3G WCDMA核心网 (分组域)介绍

3GWCDMA核心网(分组域)介绍无线数据业务的挑战终端：〔WAP…〕资源：共享有限的频率资源移动性：切换、漫游业务访问：APN计费QoS平安性：PIN、A3/A5、IPSec分组域功能概述以IP为主要传输手段传输分组数据支持用户的鉴权支持多种计费方式支持各种数据增值效劳如短信，WAP浏览,彩信，Java游戏等等支持多媒体业务，QoS的保障支持隧道、VPN业务支持漫游、切换将来通过多媒体域的引入〔R5/6〕逐步取代CS域的功能要点系统架构根本概念功能实体接口协议典型流程总结“一个中心〞“两个根本点〞“三个代表〞WCDMA系统架构NodeBNodeBBTSBSCRNCRNCBSCPCUGMSCGGSNSGSNSMSCHLRAUCEGatewayBTSVLRMSCBGISDNPSTNIntranetInternetOtherPLMNIu-PSIu-PSIu-CSIu-CS

GbAAIurIubIubAbisAbisUuUmGsGdGrGcGpDCGSM

UMTSGPRS分组域电路域HGnGiPS－分组域IuPSIuCSGnGrGcGiIub名词解释UE(UserEquipment):用户终端设备UTRAN(UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork):陆地无线接入网 NodeB:WCDMA系统的基站〔即无线收发信机〕 RNC(RadioNetworkController):无线网络控制器CN(CoreNetwork):核心网络 MSC(MobileSwitchingCenter):移动交换中心 VLR(VisitorLocationRegister):拜访位置存放器 GMSC(GatewayMobileSwitchingCenter):移动交换关口局 HLR(HomeLocationRegister):归属位置存放器 SGSN(ServiceGPRSSupportNode):效劳GPRS支持节点 GGSN(GatewayGPRSSupportNode):网关GPRS支持节点先进的架构－控制与承载别离支持R99－R4/5的真正平滑过渡架构优势良好的可扩展性–信令实体和业务实体可以采用“N*M〞的映射关系。例如，一个GGSN效劳器可以配置多个GGSN媒体网关，从外部来看，这样的组合还是一个GGSN。解决业务繁忙时的阻塞问题–在业务繁忙时段，也许会有大量的信令流量，如果信令实体和业务实体不分开，系统只能忙于处理信令流量而没有时间处理数据流量，导致数据流量的阻塞。而基于别离的架构就不会存在这种问题。实现信令处理实体和媒体处理实体的分别演进要点系统架构根本概念功能实体接口协议典型流程总结MM状态和MM上下文MM状态PMM-DetachedPMM-IdlePMM-ConnectedMM上下文记录的移动性管理信息MMContext(MobilityManagementContext)—移动性管理上下文APN(AccessPointName)与漫游用来区分用户所需效劳的关键参数在GGSN中配置，每个APN对应一条单独的对外通路通过DNS的帮助简单实现漫游寻址企业网01企业网02APN04APN05APN06InternetInternet归属地GGSN拜访地GGSN拜访地SGSN增值效劳WAP效劳GnGn/GpGi拜访地UTRANIuPDP状态和PDP上下文PDP状态ActiveInactivePDP上下文记录IMSI,TEID与APN，IP的对应关系记录QoS等信息INACTIVEACTIVEActivatePDPContextDeactivatePDPContextOrMMstatechangetoIDLEOrPMM-DETACHEDPDPContext(PacketDataProtocolContext)—分组数据协议上下文IP核心网GTP-GPRSTunnelProtocol实现从GGSN到SGSN的虚拟传输通路〔即隧道〕。隧道的优点有：〔1〕当MS由一个SGSN转移到另一个SGSN的控制下，只需改变GTP的配置即可，对于被承载的IP数据包来说是透明的；〔2〕在Gi与Gn两个网络之间不存在路由，只有封装关系，平安性得到保障。SGSNGGSN用户数据企业网效劳器GTP数据恢复用户数据要点系统架构根本概念功能实体接口协议典型流程总结UMTS分组域的整体结构GiISPUTRANSGSNGGSNIu-PSGnUuICPVPNPortalGiLhCAMELSCPMSCHLRGr第三方网络PS域GpGpGsSMSCGdCGGaGaBSOMC-GDNSInternetWAPGWFWBGDHCPRADIUSNTPGcGeGMLCLgOMC-RLcGiSGSGSN主要功能SGSN〔ServingGPRSSupportNode〕是PS域最核心的设备通过Iu-PS接口与无线局部交换数据。负责用户的鉴权和移动性管理〔Attach过程、MM上下文管理〕通过DNS寻找用户的目标网关(GGSN)向GGSN转发激活PDP的请求通过Gn接口的GTP隧道与GGSN相联，以平安和隔离的方式交换IP包。支持Camel，短信生成S-CDRSGSN-ServiceGPRSSupportNodeGiSGSN对外接口

