(重郵信科版)第二部分-第五講-CDMA2000電路域和分組域

第五講 CDMA2000

電路域和分組域CYIT3G培訓中心田增ianzs@田增山博士/教授（CYIT3G培訓中心02362487972tianzs@2008-11重慶重郵信科CDMA2000主要內(nèi)容第一節(jié)CDMA2000電路域電路域的參考模型電路域的功能第二節(jié)CDMA2000分組域分組域組成簡單IP移動IP2008-12重慶重郵信科CDMA2000第一節(jié)CDMA2000電路域電路域的參考模型電路域交換子系統(tǒng)電路域的功能2008-13重慶重郵信科CDMA2000 CDMA系統(tǒng)主要包括如下部分：移動臺MS：即移動終端，包括射頻模塊、核心芯片、上層應用軟件和UIM卡。無線接入網(wǎng)RAN：由BSC、BTS和PCF構成。核心網(wǎng)-包括:核心網(wǎng)電路域；核心網(wǎng)分組域。1.CDMA2000系統(tǒng)網(wǎng)絡參考模型2008-14重慶重郵信科CDMA2000電路域包括：交換子系統(tǒng)：由MSC、VLR、HLR和AC構成智能網(wǎng)：由SSP、SCP和IP構成短消息平臺：由MC和SME構成定位系統(tǒng)：由MPC和PDE構成分組域包括：分組子系統(tǒng)：由PDSN、AAA和HA構成分組數(shù)據(jù)業(yè)務平臺包括幾個平臺：綜合管理接入平臺、定位平臺、WAP平臺、JAVA平臺、BREW平臺等。1.CDMA2000系統(tǒng)網(wǎng)絡參考模型2008-15重慶重郵信科CDMA20002008-16重慶重郵信科CDMA20001.CDMA2000系統(tǒng)網(wǎng)絡參考模型cdma2000系統(tǒng)網(wǎng)絡部分的各個功能實體劃分為如下幾個部分：核心網(wǎng)電路域核心網(wǎng)分組域短消息業(yè)務部分無線智能網(wǎng)部分WAP部分定位業(yè)務部分2008-17重慶重郵信科CDMA20001.CDMA2000系統(tǒng)網(wǎng)絡參考模型 與IS－95系統(tǒng)相比，cdma2000系統(tǒng)的網(wǎng)絡模型中新增的主要功能實體為：分組控制功能模塊PCF：PCF負責與BSC配合，完成與分組數(shù)據(jù)有關的無線信道控制功能。PCF與BSC間的接口為A8/A9接口。分組數(shù)據(jù)服務節(jié)點PDSN：PDSN負責管理用戶通信狀態(tài)（點對點連接的管理），轉發(fā)用戶數(shù)據(jù)。當采用移動IP技術時，PDSN中還應增加外部代理FA功能。FA負責提供隧道出口，并將數(shù)據(jù)解封裝后發(fā)往MS。PDSN與PCF間的接口為A10/A11接口。2008-18重慶重郵信科CDMA2000鑒權、認證和計費模塊AAA：AAA負責管理用戶，其中包括用戶的權限、開通的業(yè)務、認證信息、計費數(shù)據(jù)等內(nèi)容。目前，AAA采用的主要協(xié)議為遠程鑒權撥號用戶業(yè)務RADIUS協(xié)議，所示AAA也可直接叫RADDIUS服務器。這部分功能與固定網(wǎng)使用的RADDIUS服務器基本相同，僅增加了與無線部分有關的計費信息。本地代理HA：HA負責將分組數(shù)據(jù)通過隧道技術發(fā)送給移動用戶，并實現(xiàn)PDSN之間的移動管理。1.CDMA2000系統(tǒng)網(wǎng)絡參考模型2008-19重慶重郵信科CDMA20002.電路域交換子系統(tǒng) 交換子系統(tǒng)SSS包括：MSC：呼叫處理功能(呼叫的連接和釋放，號碼存儲和譯碼等)，移動性管理(切換、登記)，鑒權和加密，無線資源管理，數(shù)據(jù)通信(需與IWF配合)。VLR：用戶數(shù)據(jù)的存儲和檢索、鑒權和登記。HLR：用戶數(shù)據(jù)的存儲和檢索、鑒權和登記。