GSM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

移動(dòng)通信網(wǎng)主要分交換傳輸部分和無(wú)線部分，交換傳輸部分與 PSTN 網(wǎng)很類似，而無(wú)線

網(wǎng)絡(luò)是特有的，無(wú)線比有線存在很多不確定因素，而移動(dòng)無(wú)線電比固定無(wú)線通信由于其移動(dòng)

性和傳播條件的惡劣就更復(fù)雜。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)劣常常成為決定移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)好壞的決定因素

之一，也是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重點(diǎn)。

一套完整的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是由交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（SS）、無(wú)線基站子系統(tǒng)（BSS）、移動(dòng)臺(tái)（MS）及操作維護(hù)子系統(tǒng)（OMC）四大子系統(tǒng)設(shè)備組成。由于 GSM規(guī)范是由北歐一些運(yùn)營(yíng)公司制定出的規(guī)范，為了照顧各運(yùn)營(yíng)公司的利益，因此 GSM 規(guī)范對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)接口都有明確的規(guī)定。也就是說，各接口都是開放式接口。

GSM 系統(tǒng)如圖所示，SS 系統(tǒng)包括有移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、拜訪位置寄存器（VLR）、歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AUC）和移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）；BSS系統(tǒng)包括有基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）。為了各個(gè)廠家所生產(chǎn)的設(shè)備可以通用，上述各組成部分的連接都必須嚴(yán)格地符合規(guī)定的接口標(biāo)準(zhǔn)。GSM系統(tǒng)遵循 CCITT 建議的公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)（PLMN）接口標(biāo)準(zhǔn)，采用7號(hào)信令支持 PLMN 接口進(jìn)行所需的數(shù)據(jù)傳輸。

交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（SS）主要完成交換功能和客戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需的

數(shù)據(jù)庫(kù)功能。SS 由一系列功能實(shí)體所構(gòu)成，各功能實(shí)體介紹如下：

1．MSC 移動(dòng)交換中心

它是 GSM 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心部分，是對(duì)位于它所覆蓋區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制和完成話

路交換的功能實(shí)體，也是移動(dòng)通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。MSC 提供交換功能，

完成移動(dòng)用戶尋呼接入、信道分配、呼叫接續(xù)、話務(wù)量控制、計(jì)費(fèi)、基站管理等功能，還可

完成 BSS、MSC 之間的切換和輔助性的無(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理等，并提供面向系統(tǒng)其它

功能實(shí)體和面向固定網(wǎng)（PSTN、ISDN 等）的接口功能。作為網(wǎng)絡(luò)的核心，MSC 與網(wǎng)絡(luò)其他

部件協(xié)同工作，完成移動(dòng)用戶位置登記、越區(qū)切換和自動(dòng)漫游、合法性檢驗(yàn)及頻道轉(zhuǎn)接等功

能。

MSC 處理用戶呼叫所需的數(shù)據(jù)和后面介紹的三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)，它們是 HLR 、VLR 和

AUC，MSC 根據(jù)用戶當(dāng)前位置和狀態(tài)信息更新數(shù)據(jù)庫(kù)。

2．HLR 歸屬位置寄存器

HLR 是一個(gè)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)存儲(chǔ)本地用戶數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。一個(gè) HLR 能夠控制若

GSM 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

干個(gè)移動(dòng)交換區(qū)域或整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)，所有用戶重要的靜態(tài)數(shù)據(jù)都存貯在 HLR 中，在 GSM

通信網(wǎng)中，通常設(shè)置若干個(gè) HLR，每個(gè)用戶都必須在某個(gè) HLR（相當(dāng)于該用戶的原籍）中登

記。登記的內(nèi)容分為兩類：一種是永久性的參數(shù)，如用戶號(hào)碼、移動(dòng)設(shè)備號(hào)碼、接入的優(yōu)先

等級(jí)、預(yù)定的業(yè)務(wù)類型以及保密參數(shù)等；另一種是暫時(shí)性的需要隨時(shí)更新的參數(shù)，即用戶當(dāng)

