3G核心网介绍
移动通信3G核心网原理
移动通信3G核心网原理移动通信3G核心网是移动通信系统中的关键部分，负责处理用户数据、信令传输和网络管理等功能。
本文将介绍3G核心网的原理和主要组成部分。
1. 3G核心网概述3G核心网是移动通信系统中的核心架构，它负责支持移动通信网络的各种业务。
它连接着无线接入网和其他核心网，提供了语音方式、短信、数据传输等通信功能。
3G核心网的主要特点包括高可靠性、高可用性和高性能。
2. 3G核心网结构3G核心网由多个功能模块组成，包括位置注册、鉴权、会话管理、流量控制等。
下面是3G核心网的主要组成部分：2.1 移动接入网（RAN）移动接入网是连接用户和核心网的桥梁，它包括无线基站和无线电网络控制器（RNC）。
无线基站负责与移动设备进行无线通信，而RNC是无线基站的控制中心，负责管理和控制无线基站。
移动接入网与核心网之间通过接口进行数据和信令的交换。
2.2 位置注册和鉴权中心（HLR/AuC）位置注册和鉴权中心是3G核心网的重要组成部分，它负责管理用户的位置信息和进行用户身份鉴权。
当用户开机时，移动设备会发送位置注册请求到HLR/AuC，HLR/AuC会根据用户的身份信息和鉴权算法进行鉴权。
如果鉴权成功，HLR/AuC会向核心网发送用户位置信息。
2.3 会话管理和控制（MSC）会话管理和控制是3G核心网的核心功能之一，它负责管理和控制用户会话和通信连接。
当用户发起方式呼叫时，MSC会进行呼叫的建立、保持和释放等操作。
MSC还负责进行用户的计费和信令的转发，确保呼叫的顺利进行。
2.4 流量控制和策略管理（SGSN/PGW）流量控制和策略管理是3G核心网的关键功能之一，它负责管理和控制用户数据传输。
SGSN是用户数据传输的核心节点，它负责对用户数据进行分组和路由转发。
PGW则负责分配和管理用户的IP地质，以及进行用户数据的流量控制。
3. 3G核心网工作原理3G核心网的工作原理主要包括用户注册、鉴权、呼叫控制、数据传输等过程。
3G移动通信网络结构分析
3G移动通信网络结构分析3G移动通信网络结构分析1. 引言2. 3G移动通信网络的基本结构3G移动通信网络主要由以下几个组成部分构成：2.1 无线接入网无线接入网是3G移动通信网络的重要组成部分，它负责将用户终端与核心网进行连接。
无线接入网采用基站的方式，通过无线信号与用户设备进行通信。
在3G网络中，常用的无线接入技术包括CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA等。
2.2 核心网核心网是3G移动通信网络的中枢，它负责对从无线接入网传输过来的数据进行处理和转发。
核心网主要包括移动交换中心（MSC）、业务支持系统（BSS）等。
核心网也与其他运营商的核心网进行互连，实现与其他运营商的漫游和通信。
2.3 业务支持系统业务支持系统是3G移动通信网络中的关键部分，它对用户的业务需求进行支持和管理。
业务支持系统包括计费系统、用户管理系统、信息及业务管理系统等。
通过业务支持系统，运营商可以提供各种增值业务，如语音通信、短信、彩信、移动互联网等。
3. 3G移动通信网络的特点3G移动通信网络具有以下几个特点：3.1 高速通信3G网络采用了高速的无线接入技术，可以实现更快的数据传输速率，为用户提供更好的通信体验。
3.2 大容量3G移动通信网络能够支持大量用户进行通信，增加了网络的容量，使得网络更加稳定可靠。
3.3 多媒体传输3G网络在语音通信的基础上，可以实现更多种类的数据传输，如短信、彩信、移动互联网等，满足了用户对多媒体通信的需求。
4. 3G移动通信网络的发展趋势随着科技的不断进步和互联网的普及，3G移动通信网络的发展也面临着一些新的趋势：4.1 4G、5G网络的崛起4G、5G网络的出现将为移动通信网络带来更大的变革，提供更高速、更稳定的通信体验。
4.2 软件定义网络（SDN）的应用软件定义网络将改变传统的网络架构，为网络的管理和维护带来更大的便利。
4.3 边缘计算的发展边缘计算将数据处理和存储放置在网络的边缘，减少数据传输的延迟，提高网络的效率和性能。
移动通信3G核心网原理
移动通信3G核心网原理移动通信3G核心网原理一、介绍二、核心网架构移动通信3G核心网由多个功能节点组成，包括移动交换中心（MSC）、数据分组交换节点（SGSN）、地理位置寄存器（HLR）等。
