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1、第3章 WCDMA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3.1 概述 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System 通用移動通信系統(tǒng)) 是采用WCDMA空中接口技術(shù)的第三代移動通信系統(tǒng)，通常也把UMTS系統(tǒng) 稱為WCDMA通信系統(tǒng)。UMTS系統(tǒng)采用了與第二代移動通信系統(tǒng)類似的結(jié) 構(gòu)，包括無線接入網(wǎng)絡(luò)(Radio Access Network，RAN)和核心網(wǎng)絡(luò)(Core Network，CN)。其中無線接入網(wǎng)絡(luò)用于處理所有與無線有關(guān)的功能，而CN 處理 UMTS 系統(tǒng)內(nèi)所有的話音呼叫和數(shù)據(jù)連接，并實現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)的交換和 路由功能。C

2、N從邏輯上分為電路交換域(Circuit Switched Domain, CS)和 分組交換域(Packet Switched Domain, PS)。UTRAN、CN 與用戶設(shè)備(User Equipment, UE) 一起構(gòu)成了整個UMTS系統(tǒng)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。 終端I 接入網(wǎng) 3G核心網(wǎng)絡(luò) UTRA 業(yè)務(wù)應(yīng)用域 HLR, SCP 3G PS SGSN,GGSN 3G CS \ MSC /VLR , GMSC , gsmSSF 外部網(wǎng)絡(luò) PSTN Internet 圖3-1 UMTS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 從3GPP R99標(biāo)準(zhǔn)的角度來看，UE和UTRAN

3、(UMTS的陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)) 由全新的協(xié)議構(gòu)成，其設(shè)計基于 WCDMA 無線技術(shù)。而 CN 則采用了 GSM/GPRS的定義，這樣可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的平滑過度，此外在第三代網(wǎng)絡(luò)建設(shè) 的初期可以實現(xiàn)全球漫游。 3.1.1 UMTS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 UMTS網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成如圖3-2所示。 圖3-2 UMTS 網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成示意圖 從圖3-2的UMTS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成示意圖中可以看出，UMTS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)單元 包括如下部分： 1. UE(User Equipment) UE是用戶終端設(shè)備，它通過Uu接口與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互，為用戶提供 電路域和分組域內(nèi)的各種業(yè)務(wù)功能，包括普通話音、數(shù)據(jù)通信、移動

4、多媒體、 In ter net 應(yīng)用(如 E-mail、WWW 瀏覽、FTP 等)。 UE 包括兩部分： . ME (The Mobile Equipme nt),提供應(yīng)用和服務(wù) ? USIM(The UMTS Subscriber Module)，提供用戶身份識別 2. UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network，UMTS) UTRAN，即陸地?zé)o線接入網(wǎng)，分為基站(Node B)和無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC) 兩部分。 ? Node B Node B是WCDMA系統(tǒng)的基站(即無線收發(fā)信機)，通過標(biāo)準(zhǔn)的lub接口和 RNC 互連，主要完成

5、 Uu 接口物理層協(xié)議的處理。它的主要功能是擴頻、調(diào) 制、信道編碼及解擴、解調(diào)、信道解碼，還包括基帶信號和射頻信號的相互 轉(zhuǎn)換等功能。 ? RNC(Radio Network Controller) RNC 是無線網(wǎng)絡(luò)控制器，主要完成連接建立和斷開、切換、宏分集合并、無 線資源管理控制等功能。具體如下： (1) 執(zhí)行系統(tǒng)信息廣播與系統(tǒng)接入控制功能； (2) 切換和RNC遷移等移動性管理功能； (3) 宏分集合并、功率控制、無線承載分配等無線資源管理和控制功能。 3. CN(Core Network) CN,即核心網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)與其他網(wǎng)絡(luò)的連接和對UE的通信和管理。在WCMDA 系統(tǒng)中

6、，不同協(xié)議版本的核心網(wǎng)設(shè)備有所區(qū)別。從總體上來說， R99 版本的 核心網(wǎng)分為電路域和分組域兩大塊，R4版本的核心網(wǎng)也一樣，只是把R99電 路域中的MSC的功能改由兩個獨立的實體：MSC Server和MGW來實現(xiàn)。 R5版本的核心網(wǎng)相對R4來說增加了一個IP多媒體域，其他的與R4基本一 樣。 R99版本核心網(wǎng)的主要功能實體如下： (1) MSC/VLR MSC/VLR是WCDMA核心網(wǎng)CS域功能節(jié)點，它通過Iu-CS接口與UTRAN 相連，通過PSTN/ISDN接口與外部網(wǎng)絡(luò)(PSTN、ISDN等)相連，通過C/D 接口與HLR/AUC相連，通過E接口與其它MSC/VLR、GMSC或

