1、本科畢業設計論文Title基于TD-SCDMA的核心網CS域通信技術研究一、題目基于TD-SCDMA的核心網CS域通信技術研究二、指導思想和宗旨要求廣泛查閱資料，掌握TD-SCDMA核心網CS域的基本工作原理，熟悉TD-SCDMA物理層、無線接口協議、射頻特性和TD-SCDMA采用的先進技術，熟悉中興通訊3G移動通信TD-SCDMA重點研究TD-SCDMA的網絡結構和核心網CS域的通信技術。需要對CS領域有深入的了解，理論分析，并結合實際應用。 CS域設備可以配置數據。三、主要技術指標1、掌握3G移動通信的基本理論知識。2、熟悉3G移動通信TD-SCDMA硬件設備。3、重點掌握TD-SCDMA

2、核心網CS域原理。四、進展與要求第3-4周：確定主題并撰寫開場報告；第5-8周：收集數據，開展相關課題研究，分析、設計和理論討論；第9-12周：結合實際應用，對其進行（模擬）實驗，整理分析實驗數據；第13-15周：按要求撰寫論文初稿，進一步修改完善畢業設計（論文）；第 16-17 周：提交論文，準備答辯。五、主要參考書目及參考資料1 羅建迪，王丁丁，肖慶華，等。 TD-SCDMA無線網絡規劃與優化M :人民郵電。2 中興通訊數控教育管理中心。 TD-SCDMA移動通信技術原理與應用原理/設備/仿真實踐M .:人民郵電.3 王華奎，延平，李毅，等。移動通信原理與技術M .：清華大學。4 左飛大華

3、TD-SCDMAM.：人民郵電。5 丁琦，楊震大華移動通信M.:人民郵電, 2012(2) .6 杜慶波，羅文茂 3G技術與基站工程M .：人民郵電。7 龐少敏，亞伯，于超 3G核心網技術的秘密CS 、 PS 、 IMS M.電子工業。8 徐宏民. TD-SCDMA無線網絡優化原理與方法M. ：人民郵電， 2009。9 穆根。 TD-SCDMA移動通信系統M :機械工業， 2009。10 志文，郭寶 TD-SCDMA無線網絡規劃與優化M :機械工業， 2012。11 肖建華，梁立濤，王航 TD-SCDMA無線優化指南M :人民郵電， 2010.12 石河. TD-SCDMA第三代移動通信系統標

4、準M .：人民郵電， 2003 。學生 _ 指導老師 _ 系主任 _摘要TD - SCDMA是我國提出的具有自主知識產權的3G標準，又稱時分同步碼分多址。其主要技術包括智能天線、聯合檢測、中繼切換和上行同步。其網絡規劃按照R99-R4-R5階段演進。在演進過程中，核心網的基本網絡邏輯劃分沒有改變。兩者都分為電路域和分組域。 R5 版本中僅添加了多媒體子系統 (IMS)。 .與R99相比，R4的網絡結構主要是核心網電路域的結構發生了很大變化，而核心網分組域和UTRAN的網絡結構幾乎沒有變化。核心網的主要功能實體包括CS域實體、PS域實體、PS域和CS域公共實體以及IP多媒體核心網子系統實體。核心

5、網CS域的實體包括MSC和網關GMSC 。 MSC 是 CS 域的核心，執行與移動臺處理電路交換業務所需的所有功能。切換功能的開關。 MSC有兩個實體，分別是MSC Server和CS-MGW來完成它的所有功能。 GMSC負責移動網絡到固定網絡，完成從固定網絡到移動網絡的轉移，并執行到MS實際位置的路由功能。本文主要研究TD-SCDMA核心網CS域的基本工作原理，熟悉TD-SCDMA的網絡結構及其采用的先進技術，重點研究CS域通信技術。核心網，對CS領域有深入的了解。進行了理論分析，結合實際應用，進行了CS域設備的數據配置。關鍵詞： TD SCDMA核心網 交換電路 智能天線 時分同步目錄 T

6、OC h z t 標題 1,2,標題,1,副標題,3 HYPERLINK l _Toc388898977 第 1 章 引言 PAGEREF _Toc388898977 h 6 HYPERLINK l _Toc388898978 1.1 移動通信發展背景 PAGEREF _Toc388898978 h 6 HYPERLINK l _Toc388898979 1.2 移動通信網絡拓撲 PAGEREF _Toc388898979 h 7 HYPERLINK l _Toc388898980 第 2 章 TD-SCDMA PAGEREF _Toc388898980 h 8 HYPERLINK l _To

7、c388898981 2.1 TD-SCDMA概述 PAGEREF _Toc388898981 h 8 HYPERLINK l _Toc388898982 2.2 TD-SCDMA網絡結構 PAGEREF _Toc388898982 h 8 HYPERLINK l _Toc388898983 2.3 TD-SCDMA技術接口協議 PAGEREF _Toc388898983 h 10 HYPERLINK l _Toc388898984 2.4 TD-SCDMA關鍵技術 PAGEREF _Toc388898984 h 15 HYPERLINK l _Toc388898985 2.4.1 智能天線

8、PAGEREF _Toc388898985 h 15 HYPERLINK l _Toc388898986 2.4.2 聯合測試 PAGEREF _Toc388898986 h 15 HYPERLINK l _Toc388898987 2.4.3 上行同步 PAGEREF _Toc388898987 h 16 HYPERLINK l _Toc388898988 2.4.4 繼電器切換 PAGEREF _Toc388898988 h 16 HYPERLINK l _Toc388898990 第三章 TD-SCDMA核心網 PAGEREF _Toc388898990 h 18 HYPERLINK l

