移動核心網交換專業介紹-2-聯通網絡：GSMWCDMALTE固定電話城域網網絡介紹－3－WCDMA網絡結構核心網的演變WCDMA與GSM/GPRS的比較業務流程介紹R4關鍵技術介紹提綱－4－WCDMAR99系統基本結構Iu-CSIu-PSGbAHCS域PS域3GCNGMSCMSCMSCInternetPSTN/其他運營商HLRGGSNSGSNGSM無線接入WCDMA無線接入－5－MSC主要功能呼叫處理

呼叫處理、號碼存儲和譯碼、路由選擇回聲抑制、AMR話音編解碼、數據傳輸安全保密

鑒權和加密功能、完整性保護

TMSI的分配VLR數據管理

用戶數據管理、用戶數據檢索位置登記、鑒權；漫游/切換號碼分配移動性管理

位置更新、切換/漫游登記、IMSI查詢功能計費話單處理

話單采集、話單格式轉換話單存儲－6－TMSC1TMSC1STP

HLRTMSC1TMSC1VMSCIW/GMSCVMSCVMSCGMSCTMSC2TMSC2MSC組網應用MSC可以同時承擔VMSC、TMSC、GMSC、短消息互通網關IW/GMSC以及STP的功能。－7－HLR/AuC主要功能用戶信息業務信息簽約信息位置信息基本用戶數據管理CAMEL業務管理CAMEL簽約數據管理O_CSIT_CSISS_CSI用戶鑒權數據管理鑒權信息管理位置更新切換路由區更新等移動性管理－8－R99核心網電路域各接口信令RNSRNSMSCNO.7MSCHLRSMCSCPRANAPRANAPTUP/ISUPMAPCAPMAP－9－R99核心網電路域各接口話音編碼GMSCMSCPSTNTDMRNSAMRG.711G.711MSC需要完成AMR編碼到64K的轉換工作－10－分組域網元在移動網絡中的位置RNCNodeBTDM/ATMPSTNIPIu-PSGnGnGpGiCGBillingCenterGaHLRMSCGGSNGMSC移動性管理網絡接入控制用戶數據和會話管理計費信息收集路由選擇和轉發路由選擇與轉發封裝和隧道傳輸用戶數據和會話管理動態分配IP地址計費信息收集用戶認證、安全管理Inter-PLMN計費信息收集話單格式轉換BSCBTSSGSNGbInternet－11－SGSN主要功能路由選擇轉發支持對PDPPDU的封裝和去封裝功能用戶數據管理存儲、修改和刪除當前用戶數據并支持HLR插入或刪除用戶數據移動性管理附著、分離、位置管理、清除、業務請求計費話單處理

話單采集、話單格式轉換話單存儲GPRS尋呼、Gs聯合尋呼、RNC無線資源管理無線資源管理－12－

路由選擇與轉發、地址翻譯和映射封裝和隧道傳輸用戶數據管理會話管理、互通功能

IP地址管理計費信息收集用戶認證，支持透明/非透明的Internet接入功能GGSN主要功能－13－R99核心網分組域各接口信令SMCGGSNInternetSGSNRNSNO.7HLRMSCGPRSbackboneRANAPMAPMAPGTP-C－14－CG網絡結構圖計費中心BSGPRSBoreTCP/IP網絡SGSN/GGSNSGSN/GGSNCGTCP/UDPGTP'協議FTAM/FTPFTAM/FTPCGOMMServerCGOMMClientCGOMMClient－15－SGSNGGSNBackboneNetworkS-SMT-CDRS-CDRM-CDRS-SMO-CDRG-CDRCG處理的的話單－16－CDR記錄的類型S-CDR——SGSN產生的PDP上下文相關的計費信息。G-CDR——GGSN產生的PDP上下文相關的計費信息。M-CDR——SGSN產生的和移動性管理有關的計費信息。S-SMO-CDR——SGSN產生的發送短消息的計費信息。S-SMT-CDR——SGSN產生的接收短消息的計費信息。－17－WCDMAR4系統基本結構Iu-CSIu-PSGbAHCS域PS域UMTSCNMSCServerGMGWInternetPSTN/ISDNHLRGGSNSGSNGSM無線接入WCDMA無線接入MGWGMSCServer2GNETR-SGWT-SGW－18－R4網絡特征SCPMSCServer