这些节点通过各种接口相互连接，构成了一个分布式的核心网架构。
三、移动交换中心（MSC）移动交换中心是核心网的核心节点之一，它负责处理移动方式呼叫的建立、路由、交换等功能。
当用户拨打方式时，MSC会将呼叫信令处理并转发到相应的终端设备。
MSC还承担了用户鉴权、计费等重要任务。
四、数据分组交换节点（SGSN）数据分组交换节点是另一个核心节点，它主要处理移动数据业务的传输。
当用户使用移动互联网、发送短信等服务时，数据分组交换节点负责对数据进行分组并进行路由转发。
它还承担了用户鉴权、数据安全等功能。
五、地理位置寄存器（HLR）地理位置寄存器是一个存储用户信息的数据库，包括用户的身份、位置等信息。
当用户移动到新的位置时，HLR会记录用户的新位置，并将这个信息告知其他节点，以便其他节点能够正确路由用户的呼叫和数据。
六、移动网络的接入与漫游3G核心网不仅支持本地用户的接入，还支持用户在其他地区漫游时进行通信。
当用户从一个地区漫游到另一个地区时，核心网中的节点会进行相应的位置更新，并确保用户在新的位置上能够正常使用移动通信服务。
七、协议与接口移动通信3G核心网使用了多种协议和接口，包括GSM、GPRS、UMTS、IP等。
这些协议和接口实现了核心网的各项功能，并保证了用户的通信质量和安全性。
八、移动通信3G核心网是实现3G移动网络通信的关键，它通过各种技术和协议，实现了移动方式通信、互联网接入、数据传输等功能。
核心网的架构包括移动交换中心、数据分组交换节点、地理位置寄存器等多个功能节点，它们通过协议和接口相互连接，形成了一个分布式的网络。
通过了解核心网原理和组成，我们能够更好地理解和使用移动通信网络。
3G WCDMA核心网 (电路域)介绍
电路域
R99核心网络接口（2）
核心网络与接入网络间接口
Iu-cs接口
• • • • •
UTRAN与CS域的接口 使用RANAP协议 UTRAN资源管理 移动性管理(MM) 呼叫控制(CC)
Iu-ps接口
• UTRAN与PS域的接口。
R99核心网络接口（3）
核心网络内部接口－CS域
Gateway Layer
IP phone/IAD
MGW UT iAN iPAS GW SG TG
PBX POTS V5 AN PSTN/PLMN & IN(CAMEL)
3G UTRAN
UT斯达康MovingMedia 3G全面解决方案
MMSC SCP NMS
Billing Server
MMSC SCP
C/D/E
HLR
ATM traffic ATM signaling IP traffic IP signaling TDM traffic TDM signaling
gsmSCF
3rd
Party Network HLR or MSC/VLR
R4 CS域功能模块
MSC Server
呼叫控制(CC） 移动性管理（MM） 通过MeGaCo(H.248)来控制MGW完成媒体交换 UTRAN管理
• 高速下行分组接入，最高下行速率8～10M bps
将SIP(Session Initial Protocol)作为呼叫控制协议 引入IP V6 增强的QoS(Quality of Service)
内 容 提 纲
3G核心网络总体介绍
R99 CS域网络结构和接口 R4 CS域网络结构和接口 核心网络的功能 呼叫流程举例 UT CS域设备介绍
3G核心网原理
•内部资料，注意保密
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R4核心网技术
R4网络接口协议
接口名 A Iu-CS B C D E F G Gs H Mc Nc Nb 连接实体 MSC——BSC MSC——RNS MSC——VLR MSC——HLR VLR——HLR MSC——MSC MSC——EIR VLR——VLR MSC——SGSN HLR——AuC MSC——PSTN/ISDN (G)MSC Server——MGW MSC Server——GMSC Server MGW——MGW 信令与协议 BSSAP RANAP MAP MAP MAP MAP MAP BSSAP+ TIP/ISUP H.248 BICC RTP/UDP/IP 接口名 Ga Gb Gc Gd Ge Gf Gi Gp Gn Gr Iu-PS 连接实体 GSN——CG SGSN——BSC GGSN——HLR SGSN——SMS-GMSC/IWMSC SGSN——SCP SGSN——EIR GGSN——PDN GSN——GSN(inter PLMN) GSN——GSN(intra PLMN) SGSN——HLR SGSN——RNC 信令与协议 GTP' BSSGP MAP MAP CAP MAP TCP/IP GTP GTP MAP GTP-U
