3G关键技术介绍-博学堂(学员版)

CN
CN-PS


信道的管理和分配 互通功能 呼叫的处理和控制 越区切换和漫游的控制 用户位置信息的登记与管理 用户号码和移动设备号码的登记和管理 服务类型的控制 对用户实施鉴权
HLR AUC EIR
GGSN SGSN
移动性管理：



收集计费信息
GMSC是网关MSC，与PSTN相连
29
USIM Card
USIM功能
用户识别模块(USIM)：

用于识别唯一的移动设备使用者 存储与用户有关的信息，包括IMSI、MSISDN、密钥、服务列表和临时 识别符(动态数据)等 双向安全认证算法 新一代的STK/UTK技术，为3G移动通信智能卡的应用服务构建了基础 BIP(Bearer Independence Protocol)通道
OMC-U(UTRAN)： 专门控制无线网络系统(RNS)部分
OMS NMC
OMC-U
24
OMC-T
CG功能
计费中心(CG)：

对运营商来说，至关重要 根据MSC/SGSN/GGSN采集原始呼叫记录(CDR)进行计费
CN-CS GMSC MSC/VLR EC IWF
CN
CN-PS
HLR
AUC EIR
BG
P-CSCF
IP backbone
MRFC
MRFP
IMS domain 5
UMTS系统结构与功能
UMTS网络子系统的划分

用户设备(UE) 无线接入网络子系统(UTRAN)


核心网络子系统(CN)
操作维护子系统(OMS)
OMS
UTRAN
UMTS
CN
UE
6
UMTS系统结构与功能
UMTS网络结构：
N o t m o r e t h a n 1 5 d ig it s 3 d ig it s 2 d ig it s
MCC
MNC NMSI IM S I
M S IN
MCC：
Mobile Country Code， 移动国家码，三个数字，如中国为 460. MNC： Mobile Network Code， 移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00.中国联通GSM是01. MSIN： Mobile Subscriber Identification Number ， 在某一PLMN内MS唯一的识别码.编码格式为：H1 H2 H3 S XXXXXX NMSI： National Mobile Subscriber Identification， 在某一国家内移动终端唯一的识别码.
骨干GGSN

主要是为UMTS/GPRS网间漫游出访用户提供本网络的通用业务
20
CN公共部分系统结构与功能
CN-CS与CN-PS公共部分：

归属位置寄存器(HLR) 鉴权中心(AUC)

设备识别寄存器(EIR)
CN-CS GMSC MSC/VLR EC
CN
CN-PS
HLR
AUC EIR
GGSN SGSN
GGSN SGSN
CG
25
Agenda
一：3G核心网技术
二：3G无线接入网技术
三：3G的鉴权方式
四：3G通信规程
五：手机漫游规程
26
UMTS用户设备系统结构与功能
用户设备(UE)：

移动设备(ME) 用户识别模块(USIM)
ME
USIM
UE
27
UE功能
UE特征
移动设备(ME)：

VLR-VLR G口；
MSS-MSS： Nc口；打电话；TUP, ISUP, BICC(R4), SIP(R5)协议
MSS-MGW： Mc口；H.248协议
MGW-MGW： Nb口；IPBCP(IP), AAL2(ATM)协议
16
MGW 功能
1> 提供语音的连接(TDM, ATM 和IP接入)
11
R4阶段后承载与控制分离（MSC分为MSS和MGW）
MSC
控 制 面
H.248
承 载 面
12
MSC Server(MSS) 功能
1> 控制MGW分配资源 2> 处理信令(到接入网,PS, 智能网节点, 核心网内部等)的信令.
但是信令是从MGW转接过来的,所以MGW有SG的功能
3> 话务路由功能(比如被叫号码在哪个局) 4> 计费
NodeB
UMTS UTRA N SGSN CG
GPRS 骨干网/
Internet, Intranet
BG
Other PLMN
3
UMTS R4网络结构
IP/ATM Backbone
GSM /GPRS BSS BSC
BTS PCU RNC NodeB
MGW
MGW
PSTN ISDN
VMSC Server

功能组件

网关移动交换中心(GMSC)
移动交换中心(MSC)
访问位置寄存器(VLR) 互通功能(IWF) 回声消除器(EC)
CN-CS GMSC CN CN-PS
HLR AUC EIR
GGSN SGSN
MSC/VLR
EC IWF
10
MSC功能
移动交换中心(MSC)：

交换：
CN-CS GMSC MSC/VLR EC IWF

功能： 用于移动设备鉴权 内容： 存储移动设备参数的数据库
CN-CS GMSC MSC/VLR EC
CN
CN-PS
HLR
AUC EIR
GGSN SGSN
IWF
23
OMS功能
操作维护系统(OMS)：

网络管理中心(NMC) 操作管理中心(OMC)

OMC-T(Transport)：专门控制核心网部分
核心网-分组交换域(CN-PS，Core Network-Packet Switched)


GGSN/SGSN
CN-CS GMSC MSC/VLR CN CN-PS
CN-CS与CN-PS共享部分

HLR/AUC/EIR
HLR AUC EIR
GGSN SGSN
EC
IWF
9
CN-CS系统结构与功能
核心网-电路交换域(CN-CS)：
7
OMC-U
OMC-T
Agenda
一：3G核心网技术
二：3G无线接入网技术
三：3G的鉴权方式
四：3G通信规程
五：手机漫游规程
8
UMTS核心网系统结构与功能
核心网(CN)：

核心网-电路交换域(CN-CS， Core Network-Circuit Switched)


GMSC/MSC/VLR/IWF/EC
Node B Node B
UTRAN
34
RNS无线网络结构与设备功能
无线网络系统(RNS)：
13
VLR功能
访问位置寄存器(VLR)：

