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1、3G WCDMA3G WCDMA核心网核心网 分组域分组域 介绍介绍 无线数据业务的挑战 终端 手机 WAP 资源 共享有限的频率资源 移动性 切换 漫游 业务访问 APN 计费 QoS 安全性 PIN A3 A5 IPSec 分组域功能概述 以IP为主要传输手段传输分组数据 支持用户的鉴权 支持多种计费方式 支持各种数据增值服务如短信 WAP浏览 彩信 Java游 戏等等 支持多媒体业务 QoS的保障 支持隧道 VPN业务 支持漫游 切换 将来通过多媒体域的引入 R5 6 逐步取代CS域的功能 要要 点点 vv 系统架构系统架构 vv 基本概念基本概念 vv 功能实体功能实体 vv 接口协议
2、接口协议 vv 典型流程典型流程 vv 总结总结 一个中心 两个基本点 三个代表 WCDMA系统架构 Node B Node B BTS BSC RNC RNC BSC PCU GMSC GGSNSGSN SMSC HLR AUC EGateway BTS VLR MSC BG ISDN PSTN Intranet Internet Other PLMN Iu PS Iu PS Iu CS Iu CS Gb A A Iur Iub Iub Abis Abis Uu Um Gs GdGr Gc Gp D C GSMGSM UMTSUMTS GPRSGPRS 分组域分组域 电路域电路域 H GnG
3、i PS 分组域 IuPS IuCS Gn Gr Gc Gi Iub 名词解释 UE User Equipment 用户终端设备 UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network 陆地无线接入网 Node B WCDMA系统的基站 即无线收发信机 RNC Radio Network Controller 无线网络控制器 CN Core Network 核心网络 MSC Mobile Switching Center 移动交换中心 VLR Visitor Location Register 拜访位置寄存器 GMSC Gateway Mobile Switch
4、ing Center 移动交换关口局 HLR Home Location Register 归属位置寄存器 SGSN Service GPRS Support Node 服务GPRS支持节点 GGSN Gateway GPRS Support Node 网关GPRS支持节点 先进的架构 控制与承载分离 支持支持R99R99 R4 5R4 5的真正平滑过渡的真正平滑过渡 架构优势 良好的可扩展性良好的可扩展性 信令实体和业务实体可以采用 N M 的 映射关系 例如 一个GGSN服务器可以配置多个GGSN 媒体网关 从外部来看 这样的组合还是一个GGSN 解决业务繁忙时的阻塞问题解决业务繁忙时的阻
5、塞问题 在业务繁忙时段 也许会有 大量的信令流量 如果信令实体和业务实体不分开 系统 只能忙于处理信令流量而没有时间处理数据流量 导致数 据流量的阻塞 而基于分离的架构就不会存在这种问题 实现信令处理实体和媒体处理实体的分别演进实现信令处理实体和媒体处理实体的分别演进 要要 点点 vv 系统架构系统架构 vv 基本概念基本概念 vv 功能实体功能实体 vv 接口协议接口协议 vv 典型流程典型流程 vv 总结总结 MM 状态 和 MM上下文 MM状态 qPMM Detached qPMM Idle qPMM Connected MM上下文 q记录手机的移动性管理信息 MM Context Mo
6、bility Management Context MM Context Mobility Management Context 移动性管理上下文移动性管理上下文 APN Access Point Name 与漫游 用来区分用户所需服务的关键参数 在GGSN中配置 每个APN对应一条单独的对外通路 通过DNS的帮助简单实现漫游寻址 企业网01企业网02 APN04 APN05 APN06 Internet Internet 归属地 GGSN 拜访地 GGSN 拜访地 SGSN 增值服务 WAP服务 Gn Gn Gp Gi 拜访地 UTRAN Iu PDP 状态 和 PDP上下文 PDP状态 q
7、Active qInactive PDP上下文 q记录手机IMSI TEID与APN IP的对应关系 q记录QoS等信息 INACTIVE ACTIVE Activate PDP Context Deactivate PDP Context Or MM state change to IDLE Or PMM DETACHED PDP Context Packet Data Protocol Context PDP Context Packet Data Protocol Context 分组数据协议上下文分组数据协议上下文 IP核心网 GTP GPRS Tunnel Protocol 实现从G
8、GSN到SGSN的虚拟传输通路 即隧道 隧道的优点有 1 当MS由一个SGSN转移到另一个SGSN的控 制下 只需改变GTP的配置即可 对于被承载的 IP数据包来说是透明的 2 在Gi与Gn两个网络之间不存在路由 只有封 装关系 安全性得到保障 SGSN 20 1 1 1 GGSN 20 2 2 2 用户数据 源10 1 1 1 目10 2 2 2 企业网 服务器 10 2 2 2 GTP数据 源20 1 1 1 目20 2 2 2 恢复用户数据 源10 1 1 1 目10 2 2 2 要要 点点 vv 系统架构系统架构 vv 基本概念基本概念 vv 功能实体功能实体 vv 接口协议接口协议
