WCDMA网络结构

1、3G WCDMA/TD-SCDMA 网络结构 无线接入网+传输网 核心网+传输网主要内容1WCDMA 系统系统3G WCDMA系统包括三大部分： 终端（UE） 核心网（CN） 无线接入网（RAN）整个系统可分为两个域： UE 用户设备域 （ User Equipment Domain） CN RAN 基本架构域 （Infrastructure Domain）有时，核心网和无线接入网又合称承载网2WCDMA/TD-SCDMA 网络基本结构网络基本结构 IPNetworkGGSNSGSNMSC/VLRRNCNode BNode BIu PSRNCNode BNode BIubUuIu CSIurG

2、MSCMSC/VLRSGSN33G WCDMA系统相关名词系统相关名词UMTS ：Universal Mobile Telecommunication System, 通用移动通信系统（对应于3GPP标准）RAN： Radio Access Network，无线接入网UTRAN： UMTS Terrestrial Radio Access Network , UMTS 地面无线接入网CN: Core Network, 核心网UE：User Equipment，用户设备 USIM：UMTS Subscriber Identity Module ，UMTS用户识别模块ME： Mobile Equi

3、pment, 移动设备MAP: Mobile Application Part , 移动应用部分（信令）ATM: Asynchronous Transfer Mode, 异步传输模式4UMTS 无线接入网（无线接入网（UTRAN） 结构结构MSC/VLRSGSNRNCRNCNode BNode BNode BNode BUSIMMEIuCSIuPSCuUuIubIurUEUTRANCN5UTRAN 基站（Node B）基站（基站（NODE B)主要功能主要功能 对用户终端： 实现Uu接口的无线接入物理信道功能，即把传输信道的信息映射到无线物理信道上，并通过空中接口（Uu）发送到终端。对网络端：

4、通过定义的NBAP协议来实现Iub接口的功能。 根据RNC的控制指令来管理和配置小区的公共资源以及与UE有关的专用资源。 NODE B是由多个称为小区的逻辑实体组成。每个小区都有自己的ID和扰码。UE识别小区主要通过识别扰码和小区ID. R5及以后的版本，在NODE B中还增加了HSDPA和HSUPA功能，如快速调度、数据包重发等。6UTRAN 无线网络控制器（无线网络控制器（RNC） 无线网络控制器（无线网络控制器（RNC)RNC)的主要功能的主要功能 RNC是无线接入网（UTRAN)的交换和控制中心。 它主要包括两部分功能： 1. UTRAN无线资源管理(RRM) 接入控制 切换 负载控制

5、 功率控制（内环功控） 信道配置和重配等 2. 控制功能 小区（基站）的管理控制 无线承载（RB）数据处理和管理 业务和信令承载建立和释放 UTRAN的安全功能 数据库管理 UE定位等 7UTRAN 无线网络控制器（无线网络控制器（RNC） 无线网络控制器（无线网络控制器（RNC)RNC)的逻辑分类的逻辑分类 RNC在逻辑功能上又分为 控制RNC( Controlling RNC ,CRNC) 服务RNC（Service RNC, SRNC） 漂移RNC (Drift RNC, DRNC) RNC中用于控制基站公共传输资源的功能，称为CRNC。 RNC中针对某个用户业务数据（专用信道）的处理和

6、控制功能，称为SRNC。 DRNC 是相对SRNC来说的，当某个移动用户从SRNC控制的小区移动到其它RNC控制的小区，并产生软切换（通过RNC之间的Iur接口进行分集合并）时，除SRNC之外的RNC就称为DRNC。 在R5和R6的版本中，RNC的功能并无太多的变化，但在内部和外部的传输网络部分增加了基于IP的选项。HSXPA的大部分功能都是增加在NODE B。 8UTRAN 接口和传输网接口和传输网UU： 移动终端与基站的无线空中接口，无线物理传输层，上、下行各5MHz带宽。R5: 在R99/R4的基础上，空中接口增加了与HSDPA相关的物理信道。Iub： RNC与NodeB之间的接口，接口

