【文章內(nèi)容簡介】 都具有較高的資源利用率、較為簡單的算法以及系統(tǒng)相對(duì)較輕的信令負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，它們的不同之處在于接力切換斷開原基站和與目標(biāo)基站建立通信鏈路時(shí)，其上下行鏈路是分別進(jìn)行的，因而克服了傳統(tǒng)硬切換掉話率較高、切換成功率較低的缺點(diǎn)。因此，可以認(rèn)為接力切換帶給系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是高切換成功率和高信道利用率。第三章 TDSCDMA的核心網(wǎng) 核心網(wǎng)的演進(jìn)過程TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范是按R99R4R5階段演進(jìn)的，演進(jìn)過程中，核心網(wǎng)基本網(wǎng)絡(luò)邏輯上的劃分沒有變化，都分為電路域和分組域，只是到R5版本增加了多媒體子系統(tǒng)（IMS）。網(wǎng)元實(shí)體的變化主要體現(xiàn)為，R99的MSC到R4階段邏輯上分為MGW和MSCServer，同時(shí)增加了傳輸信令網(wǎng)關(guān)（TSGW）和漫游信令網(wǎng)關(guān)（RSGW），到R5階段在R4的基礎(chǔ)上增加了IMS（多媒體子系統(tǒng)）。同時(shí)，R4和R5階段增加了相應(yīng)的接口。UMTS網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)成如圖31所示：圖 31 UMTS網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)成（1）UMTS R99的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)核心網(wǎng)分為電路域（CS）和分組域（PS），電路域基于GSMPhase2+的電路核心網(wǎng)的基礎(chǔ)上演進(jìn)而來，網(wǎng)絡(luò)單元包括移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、訪問位置寄存器（VLR）、網(wǎng)關(guān)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（GMSC），分組域基于GPRS核心網(wǎng)的基礎(chǔ)上演進(jìn)而來，網(wǎng)絡(luò)單元包括業(yè)務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN），歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AuC）和設(shè)備標(biāo)識(shí)寄存器（EIR）為電路域和分組域共用網(wǎng)元。從整個(gè)CN子系統(tǒng)來看，UMTSR99核心網(wǎng)與GSM、GPRS的核心網(wǎng)之間的差別主要體現(xiàn)在Iu接口與A接口的差別、CAMEL的差別以及業(yè)務(wù)上的差別等。無線接入網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)單元包括無線網(wǎng)絡(luò)控制中心（RNC）和TDSCDMA的收發(fā)信基站（NodeB）兩部分。無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)與GSM、GPRS相比發(fā)生了革命性的變化。此外核心網(wǎng)PS域通過Gi、Gp接口接入其他PLMN網(wǎng)絡(luò)或PDN網(wǎng)絡(luò)，CS域通過PSTN接入固定網(wǎng)絡(luò)或其他PLMN。R99是3GPP關(guān)于第三代網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的第一階段版本，R99的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化已于2001年6月凍結(jié)，以后修改在R4版本中進(jìn)行。為了確保運(yùn)營商的投資利益，R99的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分考慮了2G/3G的兼容性問題，以支持現(xiàn)網(wǎng)向3G的平滑過渡，因此基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)核心網(wǎng)部分沒有變化，為了支持3G業(yè)務(wù)，有些網(wǎng)元增加了相應(yīng)的接口協(xié)議，對(duì)原有的接口協(xié)議也做了不同程度的改進(jìn)。UMTS R99網(wǎng)絡(luò)與GSM和GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相比接口以及協(xié)議具有一定的繼承性，同時(shí)由于TDSCDMA技術(shù)的采用，空中接口和無線接口發(fā)生了革命性的變化。（2）UMTS R4的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)R4網(wǎng)絡(luò)基于3GPP，與R99網(wǎng)絡(luò)一樣，R4網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)同樣分為核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)，在核心網(wǎng)一側(cè)分為電路域和分組域兩部分，與R99網(wǎng)絡(luò)相比，主要變化發(fā)生在電路域，分組域沒有什么變化?；揪W(wǎng)元實(shí)體以及接口大部分繼承了R99網(wǎng)絡(luò)實(shí)體與接口的定義，與R99網(wǎng)絡(luò)定義相同的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體從基本功能上來看沒有變化，相關(guān)協(xié)議也是相似的。R99網(wǎng)絡(luò)電路域的網(wǎng)元實(shí)體（G）MSC在R4階段演化為媒體網(wǎng)關(guān)MGW和（G）MSCServer兩部分，增加了漫游信令網(wǎng)關(guān)RMGW和傳輸信令網(wǎng)關(guān)TMGW。