9、 _Toc388898991 3.1 核心網的演進過程 PAGEREF _Toc388898991 h 18 HYPERLINK l _Toc388898992 3.2 核心網的主要功能實體 PAGEREF _Toc388898992 h 21 HYPERLINK l _Toc388898993 3.3 核心網的功能 PAGEREF _Toc388898993 h 22 HYPERLINK l _Toc388898994 第 4 章 核心網 CS 域 PAGEREF _Toc388898994 h 24 HYPERLINK l _Toc388898995 4.1 CS 域網絡結構 PAGERE

10、F _Toc388898995 h 24 HYPERLINK l _Toc388898996 4.2 CS 領域功能 PAGEREF _Toc388898996 h 25 HYPERLINK l _Toc388898997 4.3 CS 域接口 PAGEREF _Toc388898997 h 26 HYPERLINK l _Toc388898998 第 5 章 核心網 CS 領域業務流程 PAGEREF _Toc388898998 h 30 HYPERLINK l _Toc388898999 5.1 手機通話流程 PAGEREF _Toc388898999 h 30 HYPERLINK l _

11、Toc388899000 5.2 短信業務流程 PAGEREF _Toc388899000 h 32 HYPERLINK l _Toc388899001 5.3 切換過程 PAGEREF _Toc388899001 h 33 HYPERLINK l _Toc388899002 5.4 位置更新過程 PAGEREF _Toc388899002 h 36 HYPERLINK l _Toc388899003 第六章 CS域設備的數據配置 PAGEREF _Toc388899003 h 38 HYPERLINK l _Toc388899004 6.1 HLR的數據配置 PAGEREF _Toc3888

12、99004 h 38 HYPERLINK l _Toc388899005 6.2 MGW的數據配置 PAGEREF _Toc388899005 h 42 HYPERLINK l _Toc388899006 6.3 MSCS 的數據配置 PAGEREF _Toc388899006 h 43 HYPERLINK l _Toc388899007 6.4 數據配置過程中的失效分析 PAGEREF _Toc388899007 h 45 HYPERLINK l _Toc388899008 6.4.1 ZXWN HLR 失效分析 PAGEREF _Toc388899008 h 45 HYPERLINK l

13、_Toc388899009 6.4.2 ZXWN MGW失效分析 PAGEREF _Toc388899009 h 46 HYPERLINK l _Toc388899010 6.5 TD-SCDMA 展望 PAGEREF _Toc388899010 h 48 HYPERLINK l _Toc388899011 第七章小結 PAGEREF _Toc388899011 h 50 HYPERLINK l _Toc388899012 參考文獻 PAGEREF _Toc388899012 h 51 HYPERLINK l _Toc388899014 畢業設計總結 PAGEREF _Toc388899014

14、 h 53第一章介紹1.1移動通信發展背景第一代移動通信技術 (1G) 指的是 1980 年代制定的原始模擬、純語音蜂窩標準。第一代移動通信技術主要采用模擬技術和頻分多址（FDMA）技術。 .由于傳輸帶寬的限制，移動通信無法進行遠距離漫游，只能是區域性的移動通信系統。第一代移動通信存在容量有限、標準過多、相互不兼容、性能差、通話質量差、無法提供數據服務、無法提供自動漫游等諸多缺點。第二代移動通信系統(2G)是自1990年代初以來已廣泛使用的數字移動通信系統。使用的技術主要是時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）兩種技術。第二代移動通信系統采用數字化，特點強，頻譜利用率高，可提供豐富的業務，

15、標準化程度高。但是由于使用的標準不同，移動標準并不統一，用戶只能覆蓋同一個標準。全球漫游，但全球漫游尚不可能。第三代移動通信系統（3G）是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通信技術。它是在第二代移動通信技術的基礎上進一步發展而來的。和數據服務移動通信系統。第三代移動通信系統在國際上統稱為IMT-2000。它是國際電信聯盟（ITU）于1985年提出的2000MHz頻段的系統，類似于第一代模擬移動通信和第二代數字移動通信系統。第三代移動通信系統的主要特點是可以提供移動多媒體服務，可以更好地實現全球無線漫游，處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括Web在內的服務瀏覽、會議、電子商務等信息服務。第三

16、代移動通信系統的主要技術標準是歐洲的WCDMA系統、美國的CDMA2000系統和中國的TD-SCDMA系統。第四代移動通信系統（4G），又稱寬帶接入和分配網絡，具有超過2Mb/s的非對稱數據傳輸能力，首次實現三維圖像的高質量傳輸。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網。與第三代標準相比，第四代移動通信標準具有數據速率高、頻譜利用率高、發射功率低、業務支持能力靈活等優點。它基于正交頻分復用（OFDM）技術。另外，第四代移動通信系統是一種綜合多功能寬帶移動通信系統，是一種寬帶接入IP系統。國際電信聯盟 (ITU) 已將 WiMax、HSPA+、LTE、LTE-Advanced 和 Wireless

