2G-3G-4G网络架构---副本

3G国际标准化组织从1988年正式启动3G研究以来，欧洲、美国、亚洲分别进行了相同或不同制式的3G技术研究工作。

欧洲以WCDMA为标准，美国以CDMA2000为标准，亚洲以TD-SCDMA标准。

当前主要有两个不同的协议制定者：3GPP和3GPP2。

3GPP主要针对WCDMA，3GPP2主要针对CDMA2000。

TD-SCDMA融于WCDMA，也就是从核心网来看，TD-SCDMA和WCDMA的核心网应该是一样的，只是在无线接口方面有所不同，一个是时分的，一个是频分的。

2G向3G演进路线图及主流制式PDC 与电信和网通推出的小灵通类似，是一个2G标准。

该系统是日本研究主推的标准，其它国家基本不用。

由于是日本独立的标准，因此在2G时代，日本人的手机出国之后就无法使用了，也是考虑到这个问题，日本最早将3G商用化。

PDC的演进方向是WCDMAGSM/GPRS 演进有两个方向TD-SCDMA和WCDMA。

（GPRS是由GSM演进过来的也称为2.5G，EDGE称为2.75G。

）TDMA 演进到TD-SCDMA和WCDMA。

CDMA 演进方向是先到CDMA20001X，然后演进到CDMA2000 EVDO（data only）或者CDMA2000 EVDV(data and voice)。

现在EVDV使用的很少，由于EVDO是高通提出来的，高通作为CDMA协议的制定者有很多的专利技术，EVDV是欧洲一些国家联合提出来的，高通为了打压EVDV标准，严格限制EVDV的发展，因此EVDO使用比较广泛。

WCDMA和TD-SCDMA可以进一步演进到HSDPA和HSUPA。

进一步提高数据速率。

核心网定义在网络当中，无线接入网主要负担将手机发送来的信息传输到核心网。

核心网的信息也是通过无线接入网发送到手机的。

因此无线接入网的角色很像一个邮递员。

UE包含两个部分USIM卡和移动设备终端。

核心网从逻辑结构上可以划分为3个域：归属网络域、服务网络域和传送网络域。

归属网络域是指客户开户的网络，是自己的开户地。

正在为客户提供服务或者能够为客户提供服务的网源称为服务网络域。

传送网络域是指一旦用户发生了漫游，比如到了非洲，可能会用到其它的运营商网络将数据包转发到归属网络，这些网络称为传送网络域。

核心网网源1：（G）MSC 移动交换中心，这个设备用于打电话，发短信。

前面加G表示既可以做为端局直接进行呼叫，也可以作为关口局和其它的运营商进行对接，和固网的交换机类似。

核心网网源2：HLR归属位置寄存器，归属网络要寄存一些用户业务信息，身份信息，比如这个客户开通了什么业务，这些都是在这个归属位置寄存器上登记的。

另外还要完成对于用户身份的验证。

核心网网源3：SCP业务控制点，完成智能业务，充值卡充值拨1充值，网络如何知道拨1是充值？网络如何播放音频提示用户都是通过SCP完成的。

核心网网源4：SMSC短信服务中心，主要作用是接收短消息，一旦被叫开机后将短信发送给被叫。

核心网网源5：GSN，GPRS支持节点，它有不同的设备。

3GPP核心网版本演进3GPP R99 非洲用的比较多。

（1999年12月份冻结，已经定制号，因此命名为R99。

）特性：2G平滑演进，结构的平滑演进；核心网划分为电路交换域和分组交换域；接入网和核心网之间使用ATM接入方式，打破之前的瓶颈；接入网需要重建，UTMS；电路域可进行视频电话业务；增强网络安全，手机可以验证网络；开放型的业务接口，运营商不关注网络服务，完全交给业务提供商；设备处理能力增强。

R4，目前大部分都是R4网络。

（R4和R5在都在2000年制定，因此不能按照年份命名。

）特性：电路域引入软交换概念，控制与承载分离的技术，信令走一个设备，业务走不同的设备，这样就可以实现信令和业务的IP化，业务部署也方便，只需要升级控制信令；2G语音由于多次编解码有损失，导致语音失真，TRFO技术只需要在手机上编码一次，减小了语音失真，TFO也可以，缺点是占用带宽；R5 东欧和欧洲发达国家有些应用。

特性：IMS多媒体服务子系统；IP承载，将接入网变成IP化，要求有足够的IP地址，比如IPV6大规模商用以后；HSDPA下行速率提升。

R99网络结构R99中，电路域，分组域和2G完全一样，只是添加了3G的接入网。

VLR，拜访位置寄存器和HLR归属网络寄存器对应。

可以把这两个网源看成两个数据库：HLR 是一个静态的数据库，注册一个用户就把用户数据写进去，这个数据除非用户销户，这个数据不会被删，这是一个静态的数据；VLR是一个动态的数据库，比如济南这个MSC，他有一个拜访位置寄存器，这个拜访位置寄存器记录我这个设备下带了多少个用户，多少用户可以打电话，他会记录能够打电话的用户的信息，一旦用户移动到其它地区，不在这个VLR的覆盖范围内，VLR就会把这个用户的信息删除，因此VLR的信息是不断变化的，是动态的，来了一个用户会记录，走了一个用户会删除。