前所處位置的有關(guān)參數(shù)，即使用戶漫游到 HLR 所服務(wù)的區(qū)域外，HLR 也要登記由該區(qū)傳送

來(lái)的位置信息。這樣做的目的是保證當(dāng)呼叫任一個(gè)不知處于哪一個(gè)地區(qū)的移動(dòng)用戶時(shí)，均可

由該移動(dòng)用戶的原地位置寄存器獲知它當(dāng)時(shí)處于哪一個(gè)地區(qū)，進(jìn)而建立起通信鏈路。

HLR 儲(chǔ)存兩類數(shù)據(jù)：

一是用戶的參數(shù)，包括 MSISDN、IMSI 、用戶類別、Ki，補(bǔ)充業(yè)務(wù)等參數(shù)。

二是用戶的位置信息，即該 MS目前處于哪個(gè) MSC/VLR 中的 MSC/VLR 地址。

3．VLR 拜訪位置寄存器

VLR 是一種用于存儲(chǔ)來(lái)訪用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。一個(gè) VLR 通常為一個(gè) MSC 控制區(qū)服

務(wù)，也可為幾個(gè)相鄰 MSC 控制區(qū)服務(wù)。當(dāng)移動(dòng)用戶漫游到新的 MSC 控制區(qū)時(shí)，它必須向該

地區(qū)的 VLR 申請(qǐng)登記。VLR 要從該用戶的 HLR 查詢有關(guān)的參數(shù)，要給該用戶分配一個(gè)新的

漫游號(hào)碼（MSRN），并通知其 HLR 修改該用戶的位置信息，準(zhǔn)備為其它用戶呼叫此移動(dòng)用

戶時(shí)提供路由信息。如果移動(dòng)用戶由一個(gè) VLR 服務(wù)區(qū)移動(dòng)到另一個(gè) VLR 服務(wù)區(qū)時(shí)，HLR 在

修改該用戶的位置信息后，還要通知原來(lái)的 VLR，刪除此移動(dòng)用戶的位置信息。因此 VLR

可看作一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

VLR 用于寄存所有進(jìn)入本交換機(jī)服務(wù)區(qū)域用戶的信息。VLR 看成是分布的 HLR，由于

每次呼叫，它們之間有大量的信令傳遞，若分開，信令鏈路負(fù)荷大，所以在愛立信系統(tǒng)中，

VLR 和 MSC 配對(duì)合置于一個(gè)物理實(shí)體中，將 MSC 與 VLR 之間的接口做成 AXE 的內(nèi)部接

口。

VLR 中也寄存兩類信息：

一是本交換區(qū)用戶參數(shù)，該參數(shù)是從 HLR 中獲得的。

二是本交換區(qū) MS 的 LAI 。

無(wú)線基站子系統(tǒng)

BSS 系統(tǒng)是在一定的無(wú)線覆蓋區(qū)中由 MSC 控制，與 MS 進(jìn)行通信的系統(tǒng)設(shè)備，它主要

負(fù)責(zé)完成無(wú)線發(fā)送接收和無(wú)線資源管理等功能。功能實(shí)體可分為基站控制器（BSC）和基站

收發(fā)信臺(tái)（BTS）。

基站子系統(tǒng) BSS 在 GSM 網(wǎng)絡(luò)的固定部分和無(wú)線部分之間提供中繼，一方面 BSS 通過無(wú)線接口直接與移動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)通信連接，另一方面 BSS 又連接到網(wǎng)絡(luò)端的移動(dòng)交換機(jī)。

1．BSC 基站控制器

基站控制器（BSC）是基站收發(fā)臺(tái)和移動(dòng)交換中心之間的連接點(diǎn)，也為基站收發(fā)臺(tái)和操

作維護(hù)中心之間交換信息提供接口。一個(gè)基站控制器通�？刂贫鄠�(gè)基站收發(fā)臺(tái)，其主要功能

是進(jìn)行無(wú)線信道管理、實(shí)施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并為本控制區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)的過區(qū)切

換進(jìn)行控制，控制完成移動(dòng)臺(tái)的定位、切換及尋呼等，是個(gè)很強(qiáng)的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)。

2．BTS 基站收發(fā)臺(tái)