7、SMC相連， 通過CAP接口與SCP相連，通過Gs接口與SGSN相連。MSC/VLR的主要 功能是提供CS域的呼叫控制、移動性管理、鑒權(quán)和加密等功能。 (2) GMSC GMSC是WCDMA移動網(wǎng)CS域與外部網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，是可選功能節(jié) 點，它通過PSTN/ISDN接口與外部網(wǎng)絡(luò)(PSTN、ISDN、其它PLMN)相連， 通過 C 接口與 HLR 相連，通過 CAP 接口與 SCP 相連。它的主要功能是完成 VMSC 功能中的呼入呼叫的路由功能及與固定網(wǎng)等外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)間結(jié)算功 能。 (3) SGSN SGSN (服務(wù)GPRS支持節(jié)點)是WCDMA核心網(wǎng)PS域功能節(jié)點，它通過 Iu-

8、PS接口與UTRAN相連，通過Gn/Gp接口與GGSN相連，通過Gr接口 與HLR/AUC相連，通過Gs接口與MSC/VLR，通過CAP接口與SCP相連， 通過Gd接口與SMC相連，通過Ga接口與CG相連，通過Gn/Gp接口與 SGSN相連。SGSN的主要功能是提供PS域的路由轉(zhuǎn)發(fā)、移動性管理、會話 管理、鑒權(quán)和加密等功能。 (4) GGSN GGSN (網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點)是WCDMA核心網(wǎng)PS域功能節(jié)點，通過Gn /Gp接口與SGSN相連，通過Gi接口與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(In ter net /I ntra net)相 連。GGSN提供數(shù)據(jù)包在WCDMA移動網(wǎng)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的路由和封裝

9、。 GGSN主要功能是同外部IP分組網(wǎng)絡(luò)的接口功能，GGSN需要提供UE接入 外部分組網(wǎng)絡(luò)的關(guān)口功能，從外部網(wǎng)的觀點來看， GGSN 就好象是可尋址 WCDMA移動網(wǎng)絡(luò)中所有用戶IP的路由器，需要同外部網(wǎng)絡(luò)交換路由信息。 （5） HLR HLR （歸屬位置寄存器）是WCDMA核心網(wǎng)CS域和PS域共有的功能節(jié)點， 它通過C接口與MSC/VLR或GMSC相連，通過Gr接口與SGSN相連，通 過Gc接口與GGSN相連。HLR的主要功能是提供用戶的簽約信息存放、新 業(yè)務(wù)支持、增強的鑒權(quán)等功能。 3.2 UTRAN 的基本結(jié)構(gòu) UTRAN 的結(jié)構(gòu)如圖 3-3所示： UTRAN包含一個或幾個無

10、線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（RNS）。一個RNS由一個無線網(wǎng) 絡(luò)控制器（RNC）和一個或多個基站（Node B）組成。RNC與CN之間的接 口是Iu接口，Node B和RNC通過Iub接口連接。在UTRAN內(nèi)部，無線網(wǎng) 絡(luò)控制器（RNC）之間通過Iur互聯(lián)，lur可以通過RNC之間的直接物理連接 或通過傳輸網(wǎng)連接。RNC用來分配和控制與之相連或相關(guān)的Node B的無線 資源。Node B則完成Iub接口和Uu接口之間的數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換，同時也參與 一部分無線資源管理。 3.2.1 系統(tǒng)接口 UTRAN 主要有如下接口： 1. Cu 接口 Cu接口是USIM卡和ME之間的電氣接口，Cu接口采用標(biāo)準(zhǔn)

11、接口。 2. Uu 接口 Uu接口是WCDMA的無線接口。UE通過Uu接口接入到UMTS系統(tǒng)的固定 網(wǎng)絡(luò)部分，可以說Uu接口是UMTS系統(tǒng)中最重要的開放接口。 3. Iur 接口 Iur接口是連接RNC之間的接口，lur接口是UMTS系統(tǒng)特有的接口，用于對 RAN中移動臺的移動管理。比如在不同的RNC之間進行軟切換時，移動臺所 有數(shù)據(jù)都是通過lur接口從正在工作的RNC傳到候選RNCo lur是開放的標(biāo) 準(zhǔn)接口。 4. lub 接口 lub接口是連接Node B與RNC的接口，lub接口也是一個開放的標(biāo)準(zhǔn)接口。 這也使通過lub接口相連接的RNC與Node B可以分別由不同的設(shè)備制

12、造商 提供。 5. lu 接口 lu接口是連接UTRAN和CN的接口。類似于GSM系統(tǒng)的A接口和Gb接口。 lu接口是一個開放的標(biāo)準(zhǔn)接口。這也使通過lu接口相連接的UTRAN與CN 可以分別由不同的設(shè)備制造商提供。lu接口可以分為電路域的lu-CS接口和 分組域的lu-PS接口。 3.2.2 UTRAN 各接口的基本協(xié)議結(jié)構(gòu) UTRAN各個接口的協(xié)議結(jié)構(gòu)是按照一個通用的協(xié)議模型設(shè)計的。設(shè)計的原則 是層和面在邏輯上是相互獨立的。如果需要，可以修改協(xié)議結(jié)構(gòu)的一部分而 無需改變其他部分，如圖3-4 所示。 圖3-4 UTRAN 接口的通用協(xié)議模型 從水平層來看，協(xié)議結(jié)構(gòu)

