3G WCDMA核心網(wǎng) (分組域)介紹

3GWCDMA核心網(wǎng)(分組域)介紹無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的挑戰(zhàn)終端：〔WAP…〕資源：共享有限的頻率資源移動性：切換、漫游業(yè)務(wù)訪問：APN計費QoS平安性：PIN、A3/A5、IPSec分組域功能概述以IP為主要傳輸手段傳輸分組數(shù)據(jù)支持用戶的鑒權(quán)支持多種計費方式支持各種數(shù)據(jù)增值效勞如短信，WAP瀏覽,彩信，Java游戲等等支持多媒體業(yè)務(wù)，QoS的保障支持隧道、VPN業(yè)務(wù)支持漫游、切換將來通過多媒體域的引入〔R5/6〕逐步取代CS域的功能要點系統(tǒng)架構(gòu)根本概念功能實體接口協(xié)議典型流程總結(jié)“一個中心〞“兩個根本點〞“三個代表〞WCDMA系統(tǒng)架構(gòu)NodeBNodeBBTSBSCRNCRNCBSCPCUGMSCGGSNSGSNSMSCHLRAUCEGatewayBTSVLRMSCBGISDNPSTNIntranetInternetOtherPLMNIu-PSIu-PSIu-CSIu-CS

GbAAIurIubIubAbisAbisUuUmGsGdGrGcGpDCGSM

UMTSGPRS分組域電路域HGnGiPS－分組域IuPSIuCSGnGrGcGiIub名詞解釋UE(UserEquipment):用戶終端設(shè)備UTRAN(UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork):陸地?zé)o線接入網(wǎng) NodeB:WCDMA系統(tǒng)的基站〔即無線收發(fā)信機〕 RNC(RadioNetworkController):無線網(wǎng)絡(luò)控制器CN(CoreNetwork):核心網(wǎng)絡(luò) MSC(MobileSwitchingCenter):移動交換中心 VLR(VisitorLocationRegister):拜訪位置存放器 GMSC(GatewayMobileSwitchingCenter):移動交換關(guān)口局 HLR(HomeLocationRegister):歸屬位置存放器 SGSN(ServiceGPRSSupportNode):效勞GPRS支持節(jié)點 GGSN(GatewayGPRSSupportNode):網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點先進的架構(gòu)－控制與承載別離支持R99－R4/5的真正平滑過渡架構(gòu)優(yōu)勢良好的可擴展性–信令實體和業(yè)務(wù)實體可以采用“N*M〞的映射關(guān)系。例如，一個GGSN效勞器可以配置多個GGSN媒體網(wǎng)關(guān)，從外部來看，這樣的組合還是一個GGSN。解決業(yè)務(wù)繁忙時的阻塞問題–在業(yè)務(wù)繁忙時段，也許會有大量的信令流量，如果信令實體和業(yè)務(wù)實體不分開，系統(tǒng)只能忙于處理信令流量而沒有時間處理數(shù)據(jù)流量，導(dǎo)致數(shù)據(jù)流量的阻塞。而基于別離的架構(gòu)就不會存在這種問題。實現(xiàn)信令處理實體和媒體處理實體的分別演進要點系統(tǒng)架構(gòu)根本概念功能實體接口協(xié)議典型流程總結(jié)MM狀態(tài)和MM上下文MM狀態(tài)PMM-DetachedPMM-IdlePMM-ConnectedMM上下文記錄的移動性管理信息MMContext(MobilityManagementContext)—移動性管理上下文APN(AccessPointName)與漫游用來區(qū)分用戶所需效勞的關(guān)鍵參數(shù)在GGSN中配置，每個APN對應(yīng)一條單獨的對外通路通過DNS的幫助簡單實現(xiàn)漫游尋址企業(yè)網(wǎng)01企業(yè)網(wǎng)02APN04APN05APN06InternetInternet歸屬地GGSN拜訪地GGSN拜訪地SGSN增值效勞WAP效勞GnGn/GpGi拜訪地UTRANIuPDP狀態(tài)和PDP上下文PDP狀態(tài)ActiveInactivePDP上下文記錄IMSI,TEID與APN，IP的對應(yīng)關(guān)系記錄QoS等信息INACTIVEACTIVEActivatePDPContextDeactivatePDPContextOrMMstatechangetoIDLEOrPMM-DETACHEDPDPContext(PacketDataProtocolContext)—分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文IP核心網(wǎng)GTP-GPRSTunnelProtocol實現(xiàn)從GGSN到SGSN的虛擬傳輸通路〔即隧道〕。隧道的優(yōu)點有：〔1〕當(dāng)MS由一個SGSN轉(zhuǎn)移到另一個SGSN的控制下，只需改變GTP的配置即可，對于被承載的IP數(shù)據(jù)包來說是透明的；〔2〕在Gi與Gn兩個網(wǎng)絡(luò)之間不存在路由，只有封裝關(guān)系，平安性得到保障。SGSNGGSN用戶數(shù)據(jù)企業(yè)網(wǎng)效勞器GTP數(shù)據(jù)恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)要點系統(tǒng)架構(gòu)根本概念功能實體接口協(xié)議典型流程總結(jié)UMTS分組域的整體結(jié)構(gòu)GiISPUTRANSGSNGGSNIu-PSGnUuICPVPNPortalGiLhCAMELSCPMSCHLRGr第三方網(wǎng)絡(luò)PS域GpGpGsSMSCGdCGGaGaBSOMC-GDNSInternetWAPGWFWBGDHCPRADIUSNTPGcGeGMLCLgOMC-RLcGiSGSGSN主要功能SGSN〔ServingGPRSSupportNode〕是PS域最核心的設(shè)備通過Iu-PS接口與無線局部交換數(shù)據(jù)。負責(zé)用戶的鑒權(quán)和移動性管理〔Attach過程、MM上下文管理〕通過DNS尋找用戶的目標網(wǎng)關(guān)(GGSN)向GGSN轉(zhuǎn)發(fā)激活PDP的請求通過Gn接口的GTP隧道與GGSN相聯(lián)，以平安和隔離的方式交換IP包。支持Camel，短信生成S-CDRSGSN-ServiceGPRSSupportNodeGiSGSN對外接口

