WCDMA核心网介绍—ps域部分 PPT课件

1、WCDMA 核心网PS域培训,1,PS域总体介绍,核心网(CN)：PLMN（公用陆地移动网络）从逻辑结构上划分为核心网和接入网两个部分，核心网分为CS域和PS域以及IP多媒体子系统. CS域：CS域主要指向用户提供电路交换型业务的CN实体，这些实体有：MSC、GMSC、VLR； PS域：PS域主要指向用户提供分组交换型业务的CN实体，这些实体有：SGSN、GGSN；,2,Iu-CS,Iu-CS,Iu-PS,Iu-PS,Iub,RNC,Node B,Node B,RNS,Iur,Iub,RNC,Node B,Node B,RNS,VLR MSC,A,GMSC,Abis,BSC,BTS,BTS,B

2、SS,PSTN,PSTN,EIR,F,HLR,AUC,D,C,H,Abis,BSC,BTS,BTS,BSS,other PLMN,Gi,WCDMA基本网络结构,PS域,3,WCDMA基本网络结构,R99是在GPRS的基础上演变而来的,最新版本是2001.3发布的；R4/R5是全IP的网络，正在标准化。 299的核心网分两个部分：CS域和PS域 WCDMA的核心网分两个阶段：R99和R4/R5 CS域是在GSM Phase2+的电路核心网基础上演变而来的，主要处理电路业务；主要实体有GMSC、MSC/VLR； PS域是在GPRS核心网的基础上演变而来的，主要处理分组数据业务，主要实体是SGSN、

3、GGSN； HLR、EIR以及SMS是CS域和PS域的公共部分。 从核心网的结构可以看出，在R99核心网中，电路业务和分组业务是分开处理的。R99核心网PS域是我们今天讨论的重点。 3UMTS PS域核心网 SGSN：GPRS服务支持节点，为MS提供分组移动性管理、路由选择等功能； GGSN：GPRS网关支持节点，是UMTS PS域接入到外部数据网的网关。 在核心网PS域内，各GSN实体之间通过Gn/Gp接口相连，该接口是基于IP骨干网的接口； SGSN、GGSN和MSC/VLR、HLR、EIR、SMS实体之间的通信只涉及信令，这些实体之间的接口Gs、Gr、Gf、Gd、Gc都是基于SS7的接口

4、； GGSN通过Gi接口与PDN互连，PDN不同，Gi接口也不同，PDN可以是X.25或IP网。 4R99核心网既要能接入2G的BSS，又要能接入3G的RNS， 对PS域来说，就要同时提供Iu-PS和Gb接口。,4,弱点： 使用很窄的无线电频谱，容量很小，很快出现饱和，且终端庞大、昂贵，无法适应大容量需求，服务质量很低。,3G 系 统 发 展 历 程,5,3G 系 统 发 展 历 程,第一代80年代）,第二代（90年代）,第三代（2000年代）,6,Cell开创移动通信新纪元,蜂窝全面提高了移动用户的容量， 推动了移动通信的快速发展， 使移动通信产业从此散发出勃勃生机,1000用户,1000*

5、 n 用户,7,第一代模拟系统1G80年代开始投放市场,NMT (Nordic mobile phone),AMPS（Advanced Mobile Phone System）,TACS（Total Access Communication）,J-TACS,8,011100010100011001,011100010100011001,011100010100011001,011100010100011001,01110001010001100111100000001011,第二代数字系统2G90年代登上舞台,9,2G当前通信市场的主角,以语音业务为主 提供9.6k低速电路型数据业务,10,1

6、1,用户密度急剧增长 数据业务需求不断提高 2G系统受空中接口及网络能力的限制，难以满足市场的需求。,But.,12,更高和灵活的传输速率；丰富多彩的业务服务； 高品质的话音质量；更大的容量，更低的代价； 更低的发射功率；全球漫游；全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖 高频谱效率 高服务质量，高保密性能 提供多媒体业务，速率最高到2Mb/s 车速环境：144kb/s 步行环境：384kb/s 室内环境：2Mb/s 易于第二代系统的过渡、演进 终端价格低,3G 发 展 目标,13,3G移动通信的源动力,我们的移动通信需要有 更高的频谱效率 更高的业务质量 多种多样的业务 支持移动多媒体,数字化