13、主要包含兩層：無線網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層。所有與 陸地?zé)o線接入網(wǎng)有關(guān)的協(xié)議都包含在無線網(wǎng)絡(luò)層，傳輸網(wǎng)絡(luò)層是指被 UTRAN 所選用的標(biāo)準(zhǔn)的傳輸技術(shù)，與UTRAN的特定的功能無關(guān)。 從垂直平面來看，包括控制面和用戶面。 控制面包括應(yīng)用協(xié)議（lu接口中的RANAP，Iur接口中的RNSAP, lub接口 中的NBAP）及用于傳輸這些應(yīng)用協(xié)議的信令承載。應(yīng)用協(xié)議用于建立到UE 的承載（例如在lu中的無線接入承載及在Iur、lub中無線鏈路），而這些應(yīng) 用協(xié)議的信令承載與接入鏈路控制協(xié)議（ALCAP）的信令承載可以一樣也可 以不一樣，它通過0&M操作建立。 用戶面包括數(shù)據(jù)流和用于承載這些數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)

14、承載。用戶發(fā)送和接收的所 有信息（例如話音和數(shù)據(jù)）是通過用戶面來進行傳輸?shù)?。傳輸網(wǎng)絡(luò)控制面在 控制面和用戶面之間，只在傳輸層，不包括任何無線網(wǎng)絡(luò)控制平面的信息。 它包括ALCAP協(xié)議（接入鏈路控制協(xié)議）和ALCAP所需的信令承載。ALCAP 建立用于用戶面的傳輸承載。引入傳輸網(wǎng)絡(luò)控制面，使得在無線網(wǎng)絡(luò)層控制 面的應(yīng)用協(xié)議的完成與用戶面的數(shù)據(jù)承載所選用的技術(shù)無關(guān)。 在傳輸網(wǎng)絡(luò)中，用戶面中數(shù)據(jù)面的傳輸承載是這樣建立的：在控制面里的應(yīng) 用協(xié)議先進行信令處理，這一信令處理通過ALCAP協(xié)議觸發(fā)數(shù)據(jù)面的數(shù)據(jù)承 載的建立。并非所有類型的數(shù)據(jù)承載的建立都需通過ALCAP協(xié)議。如果沒有 ALCAP協(xié)議的信令

15、處理，就無需傳輸網(wǎng)絡(luò)控制面，而應(yīng)用預(yù)先設(shè)置好的數(shù)據(jù) 承載。ALCAP的信令承載與應(yīng)用協(xié)議的信令承載可以一樣也可以不一樣。 ALCAP 的信令承載通常是通過 O&M 操作建立的。 在用戶面里的數(shù)據(jù)承載和應(yīng)用協(xié)議里的信令承載屬于傳輸網(wǎng)絡(luò)用戶面。在實 時操作中，傳輸網(wǎng)絡(luò)用戶面的數(shù)據(jù)承載是由傳輸網(wǎng)絡(luò)控制面直接控制的，而 建立應(yīng)用協(xié)議的信令承載所需的控制操作屬于0&M操作。 綜上所述，UTRAN遵循以下原則： (1) 信令面與數(shù)據(jù)面的分離； (2) UTRAN/CN 功能與傳輸層的分離， 即無線網(wǎng)絡(luò)層不依賴于 (3) 特定的傳輸技術(shù)； ⑷ 宏分集(FDD Only)完全由UTRAN處理；

16、(5) RRC連接的移動性管理完全由UTRAN處理。 3.2.3 UTRAN 完成的功能 (1) 和總體系統(tǒng)接入控制有關(guān)的功能 ? 準(zhǔn)入控制 ? 擁塞控制 ? 系統(tǒng)信息廣播 (2) 和安全與私有性有關(guān)的功能 ? 無線信道加密/解密 ? 消息完整性保護 (3) 和移動性有關(guān)的功能 ? 切換 ? SRNS 遷移 (4) 和無線資源管理和控制有關(guān)的功能 ? 無線資源配置和操作 ? 無線環(huán)境勘測 ? 宏分集控制(FDD) ? 無線承載連接建立和釋放(RB控制) ? 無線承載的分配和回收 ? 動態(tài)信道分配 DCA(TDD) ? 無線協(xié)議功能 ? RF 功率控制

17、? RF 功率設(shè)置 (5) 時間提前量設(shè)置(TDD) （6） 無線信道編碼 （7） 無線信道解碼 （8） 信道編碼控制 （9） 初始（隨機）接入檢測和處理 （10） NAS消息的CN分發(fā)功能 3.2.4 RNC（Radio Network Controller） RNC,即無線網(wǎng)絡(luò)控制器，用于控制UTRAN的無線資源。它通常通過Iu接 口與電路域（MSC）和分組域（SGSN）以及廣播域（BC）相連（圖上未標(biāo)）， 在移動臺和UTRAN之間的無線資源控制（RRC）協(xié)議在此終止。它在邏輯 上對應(yīng)GSM網(wǎng)絡(luò)中的基站控制器（BSC）。 控制Node B的RNC稱為該Node B的控制R