17、MAN-Advanced 納入 4G 標準，目前有五個 4G 標準。1.2移動通信網絡拓撲移動通信網絡拓撲如圖1-1所示：圖1-1移動通信網絡拓撲邏輯網元可以分為UE（User Equipment Terminal）、無線接入網（RAN）和核心網（CN）。無線接入網也可以借用UMTS中陸地RAN的概念，所以也簡稱為UTRAN。RAN包含以下兩部分：Node B（B節點）、RNC（Radio Network Controller）。CN主要由電路域（CS）和分組域（PS）組成，其中包含的邏輯網元主要有：MSC/VLR（移動業務交換中心/訪問者位置寄存器） 、 HLR（歸屬位置寄存器） 、 GMS

18、C （移動業務交換中心網關） 、 SGSN（服務GPRS支持節點） 、 GGSN（GPRS支持節點網關）。第二章TD-SCDMATD-SCDMA概述TD-SCDMA（時分同步碼分多址）是信息產業部電信科學技術研究所（現大唐集團）在國家信息技術部的支持下，經過多年研究提出的具有一定特點的第三代技術。國家主管部門。移動通信（3G）系統標準是我國100年通信史上第一個具有自主知識產權的國際通信標準。我國原無線通信標準組（CWTS）最終修訂后，標準文件經原郵電部批準，代表我國提交給國際電信聯盟（ITU）及相關國際標準組織。 1998年6月，獲得國際電信聯盟批準。 (ITU) 接受的三大 3G 無線通信

19、主流標準之一。TD-SCDMA體系結構完全遵循3GPP規定的UMTS網絡結構，可分為UMTS陸地無線接入網（UTRAN）和核心網（CN）。它與 WCDMA 相同。TD-SCDMA是世界上唯一使用智能天線的3G系統。它還采用了聯合檢測、中繼切換、同步碼分多址、上行同步、軟件無線電、低碼片速率、時分雙工、自適應功率調整等技術。 TD-SCDMA是頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA ）三種基本傳輸模式的靈活組合。特征。在TD-SCDMA系統中，由于采用TDD模式，上下行使用相同的頻率，同時上下行的空間物理特性完全相同。因此，只要在基站根據上行數據進行空間參數的估計，然后根

20、據這些估計對下行數據進行數字整形，就可以達到自適應波束賦形的目的，發揮智能機的作用。天線可以充分利用。2.2 TD-SCDMA網絡結構TD-SCDMA網絡結構圖如圖2-1所示：圖2-1 TD-SCDMA網絡結構( 1 ) 網絡結構中的關鍵術語： CN：核心網，分為電路域（Circuit Switched：CS）和分組域（Packet Switched：PS）；RNC：Radio Network Controller，第三代（3G）無線網絡中的主要網元，RNC是控制和管理一個或多個Node B的無線資源的功能實體； Node B：基站，相當于收發器，對應于GSM網絡中的BTS，是負責UE及其下一

21、個或多個小區收發的邏輯節點；它還參與無線電資源的管理； UE：用戶設備、手機、電腦等； OMC-R：無線網絡運維中心； RNC和Node B組成一個RAN（Radio Access Network）系統，或UTRAN（Terrestrial Radio Access Network）；終端的無線移動管理由UTRAN控制，并連接到核心網。( 2 )網元之間的接口為：RNC與CN之間的Iu接口是UTRAN與CN之間的接口（根據RNC連接核心網CS域MSC或PS域SGSN分為Iu-CS和Iu-PS）； Node B和RNC之間的Iub接口； UE和Node B之間的Uu接口，或者UE和UTRAN之間

22、的接口； O RNC 和 OMC-R 之間的接口，用于操作管理。此外，RNC和RNC之間還有一個Iur接口，用于RNC之間的切換和重定位。目前國內生產的RNC通過硬切換來處理RNC之間的切換過程，并沒有實現這個接口。2.3 TD-SCDMA技術接口協議TD-SCDMA的UTRAN結構如圖2-2所示：圖2-2 TD-SCDMA的UTRAN結構( 1 ) Uu接口協議Uu接口從協議的角度可以分為以下三個協議層：物理層（L1）、數據鏈路層（L2）和網絡層（L3 ）。L2 層包括媒體訪問控制 (MAC)、無線鏈路控制 (RLC)、分組數據匯聚協議 (PDCP) 和廣播/多播控制 (BMC)。L3 層包

23、括無線資源控制 (RRC)、移動性管理 (MM) 和連接管理 (CM)Uu接口的用戶面主要傳輸用戶數據；控制平面傳輸相關信令，建立、重新配置和釋放各種3G移動通信無線承載業務。(2) Iu接口相關協議 Iu接口的協議棧分為：兩個平面（縱向）：控制平面和用戶平面。兩層（水平）：無線網絡層和 HYPERLINK javascript:; t _self 傳輸網絡層。 Iu接口功能：移動性管理、位置區更新報告、RNC間切換和系統間切換、無線接入承載RAB管理、Iu數據傳輸、正常數據傳輸、異常數據傳輸、UE-CN連接信息透傳、尋呼尋呼，安全模式控制，過載控制。 Iu接口分為兩個域：電路域Iu-cs和分

24、組域Iu-ps。 Iu-cs協議結構如圖2-3所示，Iu-ps協議結構如圖2-4所示：電路交換域在傳輸網絡層通過AAL2或AAL5直接映射到ATM，而面向分組的域在傳輸網絡層采用IP over ATM的形式。目前的實現是CS域可以使用ATM傳輸。也可以使用IP傳輸。ATM（Asynchronous Transfer Mode）層位于物理層之上，利用物理層提供的服務以信元為單位與對等層進行通信。 ATM層與物理介質的類型和物理層的具體實現以及它所傳輸的業務類型無關。它僅識別和處理標頭。也就是說，ATM 層負責從上層添加 48 字節的信元凈荷。 5字節頭，或者從物理層的信元中去掉頭，致給上層。IP