功能：与HLR共同完成移动性管理 内容：存储访问用户信息的数据库

移动台状态
位置区域识别码(LAI) 临时移动用户识别码(TMSI) 移动台漫游码(MSRN)
CN-CS GMSC CN CN-PS
HLR AUC EIR
GGSN SGSN
GPRS网关支持节点(GGSN)

是UMTS/GPRS移动用户与互连网联系的枢纽
CN
CN-CS GMSC MSC/VLR EC IWF
CN-PS
HLR AUC EIR
GGSN SGSN
18
SGSN功能
SGSN (GPRS服务支持节点)：

主要功能


分组域的移动性管理
分组域的安全管理
3G关键技术介绍
UMTS网络架构
分组域
UMTS
Node B
Other PLMN
BG Gp Gn
Iub
GPRS
Gi
RNC Iur
Iu-PS
SGSN
Iu-PS Gd Gb Gs Iu-CS SMSC Gr
GGSN
Intranet Internet
Node B Uu
Iub
RNC
Gc
HLR H
AUC
PCU

31
USIM相关参数
用户识别模块(USIM)：

工作电压(三种模式)


5V
3V
1.8V (更加省电，延长3G手机的待机使用时间)
接口速率

9.6kbps 57kbps 115kbps 230kbps (更加快速，适应于3G手机与卡之间更大数据量的读取)
32
编号计划- IMSI(International Mobile Subscriber Identity)

Internet
PSTN CN-CS GMSC CG MSC/VLR EC IWF
用户设备(UE) 接入网(UTRAN)
CN


核心网(CN)
操作维护系统(OMS) 计费中心(CG)
CN-PS
HLR AuC EIR
GGSN SGSN
UT
RNC OMS Node B NMC
USIM
UE
TRAN
MGW MGW
PSTN/PLMN
VMSC Server
GMSC Server HLR/AUC/HSS
Iu-CS
PCU SCE SS7 SMS SCP
GPRS backbone
RNC
NodeB
Iu-PS
SGSN GGSN
Internet, Idomain
MGW
CG
MGCF S-CSCF
33
UTRAN系统结构与功能
UMTS陆地无线接入网(UTRAN)：

UTRAN包括多个无线网络系统(RNS) 无线网络系统(RNS)


无线网络控制器(RNC)
Node B
RNS
RNC
UTRAN的主要功能

系统的接入控制 无线信道的加密/解密 与移动相关的功能 无线资源管理与控制
Iu-CS A MSC A VLR
D
C
BTS
Abis
BSC
E
GMSC
ISDN PSTN
Abis
BTS
Um
BSC
GSM
2
电路域
UMTS R99网络结构
GSM /GPRS BSS BSC BTS PCU RNC
MSC/VLR
GMSC HLR/AUC
PSTN ISDN
SS7
SCE SMS SCP GGSN

暂时性的参数：

CN-PS
GGSN SGSN
用户状态(已登记/已取消登记)
当前用户VLR(当前位置)
移动台漫游号码(MSRN)
MSC/VLR EC IWF
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AUC和EIR的功能
鉴权中心(AUC)：

功能： 用于移动用户鉴权 与HLR一般处于同一位置
设备识别寄存器(EIR)：
支持多个空中接口技术：双模或多模 支持不同的业务类别：


PS/CS模式：手机可同时监测PS和CS域，且能同时进行PS和CS服务
PS模式：手机只监测PS 域，话音也走PS域(如： VoIP) CS模式：手机只监测CS域，数据也走CS域
手机类型：

Class A - 能同时打电话上网 Class B - 自动切换电话和上网 Class C - 手动切换打电话和上网
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核心网CS域网元接口及功能简表
BSC-MSC: A口；位置更新,通话,短信；BSSAP协议 RNC-MSC: Iu-cs口；RANAP协议 MSC/VLR-HLR : C,D,E,F,G口；MAP协议


MSC-HLR C口；
VLR-HLR D口； MSC-MSC E口；


MSC-EIR F口；
MSC/VLR
EC IWF
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IWF和EC的功能
互通功能(IWF)：

功能： 提供与其它数据网络的连接


数据速率匹配
协议的匹配
回声消除器(EC)：
用于消除移动网络和固定网络通话时移动网络的回声
CN-CS CN CN-PS
GMSC
MSC/VLR EC IWF
HLR AUC EIR
GGSN SGSN
ATM:到RNC TDM:到BSC以及MGW-MGW IP: MGW-MGW 2> SG功能( SIGNALLING GATEWAY)
3> tones 和 announcement
17
CN-PS系统结构与功能
核心网-分组交换域(CN-PS)：

GPRS服务支持节点(SGSN)


提供数据传输业务的移动性管理
GMSC Server HLR/AUC
SS7
SCE SMS SCP
GPRS骨干网
UMTS UTRA N
SGSN CG BG
Internet, Intranet
GGSN
Other PLMN
4
UMTS R5网络结构
CS domain
GSM /GPRS BSS BSC BTS
IP/ATM Backbone
IWF
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HLR功能
归属位置寄存器(HLR)：

功能：与VLR共同完成移动性管理 内容：存储本地用户信息的数据库

永久性的参数：

用户号码(IMSI和MSISDN) 预定的附加业务 附加的业务信息(如：当前转移号码) 鉴权键和鉴权功能
CN-CS
GMSC CN HLR AUC EIR
分组域的会话管理 分组域的计费
主要衡量指标

支持的最大同时附着用户数 可支持的最大同时激活上下文数 最大吞吐能力
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GGSN功能
GPRS网关支持节点(GGSN)：

主要功能


会话管理
与外部网的互通
路由选择和数据转发 计费
主要衡量指标


可支持的最大同时激活上下文数 最大吞吐能力