18、NC（CRNC），CRNC負(fù)責(zé)對 其控制的小區(qū)的無線資源進行管理。 如果在一個移動臺與UTRAN的連接中用到了超過一個RNS的無線資源，那 么這些涉及的RNS可以分為： ? 服務(wù)RNS（SRNS）:管理UE和UTRAN之間的無線連接。它是對應(yīng)于 該UE的Iu接口（Uu接口）的終止點。無線接入承載的參數(shù)映射到傳輸 信道的參數(shù)，是否進行越區(qū)切換，開環(huán)功率控制等基本的無線資源管理 都是由SRNS中的SRNC （服務(wù)RNC）來完成的。一個與UTRAN相連 的UE有且只能有一個SRNCo ? 漂移RNS （DRNS）:除了 SRNS以外，UE所用至U的RNS稱為DRNS。 其對應(yīng)的RNC則是DRN

19、Co 一個用戶可以沒有，也可以有一個或多個 DRNSo 通常在實際的RNC中包含了所有CRNC、SRNC和DRNC的功能。 3.2.5 NodeB Node B是WCDMA系統(tǒng)的基站（即無線收發(fā)信機），通過標(biāo)準(zhǔn)的lub接口和 RNC互連，主要完成Uu接口物理層協(xié)議的處理。它的主要功能是擴頻、調(diào) 制、信道編碼及解擴、解調(diào)、信道解碼，還包括基帶信號和射頻信號的相互 轉(zhuǎn)換等功能。同時它還完成一些如內(nèi)環(huán)功率控制等的無線資源管理功能。它 在邏輯上對應(yīng)于GSM網(wǎng)絡(luò)中基站（BTS）o 3.3核心網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu) 核心網(wǎng)（CN）從邏輯上可劃分為電路域（CS域）、分組域（PS域）和廣播 域（BC域）。CS

20、域設(shè)備是指為用戶提供“電路型業(yè)務(wù)”，或提供相關(guān)信令 連接的實體。CS域特有的實體包括：MSC、GMSC、VLR、IWF。PS域為 用戶提供“分組型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)”，PS域特有的實體包括：SGSN和GGSN。其 他設(shè)備如HLR （或HSS）、AuC、EIR等為CS域與PS域共用。 WCDMA的網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)定義在3GPP TS 23.002中。目前具有三個版本， 分別為： . R99 —3GPP TS 23.002 . R4 —3GPP TS 23.002 . R5 —3GPP TS 23.002 EQ說明： R 表 示Release。 3GPP在98年底99年初開始制定3G的規(guī)范。R99

21、版本原計劃在1999年底 完成，最后是在2000年3月完成OR99后不再按年來命名版本,同時把R2000 的功能分成兩個階段實施：R4和R5o原則上R99的規(guī)范是R4規(guī)范集的一 個子集，若在R99中增加新的特征，就把它升級到R4o同樣R4規(guī)范集是 R5規(guī)范集的子集，若在R4中增加了新的特征就把它升級到R5o 對于以上三個版本，PS域特有設(shè)備主體沒有變化，只進行協(xié)議的升級和優(yōu)化， 其中R99版本的電路域與GSM網(wǎng)絡(luò)沒有根本性改變。但在R4網(wǎng)絡(luò)中，核心 網(wǎng)絡(luò)電路域MSC被拆分為MSC Server和MGW，新增了一個SGW功能實 體，HLR也可被替換為HSS （規(guī)范中沒有給出明確說明）。在R5網(wǎng)

22、絡(luò)中， 支持端到端的VOIP，核心網(wǎng)絡(luò)引入了大量新的功能實體，改變了原有的呼叫 流程。如果有IMS （IP多媒體子系統(tǒng)），則網(wǎng)絡(luò)使用HSS以替代HLR。 3.3.1 R99 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及接口 為了確保運營商的投資利益，在R99網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計中充分考慮了 2G/3G兼容 性問題，以支持GSM/GPRS/3G的平滑過渡。因此，在網(wǎng)絡(luò)中CS域和PS 域是并列的， R99 核心網(wǎng)設(shè)備包括： MSC/VLR、 IWF、 SGSN、 GGSN、 HLR/AuC、EIR等。為支持3G業(yè)務(wù)，有些設(shè)備增添了相應(yīng)的接口協(xié)議，另外 對原有的接口協(xié)議進行了改進。 圖 3-5 是 PLMN 的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（包括 CS

23、 域和 PS 域），圖中所有功能實體 都可作為獨立的物理設(shè)備。 粗線：表示支持用戶業(yè)務(wù)的接口 細線：表示支持信令的接口 圖3-5 R99 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 R99中CS域的功能實體包括有：MSC、VLR等。其中，運營商可以根據(jù)連 接方式的不同將MSC設(shè)置為GMSC、SM-GMSC、SM-IWMSC等。為實現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)互通，在系統(tǒng)中配置IWF （一般結(jié)合于MSC）。 除上述功能實體之外，PS域特有的功能實體包括SGSN和GGSN,為用戶 提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。HLR、AuC、EIR為CS域和PS域共用設(shè)備。 R99 的主要功能實體包括： （1） 移動交換中心（MSC） MSC為電路域特有

