WCDMA网络结构

3GWCDMA/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3GWCDMA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（UserEquipmentDomain）CN＋RAN基本架构域（InfrastructureDomain）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IPNetworkGGSNSGSNMSC/VLRRNCNodeBNodeBIuPSRNCNodeBNodeBIubUuIuCSIurHLRPSTN无线接入网（RAN）核心网（CN）GMSCAucMSC/VLRSGSN核心网分组域（PS)核心网电路域（CS)UEUSIMMECuUU用户设备33GWCDMA系统相关名词UMTS：UniversalMobileTelecommunicationSystem,通用移动通信系统（对应于3GPP标准）RAN：RadioAccessNetwork，无线接入网UTRAN：UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork,UMTS地面无线接入网CN:CoreNetwork,核心网UE：UserEquipment，用户设备USIM：UMTSSubscriberIdentityModule，UMTS用户识别模块ME：MobileEquipment,移动设备MAP:MobileApplicationPart,移动应用部分（信令）ATM:AsynchronousTransferMode,异步传输模式4UMTS无线接入网（UTRAN）结构MSC/VLRSGSNRNCRNCNodeBNodeBNodeBNodeBUSIMMEIuCSIuPSCuUuIubIurUEUTRANCNATM/IPATM/IPATM/IPATM/IP5UTRAN基站（NodeB）基站（NODEB)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：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。NODEB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NODEB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（RNC）无线网络控制器（RNC)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（RNC）无线网络控制器（RNC)的逻辑分类RNC在逻辑功能上又分为控制RNC(ControllingRNC,CRNC)服务RNC（ServiceRNC,SRNC）漂移RNC(DriftRNC,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NODEB。8UTRAN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，接口信令：NBAP。R99/R4：Iub接口采用ATM传输方式，物理层可以是多个E1（2～8）或STM－1。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STM－1。R5：Iur接口采用ATM传输方式或IP方式，物理层一般采用STM－1。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，物理层一般使用1~2个STM－1。R5：Iu接口采用ATM传输方式或IP方式，物理层一般采用1～2个STM－1。9UMTS无线接入网组网NodeBNodeBNodeBNodeBATM交换机ATM交换机RNCRNCSTM-1MSCSGSNSTM-1STM-NSTM-1STM-NE1/STM-1E1/STM-1E1/STM-1E1/STM-1······10WCDMA/TD-SCDMA核心网3GWCDMA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113GPPUMTSR99核心网RANIu-CSIu-PS“call”TDMCS域“session”IPBackbonePS域Intranet/InternetPSTNAuCSGSNGGSNMSC/VLRGMSCGiGn(UDP/IP)SGSN:服务GPRS支持节点GGSN:网关GPRS支持节点HLRATMATMHD(MAP)C(MAP)Gr(MAP)Gs(SCCP)Gc(MAP)12WCDMA/TD-SCDMA核心网（R99版）MSC（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VLRMSC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中国没有用到该设备14R99核心网的特点1.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;2.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;3.核心网络分组域基于GPRS技术，GTP隧道延伸到接入网;4.TC单元放置在核心网侧;5.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153GPPUMTSR4核心网CS-Domain“call”PSTNTDM,ATMorIPGMSCServerMSCServerMSCGMSC“session”IPBackbonePS-DomainRNCIntranet/InternetAuCHLRSGSNGGSNMGWMGWIu-CSIu-PSGiGnBICC16R4新增CS接口及协议栈MGWMcMcNbNcMSCServerMGWGMSCServerBICCMTP3MTP3BM3UAMTP2SSCF/SSCOPSCTPMTP1AAL5/ATMIPRTPAAL2语音帧UDP/IPATMPCMH.248SCTPUDPMTP3BIPSSCF/SSCOP/AAL517R4核心网特点R4标准是R99标准的超集，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；R4电路域支持多种方式的核心网络承载技术：TDM/ATM/IP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;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；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；183GPPUMTSR5核心网CS-Domain“call”PSTNTDM,ATMorIPGMSCServerMSCServerMSCGMSC“session”IPBackbonePS-DomainRNCIntranet/InternetSGSNGGSNMGWMGWIu-CSIu-PSGiGnIMSub-SystemSIPCSCF“IPv6Based”MGWMGCFHSSSCPHSS:HomeSubscriberServerCSCF:CallServerControlFunctionMGCF:MediaGatewayControlFunctionIPMulti-mediaSub-System(IMS)19R5核心网特点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；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；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；HLR演进为HSS系统。R5之后WCDMA的核心网主架构基本稳定，R6/R7以后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R4R5R99核心网：分CS（电路域）和PS（分组域）接入网：引入WCDMAUTRAN，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MSCServer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IPQoS能力，支持端到端的IP多媒体业务无线接入网：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22R4核心网电路域组网HLR/AuCE1233G本地网网元设置原则1、MSCServer集中放置2、1个MSCServer最大容量建议120万。当MSCServer容量超过100万时，要考虑容灾（双归属）机制；MSCServer原则上每个RNC相应的设置1个MGW1、原则上每个3G本地网单独设置HLR，10万用户以下的3G本地网不单独设置HLR.2、1个HLR最大容量建议设置为120万3、HLR采用１＋１备份或者N+1备份MGWMGW集中集中分散24NodeBNodeBRNC3G长途网IubRNCMGW城区BMSCSERVERGWPSTNTMSCMGWNodeBNodeBRNCIP/TDM核心网机房2核心网机房3城区C省会等大城市组网特点：•MGW间可以采用有QOS保证的点到点的IP承载，便于开通局内T