GMSC，关口局，去接其它网络。

SGSN，服务GPRS支持节点，他的主要作用是接入用户请求，主要做业务的接续。

比如用户要上网，谁来接收用户的请求能，就是SGSN。

谁来验证用户的身份是否合法，也是SGSN。

谁来向用户提供服务，告诉用户位置发生变化也是SGSN。

因此它是分组用户的接入点，上网的时候只有链接SGSN才能到外部的网络去。

GGSN，用户联网后，要访问外部网络，比如internet, 企业网等。

链接外部网络的关口就是GGSN。

GGSN的作用是提供运营商的网络到外部网络，企业网络之间的接口。

它是一个到外网的接口设备。

CG，计费网关。

比如短信按条，数据按流量计费。

这些费用都是由SGSN和GGSN产生，告知CG计费网关计费。

BG，边界网关。

比如移动和联通之间的数据传输，用于运营商之间的计费结算。

3G技术带给人们的高速网络体验是史无前例的。

然而网速是没有最快，只有更快的。

随后4G(LTE)技术顺势而生。

GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。

3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。

这里简单介绍一下LTE的网络架构，以及各个网元的功能。

LTE体系结构将3GPP Release 6 中的RNC、Node B融合为一体，即图1中所示的eNB。

eNB 提供E-UTRAN RLC/MAC/PDCP/物理层协议的功能和控制面RRC协议的功能，整个体系趋于扁平化。

这种系统结构和体系的改变使LTE与现有UTRAN结构相比，接口减少，降低了成本，对设备进行维护管理更方便，从性能上来说，有利于减少数据传输延迟。

LTE采用的关键技术主要包括：LTE的物理层多址方式下行采用OFDM，上行采用SC-FDMA；链路调制技术支持QPSK、16QAM和64QAM三种调制方式；支持FDD和TDD两种双工方式；支持MIMO，最基本要求2×2，最高可以支持4×4；支持链路自适应功能，下行采用AMC，上行除了AMC还包括传输带宽的自适应调整和发射功率的自适应调整；支持HARQ和ARQ 功能；支持小区干扰抑制以提高小区边缘的数据率和系统容量。

LTE的网络架构可以分为E-UTRAN和EPC两大部分。

相比于3G技术:E-UTRAN（4G）=UTRAN(3G);EPC(4G)=CN(3G).1.E-UTRAN（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）E-UTRAN 在系统性能和能力方面的研究目标主要有以下几点：更高的空中接口峰值速率以及频谱效率。

下行100 Mbit/s，频谱效率5 bit（s·Hz）；上行50 Mbit/s，频谱效率25 bit（s·Hz），系统的最大带宽为20 MHz，还支持其它各种系统带宽：1.25MHz、1.6MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz 和15MHz 等系统带宽，以及“成对”与“非成对”频段的部署，以保证将来在系统部署上的灵活性；在E-UTRAN 中，eNodeB 之间底层采用IP 传输，在逻辑上通过X2 接口互相连接，即形成Mesh 型网络。

这样的网络结构设计主要用于支持UE 在整个网络内的移动性，保证用户的无缝切换。

而每个eNodeB 通过S1 接口和移动性管理实体/接入网关（Mobility Management Entity (MME)/Serving Gateway(S-GW)）连接，一个eNodeB 可以和多个MME/S-GW 互连，反之亦然。

在E-UTRAN 网络中，由于没有了RNC，整个E-UTRAN 的空中接口协议结构和原来的UTRAN 相比有了较大的不同，特别是不同功能实体的位置出现了很多变化。

原来由RNC承担的功能被分散到了eNodeB 和MME/S-GW 上。

2.EPC（Evolved Packet Core）EPC 核心网主要由移动性管理设备（MME）、服务网关（S-GW）、分组数据网关（P-GW）、存储用户签约信息的HSS、策略控制单元（PCRF）等组成，其中S-GW 和P-GW可以合设，也可以分设。

EPC 核心网架构秉承了控制与承载分离的理念，将分组域中SGSN 的移动性管理、信令控制功能和媒体转发功能分离出来，分别由两个网元来完成，其中，MME 负责移动性管理、信令处理等功能，S-GW 负责媒体流处理及转发等功能，P-GW 则仍承担GGSN 的职能。

LTE 无线系统中取消了RNC 网元，将其功能分别移至基站eNodeB 和核心网网元，eNodeB 将直接通过S1 接口与MME、S-GW 互通，简化了无线系统的结构。

至此，2G-3G-4G就先草草介绍了一下网络架构和其中的各个网元。

最后，送给大家一张Moto 官方ppt里的一张说明图，千言万语不如下面这张图片来的明白：。