24、的設(shè)備，用于連接無線系統(tǒng)（包括BSS、RNS）和固定網(wǎng)。 MSC完成電路型呼叫所有功能，如控制呼叫接續(xù)，管理MS在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)或與 其他網(wǎng)絡(luò)（如PSTN/ISDN/PSPDN、其他移動網(wǎng)等）的通信業(yè)務(wù)，并提供計 費信息。 （2） 拜訪位置寄存器（VLR） VLR為電路域特有的設(shè)備，存儲著進入該控制區(qū)域內(nèi)已登記用戶的相關(guān)信息， 為移動用戶提供呼叫接續(xù)的必要數(shù)據(jù)。當(dāng)MS漫游到一個新的VLR區(qū)域后， 該VLR向HLR發(fā)起位置登記，并獲取必要的用戶數(shù)據(jù)；當(dāng)MS漫游出控制范 圍后，需要刪除該用戶數(shù)據(jù)，因此VLR可看作為一個動態(tài)數(shù)據(jù)庫。 一個VLR可管理多個MSC，但在實現(xiàn)中通常都將MSC和VLR合為一

25、體。 （3） 歸屬位置寄存器（HLR） HLR 為 CS 域和 PS 域共用設(shè)備，是一個負(fù)責(zé)管理移動用戶的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 PLMN可以包含一個或多個HLR,具體配置方式由用戶數(shù)、系統(tǒng)容量、以及 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所決定。 HLR 存儲著本歸屬區(qū)的所有移動用戶數(shù)據(jù)，如識別標(biāo)志、 位置信息、簽約業(yè)務(wù)等。 當(dāng)用戶漫游時，HLR接收新位置信息，并要求前VLR刪除用戶所有數(shù)據(jù)。當(dāng) 用戶被叫時，HLR提供路由信息。 （4） 鑒權(quán)中心（AuC） AuC 為 CS 域和 PS 域共用設(shè)備，是存儲用戶鑒權(quán)算法和加密密鑰的實體。 AuC將鑒權(quán)和加密數(shù)據(jù)通過HLR發(fā)往VLR、MSC以及SGSN，以保證通信 的合法和

26、安全。每個AuC和對應(yīng)的HLR關(guān)聯(lián)，只通過該HLR和外界通信。 通常AuC和HLR結(jié)合在同一物理實體中。 （5） 設(shè)備識別寄存器（EIR） EIR為CS域和PS域共用設(shè)備，存儲著系統(tǒng)中使用的移動設(shè)備的國際移動設(shè) 備識別碼（IMEI）。其中，移動設(shè)備被劃分“白”、“灰”、“黑”三個等 級，并分別存儲在相應(yīng)的表格中。目前中國沒有用到該設(shè)備。 一個最小化的EIR可以只包括最小“白表”（設(shè)備屬于“白”等級）。 (6) 網(wǎng)關(guān) MSC(GMSC) GMSC是電路域特有的設(shè)備oGMSC作為系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口, 同時還具有查詢位置信息的功能。如MS被呼時，網(wǎng)絡(luò)如不能查詢該用戶所屬 的HL

27、R,則需要通過GMSC查詢，然后將呼叫轉(zhuǎn)接到MS目前登記的MSC 中。 具體由運營商決定那些MSC可作為GMSC，如部分MSC或所有的MSC。 ⑺服務(wù)GPRS支持節(jié)點（SGSN） SGSN為PS域特有的設(shè)備，SGSN提供核心網(wǎng)與無線接入系統(tǒng)BSS、RNS 的連接，在核心網(wǎng)內(nèi)，SGSN與GGSN/GMSC/HLR/EIR/SCP等均有接口。 SGSN完成分組型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的移動性管理、會話管理等功能，管理MS在移 動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動和通信業(yè)務(wù)，并提供計費信息。 （8）網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點（GGSN） GGSN也是分組域特有的設(shè)備。GGSN作為移動通信系統(tǒng)與其它公用數(shù)據(jù)網(wǎng) 之間的接口，同時還具

28、有查詢位置信息的功能。如MS被呼時，數(shù)據(jù)先到 GGSN，再由GGSN向HLR查詢用戶的當(dāng)前位置信息，然后將呼叫轉(zhuǎn)接到目 前登記的SGSN中。GGSN也提供計費接口。 R99中核心網(wǎng)的接口協(xié)議如表3-1所示。 表3-1 R99 核心網(wǎng)的接口名稱與含義 接口名 連接實體 信令與協(xié)議 A MSC——BSC BSSAP Iu-CS MSC——RNS RANAP B MSC——VLR C MSC——HLR MAP D VLR——HLR MAP E MSC——MSC MAP F MSC——EIR MAP G VLR——VLR MAP Gs M