R4
OMC Billing Server SCP MMSC
R5
OMC Billing Server
GMLC
HSS
MSC server
GMSC MSC SGSN GGSN
GMSC server
3G移动通信网络结构分析
3G移动通信网络结构分析1. 引言随着移动通信技术的快速发展，3G移动通信网络成为了当前最主要的移动通信网络之一。
本文将对3G移动通信网络的结构进行详细分析，包括网络架构、基站组成、核心网等方面。
2. 3G移动通信网络架构3G移动通信网络由若干个基站、核心网以及用户终端组成。
其整体架构分为无线接入网络和核心网络两部分。
2.1 无线接入网络无线接入网络由基站和无线传输系统组成。
基站起到无线信号的接收和发送功能，负责与用户终端进行通信。
无线传输系统负责将基站与核心网连接起来，实现数据的传输。
2.2 核心网络核心网络是3G移动通信网络的核心部分，负责处理和转发用户的通信请求。
它包括多个功能模块，如移动交换中心、服务节点、接入网关等。
核心网络具有高可靠性和高吞吐量的特点，能够支持大规模用户的通信需求。
3. 3G基站组成3G基站是3G移动通信网络中的重要组成部分，主要由基站设备和天线组成。
3.1 基站设备基站设备包括无线发射接收设备、信道处理设备等。
无线发射接收设备负责将无线信号发送给用户终端，接收用户终端的信号。
信道处理设备负责对无线信号进行处理和调度，以实现多用户之间的分时复用。
3.2 天线基站的天线起到收发信号的作用，它通过无线传输系统与用户终端进行通信。
天线的设计和布局对网络的覆盖范围和通信质量有重要影响，需要根据实际情况进行合理的布置。
4. 3G移动通信网络核心网核心网是3G移动通信网络的核心部分，负责处理用户的通信请求和数据传输。
4.1 移动交换中心移动交换中心是核心网中最重要的功能模块之一，负责用户的注册、鉴权和寻呼等功能。
它能够实现用户之间的通信转接、呼叫管理和信令交换等功能，是实现移动通信的重要环节。
4.2 服务节点服务节点是核心网中的另一个重要功能模块，它负责处理用户的数据传输。
服务节点能够实现用户数据的路由、转发和处理，提供各种增值业务，如短信、彩铃等。
4.3 接入网关接入网关是用户终端连接到核心网的重要节点，负责用户数据的接收和转发。
3G核心网结构简介
4.3 R4网络结构
R4信令特点——相对于R99
引入NGN承载与呼叫控制分离的概念, (G)MSC网元分裂为(G)MSC-SERVER网元 和MGW网元,(G)MSC-SERVER和MGW 之间采用H.248协议; MSC-SERVER之间采用承载无关呼叫控制 协议BICC; 引入信令网关SG和SIGTRAN协议;
MRF功能
MRF 包括 MRFC 和 MRFP 两部分,提供三种主要的功能:
Tones and announcements Ad hoc conferences (multiparty calls) Transcoding
MRF与MGW的功能有些相象,一般说来,MGW实现异质网 络的互通,MRF解决同质网络的互通
CAMEL IV PUSH 增强的OSA业务环境
P-CSCF功能
SIP终端接入IMS的汇聚点,包括 SIP Proxy 支持终端注册过程,管理注册后的连接信息 QoS 控制(PCF) 安全管理 资源优化
SIP压缩/解压缩 SIP消息优化
紧急会话检测处理 计费
S-CSCF功能
IMS网络的业务交换中心,包括: 用户管理,处理用户登记请求,对用户进行鉴权及业务合 法性检查; 业务交换与业务控制,根据签约信息确定SDP,根据定制的 规则执行会话控制,连接到业务服务器; SIP消息处理,处理SIP请求及回应消息;将 E.164地址转化 为SIP URL;在SIP消息中插入或剥离相关参数及加密; 计费
R4信令分类
3GPP R5网络结构图
注:R-SGW和T-SGW也可以不区分,通称SGW.黄色为原有的PS,红色为新增部分.