基站收發(fā)臺(tái)（BTS）包括無(wú)線傳輸所需要的各種硬件和軟件，如發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、支持

各種上小區(qū)結(jié)構(gòu)（如全向、扇形、星狀和鏈狀）所需要的天線，連接基站控制器的接口電路

以及收發(fā)臺(tái)本身所需要的檢測(cè)和控制裝置等。BTS 完全由 BSC 控制，主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳輸，完

成無(wú)線與有線的轉(zhuǎn)換、無(wú)線分集、無(wú)線信道加密、跳頻等功能。

BTS 包括無(wú)線收發(fā)信機(jī)和天線，此外還有與無(wú)線接口相關(guān)的信號(hào)處理電路。信號(hào)處理電

路將實(shí)現(xiàn)多址復(fù)用所需的幀和時(shí)隙的形成和管理，以及為改善無(wú)線傳輸所需的信道編、解碼

和加密、解密，速率適配等功能。

一個(gè)呼叫過程的實(shí)例：

1．主叫撥號(hào)

市話用戶 A 撥打 GSM 用戶 B 的 MSISDN 號(hào)碼，PSTN 網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)分析 MSISDN 號(hào)碼，

得知 B 用戶為移動(dòng)用戶，它把呼叫轉(zhuǎn)到 GSM 網(wǎng)絡(luò)上距它最近的一個(gè)具有入口功能的移動(dòng)業(yè)

務(wù)交換中心 GMSC。

2．GMSC 分析被叫號(hào)碼

GMSC 分析該號(hào)碼為某位置寄存器 HLR 的用戶后，就將 MSISDN 號(hào)碼送至該 HLR，要

求查詢有關(guān)該被叫用戶目前所在的位置信息。

3．HLR 申請(qǐng)漫游號(hào)碼 MSRN

HLR 把 MSISDN 號(hào)碼轉(zhuǎn)換成 IMSI 后查出用戶目前處于哪個(gè) MSC，然后將該 IMSI 發(fā)至

該 MSC，向該 MSC 申請(qǐng)分配一個(gè)漫游號(hào)碼 MSRN。

4．選定漫游號(hào)碼 MSRN

MSC 收到 IMSI 后，臨時(shí)給被叫用戶 B 分配一個(gè)漫游號(hào)碼，并將此號(hào)碼送回 HLR，再由

HLR 返回給 GMSC 使用。

5．連接呼叫至被叫所在的 MSC

GMSC 收到 MSRN 后，用此號(hào)碼選擇一條出中繼路由至 MSC。MSC 將負(fù)責(zé)本次呼叫的

建立和計(jì)費(fèi)功能。

6．MSC 尋呼被叫

MSC 發(fā)出尋呼命令到 MS 所在位置區(qū)內(nèi)的所有無(wú)線基站，再由基站向被叫用戶 B 發(fā)呼叫

信號(hào)。

7．基站尋呼被叫用戶 B

基站收到尋呼命令后，將該尋呼消息（含有 MS 的 IMSI）通過無(wú)線控制信道發(fā)射。MS

接收到尋呼后向基站發(fā)回響應(yīng)信號(hào)。

8．呼叫連接

MS 響應(yīng)信號(hào)經(jīng) BTS、BSC 送回 MSC，經(jīng)鑒權(quán)、設(shè)備識(shí)別后認(rèn)為合法，則令 BSC 給該

MS 分配一條 TCH，接通 MSC 至 BSC 的路由，并向主叫送回鈴音，向被叫振鈴。當(dāng)被叫摘

機(jī)應(yīng)答，則系統(tǒng)開始計(jì)費(fèi)，通話開始。

名詞解釋

IMEI：Internation Mobile station Equipment Identities(IMEI)國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼IMEI

MSISDN：移動(dòng)用戶號(hào)碼

MSISDN的組成

CC：國(guó)家碼。即移動(dòng)臺(tái)登記注冊(cè)的國(guó)家碼，中國(guó)為86。

NDC：國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)接入號(hào)碼。中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)為135~139，聯(lián)通為130~131.

