GG网络架构浅谈.pdf

3G3G（UMTSUMTS）在 2G（GSM）技术之后，为了适应数据流业务的发展，（GPRS）技术日益兴起。但是速率很低，随后才发展到 3G（UMTS）通信系统。3G 通信系统的网络架构图如下所示。UMTS 一般分为如下 4 部分：1.1.UEUE（User EquipmentUser Equipment）UE 是用户终端设备，它主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等。UE 通过 Uu 接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通话音、数据通信、移动多媒体、Internet 应用（如 E-mail、WWW 浏览、FTP 等）。2.2.UTRANUTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access NetworkUMTS Terrestrial Radio Access Network）UTRAN，即陆地无线接入网，分为基站（Node B）和无线网络控制器（RNC）两部分。(1)Node B(1)Node B：Node B 是 WCDMA 系统的基站（即无线收发信机），包括无线收发信机和基带处理部件。通过标准的Iub 接口和 RNC 互连，主要完成 Uu 接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。Node B 由下列几个逻辑功能模块构成：RF 收发放大、射频收发系统（TRX）、基带部分（BB）、传输接口单元、基站控制部分。(2)RNC(2)RNC（Radio Network ControllerRadio Network Controller）：）：RNC 是无线网络控制器，主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能。具体如下：(a)执行系统信息广播与系统接入控制功能；(b)切换和 RNC 迁移等移动性管理功能；(c)宏分集合并、功率控制、无线承载分配等无线资源管理和控制功能。3.3.CN(Core Network)CN(Core Network)CN，即核心网络，负责与其他网络的连接和对UE 的通信和管理。主要功能实体如下：(1)MSC/VLR(Mobile Switching Center/Vistor Location Register)(1)MSC/VLR(Mobile Switching Center/Vistor Location Register)MSC/VLR 是 WCDMA 核心网 CS 域(Circuit Switching Domain)功能节点，它通过Iu_CS 接口与 UTRAN 相连，通过 PSTN/ISDN 接口与外部网络（PSTN、ISDN 等）相连，通过 C/D 接口与 HLR/AUC 相连，通过 E 接口与其它 MSC/VLR、GMSC 或 SMC 相连，通过 CAP 接口与 SCP 相连，通过 Gs 接口与 SGSN 相连。MSC/VLR 的主要功能是提供 CS 域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。(2)GMSC(Gateway Mobile Switching Center)(2)GMSC(Gateway Mobile Switching Center)网关移动交换中心网关移动交换中心GMSC 是 WCDMA 移动网 CS 域与外部网络之间的网关节点，是可选功能节点，它通过 PSTN/ISDN 接口与外部网络（PSTN、ISDN、其它 PLMN）相连，通过 C 接口与 HLR 相连，通过 CAP 接口与 SCP 相连。GMSC 的主要功能是充当移动网和固定网之间的移动关口局，完成 PSTN 用户呼移动用户时呼入呼叫的路由功能，承担路由分析、网间接续、网间结算等重要功能。(3)SGSN(Serving GPRS Support Node)GPRS(3)SGSN(Serving GPRS Support Node)GPRS服务支持节点服务支持节点SGSN（服务 GPRS 支持节点）是 WCDMA 核心网 PS 域功能节点，它通过 Iu_PS 接口与 UTRAN 相连，通过 Gn/Gp 接口与 GGSN 相连，通过 Gr 接口与 HLR/AUC 相连，通过 Gs 接口与 MSC/VLR，通过 Ge 接口与 SCP 相连，通过 Gd 接口与SMS-GMSC/SMS-IWMSC 相连，通过 Ga 接口与 CG 相连，通过 Gn/Gp 接口与 SGSN 相连。SGSN的主要功能是提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。(4)GGSN(Gateway GPRS Support Node)(4)GGSN(Gateway GPRS Support Node)网关网关GPRSGPRS支持节点支持节点GGSN（网关 GPRS 支持节点）是 WCDMA 核心网 PS 域功能节点，通过 Gn/Gp 接口与 SGSN 相连，通过 Gi 接口与外部数据网络（Internet/Intranet）相连。GGSN 提供数据包在 WCDMA 移动网和外部数据网之间的路由和封装。GGSN 主要功能是同外部IP 分组网络的接口功能，GGSN 需要提供 UE 接入外部分组网络的关口功能，从外部网的观点来看，GGSN 就好象是可寻址 WCDMA 移动网络中所有用户 IP 的路由器，需要同外部网络交换路由信息。(5)HLR(Home Location Register)(5)HLR(Home Location Register)：归属位置寄存器：归属位置寄存器HLR（归属位置寄存器）是WCDMA 核心网 CS 域和 PS 域共有的功能节点，它通过 C 接口与 MSC/VLR 或 GMSC 相连，通过 Gr 接口与 SGSN 相连，通过 Gc 接口与GGSN 相连。HLR 的主要功能是提供用户的签约信息存放、新业务支持、增强的鉴权等功能。4.4.External NetworksExternal NetworksExternal Networks，即外部网络，可以分为两类：(1)(1)电路交换网络（电路交换网络（CS NetworksCS Networks）：）：提供电路交换的连接服务，如通话服务。ISDN和 PSTN 均属于电路交换网络。(2)(2)分组交换网络（分组交换网络（PS NetworksPS Networks）：）：提供数据包的连接服务，Internet 属于分组数据交换网络。PLMN（Public Land Mobile Network）公共陆地移动网络。由政府或它所批准的经营者，为公众提供陆地移动通信业务目的而建立和经营的网络。该网路必须与公众交换电话网（PSTN）互连，形成整个地区或国家规模的通信网。PLMN=MCC+MNC，例如中国移动的 PLMN 为 46000，中国联通的 PLMN 为 46001PSTN(Public Switched Telephone Network)公共交换电话网络，一种常用旧式电话系统。即我们日常生活中常用的电话网。PSTN 是一种以模拟技术为基础的电路交换网络（CS）。ISDN（IntegratedService Digital Network）的中文名称是综合业务数字网，俗称“一线通”。它除了可以用来打电话，还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电视等4G4G（LTE)LTE)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22，最高可以支持44；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).（Evolved Universal Terrestrial Radio Access NetworkEvolved Universal Terrestrial Radio Access Network）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（sHz）；上行 50 Mbit/s，频谱效率25 bit（sHz），系统的最大带宽为20 MHz，还支持其它各种系统带宽：、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（MobilityManagement 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。（Evolved Packet CoreEvolved 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。MotoMoto 官方说明图：官方说明图：