3GPP R5主要特点
新增IP多媒体域IMS,提供实时IP多媒体业务 基于SIP的多媒体呼叫信令 PS域和IMS为网络发展的重点 基于IPV6协议,增强的QoS保证功能 增强的业务
3G核心网-组网及路由计划
Layer 3
RRC (Radio Resource Control)
PDCP
BMC
Layer 2
RLC (Radio Link Control)
Access Stratum
MAC (Medium Access Control)
Layer 1
PHY (PHYsical) XXXX3G技术培训
16
电路域核心网系统结构
SCCP
MTP3-B Service Specific Layers AAL5 ATM PHY Core Network (CS Domain)
NBAP
RNSAP
RANAP
RANAP
SCCP
MTP3-B Service Specific Layers AAL5 ATM PHY RNC XXXX3G技术培训
VS
R4 IP 软交换
SCP
CAP Over TDM/IP
HLR
MAP Over TDM
HLR
MAP Over TDM/IP
3G 核心网 电路域
TUP/ISUP
MSC
TDM
MSC
MSC Server
H.248
TUP/ISUP/BICC
MSC Server
H.248
CS-MGW
TDM/ATM/IP
CS-MGW
新的用户签约数据和多种业务增强 IP信令网：SIGTRAN
7号信令网：STP基于TDM链路组织
XXXX3G技术培训
版本选择（续）
不同子系统可分别选择关键技术、各自演进
无线接入网
GSM/GPRS 最高达72k到144kbps无 线数据传输
核心网（电路域）
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R99的UTRAN&UE
UTRAN包含:RNC和NodeB;类似于BSS包含:BSC和BTS.2个 RNC之间有接口Iur,不同于2个BSC之间没有接口.RNC在RNC和 UE之间起加密和解密的作用,高层后向纠错BEC.RNC的结构及 接口如下图:
R99的NodeB&UE
UE=ME+IM是用户的唯一身份识别,类似SIM卡.NodeB存储UE的位置 信息(UE在connection时RNC才记录UE的位置信息,准确到CELL或URA;IDLE时 RNC不记录;但所有情况下,SGSN中有记录),RNS_control,ATM switching.
2G的3个阶段
Phase1:只提供语音业务和9.6k的数据业务 Phase2:除语音业务外,还增加大量补充业务 Phase2+:在phase2的基础上新增加补充业务,智能网应用和高速 数据业务(GPRS)
提高数据速率的几种方案比较-1
提高数据速率的几种方案比较-2
Phase1和phase2阶段的数据速率都只有9.6kbit/s,在 phase2+阶段可提供3种提高数据速率的解决方案: HSCSD,GPRS,EDGE,而在3G采用UTRA可以将速率提 的更高.
R99的CN的CS的接口及网元
1个PLMN的最大LAI数目:2的16次方=65536个;1个 LAI有2的16次方=65536个小区.
R99的CN的CS&PS的接口及网元
HLR/Auc,EIR,CSE Gr:HLR---SGSN;Gc:HLR---GGSN 在2G的Auc中使用triples(3参数组),在3G中使用5参数组 CSE包含:SSF和SCF两部分功能
R99的CN的PS的接口及网元
MAP协议:MTC的路由信息查询 Gi:屏蔽或过滤功能,相当于防火墙
与SGSN相连的网元和接口
MS在CS中的LA变化和在PS中的RA变化
MS在CS域中的位置区叫LA;在PS域中的路由位置区叫RA.1个 LA最多可含2的8次方既256个RA. MS的RA变化时通过RA LOCUP告知SGSN;LA变化时通过LA LOCUP告知VLR.当MS在CS和PS是, RALOCUP优先;涉及 LALOCUP时,由SGSN通过Gs通知MSC/VLR做LALOCUP.如下示 意图:
第二章
The UMTS Network
The UMTS Network示意图
The UMTS Network的网元
R99 CN: CS Domain