9、vv 典型流程典型流程 vv 总结总结 UMTS分组域的整体结构 Gi ISP UTRAN SGSN GGSN Iu PSGn Uu ICP VPN PortalPortal Gi Lh CAMEL SCP MSC HLR Gr 第三方网络PS域 Gp Gp Gs SMSC Gd CG Ga Ga BS OMC G DNS Internet WAPGW FW BG DHCP RADIUS NTP Gc Ge GMLC Lg OMC R Lc Gi SG SGSN主要功能 SGSN Serving GPRS Support Node 是PS域 最核心的设备 通过Iu PS接口与无线部分交换数据
10、负责用户的鉴权和移动性管理 Attach过程 MM上下文管理 通过DNS寻找用户的目标网关 GGSN 向GGSN转发激活PDP的请求 通过Gn接口的GTP隧道与GGSN相联 以安全和 隔离的方式交换IP包 支持Camel 短信 生成S CDR SGSN Service GPRS Support Node Gi SGSN对外接口 Ga接口 连接CGF Gn接口 连接SGSN GGSN Gp接口 连接其他PLMN中的GGSN Gr接口 连接HLR Gs接口 连接MSC VLR Iu接口 连接RNC Gb接口 连接2 5G PCUSN Gd接口 连接SMS GMSC SMS IWMSC Ge接口 连
11、接CAMEL Gf接口 连接EIR Iu PS接口协议栈总体介绍 SGSN的Iu PS及Gn接口协议 控制面控制面 用户面用户面 SGSN的Gr Gf Gd及Gs接口协议 GGSN主要功能 GGSN Gateway GPRS Support Node 是PS 域与因特网及业务网络的接口网关设备 负责通过APN分辨发向不同目的网络的数据 支持透明和非透明传输方式 在非透明方式下参 与二次鉴权 支持多种方式与目标网络的连接 包括普通联接 和隧道联接 可以主持或代理终端手机的IP地址分配 产生G CDR GGSN所处位置 GGSN对外接口 Ga接口 连接计费网关功能实体 Charging Gatew
12、ay Function CGF Gi接口 连接外部分组交换网络 PDN Gn接口 连接归属PLMN中的SGSN Gp接口 连接访问PLMN中的SGSN Gc接口 连接访问PLMN中的HLR GGSN的Gn及Gi接口协议 SGSN GGSN的Ga接口协议 SGSN GGSN PS域端到端用户面协议 分组域相关设备 ISP UTRAN SGSN GGSN CAMEL SCP MSC HLR Iu PSGn Gi Gr 第三方网络PS域 Gp Gp Gs SMSC Gd CG Ga Ga BS Uu OMC G DNS ICP VPN Internet WAPGW FW NAT BG DHCP RA
13、DIUS NTP Gc PortalPortal Ge GMLC Lg OMC R Lc Lh Gi Gi SG BG SG CG和BS BG是边界网关 负责管理GSN与其他PLMN中的 GSN的通信 主要功能是路由和加密 SG是信令网关 负责转换IP传输的Sigtran和传统 的七号信令 CG是计费网关 负责对S CDR G CDR等进行合 并 过滤 预处理 然后送到负责出话单的收费 系统BS BG Border Gateway SG Signalling Gateway CG Charging Gateway BS Billing System HLR AuC的功能 HLR AuC是CS域
14、和PS域共用的 HLR AuC中存储着用户的注册数据 例如用户的 服务选项 鉴权的key 可用的APN及相应的QoS 等等 用户附着时SGSN将与HLR打交道 成功鉴权后 HLR会把相应的用户属性数据全部发给SGSN进 行处理和缓存 激活PDP的过程中SGSN将利用缓存的数据进行 处理 不再和HLR打交道 HLR Home Location Register AuC Authentication Center DNS DHCP NTP RADIUS的功能 DNS 主要用于解析APN DHCP 用于给手机分配IP地址 NTP 保证全网设备时间同步 RADIUS 主要用于用户的二次鉴权 同时 提供
15、一定的计费功能 DNS Domain Name Server DHCP Dynamic Host Configuration Protocol NTP Network Time Protocol RADIUS Remote Authentication Dial In User Service DNS 利用其本身的树状结构 帮助SGSN解析某一特 定APN由哪个GGSN在负责 IBM Internet APN04 APN05 APN06 UTSTAR UTSTAR BJGGSN 1 1 1 1 ZJGGSN 2 2 2 2 SGSN DNS树 UTSTAR BJ 1 1 1 1 IBM BJ
16、1 1 1 1 APN06 ZJ 2 2 2 2 UTSTAR ZJ 2 2 2 2 DHCP 负责在激活PDP会话时给手机动态分配IP地址 GGSN既可作为DHCP代理 自己也有DHCP的能力 APN02 APN03 APN01 GGSN Local IP Pool SGSN DHCP01 DHCP02 DHCP RAN APN04 RADIUS 主要用于激活PDP时的二次认证 提供计费功能 辅助解决WAP网关的计费问题 GGSNSGSN Internet Gi RADIUS WAPGW RADIUS proxy HLR IP地址分配原则 手机手机IPIP地址分配原则如下 地址分配原则如下 至少忙时所有活动的手机可得到一个动态至少忙时所有活动的手机可得到一个动态IPIP地址地址 核心网核心网IPIP地址分配原则如下 地址分配原则如下 对连接在对连接在GnGn接口上的网元分配公共接口上的网元分配公共IPIP地址 包括地址 包括GGSN SGSN DNS GGSN SGSN DNS 防火墙防火墙 对连接在对连接在GaGa接口上的所有网元分配私有接口上的所有网元分配私有IPIP地址地址 所