SN：用戶號(hào)碼。采用等長(zhǎng)8位編號(hào)計(jì)劃，具體號(hào)碼分配由運(yùn)營(yíng)公司決定。

IMSI：國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼

MCC：移動(dòng)國(guó)家碼。唯一的標(biāo)識(shí)移動(dòng)用戶所屬的國(guó)家。中國(guó)的MCC為460。

MNC：移動(dòng)網(wǎng)號(hào)，識(shí)別移動(dòng)用戶所歸屬的移動(dòng)通信網(wǎng)(PLMN)。中國(guó)移動(dòng)的MNC為01，中國(guó)聯(lián)通為02.

MSIN：移動(dòng)用戶識(shí)別碼，唯一地識(shí)別某一移動(dòng)通信網(wǎng)中的移動(dòng)用戶。

NMSI：國(guó)家移動(dòng)用戶識(shí)別碼。由MNC與MSIN組成。

LAI：位置區(qū)識(shí)別碼

位置區(qū)是指移動(dòng)臺(tái)可任意移動(dòng)而不需要進(jìn)行位置更新的區(qū)域，它可由一個(gè)或若干個(gè)小區(qū)組成，為了呼叫移動(dòng)臺(tái)，系統(tǒng)在一個(gè)位置區(qū)內(nèi)所有基站同時(shí)發(fā)尋呼信號(hào)。位置區(qū)識(shí)別碼LAI用于檢測(cè)位置更新和信道切換的請(qǐng)求。

MCC、MNC與IMSI中該部分相同。

LAC是位置區(qū)號(hào)碼，用于識(shí)別GSM網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)位置區(qū)，它可以由運(yùn)營(yíng)部門自定。

LAC：位置區(qū)碼

為了確定移動(dòng)臺(tái)的位置，每個(gè)GSM PLMN的覆蓋區(qū)都被劃分許多位置區(qū)，位置區(qū)碼(LAC)則用于標(biāo)識(shí)不同的位置區(qū)。

CI：小區(qū)識(shí)別

為了唯一地標(biāo)識(shí)GSM PLMN中的每個(gè)小區(qū)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者需要分配給網(wǎng)絡(luò)中所有的小區(qū)一個(gè)代碼，即：小區(qū)識(shí)別(CI)。小區(qū)識(shí)別(CI)與位置區(qū)識(shí)別(LAI)碼結(jié)合，用于識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)BTS及其覆蓋的小區(qū)。

AO：ApplicationOriginated應(yīng)用發(fā)起

AT：ApplicationTerminated應(yīng)用終止

MO：MobileOriginated終端發(fā)起

MT：MobileTerminated終端終止

BS：Bearers Service 載波服務(wù)

BSC：Base Station Controller 基站控制器

BSS：Base Station System 基站子系統(tǒng)

BTS：Base Transceiver Station 基站

CI：Cell Identity 小區(qū)標(biāo)識(shí)

GSM：Global System for Mobile conmmunications 全球移動(dòng)通信系統(tǒng)

GGSN：Gateway GPRS Support Node 網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)

HLR：Home Location Register 歸屬位置寄存器

SGSN：SERVICING GPRS SUPPORT NODE

PLMN：Public Land Mobile Network 公用陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)

PCF：分組控制功能

PSDN：Packet Switched Data Network分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)

RADIUS：Remote Authentication Dial In User Service遠(yuǎn)程用戶撥號(hào)認(rèn)證系統(tǒng)

IMEI：International Mobile Station Equipment Identity 國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備標(biāo)識(shí)

ISDN：Integrated Services Digital Network 國(guó)際業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)

IWMSC：Inter Working MSC 互聯(lián)的MSC

MS：Mobile Station 移動(dòng)臺(tái)

MSC：Mobile service Switching Center移動(dòng)（業(yè)務(wù)）交換中心

MSISDN：Mobile Station International ISDN Number 移動(dòng)臺(tái)國(guó)際ISDN號(hào)碼

VLR：Visitor Location Register 接入位置寄存器

WAP：無(wú)線應(yīng)用協(xié)議(Wireless Application Protocol)它提供了一個(gè)業(yè)界技術(shù)規(guī)范，以便開發(fā)出適用于各類無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和業(yè)務(wù)。