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

Iu接口–連接RNC

Gb接口–連接2.5GPCUSN Gd接口–連接SMS-GMSC/SMS-IWMSC Ge接口–連接CAMEL Gf接口–連接EIRIu-PS接口協(xié)議?？傮w介紹SGSN的Iu-PS及Gn接口協(xié)議控制面用戶面SGSN的Gr/Gf/Gd及Gs接口協(xié)議GGSN主要功能GGSN〔GatewayGPRSSupportNode〕是PS域與因特網(wǎng)及業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的接口網(wǎng)關(guān)設(shè)備。負責(zé)通過APN分辨發(fā)向不同目的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。支持透明和非透明傳輸方式，在非透明方式下參與二次鑒權(quán)支持多種方式與目標網(wǎng)絡(luò)的連接，包括普通聯(lián)接和隧道聯(lián)接。可以主持或代理終端的IP地址分配。產(chǎn)生G-CDRGGSN所處位置GGSN對外接口 Ga接口–連接計費網(wǎng)關(guān)功能實體(Charging GatewayFunction，CGF) Gi接口–連接外局部組交換網(wǎng)絡(luò)(PDN) Gn接口–連接歸屬PLMN中的SGSN Gp接口–連接訪問PLMN中的SGSN Gc接口–連接訪問PLMN中的HLRGGSN的Gn及Gi接口協(xié)議SGSN/GGSN的Ga接口協(xié)議SGSN/GGSNPS域端到端用戶面協(xié)議分組域相關(guān)設(shè)備ISPUTRANSGSNGGSNCAMELSCPMSCHLRIu-PSGnGiGr第三方網(wǎng)絡(luò)PS域GpGpGsSMSCGdCGGaGaBSUuOMC-GDNSICPVPNInternetWAPGWFW/NATBGDHCPRADIUSNTPGcPortalGeGMLCLgOMC-RLcLhGiGiSGBG、SG、CG和BSBG是邊界網(wǎng)關(guān)，負責(zé)管理GSN與其他PLMN中的GSN的通信，主要功能是路由和加密SG是信令網(wǎng)關(guān)，負責(zé)轉(zhuǎn)換IP傳輸?shù)腟igtran和傳統(tǒng)的七號信令CG是計費網(wǎng)關(guān)，負責(zé)對S-CDR,G-CDR等進行合并、過濾、預(yù)處理，然后送到負責(zé)出話單的收費系統(tǒng)BS。BG:BorderGatewaySG:SignallingGatewayCG:ChargingGatewayBS:BillingSystemHLR/AuC的功能HLR/AuC是CS域和PS域共用的HLR/AuC中存儲著用戶的注冊數(shù)據(jù)，例如用戶的效勞選項，鑒權(quán)的key，可用的APN及相應(yīng)的QoS等等。用戶附著時SGSN將與HLR打交道，成功鑒權(quán)后HLR會把相應(yīng)的用戶屬性數(shù)據(jù)全部發(fā)給SGSN進行處理和緩存。激活PDP的過程中SGSN將利用緩存的數(shù)據(jù)進行處理，不再和HLR打交道。HLR:HomeLocationRegisterAuC:AuthenticationCenterDNS/DHCP/NTP/RADIUS的功能DNS：主要用于解析APNDHCP：用于給分配IP地址。NTP：保證全網(wǎng)設(shè)備時間同步。RADIUS：主要用于用戶的二次鑒權(quán)，同時提供一定的計費功能。DNS:DomainNameServerDHCP:DynamicHostConfigurationProtocolNTP:NetworkTimeProtocolRADIUS:RemoteAuthenticationDial-InUserServiceDNS利用其本身的樹狀結(jié)構(gòu)，幫助SGSN解析某一特定APN由哪個GGSN在負責(zé)。