7、宽带化 智能化 个人化,14,UMTS是第三代移动通信系统,数据传输速率,15,IMT-2000的标准化分为核心网和无线接入网两部分； ITU最初的愿望：制定一个统一的无线接口标准，制定一个公共的网络标准。 因种种原因，网络部分提出“家族概念” 基于现有的第二代两大网络，即GSM MAP和IS-41核心网 无线接口部分 形成多个无线技术标准，在不断融合和演进中。,IMT-2000标准化 发 展 历 程,16,UTRA TDD),IMT-2000标准化 发 展 历 程,17,核 心 网 (Core Network),IS-41核心网 (CDMA网络),cdma2000,GSM MAP 核心网,W

8、CDMA,TD-CDMA/ TD-SCDMA,UWC-136,DECT,无 线 接 口,IMT2000存在两大网络体系： 由GSM发展基于W-CDMA的UMTS系统。3GPP负责协议的制订工作。 由IS95发展而来的基于多载波CDMA2000系统。3GPP2负责协议的制订工作。,IMT-2000标准化 发 展 历 程,18,GSM,BSS,BSC,BTS,BTS,VLR MSC,VLR MSC,A,E,GMSC,Abis,BSC,BTS,BTS,G,EIR,F,HLR,AUC,D,C,H,BSC,BTS,BTS,BSS,BSS,VLR MSC,PSTN,3G 演 变 历 程,19,BSC,VL

9、R MSC,VLR MSC,A,E,GMSC,Abis,BTS,BTS,BSS,EIR,F,HLR,AUC,D,C,H,VLR MSC,Abis,BSC,BTS,BTS,BSS,Gs,SGSN,Gb,GGSN,Gn,PDN,Gf,Gr,Gc,PCU,Ater,PSTN,Internet,3G 演 变 历 程,20,UMTS(通用移动通讯系统) 网络结构,21,MT,DTE,DTE,external PLMN,PDN,SGSN,Node-B,SRNC,MSC/VLR,HLR/EIR,Gr,Iub,Gs,own PLMN,Gn,UTRAN,Gc,Node-B,DRNC,Iur,MT,DTE,BSC

10、,BTS,BSC,A,BSS,Gb,UMSC-PS,GGSN,UMSC-CS,Uu,Gi,Iu-CS,Iu-PS,WCDMA 网络结构,22,移动交换中心（MSC）: CS域网络的核心，提供交换和完成移动用户寻呼接入、信道分配等重要任务，并提供面向系统其它功能实体和面向固定网的接口功能。作为网络的核心，MSC与其他网络单元协同工作，完成移动用户位置登记、越区切换和自动漫游、合法性检验及频道转接等功能。,核心网网元实体与作用,23,核心网网元实体与作用,网关MSC（GMSC）: 用于连接CS域与外部的PSTN的实体,完成CN的CS域与PSTN的互通。,24,交互工作功能（IWF）: 通过适配GS

11、M的传输特性和通讯对方的网络特性，将MSC和特定网络互连。,核心网网元实体与作用,25,GPRS业务支持节点（SGSN）: 是PS域网络的核心，对MS的位置进行跟踪，完成安全鉴权功能与接入控制，并与GGSN共同完成PDP连接的建立、维护与删除工作。,核心网网元实体与作用,26,核心网网元实体与作用,归属位置寄存器（HLR）: 签约的移动用户的重要信息，并可实时地提供对用户位置信息的查询和修改，及实现各类业务操作，包括位置更新、呼叫处理、鉴权、补充业务等，完成移动通信网中用户移动性管理。,27,拜访位置寄存器（VLR）：存储着进入其控制区域内已登记的移动用户的相关信息，并移动用户的HLR处获取并