Ga接口–连接CGF Gn接口–连接SGSN/GGSN Gp接口–连接其他PLMN中的GGSN Gr接口–连接HLR Gs接口–连接MSC/VLR

Iu接口–连接RNC

Gb接口–连接2.5GPCUSN Gd接口–连接SMS-GMSC/SMS-IWMSC Ge接口–连接CAMEL Gf接口–连接EIRIu-PS接口协议栈总体介绍SGSN的Iu-PS及Gn接口协议控制面用户面SGSN的Gr/Gf/Gd及Gs接口协议GGSN主要功能GGSN〔GatewayGPRSSupportNode〕是PS域与因特网及业务网络的接口网关设备。负责通过APN分辨发向不同目的网络的数据。支持透明和非透明传输方式，在非透明方式下参与二次鉴权支持多种方式与目标网络的连接，包括普通联接和隧道联接。可以主持或代理终端的IP地址分配。产生G-CDRGGSN所处位置GGSN对外接口 Ga接口–连接计费网关功能实体(Charging GatewayFunction，CGF) Gi接口–连接外局部组交换网络(PDN) Gn接口–连接归属PLMN中的SGSN Gp接口–连接访问PLMN中的SGSN Gc接口–连接访问PLMN中的HLRGGSN的Gn及Gi接口协议SGSN/GGSN的Ga接口协议SGSN/GGSNPS域端到端用户面协议分组域相关设备ISPUTRANSGSNGGSNCAMELSCPMSCHLRIu-PSGnGiGr第三方网络PS域GpGpGsSMSCGdCGGaGaBSUuOMC-GDNSICPVPNInternetWAPGWFW/NATBGDHCPRADIUSNTPGcPortalGeGMLCLgOMC-RLcLhGiGiSGBG、SG、CG和BSBG是边界网关，负责管理GSN与其他PLMN中的GSN的通信，主要功能是路由和加密SG是信令网关，负责转换IP传输的Sigtran和传统的七号信令CG是计费网关，负责对S-CDR,G-CDR等进行合并、过滤、预处理，然后送到负责出话单的收费系统BS。BG:BorderGatewaySG:SignallingGatewayCG:ChargingGatewayBS:BillingSystemHLR/AuC的功能HLR/AuC是CS域和PS域共用的HLR/AuC中存储着用户的注册数据，例如用户的效劳选项，鉴权的key，可用的APN及相应的QoS等等。用户附着时SGSN将与HLR打交道，成功鉴权后HLR会把相应的用户属性数据全部发给SGSN进行处理和缓存。激活PDP的过程中SGSN将利用缓存的数据进行处理，不再和HLR打交道。HLR:HomeLocationRegisterAuC:AuthenticationCenterDNS/DHCP/NTP/RADIUS的功能DNS：主要用于解析APNDHCP：用于给分配IP地址。NTP：保证全网设备时间同步。RADIUS：主要用于用户的二次鉴权，同时提供一定的计费功能。DNS:DomainNameServerDHCP:DynamicHostConfigurationProtocolNTP:NetworkTimeProtocolRADIUS:RemoteAuthenticationDial-InUserServiceDNS利用其本身的树状结构，帮助SGSN解析某一特定APN由哪个GGSN在负责。IBMInternetAPN04APN05APN06UTSTARUTSTARBJGGSNZJGGSNSGSNDNS树:DHCP负责在激活PDP会话时给动态分配IP地址GGSN既可作为DHCP代理，自己也有DHCP的能力APN02APN03APN01GGSN(LocalIPPool)SGSNDHCP01DHCP02DHCPRANAPN04RADIUS主要用于激活PDP时的二次认证，提供计费功能辅助解决WAP网关的计费问题GGSNSGSNInternetGiRADIUSWAPGW/RADIUSproxyHLRIP地址分配原那么FW/WAPGW/Portal/SMSC/MMSCFW:FireWallWAPGW:WAPGatewaySMSC:ShortMessageServiceCenterMMSC:MultimediaMessageServiceCenterNAT－NetworkAddressTranslation负责将使用的私有地址翻译成对外的公有地址分为静态NAT,动态NAT和端口NAT(PAT)静态NAT动态NAT端口NAT(PAT):1201129.1.2.1:1202129.1.2.1:1203UT3G分组域产品整体的结构Iu-PSGnGiGr第三方网络PS域GpGpGsGdGaGaUuRNCSGSNGGSNBGHLRCGBSGcIubSGMSCSMSCPortalDDNRWAPGWGi因特网FWISPICPVPNSCPOMC-GSTPUT系统实物cPCI总线结构分布式多处理器结构嵌入式交换/路由模块易于扩展支持热插拔和在线升级支持冗余和冷热备份可基于Web的管理系统宽19’’(48.3cm)；高24.5"/14U(62.2cm)；深15’’(38.1cm)要点系统架构根本概念功能实体接口协议典型流程总结Attach－附着流程MSRNCSGSNHLR1、建立RRC连接2、附着请求（IMSI…）3、身份验证4、位置更新（IMSI、SGSN号…）5、插入用户数据6、插入用户数据确认7、位置更新确认8、附着接受（RAI、P-TMSI…）9、附着完成10、释放Iu承载11、释放RRC连接激活PDPContext流程SGSNGGSN手机1、激活PDP请求2、以APN查询GGSN的IP地址5c、动态IP地址请求DNS