HLR/AuC,GGSN,SGSN,PSTN,Internet,GPRS IP骨干网,CGF,BG,SS7,SCP,Inter-PLMN网络,C N,UTRAN,Iub,Gn,R99核心网络小结,基本沿用GSM机制 承载基于TDM及ISUP信令构建 分组域网络基于IP技术构建，是GPRS网络的延续和发展,23,1、 WCDMA核心网络演进策略 2、3GPP R99核心网络 3、3GPP R4核心网络 4、3GPP R5核心网络 5、实践活动,3GPP R99与R4网络差异,MSC,SCP,HLR,MSC,RAN,RAN,RAN,TDM,MSC Server,SCP,HLR,RAN,RAN,RAN,TDM/ATM/IP,MGW,MGW,MSC Server,TU

5、P/ISUP/BICC,TUP/ISUP,注：R99与R4的分组域无变化，图中未画出。,R99,R4,H.248,H.248,MAP Over TDM,MAP Over TDM/IP,CAP Over TDM,CAP Over TDM/IP,R4核心网结构优势分析,灵活的组网方式：TDM/ATM/IP组网 承载网络融合： TDM/ATM/IP组网电路域与分组域采用相同的分组传输网络，可与城域网进行融合 可扩展性：控制面MSC Server、承载面CS-MGW可分别扩展 可管理性：控制面MSC Server集中设置在中心城市，承载面CS-MGW分散设置在边缘城市，更利于新业务迅速普及开展 向NGN的演进：R4 控制与承载相分离，具备NGN网络的基本形态,3GPP R4协议组网,R4本地网组网模式,R4分组长途网,R4 MSC SREVER功能,继承了R99 MSC的所有电路域控制面功能，不在其内部实现承载面的交换功能（由MGW以多种承载方式实现）； 对外提供纯粹的信令接口； 集成了R99 VLR功能，以处理移动用户业务数据及CAMEL相关数据； 对电路域基本业务及补充业务涉及的MGW中承

6、载终端及媒体流的控制，是通过3G扩展的H.248协议来实现的； 与其他MSC server间通过BICC信令实现承载无关的局间呼叫控制； 支持MGW及自身的登记及故障恢复操作，并可要求MGW主动上报其终端特性,R4 GMSC SREVER功能,由GMSC的呼叫控制和移动控制组成，只完成GMSC的信令处理功能。 具有查询位置信息的功能。如MS被呼时，网络如不能查询该用户所属的HLR，则需要通过GMSC server查询，然后将呼叫转接到目前登记的MSC server中。 通过H.248协议控制MGW中媒体通道的接续。 支持BICC与ISUP的协议互通；,R4 MGW功能,MGW是3G R4核心网的用户承载面的网关交换设备，位于3G CS核心网通往无线接入网（UTRAN/BSS）及传统固定网（PSTN/ISDN）的边界处；是Iu接口、PSTN/PLMN接口的承载通道，以及分组网媒体流（如RTP流）的终结点。 MGW不负责任何移动用户相关的业务逻辑处理。 MGW 可以支持媒体转换、承载控制及业务交换等功能，如GSM/UMTS各类语音编解码器，回音消除器，IWF，接入网与核心网侧终端媒体流的交

7、换，会议桥、放音收号资源等。 MGW可通过H.248信令，接受来自 MSC server及 GMSC server的资源控制命令。 支持电路域业务在多种传输媒介（基于AAL2/ATM, TDM，或基于RTP/UDP/IP)上的实现，提供必要的承载控制。,R4 SG功能,信令网关（SG）在基于TDM的窄带SS7信令网络与基于IP的宽带信令网络之间，完成MTP3用户的传输层信令协议栈的双向转换 (SIGTRAN M3UA /SCTP/IP SS7 MTP3/2/1)。 SG在物理实现上可与(G)MSC server或MGW合一,H.248协议基本概念,在R4网络连接模型中，对MGW内可被MSC server所控制的实体或对象的描述，主要通过“上下文”和“终端”2个抽象概念来描述： 终端(Termination) : 一个终端是MGW中媒体/控制流的起源或终结点。一个终端由一系列特征属性来描述。而相关特征属性则通过包含在命令中的一系列描述符来表征。每个终端都拥有一个唯一的标识符 (TerminationID)； 终端属性(Property): 终端属性用来描述终端的功能特性，具有紧密关联的终

8、端属性被封装在“描述符”内，每个终端属性都自己的唯一标识符(PropertyID)； 上下文(Context): 一个上下文是一组终端的关联的抽象。若上下文关联中包含了多于一个的承载终端，则该上下文描述了终端间的拓扑关系（如谁听取/看到谁）、媒体混合和/或交换参数；,R4呼叫流程举例,运营商A,运营商B,假定一个移动用户O从运营商A的网络呼叫移动用户T，移动用户T在运营商B的网络。其中RNC-O、BSC-O、MSC SERVER-O、MGW-O为运营商A的网络设备；对应RNC-T等其它设备为运营商B的网络设备。假定从A运营网络不能直接到B运营网路取漫游号码。,R4的移动呼叫移动流程-前向承载建立,R4的移动呼叫移动流程-后向承载建立,R4核心网络小结,控制承载分离 承载多元化TDM/ATM/IP 引入了BICC/H.248等协议 信令在IP承载,38,1、 WCDMA核心网络演进策略 2、3GPP R99核心网络 3、3GPP R4核心网络 4、3GPP R5核心网络 5、实践活动,R5核心网络结构,3GPP R5主要特点,新增IP多媒体域IMS，提供实时IP多媒体业务 基于SIP的多

9、媒体呼叫信令 PS域和IMS为网络发展的重点 基于IPV6协议，增强的QoS保证功能 增强的业务 CAMEL IV PUSH 增强的OSA/VHE业务环境,P-CSCF功能,SIP终端接入IMS的汇聚点，包括 SIP Proxy 支持终端注册过程、管理注册后的连接信息 QoS 控制(PCF) 安全管理 资源优化 SIP压缩/解压缩 SIP消息优化 紧急会话检测处理 计费,S-CSCF功能,IMS网络的业务交换中心，包括： 用户管理，处理用户登记请求，对用户进行鉴权及业务合法性检查； 业务交换与业务控制，根据签约信息确定SDP，根据定制的规则执行会话控制，连接到业务服务器； SIP消息处理，处理SIP请求及回应消息；将 E.164地址转化为SIP URL；在SIP消息中插入或剥离相关参数及加密； 计费,I-CSCF功能,IMS域的互通关口局，其功能包括： 对SCSCF的管理，包括分配一S-CSCF处理用户的登记请求 将SIP请求路由给相关的S-CSCF。 把网络的拓扑，容量，配置隐藏起来(THIG)。会话穿过不同的运营商的网络时，将由I-CSCF 进行网络之间的交互，起到关口局作用。 产生相关计费数据,MRF功能,MRF 包括 MRFC 和 MRFP 两部分，提供三种主要的功能： Tones and announcements Ad hoc conferences (multiparty calls) Transcoding MRF与MGW的功能有些相象，一般说来，MGW实现异质网络的互通，MRF解决同质网络的互通,MGCF 功能,呼叫处理、媒体网关控制 执行ISUP/BICC与IMS呼叫控制协议(SIP)间的协议转换 根据入局呼叫的路由号码，选择CSCF 当MGCF收到带外信息时，转发给CSCF或IM-MGW,HSS,HSS是HLR功能的扩展 IM子系统请求的用户控制功能 PS域请求的有关HLR功能子集 CS域部分的 HLR功能 HSS支持鉴权、授权、名称/地址解析、位置信

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