25、協議提供了全球統一的尋址方式，屏蔽了物理網絡地址的差異，使路由搜索成為可能。同時，IP協議提供了全球統一的報文格式，屏蔽了網絡鏈路層差異，使網絡互聯成為可能。RANAP和Iu-UP協議層分別是無線網絡層Iu接口上的控制面協議和用戶面協議。 Iu接口的無線網絡信令由無線接入網應用部分RANAP和服務域廣播協議SABP組成。 RANAP和SABP協議構成了處理CN和UTRAN之間所有過程的機制，RANAP可以在CN和UE之間透明傳輸。沒有 UTRAN 解釋和處理的消息。RANAP（Radio Access Network Application Part Protocol）是Iu接口控制平面上最重

26、要的協議。主要通過RNC與CN之間高層協議的封裝和承載，實現上層業務的信令傳輸功能。具體包括：Iu接口的信令管理、RAB管理、UE-CN信令直傳功能等。Iu-UP（Iu接口用戶面協議）主要用于在Iu接口上傳輸RAB相關數據，包括透明和支持兩種模式。前者用于實時性能較低的業務（如分組業務），后者用于實時業務。服務（Iu-CS 的 AMR 語音數據）。圖2-3 Iu-cs 協議結構圖 2-4Iu-ps 協議結構( 3) Iub接口相關協議 Iub接口功能：常用功能：公共傳輸通道管理、 Iub公共通道數據傳輸、 Node B邏輯管理、運維（小區配置、故障管理） 、系統信息管理、公共測量、資源校驗、異

27、常管理、定時和同步管理。專用功能：專用傳輸信道管理、無線鏈路RL監測、專用測量管理、定時和同步管理、上行外環功率控制、 Iub專用數據傳輸。 Iub接口控制平面的最高協議是NBAP（基站協議的對應部分），用戶平面由若干幀協議（FP）組成。NBAP的功能主要包括Node B邏輯運維功能和專用NBAP功能。Node B的邏輯運維功能主要包括小區和公共信道的建立、重構和釋放，一些與小區和Node B相關的測量控制，以及一些故障管理功能，如資源阻塞、去塊、復位等。( 4 ) Iur接口相關協議Iur接口控制平面的最高層協議是RANSAP。 Iur接口函數Iur接口的作用主要是完成UE與RNC之間軟切換

28、時的數據傳輸。 3GPP規定的Iur接口是一個邏輯實體。也就是說，Iur接口可以和Iu接口共享一個傳輸，也可以和一個獨立的物理接口相連。 Iur接口協議RNSAPRNSAP主要包括四個主要功能： RNC 之間的移動管理功能，主要包括SRNC 重定位、RNC 與UTRAN 注冊區之間的小區更新、RNC 之間的尋呼和協議錯誤報告。專用信道數據傳輸功能，包括DCH狀態下軟硬切換專用信道的建立和釋放，Iur接口專用傳輸信道的建立和釋放，Iur接口專用傳輸信道的建立和釋放，DCH傳輸信道的傳輸SRNC 和 DRNC 之間的塊，DRNS 無線鏈路管理等。公用信道數據信道傳輸功能，包括建立和釋放Iur接口公

29、用信道數據流傳輸所需的傳輸連接，分離MAC-d（SRNC）和MAC-c （DRNC）功能（DRNC負責下行的調度）數據傳輸），MAC-d（SRNC）和MAC-c（DRNC）之間的流量控制。全局資源管理功能，包括RNC間小區測量信息的傳遞、RNC間Node B定時信息的傳遞等。TD-SCDMA關鍵技術2.4.1智能天線1.智能天線智能天線是安裝在基站現場的雙向天線，通過一組具有可編程電子相位關系的固定天線單元獲取方向性，可以同時獲取基站與移動臺之間各鏈路的方向特性.智能天線的原理是將 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.sogou%20%20%20%20/lemma/Sh

30、owInnerLink.htm?lemmaId=16850 無線電信號指向特定方向產生空間定向 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.sogou%20%20%20%20/lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=66266378 波束，使天線的主波束對準用戶信號的到達方向DOA（Direction of Arrinal），旁瓣或零點與干擾信號的到達方向對齊， HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.sogou%20%20%20%20/lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=12524577 以達到充分有效利

31、用移動用戶信號和去除或抑制干擾信號的目的。2.類型智能 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.sogou%20%20%20%20/lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=16247 天線可分為兩種類型：切換 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.sogou%20%20%20%20/lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=66266378 波束天線和自適應陣列。(1)交換梁交換波束使用許多窄波束天線，每個指向略有不同的方向，以覆蓋整個 120 度扇區。隨著該扇區的移動用戶移動，系統的智能天線從一根天線切換

32、到另一根天線。(2) 自適應數組自適應陣列使用 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.sogou%20%20%20%20/lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=8656302 陣列天線和復雜的 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.sogou%20%20%20%20/lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=45326 數字信號處理將天線波束從一個位置轉換到下一個位置。2.4.2聯合檢測聯合檢測是多用戶檢測的一種。 CDMA系統中多用戶的信號在時域和頻域上是混疊的。接收時，需要采用一定的信號分離方法，在