7、信令：NBAP。R99/R4：Iub接口采用ATM传输方式，物理层可以是多个E1（28）或STM1。R5： Iub接口采用ATM传输方式或IP方式，由于引入HSDPA，传输数据量大大增加，物理层一般使用STM-1。 Iur： RNC与RNC之间的接口，接口信令：RNSAPR99/R4：Iur接口也采用ATM传输方式，物理层一般使用STM1。R5： Iur接口采用ATM传输方式或IP方式，物理层一般采用STM1。Iu-CS: RNC 与电路域核心网之间的接口，接口信令：RANAPIu-PS: RNC 与分组域核心网之间的接口，接口信令：RANAPR99/R4：Iu接口采用ATM传输方式，物理层一

8、般使用12个STM1。R5： Iu接口采用ATM传输方式或IP方式，物理层一般采用12个STM1。 9UMTS 无线接入网组网无线接入网组网10WCDMA/TD-SCDMA 核心网核心网 3G WCDMA与TD-SCDMA二个无线接入系统使用相同的 核心网，又称UMTS系统核心网。随着技术的演进，核心网目前主要有以下版本： R99 版核心网 R4 版核心网 R5 版核心网113GPP UMTS R993GPP UMTS R99 核心网核心网RAN“call”TDMCS域“session”IP BackbonePS域PSTNAuCSGSNGGSNMSC/VLRGMSCHLR12WCDMA/TD-

9、SCDMA 核心网（核心网（R99 版）版）MSC（ 移动交换中心）移动交换中心）： 执行本区域内所有UE的电路交换业务的发起、建立和释放以及切换等。VLR（访问位置寄存器）：负责用户的位置登记和位置信息更新，存储位于管辖区内的移动用户信息。在GSM中VLR是独立的，而3G中VLR与MSC成为一个整体，所以常写成“MSC/VLR”。GMSC(网关移动交换中心）：移动呼叫的路由迂回功能。负责和其它网络的输入/输出连接。HLR（归属位置寄存器）：负责管理移动用户的永久信息的数据库。如计费、签约和IMSI等信息。AuC(鉴权中心）：负责存储移动用户用于鉴权和在空中接口加密所需的数据。AuC为CS域和

10、PS域共用设备是存储用户鉴权算法和加密密钥的实体，AuC将鉴权和加密数据通过HLR发往VLR MSC以及SGSN 以保证通信的合法和安全。每个AuC和对应的 HLR关联只通过该HLR和外界通信通常AuC和HLR结合在同一物理实体中。SGSN：（服务GPRS支持节点）：在分组域执行类似于MSC/VLR的功能。GGSN（网关支持节点）：主要完成移动性管理、路由选择和转发，以及不同网络之间数据格式、信令协议和地址信息的转换。13(5) 设备识别寄存器EIREIR为CS域和PS域共用设备存储着系统中使用的移动设备的国际移动设备识别码IMEI 其中移动设备被划分白灰黑三个等级并分别存储在相应的表格中目前

11、中国没有用到该设备14R99核心网的特点核心网的特点核心网络分为CS电路域和PS分组域，核心网和接入网之间的Iu接口采用ATM;核心网络电路域基于TDM承载技术，信令是RANAP,MAP,ISUP/TUP, 并引入电路域基于64K 的视频业务;核心网络分组域基于GPRS技术，GTP隧道延伸到接入网;TC单元放置在核心网侧;系统安全性的增强; 设备识别寄存器EIREIR为CS域和PS域共用设备存储着系统中使用的移动设备的国际移动设备识别码IMEI 其中移动设备被划分白灰黑三个等级并分别存储在相应的表格中目前中国没有用到该设备153GPP 3GPP UMTS R4UMTS R4 核心网核心网CS-

12、Domain“call”PSTN TDM, ATM or IPGMSCServerMSCServerMSCGMSC“session”IP BackbonePS-DomainRNCAuCHLRSGSNGGSNMGWMGW16R4新增新增CS接口及协议栈接口及协议栈MGWMcMcNbNcMSC ServerMGWGMSC ServerBICCMTP3MTP3BM3UAMTP2SSCF/SSCOPSCTPMTP1AAL5/ATMIPRTPAAL2语 音 帧UDP/IPATMPCM H.248SCTPUDPMTP3B IPSSCF/SSCOP/AAL517R4核心网特点核心网特点n R4标准是R99标