GMSCServer業務網絡HLRATM/IPBackboneH.248MGWUTRANH.248PSTN/GSMMGWR4的網絡結構采用NGN的分層架構，在控制層、傳送層、接入層實現了分離，是移動和固定NGN融合的起點實現業務和控制的分離考慮到IP網絡的一些固有問題，TDM技術成為可選的話音承載方式－19－WCDMAR4網絡的特點WCDMA網絡在向全IP演進的過程中是逐步演進的，首先實現電路域的IP傳輸，然后再考慮實現WCDMA整個網絡的IP傳輸；R4網絡和R99相比，主要的變化在CS域，PS域沒有任何變化；R4CS域基于呼叫控制與承載分離的思想，將MSC分為MGW和MSCServer；R4核心網內部的信令采用IP傳輸；為了實現和PSTN以及其它非IP的PLMN之間的信令互通，增加了T-SGW（傳輸信令網關）和R-MGW（漫游信令網關）；T-SGW和R-MGW是邏輯的功能實體，在物理上，兩者可能是合一的；R4新增的接口和協議：Mc：MSCServer～MGW，H.248協議；Nb：MGW～MGW之間，協議取決于承載，若采用ATM承載，則采用AAL2承載AMR碼流；若采用IP承載，則采用RTP承載AMR碼流。Nc：MSCServer～MSCServer之間，采用BICC協議－20－MSCSERVER功能介紹McMcNbNcMSCServerGMSCServerMGWMGWUTRANR99/GSM/PSTN

繼承R99MSC的所有電路域控制面功能，承載面的交換功能由MGW以多種承載方式實現；對外提供純粹的信令接口；集成R99VLR功能，以處理移動用戶業務及CAMEL相關數據；對電路域基本業務及補充業務涉及的MGW中承載終端及媒體流的控制，是通過3G擴展的H.248協議來實現的；與其他MSCserver間通過BICC信令實現承載無關的局間呼叫控制；支持MGW及自身的登記及故障恢復操作，并可要求MGW主動上報其終端特性SGWNO.7－21－GMSCSERVER功能介紹McMcNbNcMSCServerGMSCServerMGWMGWUTRANR99/GSM/PSTNSGWNO.7

由GMSC的呼叫控制和移動控制組成，只完成GMSC的信令處理功能。具有查詢位置信息的功能。如MS被呼時，網絡如不能查詢該用戶所屬的HLR，則需要通過GMSCserver查詢，然后將呼叫轉接到目前登記的MSCserver中。通過H.248協議控制MGW中媒體通道的接續。支持BICC與TUP/ISUP的協議互通。－22－MGW功能介紹McMcNbNcMSCServerGMSCServerMGWMGWUTRANR99/GSM/PSTNSGWNO.7

是R4核心網承載面的網關設備，位于CS核心網通往無線接入網（UTRAN/BSS）及傳統固定網（PSTN/ISDN）的邊界處；是Iu、PSTN/PLMN接口的承載通道，以及分組網媒體流（如RTP流）的終結點

MGW不負責任何移動用戶相關的業務邏輯處理。而是通過H.248信令，接受來自(G)MSCserver的控制命令

MGW可以支持媒體轉換、承載控制及業務交換等功能，如GSM/UMTS各類語音編解碼器、回音消除器、IWF、接入網與核心網側終端媒體流的交換，會議橋、放音收號資源等支持電路域業務在多種傳輸媒介（基于AAL2/ATM,TDM，或基于RTP/UDP/IP)上的實現，提供必要的承載控制－23－SGW功能介紹