33、數字域中對各個用戶的信號進行分離。信號分離方法大致可分為單用戶檢測技術和 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.sogou%20%20%20%20/lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=146996 多用戶檢測技術兩類。聯合檢測算法的具體實現方法有很多，大致分為三類：非線性算法、線性算法和決策反饋算法。根據目前的情況，TD-SCDMA系統采用了其中一種線性算法，即迫零線性塊均衡（ ZF-BLE ）方法。聯合檢測技術消除或最小化所有用戶的多址干擾，導致每個載波的用戶負載增加。需要注意的是，由于并行用戶數量的增加，計算復雜度會呈指數級增長，同時高于正

34、常的噪聲也會減小移動范圍。因此，聯合檢測僅在并行用戶數量相對較少的環境中有效。2.4.3上行同步在CDMA移動通信系統中，下行總是同步的，所以同步CDMA一般是指上行同步。上行同步要求不同距離的不同用戶終端的上行信號能夠同步到達基站。對于時分雙工(TDD)系統，上行同步可以給系統帶來很大的好處。由于移動通信系統工作在具有嚴重干擾、多徑傳播和多普勒效應的實際環境中，幾乎不可能實現理想的同步。然而，同步每個用戶上行信號的主路徑對于提高系統性能和簡化基站接收機的設計具有明顯的好處。另外需要說明的是，這里所說的同步是指空中接口的同步，不包括網絡間的同步。TD-SCDMA是同步CDMA，即CDMA系統中

35、的所有無線基站同步接收和致。 TD-SCDMA的同步技術包括網絡同步、初始化同步、節點同步、傳輸信道同步、無線接口同步、Iu接口時間校準、上行同步等。由于CDMA移動通信系統中的下行始終是同步的，所以同步CDMA主要是指上行同步，即需要不同位置、不同距離的不同用戶終端的上行信號同步到達基站。TD-SCDMA上行鏈路中各終端致的信號在基站解調器處完全同步，這是通過軟件和物理層設計實現的，使得正交擴頻碼的各個碼道在解擴時可以完全正交。兩者之間不會存在多址干擾，克服了異步CDMA技術中各移動終端向基站致的碼道到達時間不同造成的非正交碼道的干擾問題。2.4.4繼電器切換中繼切換是我國第三代移動通信系統

36、提出的概念。它不同于硬切換和軟切換。它基于同步CDMA技術和智能天線的結合。當手機用戶進行切換時，TD-SCDMA系統使用智能天線粗略定位用戶的方位角和距離，基站和基站控制器根據方位角和距離判斷用戶現在是否正在移動到另一個基站。距離信息。區域。中繼切換主要用于TD-SCDMA系統。在切換過程中，基于系統的智能天線、上行同步和特殊幀結構等技術，系統可以進行上行預同步，獲取移動臺的位置信息進行切換。決策，從而實現快速、可靠和高效的一天切換。TD-SCDMA系統采用的中繼切換是一種不同于硬切換和軟切換的新切換方式。與軟切換相比，兩者都具有切換成功率高、掉話率低的優點。 ，它們的區別在于，中繼切換不需

37、要移動臺與多個基站長時間保持鏈路，從而克服了軟切換需要占用更多信道資源、信令復雜、導致系統負載增加和下行干擾等問題。與硬切換相比，都具有資源利用率更高、算法更簡單、系統信令負載相對輕的優點。它們的區別在于中繼切換斷開了原基站和目標基站的連接。在建立通信鏈路時，上下行分開進行，克服了傳統硬切換中掉話率高、切換成功率低的缺點。因此，可以認為中繼切換給系統帶來的突出優勢是切換成功率高、信道利用率高。第三章TD-SCDMA核心網3.1核心網演進TD-SCDMA網絡規則按照R99-R4-R5階段演進。在演進過程中，核心網的基本網絡邏輯沒有改變，都分為電路域和分組域，只是在R5版本中增加了多媒體子系統。

38、（IM小號）。網元實體的變化主要體現在R99的MSC到R4階段在邏輯上分為MGW和MSC Server，并增加了傳輸信令網關（T-SGW）和漫游信令網關（R-SGW）。同時。在R4的基礎上，增加了IMS（多媒體子系統）。同時在R4和R5階段增加了相應的接口。UMTS網絡的基本結構如圖3-1所示：圖3-1 UMTS網絡基本組成(1) UMTS R99的網絡演進核心網分為電路域（CS）和分組域（PS）。電路域由GSM Phase2+的電路核心網演進而來。網元包括移動業務交換中心（MSC）、訪問位置寄存器（VLR）和網關。移動業務交換中心（GMSC），分組域是基于GPRS核心網演進的。網元包括服務G

39、PRS支持節點（SGSN）、網關GPRS支持節點（GGSN）、歸屬位置寄存器（HLR）、認證中心（AuC）和設備識別寄存器（EIR），共享電路域和分組域的網元。從整個CN子系統來看，UMTS R99核心網與GSM、GPRS核心網的區別主要體現在Iu接口和A接口的區別，CAMEL的區別以及業務的區別。無線接入網的網元包括兩部分：無線網絡控制中心（RNC）和TD-SCDMA的收發基站（Node B）。與GSM和GPRS相比，無線網絡子系統發生了革命性的變化。此外，核心網PS域通過Gi和Gp接口接入其他PLMN網絡或PDN網絡，CS域通過PSTN接入固網或其他PLMN。R99是3GPP第三代網絡標準

