1 / 117

第三代移动通信系统技术讲座 - WCDMA 核心网子系统

第三代移动通信系统技术讲座 - WCDMA 核心网子系统. 电信研究院通信标准所 孙元宁 2003 年 12 月. 主要内容. 核心网络的结构和组成 WCDMA 系统的业务 WCDMA 系统的功能 WCDMA 核心网络的接口和协议. Co-operating Networks. User Equipment. Core Network. Radio Access Network. MSC/ VLR. SCF. ISDN PSTN PSPDN CSPDN PDN: - Intranet - Extranet - Internet - X.25.

jett
Download Presentation

第三代移动通信系统技术讲座 - WCDMA 核心网子系统

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第三代移动通信系统技术讲座-WCDMA核心网子系统第三代移动通信系统技术讲座-WCDMA核心网子系统 电信研究院通信标准所 孙元宁 2003 年 12 月

  2. 主要内容 • 核心网络的结构和组成 • WCDMA系统的业务 • WCDMA系统的功能 • WCDMA核心网络的接口和协议

  3. Co-operating Networks User Equipment Core Network Radio Access Network MSC/ VLR SCF ISDN PSTN PSPDN CSPDN PDN: - Intranet - Extranet - Internet - X.25 Um G E A Abis MSC/ VLR GMSC BSC ME SIM BTS SIM-ME i/f MS BSS C D IuCS F Gs H SMS HLR RNS EIR AUC Uu Iub RNC Node B Gf Gd Gr Gb Cu USIM Gc ME Iur or SGSN IuPS GGSN SIM RNS SIM-ME i/f Gn Gi MS Iub RNC Gp Gn Node B Note: Not all interfaces areshown and named SGSN UTRAN Iur WCDMA R99体系结构 • R99 UMTS核心网从逻辑上分成电路域和分组域： • CS域：可以基于2G的MSC平台演进而成，用于向用户提供电路型业务的连接。它包括MSC/VLR、GMSC等交换实体以及用于与其它网络互通的IWF实体等。 • PS域：可以基于2G的GPRS平台演进而成，用于向用户提供分组型业务的连接。它包括SGSN、GGSN以及与其它PLMN互连的BG等网络实体。 • R99 UMTS还具有一些 CS和PS域共用的网络实体,如HLR/AuC、SMS-GMSC/SMS-IWMSC、SCP等。

  4. SMS-GMSC SM-SC SMS-IWMSC HLR MSC/VLR EIR SS7 Gd Gr Gf Gc Gs Gb Gn Gi Internet TE M S BSS SGSN GGSN FR Um ATM/ Gi DDN/ Gn Iu ISDN/ X .25 GGSN TE Ethernet, etc UE RNS ATM GPRS backbone Uu CG SGSN BG Gp Other PLMN WCDMA R99核心网的组成

  5. WCDMA R99核心网设备 • 移动性管理 • 路由选择 • 路由选择 • 地址分配 • 网关 • 安全 • 其它

  6. WCDMA R99核心网设备 • GPRS骨干网 的域名解析 • 收集、存储、 传送计费信息

  7. WCDMA R99核心网设备 • ISP应具备的 鉴权 地址分配 域名解析 应用服务器等

  8. 主要内容 • 核心网络的结构和组成 • WCDMA系统的基本业务 • WCDMA系统的功能 • WCDMA核心网络的接口和协议

  9. WCDMA系统业务分类

  10. WCDMA系统业务 • 电路域业务 • - 基本电信业务 • - 承载业务（可选） • - 补充业务 • 分组域业务 • - 承载业务 （1）WCDMA用户之间 （2）WCDMA用户和PSTN用户 （3）WCDMA用户和GSM用户 64Kbps的Video Call是很有吸引力的业务 （1）Background类型 （2）Interactive类型 （3）Streaming类型 （4）Conversational类型

  11. WCDMA系统电路域业务—基本电信业务与承载业务WCDMA系统电路域业务—基本电信业务与承载业务

  12. WCDMA系统电路域—基本电信业务 • 话音：采用AMR 话音编解码器。 • 点对点短消息业务（SMS-PP）：能在UMTS和GSM接入网间提供无缝隙的点对点短消息。 • 小区广播短消息业务（SMS-CB）：能在UMTS和GSM接入网间提供无缝隙的小区广播短消息。 • 紧急呼叫