（3）UMTS R5的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)R5階段的UMTS基本網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元實(shí)體繼承了R4的定義，沒有變化，不同的是網(wǎng)元功能有所增強(qiáng)，由于增加了IP多媒體子系統(tǒng)，基本網(wǎng)絡(luò)和IM多媒體子系統(tǒng)間也增加了相應(yīng)的接口。R5階段要求BSC提供IuCS接口和IuPS接口，這是R5網(wǎng)絡(luò)和R4以及R99網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主要不同。另外，到R5階段，增加了HSS實(shí)體替代HLR，HSS實(shí)體在功能上比HLR強(qiáng)，支持IP多媒體子系統(tǒng)。當(dāng)不需要區(qū)分CS域?qū)嶓w和IP多媒體子系統(tǒng)實(shí)體時(shí)，MGW的概念用于R4CS域。當(dāng)需要區(qū)分時(shí)，CSMGW用來定義CS域的媒體網(wǎng)關(guān)，IMMGW用來定義IP多媒體網(wǎng)關(guān)。表32 3G標(biāo)準(zhǔn)各版本特點(diǎn)無線接入網(wǎng)核心網(wǎng)（電路域）核心網(wǎng)（分組域）GSM/GPRS最高達(dá)72k到144kbps無線數(shù)據(jù)傳輸采用傳統(tǒng)電路交換方式組網(wǎng)基于IP，通過SGSN和GGSN采用GTP協(xié)議組網(wǎng)3GPP R99FDD WCDMA；最高達(dá)384k到2Mbps無線數(shù)據(jù)傳輸無重大改進(jìn)無重大改進(jìn)3GPP R4增加了TDSCDMA采用控制與承載相分離的軟交換方式組網(wǎng)無重大改進(jìn)3GPP R5/R6增加了高速下行分組數(shù)據(jù)接入方式（HSDPA）無重大改進(jìn)疊加了IP多媒體子系統(tǒng)（IMS），可提供IP多媒體的業(yè)務(wù)在R5階段，無線接入網(wǎng)絡(luò)從實(shí)體方面看，沒有大的變化，主要體現(xiàn)的變化思想是對(duì)無線部分進(jìn)行IP化，從而形成真正意義上的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)。核心網(wǎng)絡(luò)在R5階段，除了在基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上有如上的變化外，重要的是引入了IP多媒體子系統(tǒng)IMS(IPMultimediasubsystem)實(shí)體，即形成了一個(gè)以CSCF為核心的IMS系統(tǒng)，目的將在IP網(wǎng)絡(luò)上完全實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和圖像等多種媒體流的傳輸。IP多媒體子系統(tǒng)包含了提供IP多媒體業(yè)務(wù)的所有相關(guān)實(shí)體，IMS包括CSCF、BGCF、MGCF、IMMGW、HSS、MRF等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。 核心網(wǎng)的主要功能實(shí)體核心網(wǎng)主要功能實(shí)體包括CS域?qū)嶓w、PS域?qū)嶓w、PS和CS域的公共實(shí)體和IP多媒體核心網(wǎng)子系統(tǒng)實(shí)體。(1) 公共實(shí)體包括：① 歸屬用戶服務(wù)器（HSS）IMS系統(tǒng)中HSS的主要功能是用戶和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理。在R5階段之前，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)據(jù)集中由HLR和AUC管理。引入IMS體系后，出現(xiàn)了HSS，并使用HSS替代了以前的版本HLR和AUC，作為CS域、PS域和IMS域通用的用戶和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理實(shí)體。② 訪問位置寄存器（VLR） 拜訪位置寄存器（VLR）是服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)用戶的，它存儲(chǔ)著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動(dòng)用戶的相關(guān)信息，為已登記的移動(dòng)用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。VLR從該移動(dòng)用戶的歸屬位置寄存器（HLR）獲取并存儲(chǔ)必要的數(shù)據(jù)。一旦移動(dòng)用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個(gè)VLR登記，原VLR將取消臨時(shí)記錄的移動(dòng)用戶數(shù)據(jù)。因此，VLR可看作一個(gè)動(dòng)態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。③ 設(shè)備標(biāo)志寄存器（EIR）EIR是存儲(chǔ)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，用于對(duì)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的鑒別和監(jiān)視，并拒絕非法移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)。EIR數(shù)據(jù)庫由以下幾個(gè)國際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI）表組成：白名單，保存那些已知分配給合法設(shè)備的IMEI；黑名單，保存已掛失或由于某種原因而被拒絕提供業(yè)務(wù)的移動(dòng)臺(tái)的IMEI：灰名單，保存出現(xiàn)問題（例如，軟件故障）的移動(dòng)臺(tái)的IMEI，但這些問題還沒有嚴(yán)重到使這些IMEI進(jìn)入黑名單的程度。④ 短信服務(wù)網(wǎng)關(guān)（SMSGMSC）作為短消息業(yè)務(wù)中心和PLMN之間的接口，使得短消息能夠從業(yè)務(wù)中心（SC）傳送到移動(dòng)臺(tái)（MS）。