40、化的第一階段版本。 R99 的協議標準化在 2001 年 6 月被凍結，后續的修訂將在 R4 版本中進行。為了保證運營商的投資利益，R99在網絡結構設計中充分考慮了2G/3G的兼容性，支持現網向3G的平滑過渡。因此，基本網絡結構的核心網絡部分保持不變。為了支持3G業務，部分網元增加了相應的接口協議，原有的接口協議也進行了不同程度的改進。與GSM和GPRS網絡結構相比，UMTS R99網絡的接口與協議有一定的繼承性。同時，由于采用了TD-SCDMA技術，空中接口和無線接口都發生了革命性的變化。(2) UMTS R4的網絡演進R4網絡基于3GPP TS23.002 V4.3.0版本。與R99網絡一

41、樣，R4網絡的基本結構也分為核心網和無線接入網。在核心網側，分為電路域和分組域兩部分。相比之下，主要變化發生在電路域，而分組域沒有變化。基本網元實體和接口大多繼承R99網絡實體和接口的定義。與R99網絡定義相同的網絡實體在基本功能上沒有變化，相關協議也大同小異。 R99網絡電路域的網元實體（G）MSC演進為R4階段的媒體網關MGW和（G）MSC Server兩部分，漫游信令網關R-MGW和傳輸信令網關添加了 T-MGW 。(3) UMTS R5的網絡演進R5階段UMTS基礎網絡的網元實體繼承了R4的定義，沒有變化。不同的是增強了網元的功能。由于增加了IP多媒體子系統，還增加了基礎網絡和IM多媒

42、體子系統。界面。 R5階段需要BSC提供Iu-CS接口和Iu-PS接口，這是R5網絡與R4、R99網絡的一大區別。另外，在R5階段，增加了HSS實體來代替HLR。 HSS實體比HLR功能更強，支持IP多媒體子系統。當不需要區分CS域實體和IP多媒體子系統實體時，在R4 CS域中使用MGW的概念。當需要區分時，CS-MGW用于定義CS域的媒體網關，IM-MGW用于定義IP多媒體網關。表3-2 3G標準各版本特點無線接入網核心網（電路域）核心網（包域）GSM/GPRS高達 72k 至 144kbps 的無線數據傳輸傳統電路交換組網基于IP，通過SGSN和GGSN使用GTP協議的網絡3GPP R99

43、FDD WCDMA；高達 384k 至 2Mbps 的無線數據傳輸沒有重大改進沒有重大改進3GPP R4新增 TD-SCDMA采用控制與承載分離的軟交換網絡。沒有重大改進3GPP R5/R6添加了高速下行鏈路分組數據訪問 (HSDPA)沒有重大改進疊加IP多媒體子系統（IMS），提供IP多媒體服務從實體的角度看無線接入網。改變的主要思想是將無線部分IP化，形成真正意義上的全IP網絡。在核心網R5階段，除了上述基礎網絡結構的變化外，重要的是引入IP Multimedia Subsystem IMS（IP多媒體子系統）實體，即以CSCF為核心的IMS系統形成。語音、數據、圖像等各種媒體流的傳輸完全

44、在IP網絡上實現。 IP 多媒體子系統包括提供 IP 多媒體服務的所有相關實體。 IMS包括CSCF、BGCF、MGCF、IM-MGW、HSS、MRF等相關網絡實體。3.2核心網主要功能實體核心網的主要功能實體包括CS域實體、PS域實體、PS域和CS域的公共實體、IP多媒體核心網子系統實體。(一)公共實體包括：歸屬用戶服務器（HSS）IMS系統中HSS的主要功能是用戶和業務數據管理。在 R5 階段之前，移動網絡的用戶數據集由 HLR 和 AUC 集中管理。 IMS系統引入后，HSS出現，HSS用于替代之前版本的HLR和AUC，作為CS域、PS域和IMS域的通用用戶和業務數據管理實體。訪問位置寄

45、存器（VLR）訪客位置寄存器 (VLR) 為其控制區域內的移動用戶提供服務。它存儲注冊移動用戶進入其控制區域的相關信息，并為注冊移動用戶提供建立呼叫連接的必要條件。 VLR 從移動用戶的歸屬位置寄存器 (HLR) 獲取并存儲必要的數據。一旦移動用戶離開VLR的控制區域，它會在另一個VLR重新注冊，原VLR將取消臨時記錄的移動用戶數據。因此，VLR 可以看作是一個動態的用戶數據庫。設備標志寄存器（EIR）EIR是存儲移動臺設備參數的數據庫，用于移動臺設備的識別和監控，拒絕非法移動臺進入網絡。EIR 數據庫由以下國際移動設備身份 (IMEI) 表組成： 白色，用于存儲已知分配給合法設備的那些 IM

46、EI；黑色，用于存儲因某種原因被報告丟失或拒絕服務的移動臺的 IMEI：灰色，保存有問題（例如，軟件故障）的移動臺的 IMEI，但問題還不足以使這些 IMEI變黑。短消息服務網關（SMS-GMSC）作為短消息服務中心和PLMN之間的接口，它使短消息能夠從服務中心（SC）傳輸到移動臺（MS）。(2) CS域實體包括R99中的移動業務交換中心(MSC)和網關MSC(GMSC)。網關MSC（GMSC）是用于連接核心網CS域和外部PSTN的實體。通過GMSC，可以完成CS域與PSTN的通信。其主要功能是為PSTN與CS域的互聯提供物理連接，具有固定用戶呼叫移動用戶時漫游到HLR的功能。在R4中，MSC