  13. 短消息的业务特性 • 点对点短消息 • 当用户空闲、通话过程中都可接收短消息 • 即使用户关机，一旦用户再次开机，会立刻自动接收到短消息 • 为“双向寻呼”，为确认型程序，系统可明确知道短消息是否被用户接收 • 凭借GSM/UMTS网络，自动联网 • 每条消息长度为140字节，并可多条串联 • 可开发多种业务，如空中注册、预付费业务等 • 小区广播短消息 • 实现在一定区域内的广播功能 • 直接与RAN相连接

  14. 点对点短消息与UMTS网络的连接 MS Node B MSC/VLR SGSN BSC RNC HLR/AUC Um 标准 No.7信令 SMC SMC具有G/IW MSC SMC功能， 它作为一个信令点直接采用标准接口 与HLR、MSC/SGSN相连

  15. 点对点短消息接续示意 1380X1X2X3500 主叫VMSC /SGSN IW MSC功能块 SMC GMSC功能块 MSISDN MSC号码 被叫VMSC /SGSN HLR UMTS系统中移动发起SMS必须由归属SMC处理； 移动用户接收的短消息可以由任意短消息中心发送

  16. WCDMA系统电路域—承载业务 • 电路交换数据：电路交换数据业务和“实时”数据业务应当同PSTN/ISDN联网提供，用户不会感觉到在使用不同的业务接入网（UMTS和GSM接入网或在不同接入网之间切换）。支持透明（固定时延）业务和非透明（使用流量控制的零差错）业务。在GSM接入网和UTRAN之间切换时，数据业务应保持最小的数据损失。

  17. WCDMA系统电路域—补充业务 • 号码识别类 • 呼叫转移类 • 呼叫完成类 • 呼叫限制类 • 多方会话类 • ODB业务 MSC/VLR SGSN MS HLR/AUC 登记,删除,激活,询问,登记口令

  18. WCDMA系统分组域业务 • 分组数据业务按照服务类型可以分为4类 • 主要根据时延要求进行划分，会话型最敏感，后台型最不敏感 • 会话型：主要用于传输实时业务流，其特点是传输时间短，同时必须保持数据流之间的时序关系 • 流媒体型：连续的单向数据流，对传输时延的要求不是很高，但在一个完整的数据流内应保持数据间的时序关系，同时还限制端到端数据流的时延抖动 • 交互型：主要用于WWW、FTP、EMAIL等应用，时延要求不严格，可以通过信道编码和重传提供更低的差错率 • 后台型：用于终端用户在后台发送和接收数据文件，它对传输时间不敏感，但要求较低的误码率

  19. 主要内容 • 核心网络的结构和组成 • WCDMA系统的业务 • WCDMA核心网的功能 • WCDMA核心网络的接口和协议

  20. WCDMA系统功能 • 用户数据的管理 • 安全性管理 • 无线资源管理 • 电路域移动性管理 • 分组域移动性管理 • 呼叫控制 • 会话管理 • 计费功能  • 智能网相关功能      

  21. 用户数据的管理—HLR用户数据 • HLR ->非GPRS用户 • HLR ->GPRS用户 （1）用户标识 （2）鉴权和加密信息 （3）位置信息 （4）用户状态 （5）基本业务信息 （6）补充业务信息 （7）ODB信息 （8）短消息相关数据 （9）漫游限制信息 （10）CAMEL 签约信息 （1）用户标识 （2）鉴权和加密信息 （3）位置信息 （4）用户状态 （5）基本业务信息 （6）GPRS的ODB信息 （7）SGSN的漫游限制信息 （8）GPRS签约信息 （9）GPRSCAMEL （10）SMSCAMEL

  22. WCDMA系统功能—分组域—用户数据的管理 HLR中用户数据

  23. 用户数据的管理—VLR用户数据 • VLR （1）用户标识 （2）鉴权和加密信息 （3）位置信息 （4）用户状态 （5）基本业务信息 （6）补充业务信息 （7）ODB信息 （8）漫游限制信息 （9）CAMEL 签约信息 （10）其他业务或功能的信息 用户位置：