R99最大的改变在无线侧:UTRAN(含RNC\BodeB)是完全新增的 部分;当然,GSM BSS部分依然存在.CN包含CS和PS两个部分, 即同时支持电路交换和分组交换. R99的CN的CS域与2G的CN相比最大的改变在于将IWF/TC放在核 心网内. 2G的核心网是CS,网元有:MSC/VLR,GMSC,接口有:A,B, C,D,E,F,G,H等; 3G核心网中增加2个网元:SGSN,GGSN和2个接口:IU(cs)和Gs IU(cs):IWF/TC----RNC;Gs:MSC----SGSN R99 CN的CS&PS的公共部分:CSE,EIR,HLR/AUC
GSM 发展阶段 解决方案 交换方式 最高速率 phase2+的3 种方案 和3G比 较 电路交换 9.6Kbit/s phase1/phase2 HSCSD 电路交换 8*14.4Kbit/s
只需软件修改,缺点: 空口固定捆绑, 不灵活
GSM phase2+ GPRS 电路和分组交换 8*21.4Kbit/s
2G的频点分配情况:
频带范围 GSM900 E-GSM GSM1800 GSM1900 GSM-R 890-915/935-960 880-915/925-960 1710-1785/1805-1880 1850-1910/1930-1990 876-880/921-925 19 可使用的频点数目 124 除美国外 174 374 除美国外 美国 铁路调度系统 应用范围
R99的UMTS Network Summary
R4
R4和R5相比R99变化在核心网部分,他们都将CN与RAN彻底分开.R4最 大改变在CN的CS域.将CS分成MSC_Server和CS_MGW两大部分,将信 令和业务承载分开,多出接口:Nc,Mc,Nb.R4的CS结构如下:
R5
R4也分PS域(不变)和CS域(改变),R5中只有PS域,都通过 IP网传送.R5相对R4的新网元有:HSS\MGCF\CSCF.R5的结构 如下图:
3G核心网介绍
第一章
1G简单介绍
特点:模拟信号,频分多路接入方式(FDMA) 缺点:容量小,质量差,兼容性差 全球很多国家采取各自不同的制式,不利于相互之间漫游. 常见的制式有:NMT, TACS, C-Netz, R 2000, RTMS
2G介绍
特点:数字信号,频分和时分多路接入方式(FDMA&TDMA) 优点:网络容量可扩展,提供更多的业务类型,成本低,设备小 巧,传送质量好,安全可靠性高 2G蜂窝系统有多种制式:GSM,PDC,D-AMPS,IS-95等
3G的标准和名词介绍-2
RTT:Radio transmission technologies(无线传输技术) RTT是IMT-2000的无线传输技术,各国提供的RTT的解决方案有
提出者 欧洲 韩国 CDMA1 CDMAII SAT-CDMA 日本 美国 UMC-136 WIMS W-CDMA cdma2000 W-CDMA WP-CDMA 中国 卫星通信系统 ICO RTT SW-CDMA SW-CTDMA INX
提出的RTT技术
UTRA DECT
W-CDMA
TD-SCDMA
IMT-2000规定:为了将3G的RTT技术尽可能标准统一,将多家提 出的技术整合为3种:UMTS , MC-CDMA TD-SCDMA 核心技术 W-CDMA N-CDMA TD-SCDMA 多用户接入方式 FDMA&CDMA FDMA&CDMA FDMA&TDMA&CDMA 空中传输方式 FDD FDD TDD 频点带宽 5MHz 1.25MHz 备注 前身为DS-CDMA 前身为CDMA
Chapter3 UMTS Network Technology CN
�
核心网增加Gb接口,空 口时隙动态捆绑
3G(UTRA) EDGE 电路交换 8*69.2Kbit/s
核心网没有改变,采 用电路交换; 空口采用8相调 制技术
WCDMA 分组交换 1920Kbit/s
核心网根据采用的版 本不同而改变, 无线部分采用 CDMA技术
3G的标准和名词介绍-1
IMT-2000:International Mobile Telecommunications 2000 2000指2000年或使用的频段在2000MHz左右 IMT-2000的概念: 全球覆盖,无缝接入 在IMT-2000家族中要相互兼容 向下兼容2G 能与其他公司互连互通 提供高速数据业务 提供多媒体业务 电路交换和分组交换相结合 低成本,灵活接入方式,适用于发展中国家建设
3G的标准和名词介绍-3
无线传输方式有FDD和TDD两种无线双工传输方式 解决多用户接入有三种方式:FDMA,TDMA,CDMA 1G采用:FDD/FDMA 2G采用:FDD/FDMA&TDMA 3G采用: CDMA的类型:DS-CDMA(用于UMTS),FH-CDMA(用于蓝牙技 术),TH-CDMA CDMA的优点:窄带噪音,克服多径效应,频率规划简单,软容 量限制;但是功控太快