《WCDMA核心網(wǎng)設計》課件

WCDMA核心網(wǎng)設計WCDMA核心網(wǎng)是移動通信網(wǎng)絡的核心部分，負責連接用戶設備和互聯(lián)網(wǎng)。它包含多個功能實體，例如無線資源管理、用戶數(shù)據(jù)管理、安全管理等。DH投稿人：DingJunHongWCDMA簡介第三代移動通信技術寬帶碼分多址(WCDMA)是一種第三代(3G)移動通信技術，于2001年首次投入使用，是全球范圍內最廣泛使用的3G技術之一。高速數(shù)據(jù)傳輸WCDMA支持高速數(shù)據(jù)傳輸，允許用戶以更高的速度訪問互聯(lián)網(wǎng)、流媒體內容和下載文件，為用戶提供更好的移動體驗。更高的頻譜利用率與之前的2G技術相比，WCDMA通過使用碼分多址技術來提高頻譜利用率，在相同的頻譜資源下可以支持更多用戶。WCDMA核心網(wǎng)架構WCDMA核心網(wǎng)采用扁平化架構，包含多個功能實體。各功能實體通過不同的接口進行通信，協(xié)同完成用戶接入、移動性管理、業(yè)務處理等功能。WCDMA核心網(wǎng)架構靈活可擴展，可根據(jù)不同運營商的需求進行定制和優(yōu)化。核心網(wǎng)架構中包含多個主要的功能實體，例如MSC、VLR、HLR、GGSN等。每個功能實體都承擔著不同的功能，共同保證網(wǎng)絡的正常運行。核心網(wǎng)主要功能實體11.移動交換中心(MSC)負責呼叫控制、路由和連接建立，是核心網(wǎng)的核心功能實體。22.歸屬位置寄存器(HLR)存儲用戶注冊信息、位置信息、呼叫轉移設置等，為用戶提供個性化服務。33.訪問位置寄存器(VLR)保存用戶當前位置信息，支持用戶漫游和位置更新，簡化HLR負擔。44.網(wǎng)關GPRS支持節(jié)點(SGSN)負責GPRS用戶的鑒權、接入控制和數(shù)據(jù)轉發(fā)，連接移動用戶到互聯(lián)網(wǎng)。MSC的功能及工作原理1呼叫控制負責呼叫建立、保持和釋放2路由選擇選擇最佳路徑轉發(fā)呼叫3計費管理記錄呼叫時長和計費信息MSC是WCDMA核心網(wǎng)中的關鍵設備，主要負責呼叫控制、路由選擇、計費管理等功能。它與其他核心網(wǎng)實體進行交互，例如HLR、VLR和SGSN。VLR的功能及工作原理1用戶位置注冊存儲用戶位置信息2位置更新跟蹤用戶移動3位置信息查詢提供用戶位置信息VLR是移動網(wǎng)絡中的一個重要組成部分，負責存儲和管理用戶的當前位置信息，以及用戶身份信息和業(yè)務參數(shù)等。HLR的功能及工作原理1用戶資料存儲HLR存儲每個用戶的詳細信息，包括電話號碼、IMSI、基站信息等。2身份認證當用戶首次訪問網(wǎng)絡時，HLR會驗證用戶的身份信息，確保其合法性。3漫游支持HLR可以跟蹤用戶的漫游狀態(tài)，確保用戶在漫游時能夠正常通話和使用數(shù)據(jù)服務。GMSC的功能及工作原理呼叫路由功能GMSC負責將呼叫請求路由到目標網(wǎng)絡，根據(jù)呼叫類型和目標網(wǎng)絡類型選擇合適的路由策略。呼叫控制功能GMSC控制呼叫的建立、保持、釋放和轉移，包括呼叫轉移、呼叫保持、呼叫等待等。號碼轉換功能GMSC負責進行號碼轉換，例如將國際號碼轉換為國內號碼，以便在網(wǎng)絡中進行呼叫路由。安全認證功能GMSC負責進行安全認證，確保呼叫的合法性，防止惡意攻擊和欺詐行為。數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能GMSC收集和分析呼叫數(shù)據(jù)，例如呼叫量、呼叫時長、通話質量等，以優(yōu)化網(wǎng)絡性能和管理。SGSN的功能及工作原理用戶數(shù)據(jù)轉發(fā)SGSN負責將用戶數(shù)據(jù)從UE轉發(fā)到GGSN，并將GGSN發(fā)來的數(shù)據(jù)轉發(fā)到UE。移動性管理SGSN負責跟蹤用戶的移動位置，并維護用戶與基站之間的連接。安全認證SGSN負責用戶鑒權，并進行數(shù)據(jù)加密和解密，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。會話控制SGSN負責管理用戶與網(wǎng)絡之間的連接，控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎唾|量。GGSN的功能及工作原理1GGSN功能GGSN是WCDMA網(wǎng)絡中負責與外部IP網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交互的網(wǎng)元。