13、准的超集，反向兼容R99网络； 电路域引入基于软交换的控制和承载分离构架；n R4电路域支持多种方式的核心网络承载技术：TDM /ATM /IPn R4的信令增加可选类型：基于IP承载的SS7信令 ； 基于BICC的电路域呼叫信令;n R4承载和控制分离模型下，通过带外信令建立免编解码器的话路连接，TC单元被延伸到网关侧，节省网络建设投资；n R4标准引入新的业务与网络结构基本无关，R4对LCS、STREAM等业务进行了增强；183GPP UMTS R53GPP UMTS R5 核心网核心网CS-Domain“call”PSTN TDM, ATM or IPGMSCServerMSCServe

14、rMSCGMSC“session”IP BackbonePS-DomainRNCSGSNGGSNMGWMGWIM Sub-SystemIM Sub-System SIP SIPCSCF“IPv6 Based”IPv6 Based”MGWMGCFHSSSCP19R5核心网特点核心网特点n R5引入IP多媒体域IMS，在IMS域实现全业务的融合思路。 IMS域为叠加域；n 引入基于SIP的多媒体呼叫信令协议，实现端到端的IP多媒体业务；n 为了解决用户IP地址的问题，IPv6成为网络必选，IPv4成为网络可选；n HLR演进为HSS系统。n R5之后WCDMA的核心网主架构基本稳定，R6/R7以后

15、主要是业务功能的增强和完善，包括：WLAN和3G的融合、MBMS、Presence等等。20WCDMA协议版本的演进协议版本的演进R4R5R99核心网：分CS（电路域）和PS（分组域）接入网：引入WCDMA UTRAN，接入网之间ATM核心网和接入网之间的Iu接口基于ATM电路域结构的变化：实现承载与控制分离。MSC被MSC Server和MGW两个独立的功能实体所替代。核心网电路域可采用IP/ATM/TDM组网方式，支持多种传输技术：IP、ATM、TDM核心网增加IMS（IP多媒体子系统）接入网向IP方向发展, 呼叫基于会话发起协议（SIP） 增强的IP QoS能力，支持端到端的IP多媒体业

16、务无线接入网：HSDPA，接入网之间增加IP传输选项200020012002规范完成时间21R99 核心网电路域组网核心网电路域组网22R4 核心网电路域组网核心网电路域组网233G本地网网元设置原则本地网网元设置原则1、MSC Server集中放置集中放置2、1个个MSC Server最大容量建议最大容量建议120万。当万。当MSC Server容量超过容量超过100万时，要考虑容灾万时，要考虑容灾（双归属）（双归属） 机制机制 ；原则上每个原则上每个RNC相应的设置相应的设置1个个MGW 1、原则上每个、原则上每个3G本地网单独设置本地网单独设置HLR，10万万用户以下的用户以下的3G本地

17、网不单独设置本地网不单独设置HLR. 2、1个个HLR最大容量建议设置为最大容量建议设置为120万万3、HLR采用备份或者采用备份或者N+1备份备份集中集中集中集中分散分散24NodeBNodeBRNC3G长途网长途网IubRNCMGW城区BMSC SERVERPSTNMGWNodeBNodeBRNCIP/TDM核心网机房核心网机房2核心网机房核心网机房3城区C省会等大城市省会等大城市组网特点：组网特点：MGW间可以采用有间可以采用有QOS保证的点到点的保证的点到点的IP承载，便于开通局内承载，便于开通局内TrFO功能，节省功能，节省TC资源，节省传输，提高话音质量；资源，节省传输，提高话音质

18、量；其中一个其中一个MGW兼做关口和汇接兼做关口和汇接MGW，既简化拓扑，又可以集中管理，既简化拓扑，又可以集中管理TC资源；资源；城区A核心网机房核心网机房1MGW集中设置TC3G本地网网络拓扑本地网网络拓扑用户密集地区用户密集地区25组网特点：组网特点：区域中心的区域中心的MGW兼做汇接功能，各卫星地市的兼做汇接功能，各卫星地市的MGW与之进行星型与之进行星型TDM组网；组网；卫星地市的卫星地市的MGW，负责本地区，负责本地区3G话务的就近接入及与话务的就近接入及与PSTN的的GW的就近互通；的就近互通；适用于地理位置临近的几个地市内，存在一个相对发达的中心城市的环境下组网；适用于地理位置临近的几个地市内，存在一个相对发达的中心城市的环境下组网；区域中心 （区号1）NodeBNodeBRNCIubRNCNodeBNodeBRNC3G长途网长途网NodeBNodeBRNCMSC SERVERMGWMGWMGWMGWMGW周边地