信令網關SGW在基于TDM的窄帶SS7信令網絡與基于IP的寬帶信令網絡之間，完成MTP3用戶的傳輸層信令協議棧的雙向轉換(SIGTRANM3UA/SCTP/IP<=>SS7MTP3/2/1)。

SGW在物理實現上可與(G)MSCserver或MGW合一McMcNbNcMSCServerGMSCServerMGWMGWUTRANR99/GSM/PSTNSGWNO.7－24－R4核心網信令系統RNSBSS接入側信令網關控制信令/承載控制信令BSSAPRANAP承載控制信令BICC/TUP/ISUPH.248H.248ALCAP局間信令MAPMAPCAP移動性管理和業務MSCserverMGWMSCserverMGWHLRSMCSCP－25－WCDMAR5系統基本結構CS域PS域MSCServerGMGWHSSGGSNSGSNWCDMA無線接入MGWGMSCServerIMS域IMS-MGWSGWMGCFCSCFPSTNInternetNo.7－26－WCDMA各版本以及和2G的比較系統版本無線接入網核心網電路域核心網分組域GSM/GPRS1）FDDTDMA2）數據業務帶寬可達114Kbps1）采用TDM技術組網1）采用IP技術組網，2）GSN之間采用GTP協議3GPPR991）FDDWCDMA（5MHz載頻）2）無線接入網采用ATM技術3）數據業務帶寬可達2Mbps1）和GSM核心網相同2）AMR編碼，并將編解碼器從無線側移到核心網絡側.1）和GPRS核心網基本相同3GPPR41）和R99無線接入網基本相同2）增加對TD-SCDMA的支持

1）呼叫控制和承載完全分離2）IP/ATM/TDM多種組網方式3）基于IP/ATM組網時可采用

TrFO節省傳輸資源1）和R99核心網分組域完全相同3GPPR51）和R99無線接入網基本相同，但采用IP傳輸2）采用HSDPA等新技術，提高無線接口數據業務速率1）對電路域不作要求，和R99

或R4電路域相同1）在分組域上疊加了IP多媒體子系統IMS2）呼叫控制CSCF和媒體網關控制MGCF進一步分離－27－WCDMA網絡結構核心網的演變WCDMA與GSM/GPRS的比較業務流程介紹R4關鍵技術介紹編號計劃

提綱－28－Iu-CSIu-PSUMTSCNGMSCMSCInternetPSTN/其他運營商HLRGGSNSGSNWCDMA無線接入SCP核心網沒有采用分層結構，控制和承載沒有分離。電路域骨干傳輸仍是基于TDM的技術支持CAMEL3，兼容CAMEL2無線接入網Iu、Iur、Iub接口均引入了ATM技術WCDMA向NGN的演進—R99階段－29－R99技術分析優勢R99充分考慮了對現有產品的向下兼容。系統采用分組域和電路域分別承載與處理的方式，分別接入PSTN和公用數據網，從根本上保證了技術在現有網絡上的可操作性。實時業務的QoS的保證采用TDM技術組網的成熟性未解決問題R99是網絡發展的一個過渡結構，為了滿足向下兼容和網絡建設的快捷方便，就形成一些固有的缺陷。沒有從根本上解決網絡后續發展的問題，從而在一定程度上會造成新的投資浪費。－30－WCDMA向NGN的演進—R4階段網絡結構采用NGN的分層架構HCS域PS域UMTSCNMSCServerGMGWInternetPSTN/其他運營商HLRGGSNSGSNWCDMA無線接入MGWGMSCServerMGW可分布于不同的本地網，采用分散接入的方式?？杉性谑鞘校捎眉锌刂频姆绞?。MSCServer實現呼叫控制、業務控制、用戶數據庫管理等功能；MGW實現UTRAN到ATM/IP，以及PSTN的媒體流轉換。－31－R4技術分析優勢在核心網絡上體現了NGN的體系構架思想。電路域由TDM中心節點交換型演進為典型的分組話音分布式體系結構，業務邏輯與底層承載相分離。網絡結構分層增加了業務擴展的靈活性，網絡扁平化減少了傳輸過程的瓶頸，從根本上突破了網絡在后續演進過程中的障礙?？梢韵嘈?，R4的成熟應用將會帶來現有網絡運營的一個飛躍。未解決問題商業試行的范圍還比較小，運營商和各個廠家還需要一段時間來積累新網絡運營的經驗，需要關注和解決很多新的問題，如在IP網絡上的安全性問題，Qos問題等。－32－R99/R4核心網電路域的區別RNSRNSRNSSCPHLRMSCMSCTUP/ISUPTDMCAPOverTDMMAPOverTDMRNSRNSHLRSCPMSCServerMSCServerMGWRNSMAPOverTDM/IPCAPOverTDM/IPTUP/ISUP/BICCTDM/ATM/IPTDM/ATM/IPMGWH.248OverATM/IPH.248OverATM/IP－33－WCDMA向NGN的演進—R5階段