它為WCDMA用戶提供數(shù)據(jù)接入服務，包括互聯(lián)網(wǎng)接入、企業(yè)內聯(lián)網(wǎng)接入等。2數(shù)據(jù)包路由GGSN負責對數(shù)據(jù)包進行路由，將用戶數(shù)據(jù)包轉發(fā)到目標地址，并將來自外部網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包轉發(fā)給用戶。3計費控制GGSN負責對用戶的數(shù)據(jù)流量進行計費，并向用戶提供計費信息。它還負責對用戶進行計費控制，以防止用戶過度使用數(shù)據(jù)流量。EIR的功能及工作原理EIR（設備識別登記器）是WCDMA核心網(wǎng)的一個重要功能實體，負責管理和維護移動終端的設備識別碼（IMEI）黑名單，防止被盜或非法復制的移動終端接入網(wǎng)絡。1設備識別碼識別EIR接收來自MSC的IMEI信息。2黑名單比對EIR將IMEI與內部的黑名單數(shù)據(jù)庫進行比對。3拒絕接入如果IMEI在黑名單中，EIR將拒絕該終端接入網(wǎng)絡。4接入允許如果IMEI不在黑名單中，EIR允許該終端接入網(wǎng)絡。EIR的主要功能是識別和阻止被盜或非法復制的移動終端接入網(wǎng)絡，從而有效地減少了手機盜竊和詐騙。AuC的功能及工作原理1鑒權驗證用戶身份信息2密鑰管理生成和分配密鑰3安全策略執(zhí)行訪問控制4用戶數(shù)據(jù)存儲用戶認證信息AuC是WCDMA核心網(wǎng)中負責用戶認證和密鑰管理的實體。AuC存儲用戶認證信息，驗證用戶身份信息，生成和分配密鑰，執(zhí)行訪問控制策略。核心網(wǎng)主要接口IuCS接口用于承載電路域的控制信令，主要用于呼叫控制、路由控制等功能，保證電路域的可靠連接和通信。IuPS接口用于承載分組域的控制信令，主要用于數(shù)據(jù)包的路由、尋址和控制，確保分組域的正常通信和數(shù)據(jù)傳輸。Iu-b接口用于連接SGSN和GGSN，為移動用戶提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務的連接和數(shù)據(jù)傳輸功能，確保數(shù)據(jù)業(yè)務的正常運作和高效傳輸。Mc接口用于連接MSC和VLR，實現(xiàn)用戶位置管理和呼叫路由功能，保證呼叫的正確路由和連接，以及用戶位置信息的及時更新。IuCS接口IuCS接口用于WCDMA核心網(wǎng)中的SGSN和MSC之間進行控制面的數(shù)據(jù)傳輸。該接口主要用于傳遞與呼叫建立、呼叫控制和用戶移動性管理相關的控制信息，例如呼叫建立請求、呼叫控制命令、用戶位置更新等。IuPS接口IuPS接口用戶平面數(shù)據(jù)傳輸IP網(wǎng)絡SGSN與GGSN功能數(shù)據(jù)包傳輸IP地址分配流量控制協(xié)議GTP-UIPUDPIu-b接口Iu-b接口是WCDMA網(wǎng)絡中，用于連接核心網(wǎng)中的SGSN和GGSN的接口。它主要用于數(shù)據(jù)業(yè)務，例如互聯(lián)網(wǎng)接入、電子郵件和文件傳輸?shù)?。Iu-b接口使用IP協(xié)議，并支持多種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，例如TCP、UDP和GTP。Iu-b接口接口類型Uu接口與Iu接口之間的橋接功能連接SGSN與GGSN，傳輸數(shù)據(jù)、語音等信息協(xié)議GTP-C特點支持IP數(shù)據(jù)傳輸，提升網(wǎng)絡效率A接口A接口是GSM網(wǎng)絡中的重要接口，用于連接基站控制器（BSC）和移動交換中心（MSC）。A接口負責傳輸語音和數(shù)據(jù)信號，以及控制信令，確保移動電話與基站之間的通信暢通。144通道A接口定義了144個信道，用于不同類型的通信。2類型A接口主要分為兩類：語音信道和控制信道。10速率A接口的傳輸速率為64kbps，可滿足語音和數(shù)據(jù)通信需求。2協(xié)議A接口使用LAPD協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，保證通信的可靠性和穩(wěn)定性。Gs接口Gs接口是核心網(wǎng)與外部網(wǎng)絡之間的接口，負責將用戶數(shù)據(jù)從核心網(wǎng)傳輸?shù)酵獠烤W(wǎng)絡或反向傳輸。Gs接口主要用于與互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)等外部網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內網(wǎng)等功能。