AC：存儲鑒權參數(shù)、產(chǎn)生鑒權算法、傳送鑒權參數(shù)。SSS的基本業(yè)務功能：位置更新、鑒權、話音業(yè)務處理和補充業(yè)務的處理。2008-110重慶重郵信科CDMA20003.核心網(wǎng)電路域功能 CDMA2000的電路交換部分的標準是以ANSI-41D為核心的一個標準系列。這個標準系列提供了系統(tǒng)間操作信令。主要功能包括：系統(tǒng)間的切換功能；自動漫游功能；鑒權功能；呼叫處理功能；短消息業(yè)務功能；操作、管理與維護功能；2008-111重慶重郵信科CDMA20001）系統(tǒng)間切換功能系統(tǒng)間切換是在兩個不同的MSC控制的無線信道間發(fā)生的切換。它包括：切換測量：選擇目標小區(qū)－終端完成；前向切換：由正在提供服務的MSC無線信道移動到目標的MSC無線信道上，同時在服務的MSC和目標的MSC之間建立電路連接。反向切換：完成前向切換后，移動臺移動到目標MSC，MSC之間的鏈路將釋放。呼叫釋放：呼叫結束后，釋放MSC間電路和內(nèi)部資源2008-112重慶重郵信科CDMA20002）自動漫游功能自動漫游由移動臺注冊事件觸發(fā)，注冊事件包括：移動臺開/關機注冊，轉移到新系統(tǒng)注冊，定時注冊等。與自動漫游相關網(wǎng)絡功能包括：移動臺業(yè)務資格驗證－由HLR完成；移動臺位置管理－包括位置更新和位置取消，由HLR完成。移動臺狀態(tài)管理－協(xié)調(diào)管理移動臺在HLR和服務系統(tǒng)之間的呼叫投送狀態(tài)（移動臺激活、未激活）。VLR和HLR故障恢復－減少兩者的故障在通信網(wǎng)造成的影響。2008-113重慶重郵信科CDMA20003）鑒權功能防止非法電話使用偽造的MSID和ESN接入蜂窩通信網(wǎng)絡。與鑒權有關的網(wǎng)絡功能包括：SSD共享－由鑒權中心和服務系統(tǒng)完成；全局查詢－查詢參數(shù)由控制信道廣播查詢參數(shù)，為所有移動臺服務。唯一性查詢－針對某一個移動臺，通過業(yè)務信道傳輸鑒權參數(shù)。2008-114重慶重郵信科CDMA20003）鑒權功能SSD更新－鑒權中心計算SSD，并向移動臺發(fā)送RANDSSD參數(shù)和SSD更新指令；移動臺計算SSD，并且選擇RANDSSD計算AUTHBS值，發(fā)給基站；基站根據(jù)RANDSSD和SSD計算AUTHBS值，發(fā)給移動臺；移動臺確認，基站確認呼叫歷史記錄（COUNT）更新－用于記錄鑒權更新時的呼叫次數(shù)；可以在密鑰和SSD泄漏時提供一定的安全性。鑒權報告－將鑒權過程的執(zhí)行情況傳遞給鑒權中心。2008-115重慶重郵信科CDMA20004）呼叫處理功能呼叫處理功能用來建立、維護和釋放來自和去往移動用戶的呼叫，為用戶建立呼叫和釋放鏈路。與呼叫處理有關的網(wǎng)絡功能包括：支持移動臺始呼系統(tǒng)間功能支持移動臺被叫系統(tǒng)間功能服務控制功能2008-116重慶重郵信科CDMA20005）短消息業(yè)務功能支持短消息業(yè)務的功能實體包括：短消息中心（MC）－完成短消息的存儲和轉發(fā)；主要包括向基于移動臺的SME轉發(fā)短消息，為暫時不可訪問的SME保存短消息。短消息實體（SME）－發(fā)送和接收短消息的功能實體；主要包括編寫短消息，刪除、操作和顯示短消息，保存接收的短消息，對保存的短消息進行管理。2008-117重慶重郵信科CDMA20006）操作、管理與維護功能主要完成MSC之間的電路管理功能，其系統(tǒng)操作支持的功能包括：MSC間的電路阻塞－包括取消和服務兩個MSC間的電路服務。MSC間的電路復位－完成MSC間電路投入使用前初始狀態(tài)設置，當發(fā)生錯誤時，把電位復位到已知狀態(tài)。MSC間的電路測試－完成MSC間電路的“環(huán)回”測試，該功能對驗證端到端通路的連續(xù)性和質(zhì)量起到重要作用。