WSP：無(wú)限會(huì)話協(xié)議(Wireless Session Protocol)。WSP為上層的WAP應(yīng)用層提供了兩種會(huì)話服務(wù)的統(tǒng)一接口，其中一種會(huì)話服務(wù)是運(yùn)行在事務(wù)處理層協(xié)議WTP之上的基于鏈接模式的服務(wù)，另一種是運(yùn)行在安全或非安全數(shù)據(jù)報(bào)傳輸服務(wù)之上的無(wú)限鏈接服務(wù)。

WTP：無(wú)線傳輸協(xié)議(Wireless Transaction Protocol)它是無(wú)線應(yīng)用協(xié)議組中一個(gè)協(xié)議，其能夠通過安全的或不安全的無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行有效操作。它提供三種不同的傳輸服務(wù)：不可靠的單向傳輸、可靠的單向傳輸和可靠的雙向傳輸。這一層也包括一個(gè)控制每個(gè)接受信息安全性的可選的用戶到用戶的可靠性。為了減少信息發(fā)送的量，延遲確認(rèn)可以被應(yīng)用。

CS域、PS域和IMS：

3G核心網(wǎng)分為電路交換域（CS域，Circuit SwitchedDomain）和分組交換域（PS域，Packet　SwitchedDomain）。

CS域?yàn)橛脩籼峁?ldquo;電路型業(yè)務(wù)”或相關(guān)信令連接路由；

PS域?yàn)橛脩籼峁?ldquo;分組型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)”。PS域源于通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)（GPRS，General Packet RadioService），在GPRS（2.5G技術(shù)）的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了功能擴(kuò)展和增強(qiáng)，其最終目的是提供高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

IMS以IP分組網(wǎng)絡(luò)作為承載，可以通過GPRS接入，為3G用戶服務(wù)還可以有其他接入方式如WLAN、xDSL等，為非3G用戶服務(wù)。IMS作為融合IP網(wǎng)絡(luò)中的統(tǒng)一的呼叫控制核心，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)融合。

從功能上來(lái)說，IMS作為新的子系統(tǒng)，和電路域、分組域有著并列關(guān)系，即3G核心網(wǎng)在3GPPR5版本以后可以分為CS域、PS域和IMS。通過PS域接入IMS服務(wù)，對(duì)PS域提出了新要求，如Go接口、P-CSCF發(fā)現(xiàn)機(jī)制、基于流的計(jì)費(fèi)等。對(duì)于基本的語(yǔ)音呼叫和視頻呼叫，可以通過IMS和CS域互通實(shí)現(xiàn)。在業(yè)務(wù)發(fā)展上，CS域和IMS是業(yè)務(wù)互補(bǔ)、網(wǎng)絡(luò)互通、融合替代的關(guān)系。

CS域和PS域共用的功能實(shí)體

HLR：完成移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)管理（MSISDN、IMSI、PDP ADDRESS、LUM INDICATOR、簽約的電信業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)及其業(yè)務(wù)的的適用范圍）和位置信息管理（MSRN、MSC號(hào)碼、VLR號(hào)碼、SGSN號(hào)碼、GMLC等）

VLR：處理當(dāng)前用戶的各種數(shù)據(jù)信息

AUC：存儲(chǔ)用戶的鑒權(quán)信息（密鑰）

EIR：存儲(chǔ)用戶的IMEI信息

SMS－GMSC和SMS IMSC：SMS－GMSC用于保證短消息正確的由SC發(fā)送至移動(dòng)用戶。SMS IMSC用于保證短消息正確的由用戶發(fā)送至SC。

CS域功能實(shí)體

MSC：完成電路交換型業(yè)務(wù)的交換功能和信令控制功能。

GMSC：在某一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中完成移動(dòng)用戶路由尋址功能的MSC。GSMC可以與MSC合設(shè)，也可分設(shè)。

IWF：與MSC緊密相關(guān)的一個(gè)功能實(shí)體。完成PLMN網(wǎng)絡(luò)與ISDN、PSTN、PDN網(wǎng)絡(luò)之間的互通（主要完成信令轉(zhuǎn)換功能），其具體功能可以根據(jù)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)種類的不同進(jìn)行規(guī)定。