  24. 用户数据的管理—分组域用户数据 HLR中包括GPRS签约信息。 SGSN中应能支持HLR插入用户 数据和删除用户数据程序，能存 储、修改和删除当前活动在SGSN 区域中的移动用户的有关数据， 主要是MM上下文和PDP上下文中的内容。 GGSN中应能存储、修改和删除GGSN中的移动用户的有关数据，主要是PDP上下文中的内容。 用户位置：

  25. WCDMA系统功能—用户数据管理 插入用户数据

  26. WCDMA系统功能—用户数据管理功能

  27. WCDMA系统功能—用户数据管理功能 用户数据的查询、修改和清除是HLR和VLR/SGSN的功能。用户人机命令修改HLR中某用户的数据，HLR能将这些信息通知VLR/SGSN，检查VLR/SGSN中的用户数据相应修改。当删除HLR中的某用户，HLR能通知VLR/SGSN清除用户。 用户鉴权数据的管理是HLR/AUC和VLR/SGSN的功能。当HLR创建了新用户，HLR中就保存了此用户的鉴权参数。用户位置登记时，HLR将鉴权数据传送VLR/SGSN，VLR/SGSN对用户鉴权。VLR/SGSN保存一组或几组鉴权参数，对用户鉴权时用掉一组，当全部使用完后向HLR请求新的鉴权参数。 当HLR重启，所有相关的VLR/SGSN下的用户包括漫游用户都受到影响。HLR自动重新加载前一次拷贝，为所有用户设置清除标记，并且向所有VLR/SGSN发出重启通知。VLR/SGSN为相关用户作以标记，直到用户主被叫VLR/SGSN立即触发用户位置更新程序，HLR和VLR/SGSN于是恢复了一致并且正确的用户位置信息。 用户数据生成是HLR/AUC的功能。用人机命令在HLR中创建一个新的用户，检查HLR中应有用户的数据如上一张幻灯片。 用户位置登记是HLR和VLR的功能。对于新创建的用户，HLR中没有用户的位置信息，此用户开机向VLR/SGSN发起位置更新，VLR/SGSN向HLR请求用户数据，检查HLR记录用户所在VLR/SGSN号，并根据VLR/SGSN的请求，提供用户数据。

  28. WCDMA系统功能 • 用户数据的管理 • 安全性管理 • 无线资源管理 • 电路域移动性管理 • 分组域移动性管理 • 呼叫控制 • 会话管理 • 计费功能  • 智能网相关功能      

  29. WCDMA系统功能—安全性管理 • 鉴权 • 临时标识分配 • 加密 • 信令一致性检验

  30. MS Network AUTHENTICATION REQUEST AUTHENTICATION RESPONSE WCDMA系统功能—鉴权 鉴权参数五元组： • RAND • XRES • AUTN • CK • IK • USIM验证收到的AUTN • 接受后USIM用RAND计算CK和IK以及XRES • 返回XRES给网络 成功后终端把CK和IK保存在USIM，CK是加密密钥，IK是一致性检查密钥 VLR/SGSN比较五元组中的XRES决定鉴权成功与否

  31. MS Network AUTHENTICATION REQUEST IDENTITY REQUEST AUTHENTICATION REQUEST AUTHENTICATION RESPONSE AUTHENTICATION FAILURE IDENTITY RESPONSE (IMSI) WCDMA系统功能—鉴权 MAC失败 终端检查AUTN中的MAC信息错误，返回失败响应 根据MS使用的用户标识，如果是TMSI/P-TMSI，VLR/SGSN请求USIM的IMSI，再次发起鉴权请求。

  32. 插入鉴权信息 AUTHENTICATION REQUEST AUTHENTICATION REQUEST AUTHENTICATION RESPONSE AUTHENTICATION FAILURE WCDMA系统功能—鉴权 SQN失败 MS VLR/SGSN HLR 终端检验AUTN中的SQN错误，返回失败响应 删除已存鉴权参数，重新请求鉴权五元组

  33. AUTHENTICATION REQUEST 释放信令和数据连接 AUTHENTICATION RESPONSE WCDMA系统功能—鉴权 网络侧鉴权失败 MS Network XRES检验失败，VLR/SGSN拒绝用户接入

  34. MS Network Location Update Accept ((P-)TMSI) (P-)TMSI Reallocation Complete WCDMA系统功能—临时标识的分配 分配(P-)TMSI： -呼叫尝试； -位置更新（包括周期性位置更新）； -激活补充业务。