12、存储必要的数据。移动用户发生实质移动，VLR要做相应处理，VLR可看作为一个动态用户数据库。,核心网网元实体与作用,28,VLR,MSC,HLR,VLR,MSC,record,record,VLR,MSC,HLR,VLR,MSC,record,record,record,record,record,movement,movement,Lots of record traffic.,Try to reduce mobile-related signaling.,29,Super-Charger: the solution,VLR,MSC,HLR,VLR,MSC,record,record,VLR

13、,MSC,HLR,VLR,MSC,record,record,record,record,record,movement,movement,VLR,MSC,HLR,VLR,MSC,record,record,record,movement,Day 1,Day 2,dynamic subscription deletion in VLRs,Retain VLR records,30,鉴权中心(AUC): 用于GSM系统的安全性管理，AUC存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。,核心网网元实体与作用,31,移动设备识别寄存器（EIR）： 存储着移

14、动设备的国际移动设备识别码（IMEI），运营部门通过核查相关信息，采取相应的措施，以确保网络内所使用的移动设备的唯一性和安全性。,核心网网元实体与作用,32,短消息MSC网关（SMSGMSC）作为连接MS中心和PLMN的接口功能实体，传递从业务中心SC到移动台的短消息。,核心网网元实体与作用,33,短消息互通IWF MSC：作为连接SMS中心和PLMN的接口功能实体，传递从移动台到业务中心的短消息。,核心网网元实体与作用,34,短 消 息 中 心,35,短消息中心,36,核心网网元实体与作用,无线网络子系统（RNS）：是3G的基站子系统，通过无线接口(Uu)直接与一动态相接，负责无线信号的发送

15、接收和无线资源管理。RNS与MSC、SGSN相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接等。无线信道的加密在这里完成。 RNS由一个或多个基站收发信台（Node B）和RNC组成，Node B和RNC可处于同一位置，也可分开设置。,37,基站子系统（BSS）：通过无线接口(Um)直接与移动台相接，负责无线信号的发送接收和无线资源管理。另一方面，BSS与网络子系统（NSS）中的移动交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，由一个或多个基站收发信台（BTS）和基站控制器（BSC）组成。,核心网网元实体与作用,38,基站控制中心（BSC）：是BS

16、S的控制部分，起着BSS的交换设备的作用，即各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。,核心网网元实体与作用,39,无线网络控制中心（RNC）：是RNS的控制部分，负责各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。,核心网网元实体与作用,40,核心网网元实体与作用,群呼寄存器（GCR）：GCR是用于处理话音群呼业务VGCS和话音广播业务VBS的寄存器。,41,核心网网元实体与作用,共享互通功能（SIWF）： 是具有提供数据和传真呼叫互通功能的网络功能模块。,42,核心网接口与结构,核心网与外部网络接口：Gi、Gp、与PSTN的接口,核心网与无线网络接口:A、Gb、Iu-Ps、Iu-Cs,核

17、心网内部接口： B、 C、D、E、Q、 Gn、 Gs、 Gc、 Gr、 Gf、 Gd,43,从R99演进的全IP网络结构,44,新建全IP网络结构,45,Uu,MS,UTRAN,3G-SGSN,3G-GGSN,Eg:Ip,PPP,Eg:IP,PPP,Iu-PS,Gn,PS域用户面结构(1),46,SNDCP,SNDCP,GTP-U,Um,MS,BSS,3G-SGSN,3G-GGSN,Eg:Ip,PPP,Eg:IP,PPP,NETWORK SERVICE,L1bis,BSSGP,MAC,L1,RLC,Gb,Gn,PS域用户面结构(2),GTP-U,47,L1,GMM/SM /SMS,PS域控制面