2008-118重慶重郵信科CDMA2000第二節(jié)CDMA2000分組域分組域組成簡單IP移動IP2008-119重慶重郵信科CDMA20001.核心網(wǎng)分組域 核心網(wǎng)分組域包括的網(wǎng)絡實體：終端、無線接入網(wǎng)、分組子系統(tǒng)。其中：分組子系統(tǒng)是核心模塊；無線接入網(wǎng)提供空中接口的無線資源承載。分組域的功能模型如下圖。2008-120重慶重郵信科CDMA20001.核心網(wǎng)分組域2008-121重慶重郵信科CDMA20001）分組數(shù)據(jù)服務節(jié)點（PDSN） PDSN功能：為每一個用戶終端建立和終止PPP連接，以向用戶提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務對于簡單IP業(yè)務，PDSN使用IP控制協(xié)議(IPCP)為用戶終端分配一個動態(tài)IP地址。對于移動IP業(yè)務，PDSN則需要支持外部代理(FA)功能。在移動終端發(fā)生PCF之間的切換時，PDSN負責與切換前后的PCF進行交互，以保持已建立的PPP連接。2008-122重慶重郵信科CDMA20002）HA(歸屬代理) 在使用移動IP業(yè)務時需要使用HA，HA主要負責：鑒別來自移動終端的移動IP注冊；動態(tài)分配歸屬IP地址；將來自網(wǎng)絡的IP包以隧道方式發(fā)送到FA；建立、保持和終止至PDSN(這里PDSN作為移動IP的FA)的通信。2008-123重慶重郵信科CDMA20003）AAA服務器在cdma2000分組數(shù)據(jù)網(wǎng)中，按提供業(yè)務網(wǎng)絡與用戶注冊地網(wǎng)絡的關系劃分，有三種AAA服務器：在業(yè)務提供者網(wǎng)內(nèi)的AAA服務器、在歸屬網(wǎng)絡內(nèi)的AAA服務器和在代理網(wǎng)內(nèi)的AAA服務器。在業(yè)務提供者網(wǎng)內(nèi)的AAA服務器，主要負責接收來自PDSN的鑒權請求、計費信息，并將其轉發(fā)到代理AAA服務器或歸屬AAA服務器，接著向PDSN發(fā)送確認消息。2008-124重慶重郵信科CDMA20003）AAA服務器在歸屬網(wǎng)絡內(nèi)的AAA服務器，主要負責為本地用戶提供認證、授權、計費服務。包括對簡單IP的CHAP認證和對移動IP的外部代理質(zhì)詢FAC認證等，向PDSN提供用戶特征及QoS信息。在代理網(wǎng)內(nèi)的AAA服務器則主要完成傳送業(yè)務提供者網(wǎng)絡和歸屬IP網(wǎng)絡之間的請求和響應等功能。2008-125重慶重郵信科CDMA20004）分組控制功能（PCF）主要功能包括：建立、維護與終止和PDSN的第二層鏈路連接；與PDSN交互以支持休眠切換；與RRC聯(lián)系請求與管理無線資源，并記錄無線資源狀態(tài)；在移動臺不能獲得無線資源時，提供分組數(shù)據(jù)的緩存功能。2008-126重慶重郵信科CDMA20005）無線資源控制（RRC）無線資源控制的功能：建立、維護與終止為分組用戶提供無線資源；管理無線資源，記錄無線資源狀態(tài)。2008-127重慶重郵信科CDMA20006）移動臺（MS）建立、維護與終止和PDSN的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議；請求無線資源，并記錄無線資源的狀態(tài)；在不能獲得無線資源時，提供數(shù)據(jù)分組的緩存功能；初始、休眠、切換等。2008-128重慶重郵信科CDMA20002.簡單IP簡單IP特點簡單IP的網(wǎng)絡參考模型簡單IP協(xié)議模型簡單IP結構簡單IP的業(yè)務流程2008-129重慶重郵信科CDMA20002.簡單IP簡單IP的特點是IP地址由漫游地的接入服務器分配。