IBMInternetAPN04APN05APN06UTSTARUTSTARBJGGSNZJGGSNSGSNDNS樹:DHCP負責(zé)在激活PDP會話時給動態(tài)分配IP地址GGSN既可作為DHCP代理，自己也有DHCP的能力APN02APN03APN01GGSN(LocalIPPool)SGSNDHCP01DHCP02DHCPRANAPN04RADIUS主要用于激活PDP時的二次認證，提供計費功能輔助解決WAP網(wǎng)關(guān)的計費問題GGSNSGSNInternetGiRADIUSWAPGW/RADIUSproxyHLRIP地址分配原那么IP地址分配原那么如下：至少忙時所有活動的可得到一個動態(tài)IP地址核心網(wǎng)IP地址分配原那么如下：對連接在Gn接口上的網(wǎng)元分配公共IP地址，包括GGSN,SGSN,DNS,防火墻對連接在Ga接口上的所有網(wǎng)元分配私有IP地址所有連接到網(wǎng)管的網(wǎng)元分配私有IP地址所有連接到省級接入網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元分配公共IP地址對IP地址的分配，有以下一些選擇：由DHCP效勞器動態(tài)分配IP地址由GGSN中的地址池分配經(jīng)過鑒權(quán)以后由RADIUS效勞器分配靜態(tài)IP地址如果使用私有IP地址，在內(nèi)部防火墻上應(yīng)設(shè)置NAT功能FW/WAPGW/Portal/SMSC/MMSC防火墻提供對GPRS系統(tǒng)設(shè)備的平安保護，同時也常用于提供NAT功能WAP網(wǎng)關(guān)提供對WAP效勞的支持，要訪問WAP網(wǎng)站，需要經(jīng)過WAP網(wǎng)關(guān)。Portal提供一個功能完整的無線門戶，與因特網(wǎng)上的普通門戶網(wǎng)站相比，無線門戶將注重用戶的個性化效勞、訪問控制和按內(nèi)容計費等方面，而不是以簡單的重定向、搜索引擎效勞為主。SMSC是短信中心，PS域也支持短信的收發(fā)MMSC是彩信中心，彩信的收發(fā)必須靠PS域的數(shù)據(jù)效勞支持FW:FireWallWAPGW:WAPGatewaySMSC:ShortMessageServiceCenterMMSC:MultimediaMessageServiceCenterNAT－NetworkAddressTranslation負責(zé)將使用的私有地址翻譯成對外的公有地址分為靜態(tài)NAT,動態(tài)NAT和端口NAT(PAT)靜態(tài)NAT動態(tài)NAT端口NAT(PAT):1201129.1.2.1:1202129.1.2.1:1203UT3G分組域產(chǎn)品整體的結(jié)構(gòu)Iu-PSGnGiGr第三方網(wǎng)絡(luò)PS域GpGpGsGdGaGaUuRNCSGSNGGSNBGHLRCGBSGcIubSGMSCSMSCPortalDDNRWAPGWGi因特網(wǎng)FWISPICPVPNSCPOMC-GSTPUT系統(tǒng)實物cPCI總線結(jié)構(gòu)分布式多處理器結(jié)構(gòu)嵌入式交換/路由模塊易于擴展支持熱插拔和在線升級支持冗余和冷熱備份可基于Web的管理系統(tǒng)寬19’’(48.3cm)；高24.5"/14U(62.2cm)；深15’’(38.1cm)要點系統(tǒng)架構(gòu)根本概念功能實體接口協(xié)議典型流程總結(jié)Attach－附著流程MSRNCSGSNHLR1、建立RRC連接2、附著請求（IMSI…）3、身份驗證4、位置更新（IMSI、SGSN號…）5、插入用戶數(shù)據(jù)6、插入用戶數(shù)據(jù)確認7、位置更新確認8、附著接受（RAI、P-TMSI…）9、附著完成10、釋放Iu承載11、釋放RRC連接激活PDPContext流程SGSNGGSN手機1、激活PDP