18、结构(1),RRC,Uu,MS,UTRAN,3G-SGSN,3G-GGSN,MAC,RLC,Iu-PS,Gn,RANAP,GTP-C,GTP-C,RRC,RANAP,L1,MAC,RLC,GMM/SM /SMS,48,PS域控制面结构(2),MS,BSS,3G-SGSN,3G-GGSN,Gb,Gn,GTP-C,GTP-C,NETWORK SERVICE,L1bis,BSSGP,GMM/SM /SMS,MAC,L1,RLC,GMM/SM /SMS,Um,49,Gn、Gp控制面结构,GGSN/SGSN,SGSN,Gn、Gp,GTP-C,L2,L1,TCP/UDP,IP,GTP-C,L2,L1,TC

19、P/UDP,IP,Gn/Gp接口： L1/L2及UDP/IP层的功 能与传输平台的相同; GTP-C协议：负责传送路径管理、隧道管理、移动性管理和位置管理等相关信令消息，用于对传送用户数据的隧道进行控制。,50,PS域Gr、Gf、Gd接口协议栈结构,HLR、SMS-GMSC、SMS-IWMSC、EIR,3G-SGSN,Gr、Gd、Gf,TCAP,MTP2,L1,SCCP,MTP3,MAP,TCAP,MTP2,L1,SCCP,MTP3,MAP,实现鉴权、登记、移动性管理以及短消息传送等功能。,51,GGSN-HLR 接口协议栈结构（1）,3G-GGSN,HLR,Gc,TCAP,MTP2,L1,S

20、CCP,MTP3,MAP,TCAP,MTP2,L1,SCCP,MTP3,MAP,GGSN与HLR相连的方式一：选择Gc接口与HLR相连，Gc接口所使用的协议栈与Gr/Gf/Gd接口的相同，也是采用MAP协议来实现移动性管理相关功能。,52,SGSN,GGSN,Gn,TCAP,MTP2,L1,SCCP,MTP3,MAP,TCAP,MTP2,L1,SCCP,MTP3,MAP,GTP-C,L2,L1,TCP/UDP,IP,GTP-C,L2,L1,TCP/UDP,IP,HLR,Gr,GGSN与HLR相连的方式二：通过具有GTP-MAP转换功能的GSN与HLR相连，GGSN利用GTP协议与转换实体通信，

21、而转换实体再通过MAP协议与HLR通信。,GGSN-HLR 接口协议栈结构（2）,53,SGSN-MSC/VLR接口的协议栈结构,MSC/VLR,3G-SGSN,Gs,BSSAP+,MTP2,L1,SCCP,MTP3,BSSAP+,MTP2,L1,SCCP,MTP3,Gs接口为可选接口，只用于传送信令,采用BSSAP+协议实现联合的移动性管理、寻呼等功能，也是利用SS7进行传送。,54,移动性管理附着,移动台开机时执行附着过程： 在移动太发起的Attach Request中的Attach type表明用户此次登录的类型： 1，仅仅要求登录GPRS网 2，同时上GPRS网/非GPRS网，SGSN

22、需要向MSC/VLR发 起位 置更新流程。,MM上下文：分组移动性管理的三种状态在不同事件的触发下互相转换,每种状态对应了一种确定的功能级以及一系列相关信息,这些状态及相关信息就组成了MM上下文；一个用户（或IMSI)对应唯一的一个MM上下文，MM上下文存在于MS、SGSN中。,55,移动性管理附着,56,在GPRS中是按路由区（RA）来进行位置管理的。路由区是位置 区的子集，即一个位置区可以作为一个路由区，也可进一步划分 为几个路由区。每个路由区都只有一个SGSN对其提供服务。是 以路由区为单位的，位置更新有以下几种情况： 小区更新：小区标识改变而路由区标识未改变 路由区更新：路由区标识改变 SGSN内的路由区更新 跨SGSN的路由更新 联合路由区/位置区更新 SGSN内的联合RA/LA更新 跨SGSN的RA/LA更新 周期性