29、SC——SGSN BSSAP+ H HLR——AuC MSC——PSTN/ISDN/PSPDN TUP/ISUP Ga GSN CG GTP' Gb SGSN——BSC BSSGP 接口名 連接實體 信令與協(xié)議 Gc GGSN——HLR MAP Gd SGSN—— SMS-GMSC/IWMSC MAP Ge SGSN——SCP CAP Gf SGSN——EIR MAP Gi GGSN——PDN TCP/IP Gp GSN——GSN(Inter PLMN) GTP Gn GSN——GSN(Intra PLMN) G

30、TP Gr SGSN——HLR MAP Iu-PS SGSN——RNC RANAP 3.3.2 R4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及接口 圖 3-6 是 R4 版本的 PLMN 基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，圖中所有功能實體都可作為獨立的 物理設(shè)備。關(guān)于Nb、Mc和Nc等接口的標(biāo)準(zhǔn)包括在23.205和29-系列的技 術(shù)規(guī)范中。 在實際應(yīng)用中一些功能可能會結(jié)合到同一個物理實體中，如 M SC/VLR 、 HLR/AuC等，使得某些接口成為內(nèi)部接口。 粗線：支持用戶業(yè)務(wù)的接口 細線：支持信令的接口 圖3-6 R4 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 EQ說明： (G)MSC Server和MGW可集成為單個物理實體

31、(G)MSC。 R4版本中PS域的功能實體SGSN和GGSN沒有改變，與外界的接口也沒 有改變。CS域的功能實體仍然包括有：MSC、VLR、HLR、AuC、EIR等設(shè) 備，相互間關(guān)系也沒有改變。但為了支持全IP網(wǎng)發(fā)展需要，R4版本中CS域 實體有所變化，如： 1、MSC根據(jù)需要可分成兩個不同的實體：MSC服務(wù)器（MSC Server，僅用 于處理信令），和電路交換媒體網(wǎng)關(guān)（CS-MGW，用于處理用戶數(shù)據(jù)），MSC Server和CS-MGW共同完成MSC功能。對應(yīng)的GMSC也分成GMSC Server 和 CS-MGW。 ⑴ MSC 服務(wù)器（MSC Server） MSC Server

32、主要由MSC的呼叫控制和移動控制組成，負(fù)責(zé)完成CS域的呼 叫處理等功能。MSC Server終接用戶-網(wǎng)絡(luò)信令，并將其轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)-網(wǎng)絡(luò)信 令。MSC Server也可包含VLR以處理移動用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和CAMEL相關(guān) 數(shù)據(jù)。 MSC Server可通過接口控制CS-MGW中媒體通道的關(guān)于連接控制的部分呼 叫狀態(tài)。 （2） 電路交換媒體網(wǎng)關(guān)（CS-MGW） CS-MGW 是 PSTN/PLMN 的傳輸終接點，并且通過 Iu 接口連接核心網(wǎng)和 UTRAN。CS-MGW可以是從電路交換網(wǎng)絡(luò)來的承載通道的終接點，也可是分 組網(wǎng)來的媒體流（例如，IP網(wǎng)中的RTP流）的終接點。在Iu接口上，CS-M

33、GW 可支持媒體轉(zhuǎn)換、承載控制和有效載荷處理（例如，多媒體數(shù)字信號編解碼 器、回音消除器、會議橋等），可支持CS業(yè)務(wù)的不同Iu選項（基于AAL2/ATM， 或基于 RTP/UDP/IP）。 CS-MGW： ? 與MSC服務(wù)器和GMSC服務(wù)器相連，進行資源控制； ? 擁有并使用如回音消除器等資源； ? 可具有多媒體數(shù)字信號編解碼器。 CS-MGW可具有必要的資源以支持UMTS/GSM傳輸媒體。進一步，可要求 H.248裁剪器支持附加的多媒體數(shù)字信號編解碼器和成幀協(xié)議等。 CS-MGW的承載控制和有效載荷處理能力也用于支持移動性功能，如SRNS 重分配/切換和定位。目前期待H.248標(biāo)

34、準(zhǔn)機制可運用于支持這些功能。 （3） GMSC 服務(wù)器（GMSC Server） GMSC Server主要由GMSC的呼叫控制和移動控制組成。 2、HLR可更新為歸屬位置服務(wù)器（HSS），詳細內(nèi)容見R5網(wǎng)絡(luò)介紹。 3、R4新增一個實體：信令網(wǎng)關(guān)(SGW) 在R4網(wǎng)絡(luò)中可以使用兩種信令傳送方式：基于TDM的傳統(tǒng)SS7方式和基于 IP的SS7方式(也稱為SIGTRAN信令傳送網(wǎng)絡(luò))。 當(dāng)使用兩種不同信令傳送方式的設(shè)備互相通信時，就需要一個信令網(wǎng)關(guān)SGW 來完成相關(guān)承載協(xié)議的轉(zhuǎn)換。SGW主要完成傳輸層的信令轉(zhuǎn)換，也就是完成 傳統(tǒng)SS7的MTP協(xié)議與SIGTRAN的SCTP/IP之間的