PS域功能實(shí)體

GSN（SGSN、GGSN）：完成分組業(yè)務(wù)用戶的分組包的傳送。存儲(chǔ)用戶的簽約信息（IMSI、PDP ADDRESS）和位置信息（SGSN：VLR號(hào)碼、CELL或ROUTING AREA； GGSN：SGSN號(hào)碼）。

BG：完成兩個(gè)GPRS網(wǎng)絡(luò)之間的互通，保證網(wǎng)絡(luò)互通的安全性。

核心網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)

WCDMA（R99）核心網(wǎng)概述

1. 核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)

因需求導(dǎo)致了對(duì)帶寬更高的要求，使2G/2.5G的技術(shù)體制在無(wú)線接入側(cè)和核心網(wǎng)絡(luò)側(cè)都暴露出較大的局限性，而WCDMA（3G）技術(shù)體制由于采用了CDMA技術(shù)和ATM網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)，使得在無(wú)線接入側(cè)和核心網(wǎng)絡(luò)側(cè)，都以寬帶系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)，和2G/2.5G相比有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。WCDMA采用DS-CDMA多址方式，空中接口的碼片速率是3.84Mcps，載波帶寬5MHz。核心網(wǎng)基于MAP，支持寬帶業(yè)務(wù)，其中高速移動(dòng)環(huán)境支持144kb/s，步行慢速移動(dòng)環(huán)境支持384kb/s，室內(nèi)支持2Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。

R99核心網(wǎng)分為電路域（CS）和分組域（PS）兩部分。CS 域和PS域分別是在GSM phase 2+的電路核心網(wǎng)和GPRS核心網(wǎng)的基礎(chǔ)演變而來(lái)的。CS域主要處理傳統(tǒng)的電路型業(yè)務(wù)如電話、語(yǔ)音及ISDN等，PS域則處理有關(guān)的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。WCDMA要求實(shí)現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡(luò)的全兼容，核心網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是在現(xiàn)有的GSM/GPRS基礎(chǔ)上發(fā)展的，它把GSM MAP 協(xié)議作為上層核心網(wǎng)協(xié)議。GSM網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是由MSC/GSN不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的，WCDMA（R99）依然采用這種處理方式，將語(yǔ)音和數(shù)據(jù)分別處理。

在核心網(wǎng)側(cè)，為了支持高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，3GPP在核心網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)之間增加了ATM接口，即將2G中GSM的A接口與2.5G中GPRS的Gb接口用Iu接口替代。

基于3GPP的R99基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 WCDMA R99 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和接口

R99核心網(wǎng)CS域?qū)��?shí)現(xiàn)用戶能夠在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)、任何服務(wù)網(wǎng)中獲得與在歸屬環(huán)境"看起來(lái)相同、感覺相同"的業(yè)務(wù)。在業(yè)務(wù)方面不僅要完全支持GSM Phase 2階段以上和GPRS的業(yè)務(wù)，還要對(duì)未來(lái)的業(yè)務(wù)進(jìn)行支持，并且系統(tǒng)要提供與現(xiàn)有固定網(wǎng)一致的較高的服務(wù)質(zhì)量。3G可以通過協(xié)商業(yè)務(wù)量和QoS特征的方式支持高比特率的承載業(yè)務(wù)，還可以有效地支持突發(fā)和不對(duì)稱業(yè)務(wù)，支持 Internet接入、移動(dòng)多媒體、多呼叫等業(yè)務(wù)。在應(yīng)用方面，通過增強(qiáng)和綜合，提供定位服務(wù)和移動(dòng)智能業(yè)務(wù)等。