  35. MS BSS/UTRAN SGSN/MSC Scope of GPRS ciphering Scope of UMTS ciphering WCDMA系统功能—加密 加密控制范围

  36. RNC Network Security Mode Control Security Mode Complete WCDMA系统功能—安全模式控制 安全模式控制： • 加密算法 • 加密密钥 • 一致性检查算法 • 一致性检查密钥 VLR/SGSN向RNC提供加密、信令一致性检查算法、密钥， RNC根据支持能力选择算法，并启动加密和信令一致性检查

  37. WCDMA系统功能 • 用户数据的管理 • 安全性管理 • 无线资源管理 • 电路域移动性管理 • 分组域移动性管理 • 呼叫控制 • 会话管理 • 计费功能  • 智能网相关功能      

  38. WCDMA系统功能—无线资源管理 MSC/VLR UTRAN MS RRC连接 Iu信令连接 终端-核心网信令连接

  39. WCDMA系统功能—无线资源管理 MSC/VLR UTRAN MS RAB RB 终端-核心网数据连接

  40. WCDMA系统功能 • 用户数据的管理 • 安全性管理 • 无线资源管理 • 电路域移动性管理 • 分组域移动性管理 • 呼叫控制 • 会话管理 • 计费功能  • 智能网相关功能      

  41. WCDMA系统功能—电路域—移动性管理 • 位置更新 • 清除用户 • IMSI分离 • 切换

  42. WCDMA系统功能—电路域—位置更新 • 小区更新 • URA更新 • LA更新 • 切换 MSC/VLR RNC RNC LA1 LA2

  43. MS RNC 新MSC/VLR HLR 原MSC/VLR Location Update request Update Location Insert Subscriber Data Insert Subscriber Data accept Update Location accept Location Update accept Cancel Location(原因值) Cancel Location(IMSI) WCDMA系统功能—电路域—LA更新 位置更新 当移动用户出现在一个新的位置区,或MSC/VLR从移动台收到登记、呼叫建立、补充业务操作消息后,若需要应能向HLR发起登记通知。 VLR应能通过人机命令控制周期性位置更新的执行或不执行和改变周期性位置更新的时间周期。如果到了一定间隔时间没收到用户的位置更新请求，VLR给这个用户置一个IMSI分离标志。

  44. MSC/VLR HLR Purge MS (IMSI,VLR号) Purge MS WCDMA系统功能—电路域—清除用户 位置清除 当移动用户在24小时（可配置）内没有在MSC/VLR区域中出现时,VLR能自动删除该用户的有关数据，通知HLR为该用户设置清除标志

  45. MS UTRAN MSC/VLR IMSI DETACH INDICATION WCDMA系统功能—电路域—IMSI分离 IMSI分离 终端关机 VLR做去活标志（保留其数据）

  46. WCDMA系统功能—电路域—IMSI分离 IMSI分离 MS UTRAN MSC/VLR 移动台不再活动? VLR做去活标志（保留其数据）

  47. WCDMA系统功能—电路域—切换（一） 1、UMTS系统内切换 MSC应能支持同一MSC不同RNC之间的信道软/硬切换，以及不同MSC之间的信道切换（包括不同厂家的RNC之间与不同厂家的MSC之间的信道切换）。 在一次呼叫中由于信道切换等原因失去一个业务信道时，MSC应能支持呼叫重建功能。 2、GSM与UMTS系统间切换 对于双模手机用户，MSC应能支持同一MSC下BSC与RNC之间的信道切换，以及不同MSC之间的信道切换（包括不同厂家的RNC与BSC之间与不同厂家的MSC之间的信道切换）。 在一次呼叫中由于信道切换等原因失去一个业务信道时，MSC应能支持呼叫重建功能。

  48. WCDMA系统功能—电路域—切换（二） UMTS系统内切换（具有SRNS重定位程序）： • MSC/VLR内不同RNC之间的切换 • 不同MSC/VLR间的切换 • 局间后续切换到第三方 • 局间后续切换到原MSC

  49. WCDMA系统功能—电路域—切换（三） MSC/VLR内不同RNC之间的切换

  50. WCDMA系统功能—电路域—切换（四） 不同MSC/VLR间的切换

More Related