35、轉(zhuǎn)換。對于MTP之上 的應(yīng)用層，如MAP/CAP/ISUP/BICC等協(xié)議，SGW是不會加以處理的。 在R4網(wǎng)絡(luò)中也新增一些接口協(xié)議，如表3-2所示。 表3-2 R4 核心網(wǎng)外部接口名稱與含義 接口名 連接實體 信令與協(xié)議 A MSC——BSC BSSAP Iu-CS MSC ——RNS RANAP B MSC——VLR C MSC——HLR MAP D VLR——HLR MAP E MSC——MSC MAP F MSC——EIR MAP G VLR——VLR MAP Gs MSC——SGSN BSSAP+ H HLR——A

36、uC MSC——PSTN/ISDN/PSPDN TUP/ISUP Ga SGSN CG GTP' Gb SGSN——BSC BSSGP Gc GGSN——HLR MAP Gd SGSN——SM-GMSC/IWMSC MAP Ge SGSN——SCP CAP Gf SGSN——EIR MAP Gi GGSN——PDN TCP/IP Gp GSN——GSN(Inter PLMN) GTP Gn GSN——GSN(Intra PLMN) GTP Gr SGSN——HLR MAP Iu-PS SGSN——RNC RANAP

37、 接口名 連接實體 信令與協(xié)議1 Mc (G)MSC Server——CS-MGW H.248 Nc MSC Server GMSC Server ISUP/TUP/BICC Nb CS-MGW ——CS-MGW Mh HSS——R-SGW 3.3.3 R5 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及接口 Alternative Access Network GGSN Other PLMN SGS Gn TE MT ERAN MT I I ILtRAN R Uu Iu2 = Iu(RANAP) X 、 Legacy mobile signaling

38、--JNetwork--- Mh Gi Gc GGSN Me SGSN Gn Iu1 MGW MGW Me Iui = lues (RTP, AAL2) T-SGW *) Mh HSS *) R SG'W *) X MAP \ MAP Multimedia ■ IP Networks Applications & Services *) Applications & Services *) Gf ； PSTN/ Legacy/External Um Iu-ps' ■ ' C _ 、 HSS *) |k. SCP / ci Mw

39、 Mm * Mg MRF- MGCF ■ T SGW *) Mr Signalling Interface Signalling and Data Transfer Interface *) those elements are duplicated for figure layout purpose only, they belong to the same logical element in the reference model 粗線：支持用戶業(yè)務(wù)的接口 細線：支持信令的接口 圖3-7 R5 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 EQ說明： (G)MSC S

40、erver和MGW可集成為單個物理實體(G)MSC。 R5版本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和接口形式和R4版本基本一致。差別主要是：當(dāng)PLMN 包括IM子系統(tǒng)時，HLR被HSS所替代;另外，BSS和CS-MSC、MSC-Server之間同時支持A接口及Iu-CS接口，BSC和SGSN之間支持Gb及l(fā)u-PS接 口。 為簡潔起見，不再贅述R5的接口協(xié)議。 圖3-8是R5版本的IMS基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要表示的是IMS域的功能實體和 接口。圖中所有功能實體都可作為獨立的物理設(shè)備。相關(guān)功能實體介紹可以 參看R5的23.002協(xié)議 IP Multimedia Networks rpSTN] BGCF "Mb

41、 一 Mb 一 一 PSTN Legacy mobile 'signalling Networks \ PSTN ；Mm 丁 Mk IMS- MGCF —卜… Cx -H- 1 HSS MGW Mn L_J Mg」 — SLF Mb i C, D, ；Gc, Gr Mr Mw MRFP -H- Mp MRFC \ 1 P-CSCF :PDF : Dx Gm IM Subsystem Mb Mb Mb Go. 粗線：支持用戶業(yè)務(wù)的接口 點劃線： 支持信令的接口 圖3-8 R5 的 IMS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

42、R5 新增的主要物理實體有： 1?歸屬位置服務(wù)器(HSS) 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)具有IM子系統(tǒng)時，需要利用HSS替代HLR。 HSS是網(wǎng)絡(luò)中移動用戶的主數(shù)據(jù)庫，存儲有支持網(wǎng)絡(luò)實體完成呼叫/會話處理 相關(guān)的業(yè)務(wù)信息。例如，HSS通過進行鑒權(quán)、授權(quán)、名稱/地址解析、位置依 賴等，以支持呼叫控制服務(wù)器能順利完成漫游/路由等流程。 和HLR —樣，HSS負(fù)責(zé)維護管理有關(guān)用戶識別碼、地址信息、安全信息、位 置信息、簽約服務(wù)等用戶信息。基于這些信息，HSS可支持不同控制系統(tǒng)(CS 域控制、PS域控制、IM控制等)的CC/SM實體。HSS的基本結(jié)構(gòu)與接口如 圖 3-9 所示。 CSCF HSS 可集成