3G PS域就是3G的GPRS部分，其主要的功能實(shí)體包括SGSN、GGSN、CGF等。SGSN主要和UTRAN相連，負(fù)責(zé)移動(dòng)用戶的移動(dòng)性管理、接入控制、鑒權(quán)、路由選擇、地址翻譯和映像、數(shù)據(jù)包的中轉(zhuǎn)、流量控制、QoS管理等功能。GGSN則主要與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)相連，作為GPRS的外部數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，它主要負(fù)責(zé)用戶和網(wǎng)絡(luò)間分組數(shù)據(jù)包的封裝和中轉(zhuǎn)、消息的傳遞、地址翻譯和映像和部分移動(dòng)性管理工作。CGF的主要作用則是收集SGSN和GGSN的計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)，傳送到計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中進(jìn)行處理。

R99核心網(wǎng)PS域?yàn)橐苿?dòng)用戶主要提供承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(PTP)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(PTM)，同時(shí)還支持補(bǔ)充業(yè)務(wù)和短消息業(yè)務(wù)，提供以GPRS承載業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的各種電信業(yè)務(wù)，如網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)。其中PTP又包括數(shù)據(jù)包類型的、無(wú)連接的PTP和虛電路類型的、面向連接的PTP業(yè)務(wù)，而面向連接的PTP為兩個(gè)用戶或多個(gè)用戶之間傳送多路數(shù)據(jù)分組建立邏輯虛電路(PVC)。

2. Iu接口：Iu_CS 和Iu_PS

從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)看，R99核心網(wǎng)與GSM、GPRS之間差異較小，主要差別是在無(wú)線資源網(wǎng)絡(luò)（RNS）和核心網(wǎng)（CN）之間增加了Iu接口，相應(yīng)地在有關(guān)協(xié)議層等方面進(jìn)行了補(bǔ)充和改變。

核心網(wǎng)的CS域Iu接口部分稱為Iu_CS，PS域Iu接口部分稱為Iu_PS。Iu接口又分為Iu控制平面和Iu用戶平面，Iu控制平面?zhèn)魉托帕�，Iu用戶平面?zhèn)魉陀脩魯?shù)據(jù)。Iu_CS和Iu_PS分別對(duì)應(yīng)于GSM的A接口和GPRS的Gb接口。Iu口的傳輸采用ATM，將ATM看作L1、L2技術(shù)，上層業(yè)務(wù)改變較小，主要是使用ATM的PVC作為承載。

圖2是Iu_CS的協(xié)議結(jié)構(gòu)

Iu-CS與A接口之間的最大差別還是底層的差別。從圖2的協(xié)議棧可以看出，lu接口建立在ATM的基礎(chǔ)之上；而A接口的信令建立在七號(hào)信令的SCCP層之上。A接口采用64kbps的地面電路承載用戶面數(shù)據(jù)，而Iu在用戶平面采用ATM的AAL2適配協(xié)議承載用戶面數(shù)據(jù)，AAL2連接是由Q.2630.1協(xié)議動(dòng)態(tài)建立；在控制平面上，對(duì)寬帶和窄帶信令都要實(shí)現(xiàn)。

同樣，對(duì)于Iu_PS接口，由于在核心網(wǎng)和接入網(wǎng)之間增加了Iu接口，有關(guān)協(xié)議和處理也進(jìn)行了改變。底層主要承載在ATM的AAL5適配層上，物理層一般采用STM-1（155Mbps）的光接口。R99的PS域就是構(gòu)建在IP之上，PS域的GTP隧道是采用IP承載的。圖3顯示的是Iu_PS的協(xié)議結(jié)構(gòu)。

由于底層承載采用ATM技術(shù)，相應(yīng)地增加了ATM適配層AAL5，AAL5主要完成上層信令到ATM信元的轉(zhuǎn)換，這是一個(gè)重要變化。RANAP主要是負(fù)責(zé)封裝和承載高層信令，并處理3G_SGSN和無(wú)線接入網(wǎng)之間的信令。GTP協(xié)議則對(duì)PTP分組數(shù)據(jù)協(xié)議的PDUs進(jìn)行封裝。

三、 基于Rel 4/5的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)

在WCDMA（R99）版本中，考慮到與現(xiàn)有GSM系統(tǒng)兼容以及IP技術(shù)對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)支持不足的問題，核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用話音電路業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分離。在Rel 4/5版本中，關(guān)于核心網(wǎng)網(wǎng)元有以下主要變動(dòng)：