所以，使用簡單IP的移動臺只能在當前接入服務器的服務范圍內(nèi)連續(xù)獲得服務。當用戶漫游到另外一個接入服務器的服務范圍時，必須重新發(fā)起呼叫，以便獲得新的IP地址。2008-130重慶重郵信科CDMA20001）簡單IP特點簡單IP業(yè)務具有以下特點：類似于撥號業(yè)務。用戶需要數(shù)據(jù)業(yè)務時，采用類似于撥號的形式建立與PDSN的點對點PPP連接。PDSN負責數(shù)據(jù)的收發(fā)。采用動態(tài)IP地址分配進行連接。不能保證用戶移動時的業(yè)務持續(xù)性。用戶在同一個PDSN覆蓋范圍內(nèi)時，可以保持IP地址不變。當移出當前PDSN覆蓋的網(wǎng)絡時，必須重新?lián)芴栠B接。2008-131重慶重郵信科CDMA20002）簡單IP的網(wǎng)絡參考模型 基于簡單IP的網(wǎng)絡參考模型如下圖所示。基于SIP的分組核心網(wǎng)主要包括分組數(shù)據(jù)服務節(jié)點PDSN、遠端認證撥號接入RADIUS服務器等。PDSN位于分組核心網(wǎng)與cdma2000無線接入網(wǎng)之間，負責管理用戶狀態(tài)，轉發(fā)用戶數(shù)據(jù)，并為移動終端分配IP地址。RADIUS服務器位于分組核心網(wǎng)中，類似于AAA服務器，主要完成認證、鑒權和計費的功能，代理RADIUS服務器負責轉發(fā)拜訪RADIUS服務器和歸屬RADIUS服務器之間的認證和計費信息。2008-132重慶重郵信科CDMA20002008-133重慶重郵信科CDMA20003）簡單IP協(xié)議模型2008-134重慶重郵信科CDMA2000

RN是指無線網(wǎng)絡，它包括基站控制器(BSC)、基站收發(fā)信系統(tǒng)(BTS)和分組控制功能(PCF)。PDSN是指分組數(shù)據(jù)服務節(jié)點，從互聯(lián)網(wǎng)的角度來看，它是—個路由器，并根據(jù)移動網(wǎng)的特性進行了增強。終端主機就是互聯(lián)網(wǎng)上的一個服務器，它可以是WWW服務器或電子郵件服務器，向用戶提供特定的數(shù)據(jù)業(yè)務。4）簡單IP結構2008-135重慶重郵信科CDMA2000

移動臺和RN間的接口，即空中接口由無線鏈路、媒質(zhì)接入控制(MAC)、鏈路接入控制(LAC)、點到點協(xié)議PPP和IP層組成。其中RLC完成無線信道的編碼和調(diào)制等過程，與MAC、LAC共同構成了無線信道。在無線信道上面是PPP，它是IP協(xié)議集中的一個重要組成部分。從這一層協(xié)議開始，上面的部分完全都是IP協(xié)議集，其中包括IP，傳輸控制協(xié)議(TCP)/用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)以及萬維網(wǎng)(WWW)等協(xié)議。4）簡單IP結構2008-136重慶重郵信科CDMA2000

RN和PDSN間的接口，即R-P接口，在cdma2000系統(tǒng)中被看作A接口的一部分，即A10和A11。這個部分實際上已經(jīng)是地面固定部分，由于承載的是PPP協(xié)議，因而可以使用IPoverATM或IPoverSDH作為物理層和R-P接口的傳輸層。在cdma2000系統(tǒng)發(fā)展的初期，由于數(shù)據(jù)業(yè)務開展的不豐富，也可以考慮一些更簡單的方法，很多廠商目前的產(chǎn)品可以使用100M的以太網(wǎng)。這樣，PDSN基本上可以在現(xiàn)有的路由器上改造實現(xiàn)，對開展數(shù)據(jù)業(yè)務十分有利。