47、演進為MSC Server，CS-MGW、VLR和MSC Server集成在一起。 GMSC也演變成CS-MGW和GMSC server。(3) PS域實體主要包括服務GPRS支持節點(SGSN)和網關GPRS支持節點(GGSN)。3.3核心網功能(1) GPRS無線資源(GRR)管理GPRS無線資源管理的過程是建立、維護和釋放無線資源(RR)連接，以內容網絡和移動臺之間的點對點對話。這包括小區選擇/重選和切換過程。無線電資源管理包括與管理公共傳輸資源相關的功能，例如物理信道和控制信道上的數據。它還包括在沒有建立RR連接時接收單向BCCH和CCCH，內容自動小區選擇/重選等。(2) GPRS移

48、動管理(GMM)GMM 主要由移動性管理子層執行。其主要功能是支持用戶終端的移動性，例如，通知網絡用戶移動終端的當前位置，提供用戶身份；移動性管理子層的另一個功能是在上層連接管理子層提供不同的實體。連接管理業務。移動性管理子層包括兩個過程：用于非 GPRS 服務的移動性管理 (MM) 過程和用于 GPRS 服務的 GMM 過程。所有的 MM 過程只有在 MS 和網絡之間建立 RR 連接后才能執行，否則 MM 子層必須發起 RR 連接建立。(3)連接管理（CM）CM連接管理子層包括呼叫控制、短信服務、會話管理和補充服務等，對網絡提供的服務進行控制和管理。呼叫控制在呼叫控制協議中，定義了多個呼叫控

49、制實體。每個呼叫控制實體相互獨立，使用自己的MM連接與通信對等實體進行通信。不同的呼叫控制實體由不同的處理標識。 .基本過程由兩個對等實體之間使用的特定順序形成，這些基本過程作為描述該子層的基礎。基本流程分類如下：呼叫建立過程通話清算流程呼叫通知階段過程其他流程短信服務短消息業務是通過服務中心在移動臺和下一個短消息實體之間傳輸消息。該服務中心是短消息的存儲轉發中心。會話管理會話管理的主要功能是支持用戶終端的PDP上下文處理。會話管理包括已識別 PDP 上下文的激活、去激活和修改過程。只有在 MS 和網絡之間建立了 GMM 上下文時，才能執行識別訪問的會話管理過程。如果沒有建立 GMM 上下文，

50、則 MM 子層會通過 GMM 發起 GMM 上下文的建立。第四章核心網CS域4.1 CS域網絡結構在標準化組織3GPP的系統架構中，網絡分為接入網和核心網。核心網與接入網之間的Iu接口是一個公共的、開放的接口，不限制核心網和無線接入網的網絡結構的變化和演進。可以說，核心網和接入網是相互獨立的。至于核心網，接入網使用的具體接入方式是一樣的。 TD-SCDMA 在 3GPP R4 版本之后成為 UMTS 標準。R99的電路域與GSM核心網相同。接入網分組化的AAL2語音仍需通過編解碼轉換器轉換為64K TDM語音，傳輸資源利用率低； R4的電路域實現媒體網關和媒體網關。控制器（MGC）相互分離，采

51、用軟開關技術的思想。由于優化的語音編解碼轉換器，提高了TD-SCDMA系統網絡部分語音包的時延，提高了語音質量。只需要在與PSTN通信的網關上實現，提高了核心網傳輸資源的利用率； R5核心網增加了IMS-IP多媒體子系統，實現了會話控制實體CSCF和承載控制實體MGCF的物理分離。它使用分組域作為承載傳輸，更好地實現了對多媒體業務的控制，并且不需要電路域。從R99到R4，UMTS的基本結構在電路領域發生了變化。 R99網絡電路域的網元實體MSC按照呼叫控制和承載與承載控制分離的思想，在R4階段演化為兩個媒體網關MGW和MSC Server。部分增加了漫游信令網關R-MGW和傳輸信令網關T-MG

52、W；同時，相關接口也發生了變化， MGW與MSC Sever之間的Mc接口、MSC Sever與GMSC Sever之間的Nc接口、MGW與R-MGW與HLR之間的Mh接口等.核心網CS域網絡結構如圖4-1所示：圖4-1 核心網CS域網絡結構4.2 CS域功能CS域中的實體包括MSC和網關MSC(GMSC) 。其主要功能描述如下：1. MSCMSC 是 CS 域的核心，執行與移動臺處理電路交換業務所需的所有功能。它是為位于MSC控制區域內的移動用戶執行信令和交換功能的交換機。MSC由MSC Server和CS-MGW兩個實體組成，完成其所有功能。(1 ) MSC Server用于處理信令。主要

53、由MSC的呼叫控制和移動控制兩部分組成。負責CS域的呼叫控制，完成用戶/網絡信令到相關網絡/網絡信令的轉換。 MSC Server包括一個VLR，它保存了移動用戶的業務數據和CAMEL相關數據。(2 ) CS-MGW用于處理用戶數據，可以終結電路交換網絡的承載信道和分組交換網絡的媒體流。通過Iu接口，CS-MGW可以支持媒體轉換、承載控制和凈荷處理，可以為支持UMTS/GSM傳輸媒體提供必要的資源。2. GMSCGMSC負責移動網絡到固定網絡，完成從固定網絡到移動網絡的轉移，并執行到MS實際位置的路由功能。當網絡將呼叫轉移到PLMN，但無法查詢HLR時，將呼叫轉移到GMSC，GMSC會查詢HL