Gr接口接口類型用戶面作用連接核心網(wǎng)與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN）協(xié)議GTP-U功能用戶數(shù)據(jù)傳輸、流量控制、QoSGc接口Gc接口是WCDMA核心網(wǎng)中，與外部網(wǎng)絡連接的接口，主要用于與外部網(wǎng)絡交換數(shù)據(jù)。例如，與公共交換電話網(wǎng)（PSTN）或其他移動網(wǎng)絡（GSM/UMTS）進行互聯(lián)。Gc接口主要用于呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸、計費和網(wǎng)絡管理等功能。通過Gc接口，WCDMA網(wǎng)絡可以與外部網(wǎng)絡進行通信，實現(xiàn)用戶間的互通和跨網(wǎng)絡通信。CALEA監(jiān)聽原理法律框架CALEA是美國通信協(xié)助執(zhí)法法案。該法案要求電信運營商在執(zhí)法部門的要求下，提供與電話和互聯(lián)網(wǎng)通信相關的技術支持。CALEA監(jiān)聽原理基于對通信信號的截取和分析。它允許執(zhí)法部門在有合法授權的情況下，監(jiān)控通信內容和元數(shù)據(jù)，例如通話時間、通話時長和位置信息。技術實現(xiàn)CALEA監(jiān)聽系統(tǒng)通常使用專門的硬件和軟件，并與核心網(wǎng)的交換機和路由器集成。這些系統(tǒng)能夠實時捕獲和處理通信數(shù)據(jù)，并在滿足特定條件時，將相關信息傳遞給執(zhí)法部門。核心網(wǎng)關鍵性能指標核心網(wǎng)性能指標直接影響用戶體驗，主要指標包括：10ms呼叫建立時延指從用戶發(fā)起呼叫到對方接聽的時間，反映了網(wǎng)絡的響應速度。100M業(yè)務吞吐量指網(wǎng)絡每秒能夠處理的業(yè)務量，反映了網(wǎng)絡的承載能力。99.99%可用性指網(wǎng)絡能夠正常提供服務的可靠性，反映了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。100切換成功率指用戶在移動過程中，網(wǎng)絡成功完成切換的比例，反映了網(wǎng)絡的移動性。除了以上指標，還需要關注網(wǎng)絡的安全性、可擴展性和可管理性等。小區(qū)切換性能小區(qū)切換是移動通信系統(tǒng)中，手機在不同基站之間切換的過程。小區(qū)切換性能指標是衡量網(wǎng)絡穩(wěn)定性和用戶體驗的重要指標。100ms切換時延切換時間越短，用戶體驗越好。99%切換成功率切換成功率越高，網(wǎng)絡穩(wěn)定性越好。10%掉話率掉話率越低，用戶體驗越好。100切換次數(shù)切換次數(shù)過多，會影響網(wǎng)絡效率。呼叫建立時延指標描述呼叫建立時延從用戶發(fā)起呼叫請求到呼叫成功建立的時間間隔影響因素網(wǎng)絡負載、信號強度、用戶設備類型性能目標一般要求在數(shù)秒內完成呼叫建立業(yè)務吞吐量業(yè)務吞吐量是指網(wǎng)絡在單位時間內能夠處理的業(yè)務量。WCDMA核心網(wǎng)的業(yè)務吞吐量主要取決于網(wǎng)絡設備的處理能力和網(wǎng)絡帶寬。核心網(wǎng)容量規(guī)劃用戶增長隨著用戶數(shù)量不斷增加，核心網(wǎng)必須具備相應的擴展能力。業(yè)務流量數(shù)據(jù)流量的快速增長對核心網(wǎng)的處理能力提出了更高要求。資源優(yōu)化合理規(guī)劃核心網(wǎng)資源，保證資源利用率和系統(tǒng)性能。訪問策略與優(yōu)化流量控制限制用戶流量，防止網(wǎng)絡擁塞。網(wǎng)絡優(yōu)化調整網(wǎng)絡參數(shù)，提高性能。用戶認證確保用戶身份安全，防止攻擊。數(shù)據(jù)安全保護用戶信息，防止泄露。故障診斷與故障恢復實時監(jiān)控實時監(jiān)控網(wǎng)絡狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，如丟包率升高、延遲增加等。日志分析分析系統(tǒng)日志，識別故障原因，定位故障節(jié)點，快速恢復服務。故障隔離將故障隔離到特定區(qū)域或設備，防止故障擴散，并對受影響用戶提供快速解決方案。自動恢復設置自動恢復機制，例如重啟設備、切換備份系統(tǒng)等，以減少人為干預，提高服