43、不同類型的信息，在增強核心網(wǎng)對應(yīng)用和服務(wù)域的業(yè)務(wù)支持同時， 對上層屏蔽不同類型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。HSS支持的功能包括：IM子系統(tǒng)請求的用 戶控制功能；PS域請求的有關(guān)HLR功能子集；CS域部分的HLR功能（如 果容許用戶接入CS域，或漫游到傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)）。 2?呼叫狀態(tài)控制功能（CSCF） CSCF 的功能形式有：Proxy CSCF （P-CSCF）、Serving CSCF（S-CSCF） 或 Interrogating CSCF（I-CSCF）。 P-CSCF：是UE在IM子系統(tǒng)中的第一個接入點 S-CSCF：處理網(wǎng)絡(luò)中的會話狀態(tài) I-CSCF：主要用于路由相關(guān)的SIP呼叫請求，類似電路

44、域GMSC的作用。 Policy Decision Function （PDF）策略判決功能是P-CSCF中的一個邏輯功能 實體。如果PDF單獨作為一個物理實體來實現(xiàn)的話，那么PDF與P-CSCF 之間的接口是未標(biāo)準(zhǔn)化的接口。 3.媒體網(wǎng)關(guān)控制功能（MGCF） ? 控制IM-MGW中媒體信道中關(guān)于連接控制的部分呼叫狀態(tài)。 ? 與CSCF通信。 ? 根據(jù)從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來的呼叫路由號碼選擇 CSCF。 ? 進行 ISUP 與 IM 子系統(tǒng)的呼叫控制協(xié)議的轉(zhuǎn)換。 接收帶外信息并轉(zhuǎn)發(fā)到 CSCF/IM-MGW。 4. IP多媒體子系統(tǒng)-媒體網(wǎng)關(guān)（IMS-MGW） IMS-MGW 是來自電路

45、交換網(wǎng)絡(luò)來的承載通道和來自組網(wǎng)來的媒體流的終結(jié) 點。IM-MGW可支持媒體轉(zhuǎn)換、承載控制和有效載荷處理（例如，多媒體數(shù) 字信號編解碼器、回音消除器、會議橋等）。 IMS-MGW的功能： ? 與MGCF, MSC服務(wù)器和GMSC服務(wù)器相連，進行資源控制； ? 擁有并使用如回音消除器等資源； ? 可能需要具有多媒體數(shù)字信號編解碼器。 IMS-MGW可具有必要的資源以支持UMTS/GSM傳輸媒體。進一步，可要求 H.248裁剪器支持附加的多媒體數(shù)字信號編解碼器和成幀協(xié)議等。 5. 多媒體資源功能控制器（MRFC） MRFC完成的功能： ? 控制 MRFP 中的媒體流資源； ? 解釋

46、從應(yīng)用服務(wù)器和 S-CSCF 發(fā)來的信息（如會話標(biāo)識符），用以控制 MRFP； ? 產(chǎn)生 CDR。 6. 多媒體資源功能處理器（MRFP） ? 控制 Mb 接口的承載資源； ? 提供資源以供MRFC控制； ? 混合各種入局的媒體流（如多方通話） ? 為多媒體通知音提供媒體流； ? 處理媒體流（如音頻編碼轉(zhuǎn)換，媒體分析） 7. 用戶定位功能（SLF） CSCF在注冊和會話建立過程中，會查詢SLF，用以獲得保存某用戶詳細簽 約信息的HSS的地址信息。S-CSCF在注冊過程中也會查詢SLF。 在單HSS環(huán)境中不需要配置SLF。 8. 穿透網(wǎng)關(guān)控制功能 Breakout Gate

47、way Control Function （BGCF） BGCF 用于選擇那些將發(fā)生 PSTN/CS 域穿透（也就是互通）的網(wǎng)絡(luò)。如果 BGCF判定穿透將在其所在的網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的話，它會選擇一個MGCF,用于負(fù) 責(zé)PSTN與CS域的互通。如果穿透是位于其他網(wǎng)絡(luò)的話，該BGCF將把相 關(guān)的會話信令轉(zhuǎn)發(fā)給該選定網(wǎng)絡(luò)的BGCF。 BGCF 的功能： ? 接收從S-CSCF送來的、要求為某會話選擇合適的PSTN/CS域穿透點 的請求； ? 選擇將發(fā)生 PSTN 與 CS 域互通（穿透）的網(wǎng)絡(luò)。如果網(wǎng)絡(luò)的互通是發(fā) 生在其他網(wǎng)絡(luò)的，那么該BGCF將把SIP信令轉(zhuǎn)發(fā)給那個網(wǎng)絡(luò)的BGCF。 如果網(wǎng)絡(luò)的互通是發(fā)生在其他網(wǎng)絡(luò)，并且運營者要求網(wǎng)絡(luò)隱藏的話，那 么該BGCF會通過I-CSCF把相關(guān)SIP信令轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的BGCF。 ? 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)互通（穿透）是發(fā)生在本網(wǎng)絡(luò)時，BGCF會選擇一個MGCF,并 把相關(guān)SIP信令轉(zhuǎn)發(fā)給該MGCF。 ? 產(chǎn)生 CDR。 在選擇將發(fā)生網(wǎng)絡(luò)互通的網(wǎng)絡(luò)時， BGCF 可以根據(jù)其他接口獲取的信息，也 可以根據(jù)管理信息來作出決定。