SCP未來真正的全IP網絡，實現端到端的IP業務；呼叫控制、承載控制、媒體網關的分離以及在IP網絡上的多業務融合體現了NGN的思想UTRANIM-MGWSIPASOSA/ParlaySGSNGGSNHSSMGCFCSCFH.248MAPIPIPSIPDiameterSIPIPTDMWebserverApp.ServerSIPR5增加了IMS系統，并實現了會話控制實體CSCF和承載控制實體MGCF在物理上的分離MGCF完成媒體網關的連接控制以及ISUP和IMS呼叫控制協議之間的轉換等功能CSCF完成IP多媒體業務的呼叫控制、會話管理等功能IMSPS域ExternalIPNetworkIPR99/GSM/PSTN－34－從R4到R5核心網結構的演變CS域PS域R4核心網CS域初期的R5核心網PSTNPSTN后期的R5核心網IMS域InternetInternetInternetPSTNMGWSGSNGGSNGMGWHLRGMSCServerMSCServerCS域PS域PS域GGSNSGSNGMGWMGWMSCServerGMSCServerPS域GGSNSGSNIMS域CSCFMGCFHSSIM-MGWCSCFIM-MGWMGCFHSSRNSRNSRNS－35－WCDMA網絡結構核心網的演變WCDMA與GSM/GPRS的比較業務流程介紹R4關鍵技術介紹編號計劃

提綱－36－WCDMA和GSM接口比較RNS

RNC

RNS

RNC

核心網絡(CN)

NodeB

NodeB

NodeB

NodeB

Iu

Iu

IurIub

Iub

Iub

Iub

UE

Uu

Uu

UEMSBTSBSCMSC/VLROMCSCHLR/AUCEIRMSC/VLRBTSMSPLMNPSTNISDNPSTDNNo.7MAPX.25X.25orNo.7UmAAbis－37－Iu和A/Gb差別接口名稱控制信令/用戶數據的傳輸信令承載方式－38－PhysicalLayerMTPSCCPBSSAPMTPSCCPBSSOMAPAGbGMM/SMLLCBSSGPL1bisNetworkServiceL1RRCMACATMRANAPAAL5RelayUuRLCSignallingBearerSCCP

ATMAAL5Iu-PsSCCPSignalingBearerRANAPGMMSM/SMS3G-SGSNRNS2G-SGSNA接口信令模型R99Iu-PS從信令承載方式上的比較...A/Gb/Iu接口控制面的比較－39－WCDMAPS域和GPRS之間移動性管理的差別移動性管理方面

MSMM移動性管理狀態機遷移圖IDLEGPRSAttachPDUTransmissionREADYTimerExpiredOrForcetoSTANDBYREADYSTANDBYGPRSDETACHGPRSMSMMStatesPSAttachPSSignallingConnectionReleasePSSignallingConnectionEstablishPSDetachDetach,PSAttachReject,RAURejectWCDMAPS域