4）簡單IP結構2008-137重慶重郵信科CDMA20005）簡單IP的業(yè)務流程MSRNPDSNAAAfAAAh1發(fā)起網(wǎng)絡接入規(guī)程建立新的分組數(shù)據(jù)會話開始建立點對點PPP連接認證/業(yè)務屬性請求認證/業(yè)務屬性請求認證/業(yè)務屬性證實認證/業(yè)務屬性響應發(fā)送認證消息利用點對點連接進行數(shù)據(jù)傳輸利用網(wǎng)絡控制規(guī)程注銷服務請求完成點對點連接的建立發(fā)送臨時計費消息結束分組數(shù)據(jù)會話計費結束243567891011122008-138重慶重郵信科CDMA2000MS使用網(wǎng)絡接入規(guī)程向無線接入網(wǎng)注冊。MS發(fā)起建立分組數(shù)據(jù)會話，RN向PDSN發(fā)送指示消息，用于建立一個新的分組數(shù)據(jù)會話。PDSN與MS建立一個PPP會話。如建立PPP時使用了盤問握手認證協(xié)議CHAP或口令認證協(xié)議PAP進行認證，則PDSN向訪問AAA服務器發(fā)送認證請求，除了認證外，該請求還可包括用戶的業(yè)務屬性。訪問AAA服務器將認證請求轉發(fā)至MS歸屬AAA服務器。5）簡單IP的業(yè)務流程2008-139重慶重郵信科CDMA2000歸屬AAA服務器向訪問AAA服務器發(fā)送認證響應。訪問AAA服務器轉發(fā)認證響應給PDSN。建立PPP會話。PDSN向訪問AAA服務器發(fā)送認證開始消息，訪問AAA服務器將認證開始消息轉發(fā)至歸屬AAA服務器。MS和PDSN使用PPP會話進行數(shù)據(jù)傳輸，在數(shù)據(jù)傳輸過程中PDSN向訪問AAA服務器發(fā)送臨時計費消息，訪問AAA服務器將臨時計費消息轉發(fā)至歸屬AAA服務器。5）簡單IP的業(yè)務流程2008-140重慶重郵信科CDMA2000MS向無線接入網(wǎng)發(fā)送注銷服務請求，并使用網(wǎng)絡接入規(guī)程終止分組數(shù)據(jù)會話。RN向PDSN發(fā)送分組數(shù)據(jù)會話結束指示消息。PDSN向訪問AAA服務器發(fā)送計費結束消息，訪問AAA服務器轉發(fā)該消息至歸屬AAA服務器。5）簡單IP的業(yè)務流程2008-141重慶重郵信科CDMA20002.移動IP移動IP特點移動IP的網(wǎng)絡參考模型移動IP協(xié)議模型移動IP的工作機制移動IP的實現(xiàn)移動IP的業(yè)務流程2008-142重慶重郵信科CDMA20003.移動IP 與簡單IP相對的是移動IP。使用移動IP時，移動臺的IP地址由歸屬地負責分配。這樣，無論用戶漫游到什么地方，都可以保持數(shù)據(jù)業(yè)務的連續(xù)性。如果歸屬地采用固定IP地址，還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡發(fā)起的業(yè)務。 移動IP的網(wǎng)絡結構如圖所示：2008-143重慶重郵信科CDMA20002008-144重慶重郵信科CDMA20001）移動IP特點移動IP業(yè)務具有以下特點：用戶在網(wǎng)絡中移動時，用戶的IP地址保持不變。需要有能支持MIP業(yè)務的終端。網(wǎng)絡中需要添加一個新的設備—本地代理HA服務器。移動用戶通過PDSN(FA)到HA獲得IP地址，之后在PDSN/FA和HA之間建立業(yè)務隧道，然后就可自由訪問互聯(lián)網(wǎng)絡。2008-145重慶重郵信科CDMA20002）移動IP的網(wǎng)絡參考模型 基于MIP的分組核心網(wǎng)絡除了包括PDSN和RADIUS服務器之外，還應包括HA和FA。HA負責向用戶分配IP地址，將分組數(shù)據(jù)通過隧道技術發(fā)送給移動用戶，并實現(xiàn)PDSN之間的移動管理。FA負責提供隧道出口，并將數(shù)據(jù)解封裝后發(fā)往移動臺。