54、R。并接入到MS所在MSC的呼叫。GMSC可以通過處理信令的GMSC服務器和處理用戶數據的CS-MGW來完成所有功能。 GMSC服務器主要由GMSC的呼叫控制和移動控制兩部分組成。 CS-MGW的功能如上所述。(1)媒體網關MGW（媒體網關）對于一個定義好的網絡，MGW可以看作是PSTN/PLMN傳輸的終結點，包括斷點承載和媒體處理設備（如轉碼器、回聲抑制單元等）。MGW 可以終止來自電路交換網絡和分組網絡的承載信道（例如，IP 網絡中的 RTP 流等）。在Iu接口上，MGW可以支持媒體轉換、承載控制和凈荷處理。 MGW 將提供必要的資源來支持 UMTS/GSM 傳輸介質。 MGW 承載控制和

55、有效載荷處理能力必須支持移動特定功能，例如 SRNS 重定位/切換等。4.3 CS域接口核心網部電路域接口是核心網部各功能實體之間完成電路交換功能的接口，主要包括B、C、D、E、F、G、H、J、K接口； H接口為對外接口，C、D、E、F、G、K接口采用基于7號信令方式的MAP協議，J接口采用基于7號信令方式的CAP協議.(1)核心網CS域的接口主要包括： （G）MSC Serve-CS-MGW參考點（Mc參考點）Mc是（G）MSC Server和MGW之間的接口，具有以下特點：完全符合H.248標準；有靈活的連接處理，支持不同的呼叫模型處理不同的媒體，讓H.323用戶可以不受限制地使用；開放式

56、結構，支持接口的封裝定義和定義的擴展；MGW物理節點資源動態共享，一個物理MGW可以劃分為多個獨立的邏輯MGW；根據H.248協議實現MGW控制的承載和管理資源之間的動態傳輸資源共享；支持移動特定功能，例如 SRNS 重定位/切換等。 CS-MGW-CS-MGW參考點（Nb參考點）Nb接口是MGW之間的接口，實現承載控制和傳輸功能。此接口上的用戶數據傳輸可以是 RTP/UDP/IP 或 AAL2。 MSC server-GMSC server參考點（Nc參考點）Nc接口是MSC Server和GMSC Server之間的接口，進行網絡到網絡的呼叫控制。該接口可以使用 BICC 協議來實現。 M

57、SC-server與其關聯的VLR之間的接口（B接口）B接口是VLR和MSC之間的接口，VLR是漫游到相關MSC區域的用戶的位置和管理數據庫。當MSC需要使用其服務區域內的用戶相關數據時，MSC需要向VLR查詢。當移動臺更新位置時，MSC請求VLR存儲相關信息。當用戶開通補充業務或修改業務的部分數據時，VLR也會根據需要進行更新。需要說明的是，B接口是MSC-server/VLR的部分接口，因此沒有標準的信令規定。 HLR與MSC-server之間的接口（C接口）C接口是HLR和GMSC之間的接口。當固網無法查詢移動用戶的位置建立呼叫時，GMSC必須向HLR查詢被叫方的漫游。當網關MSC-se

58、rver想要獲取用戶呼叫或短消息的路由信息時，它必須向HLR詢問。 MAP 信令用于 C 接口。 HLR與VLR接口（D接口）該接口用于交換與移動臺位置和用戶管理相關的數據。 VLR 將移動臺的最新位置通知 HLR，HLR 將所有必要的數據致給 VLR，以支持移動用戶服務。當移動用戶需要更改特定業務的訂閱信息中的某些數據或數據被管理員修改時，HLR和VLR將交換相關數據。數據交換通常發生在用戶請求特殊服務時，或者用戶或網絡改變用戶數據時，該接口是標準協議接口。 MSC-server之間的接口（E接口）MSC之間的接口。當移動臺在通話過程中從一個MSC區域移動到另一個MSC區域時，為了通話的連續

59、性，必須執行切換過程，因此MSC-server通過E接口交換必要的數據來實現處理過程。切換過程結束后，MSC-server將信息轉換為A接口或Iu接口信令進行傳輸。 MSC-server與EIR的接口（F接口）MSC 和 EIR 之間的接口。該接口用于在MSC和EIR之間交換數據，以驗證移動臺IMEI的狀態。 F接口使用MAP信令。 VLR之間的接口（G接口）當移動用戶從一個 VLR 移動到另一個 VLR 區域時執行位置更新。位置更新的過程包括檢索 IMSI 和識別來自原始 VLR 的參數。 HLR與AuC接口（H接口）當 HLR 接受 MS 的鑒權請求時，如果 HLR 沒有信息，則向 AuC

60、 請求數據。該接口是子接口。(2)基于No.7信令的接口協議結構圖4-2基于No.7信令的接口協議結構TCAP 協議TCAP（事務能力應用部分，與TC相同）位于SCCP和MAP/CAP之間，屬于OSI中的應用層協議。 TCAP 還包括組件子層和事務子層。 MAP協議MAP（Mobile Application Part）用于C、D、E、F、G、J、K等接口，定義與電路無關的消息。 TUP 和 ISUP 協議TUP和ISUP協議用于MSC之間以及MSC與PSTN之間的電路管理和呼叫連接處理。第五章核心網CS域業務流程5.1 手機通話流程R4版本的CS域呼叫流程與R99版本的CS域呼叫流程的區別在