MSMMStatesPMM-IDLESM-ACTIVEorINACTIVEPMM-CONNECTEDSM-ACTIVEorINACTIVEPMM-DETACHED－40－移動性管理方面SGSN移動性管理狀態機遷移圖GPRSSGSNMMStatesIDLEGPRSAttachPDUTransmissionREADYSTANDBYCancellocationOrImplicitDetachREADYTimerExpiredOrForcetoSTANDBYOrAbnormalRLCConditionGPRSDETACHOrCancellocationPSAttachPSSignallingConnectionReleasePSSignallingConnectionEstablishPSDetachDetach,PSAttachReject,RAURejectWCDMAPS域

SGSNMMStatesPMM-IDLESM-ACTIVEorINACTIVEPMM-CONNECTEDSM-ACTIVEorINACTIVEPMM-DETACHEDServingRNCrelocationWCDMAPS域和GPRS之間移動性管理的差別－41－

路由區更新方面GPRS中跨SGSN的重定位示意圖RA1HLR/AuC

oldSGSNGGSNRA2

newSGSNsourceBSCMStargetBSC①①①①②③③③③①③緩存區發生在SGSN;在GPRS中,只有硬切換WCDMAPS域和GPRS之間移動性管理的差別－42－RA1HLR/AuC

oldSGSNGGSNRA2

newSGSNsourceSRNCMStargetRNC①①①①①②③③③③①③

路由區更新方面R99PS域中跨SGSN的重定位示意圖緩存區發生在RNS;降低了SGSN的設計復雜性,平衡無線信道容量和處理能力重要的是具有了接口Iur從路由區更新角度考慮,具有“軟切換”概念WCDMAPS域和GPRS之間移動性管理的差別－43－WCDMA和GSM語音業務的區別

編碼方式不一樣

GSM語音編碼方案為REP－LTP（規則脈沖激勵－長期預測）每語音信道的編碼速率是恒定的13kbpsWCDMA語音編碼方案為AMR（自適應可變速率編碼），可提供8種編碼速率（4.75——12.2kbit/s）。

最重要的是3G可以根據網絡資源的當前狀況為用戶分配合適的帶寬資源。－44－GSM/GPRS使用三元組3G使用五元組AVGSM/GPRS只有網絡對用戶的接入認證3G實現了網絡和用戶之間的雙向認證3G與2G的安全比較－45－GSM/GPRS加密分別在BTS/SGSN實現3G增加了信令的完整性保護，以及同步消息認證機制3G的加密和完整性保護在RNC中實現3G與2G的安全比較－46－WCDMA網絡結構核心網的演變WCDMA與GSM/GPRS的比較業務流程介紹R4關鍵技術介紹

提綱－47－R4呼叫流程示例

－－3G用戶呼叫固定用戶UMTSCNMSCServerGMGWPSTN/其他運營商UEMGWGMSCServerNO.7H.248BICCH.248TUPTUP－48－R4呼叫流程示例

－－3G用戶呼叫3G用戶AMSCServerMGWUEMGWMSCServerNO.7UEBHLRHLRH.248H.248BICCMAPMAP－49－分組數據業務流程1PDP上下文激活請求

（NSAPI，type],APN等）2DNS_query(APN)和DNSResponse（IPOfGGSN）3Create_PDP_Req（TypeofPDP,APN）和Res（IPofMS)InternetSGSNDNSGGSNRNSBackbone－50－WCDMA網絡結構核心網的演變WCDMA與GSM/GPRS的比較業務流程介紹R4關鍵技術介紹

提綱－51－UTRANMGWPSTN本地網2本地網1UTRANPSTNIP骨干網MGWMGWMGWSGWNO.7MSCServer某本地網UTRANPSTNMGWMGWSGWNO.7本地網nMSCServer2MSCServer1IP骨干網BI