MSC的分化。可以將MSC分成兩個(gè)不同的實(shí)體：MSC Server和MGW（Media Gateway Function）。其中MSC Server和MGW分別負(fù)責(zé)處理信令和用戶數(shù)據(jù)，兩者組成了完全意義上的MSC。

HSS，是用于存儲(chǔ)用戶簽約信息的主數(shù)據(jù)庫(kù)，2G中HLR可以認(rèn)為是它的一個(gè)子集。它須完成GSM HLR的MAP功能和具有提供基于IP的信令接口的能力。

R―SGW，此信令網(wǎng)關(guān)主要完成基于Rel 4前網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)钠咛?hào)信令和R99后網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)腎P信令之間的轉(zhuǎn)換。

T―SGW，是連接PSTN和3G核心網(wǎng)之間的信令網(wǎng)關(guān)。

MGW，是無(wú)線接入網(wǎng)UTRAN和3G 核心網(wǎng)之間的實(shí)體接口。同時(shí)是PSDN/ISDN網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，具有回聲抑制、資源控制等功能。

圖4是基于Rel 4/5的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以看出這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以支持R99 CS域的終端。同固定網(wǎng)中PSTN正向與IP骨干網(wǎng)結(jié)合的趨勢(shì)相一致，移動(dòng)網(wǎng)將逐步與IP網(wǎng)絡(luò)融合，IP將作為用戶語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及信令的統(tǒng)一載體。

圖4 基于Rel 4/5的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是：（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是基于分組技術(shù)，以便同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)；（2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于演進(jìn)的性能加強(qiáng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)；（3）所有的IP接口和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)接口應(yīng)支持實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)；（4）IP用于所有數(shù)據(jù)和信令的下層傳輸。

通過在IP網(wǎng)上構(gòu)建邏輯獨(dú)立的信令處理服務(wù)器處理控制信令（相當(dāng)于MSC/SGSN的信令處理能力），構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器提供業(yè)務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)"業(yè)務(wù)/控制/交換/適配"的邏輯分離。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為五部分：移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)支持UTRAN和GPRS技術(shù)的移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)，以及其它方式的接入系統(tǒng)；GPRS網(wǎng)絡(luò)；呼叫控制；連接外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)是通信發(fā)展的趨勢(shì)，只是目前技術(shù)尚未完全成熟，難以馬上實(shí)施。一旦VoIP和IP QoS技術(shù)成熟，即可在IP上實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳輸，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一。全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)是第三代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，目前可以通過語(yǔ)音/數(shù)據(jù)一體化平臺(tái)構(gòu)建3G核心網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡。

WCDMA R99核心網(wǎng)

WCDMA R4/5核心網(wǎng)

MMS系統(tǒng)構(gòu)成

構(gòu)成MMS業(yè)務(wù)系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)單元如下圖所示：

MMSC（多媒體消息業(yè)務(wù)中心）是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它完成對(duì)MM的存儲(chǔ)和處理，包括消息的輸入輸出、地址解析、通知、報(bào)告等等，它由MMS中繼服務(wù)器MMS Relay 、MMS Server、User DB、Message Store共同組成。

WAP網(wǎng)關(guān)，因?yàn)镾MS的傳輸信道對(duì)于MMS來(lái)說太窄了，所以MMS使用WAP的WSP作為傳輸協(xié)議，因此需要一個(gè)WAP網(wǎng)關(guān)連接MMSC和無(wú)線WAP網(wǎng)絡(luò) 。

MMS Redirector（MMS重定向器）：全網(wǎng)范圍內(nèi)會(huì)有若干個(gè)MMSC，它們的URL地址是唯一的，MMS重定向器就是負(fù)責(zé)發(fā)送者用戶歸屬M(fèi)MSC路由查詢功能的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體 。

ENUM-DNS（號(hào)碼域名解析器）：解析接收方用戶歸屬的MMSC的地址，接收MMSC發(fā)送的查詢請(qǐng)求，查詢接收者地址對(duì)應(yīng)的歸屬M(fèi)MSC的URI地址，并返回給MMSC，由MMSC將消息發(fā)往該用戶歸屬M(fèi)MSC服務(wù)器。