2008-146重慶重郵信科CDMA20003）MIP的協(xié)議參考模型－控制平面MSRNPDSNHA2008-147重慶重郵信科CDMA2000MSRNPDSNHA服務終端3）MIP的協(xié)議參考模型－數(shù)據(jù)平面2008-148重慶重郵信科CDMA20004）移動IP的工作機制歸屬代理和外地代理周期性發(fā)布代理廣播消息，鏈路上的主機通過接收這個信息判斷自己處在歸屬鏈路還是外地鏈路上。同時，連在外地鏈路上的移動節(jié)點從代理廣播消息中得到轉交地址。處于外地鏈路的移動節(jié)點向歸屬代理注冊轉交地址。歸屬代理和其他路由器廣播對移動節(jié)點歸屬地址的可達性，吸收發(fā)往移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址包。歸屬代理截取發(fā)往移動節(jié)點歸屬地址的包，并通過隧道送往它的轉交地址，外地代理從隧道中取出原始數(shù)據(jù)包，并通過外地鏈路送往移動節(jié)點。2008-149重慶重郵信科CDMA20005）移動IP的實現(xiàn) 移動IP的實現(xiàn)，主要通過三個步驟來完 成：代理搜索、注冊、數(shù)據(jù)包的選路。代理搜索。主要完成以下幾個功能：判斷移動節(jié)點當前連在家鄉(xiāng)鏈路上還是外地鏈路上。檢測移動節(jié)點是否切換了鏈路。當移動節(jié)點連在外地鏈路上時，得到一個轉交地址。2008-150重慶重郵信科CDMA2000注冊。主要完成以下幾個功能：同時注冊多個轉交地址，家鄉(xiāng)代理將送往移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址的數(shù)據(jù)包，通過隧道送往每個轉交地址?？梢栽谧N一個轉交地址的同時保留其他轉交地址。在先前不知家鄉(xiāng)代理的情況下，移動節(jié)點可以通過注冊動態(tài)地址得到一個可能的家鄉(xiāng)代理的地址。5）移動IP的實現(xiàn)2008-151重慶重郵信科CDMA2000數(shù)據(jù)包的選路， 分為如下幾個步驟：家鄉(xiāng)代理廣播對移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址的網(wǎng)絡前綴的可達性。目的地為移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址的數(shù)據(jù)包被送往家鄉(xiāng)鏈路，其實是送往移動節(jié)點的家鄉(xiāng)代理。家鄉(xiāng)代理截獲這些送往移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包，通過隧道向每一個轉交地址發(fā)送一個數(shù)據(jù)包的副本。每一個轉交地址(外地代理地址或移動節(jié)點本身配置的地址)上，原始數(shù)據(jù)包從隧道中取出拆封后送往移動節(jié)點。5）移動IP的實現(xiàn)2008-152重慶重郵信科CDMA20006）移動IP的業(yè)務流程MSRNPDSNAAAfAAAh1發(fā)起網(wǎng)絡接入規(guī)程建立新的分組數(shù)據(jù)會話建立點對點PPP連接發(fā)送認證請求發(fā)送認證請求返回認證響應通過IKE建立IP安全連接(可選)發(fā)送MIP注冊請求返回MIP注冊響應發(fā)送臨時計費消息24356,78,91011121314HA發(fā)送代理廣播消息發(fā)送MIP注冊請求返回認證響應返回MIP注冊響應發(fā)送計費開始消息利用PPP連接進行數(shù)據(jù)傳輸2008-153重慶重郵信科CDMA2000MS使用網(wǎng)絡接入規(guī)程向無線接入網(wǎng)注冊。MS發(fā)起建立分組數(shù)據(jù)會話，RN向PDSN發(fā)送建立一個新的分組數(shù)據(jù)會話的指示消息。PDSN與MS建立一個PPP會話。PPP會話建立后，PDSN向MS發(fā)送代理廣播，或MS向PDSN發(fā)送代理請求消息。MS向