（2）CS域?qū)嶓w在R99中包括移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）和網(wǎng)關(guān)MSC（GMSC）, 網(wǎng)關(guān)MSC（GMSC）是用于連接核心網(wǎng)CS域與外部的PSTN的實(shí)體。通過GMSC，可以完成CS域與PSTN的互通。它主要功能是為PSTN與CS域的互聯(lián)提供物理連接，并且在固定用戶呼叫移動(dòng)用戶時(shí)具有向HLR要漫游號(hào)碼的功能。而在R4中，MSC演化為MSC Server和CSMGW，VLR和MSC Server集成在一起。GMSC也演化成CSMGW和GMSC服務(wù)器。（3）PS域?qū)嶓w則主要包括服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）。 核心網(wǎng)的功能（1）GPRS無線資源（GRR）管理GPRS無線資源管理的過程是建立、保持和釋放無線資源（RR）連結(jié)，以允許網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)臺(tái)間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)話。這包括小區(qū)選擇/重選擇和切換過程。無線資源管理包括同公共傳輸資源管理相關(guān)的功能，如物理信道和控制信道上的數(shù)據(jù)鏈接。同時(shí)還包括在無RR連接建立時(shí)對(duì)單向BCCH和CCCH的接收，允許自動(dòng)的小區(qū)選擇/重選擇等。（2）GPRS移動(dòng)性管理（GMM）GMM主要由移動(dòng)性管理子層來執(zhí)行。其主要功能是支持用戶終端的移動(dòng)性，例如，將用戶移動(dòng)終端的當(dāng)前位置通知給網(wǎng)絡(luò)并提供用戶標(biāo)識(shí)的機(jī)密性；移動(dòng)性管理子層的另一個(gè)功能是向上層連接管理子層的不同實(shí)體提供連接管理業(yè)務(wù)。移動(dòng)性管理子層包括兩個(gè)程序：非GPRS業(yè)務(wù)的移動(dòng)性管理（MM）程序和GPRS業(yè)務(wù)的GMM程序。所有的MM程序只有在一個(gè)MS和網(wǎng)絡(luò)之間的RR連接建立之后才能執(zhí)行，否則MM子層必須發(fā)起一個(gè)RR建立連接。（3）連接管理（CM）CM連接管理子層包括有呼叫控制、短消息業(yè)務(wù)、會(huì)話管理和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)進(jìn)行控制和管理。① 呼叫控制在呼叫控制協(xié)議中有多個(gè)呼叫控制實(shí)體被定義，每個(gè)呼叫控制實(shí)體都是相互獨(dú)立的，并且應(yīng)用其各自的MM連接與通信對(duì)等的實(shí)體進(jìn)行通信，不同的呼叫控制實(shí)體用不同處理標(biāo)識(shí)。由兩個(gè)對(duì)等實(shí)體之間使用的特定次序組成了基本過程，這些基本過程作為描述這個(gè)子層的基礎(chǔ)。其基本過程分類如下：l 呼叫建立過程l 呼叫清除過程l 呼叫通知階段過程l 其他過程② 短消息業(yè)務(wù)短消息業(yè)務(wù)是通過一個(gè)業(yè)務(wù)中心，在移動(dòng)臺(tái)和下一個(gè)短消息實(shí)體間傳送消息。這個(gè)業(yè)務(wù)中心對(duì)于短消息來說是一個(gè)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)中心。③ 會(huì)話管理會(huì)話管理的主要功能是支持用戶終端的PDP上下文處理。會(huì)話管理包括已被標(biāo)識(shí)的PDP上下文的激活、去激活和修改過程。對(duì)于被標(biāo)識(shí)接入的會(huì)話管理過程，只有在MS和網(wǎng)絡(luò)間的一個(gè)GMM上下文已經(jīng)建立的情況下才能執(zhí)行。如果沒有建立GMM上下文，MM子層將通過GMM來發(fā)起建立一個(gè)GMM上下文。第四章 核心網(wǎng)CS域 CS域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP的系統(tǒng)架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)分為接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。核心網(wǎng)和接入網(wǎng)之間的Iu接口是一個(gè)公共開放的，不限制核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化和演進(jìn)的接口，可以說，核心網(wǎng)和接入網(wǎng)是相互獨(dú)立的，對(duì)于核心網(wǎng)來說，接入網(wǎng)采用何種具體的接入模式都一樣，TDSCDMA在3GPP R4版本后才成為UMTS標(biāo)準(zhǔn)的。R99的電路域和GSM核心網(wǎng)相同，接入網(wǎng)已分組化的AAL2語音仍須經(jīng)過編/解碼轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為64K TDM語音，傳輸資源利用率低；R4的電路域?qū)崿F(xiàn)了媒體網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC）相分離，利用了軟交換技術(shù)思想，由于優(yōu)化了語音編/解碼轉(zhuǎn)換器，改善了TDSCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部語音分組包的時(shí)延，提高了語音質(zhì)量，編/解碼轉(zhuǎn)換又只需在與PSTN互通的網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)，提高了核心網(wǎng)傳輸資源的利用率；R5核心網(wǎng)增加了IMSIP多媒體子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了會(huì)話控制實(shí)體CSCF和承載控制實(shí)體MGCF在物理上的分離，它以分組域作為承載傳輸，更好地實(shí)施了對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的控制，對(duì)其電路域不做要求。從R99到R4，UMTS基本結(jié)構(gòu)在電路域上發(fā)生了變化，根據(jù)呼叫控制和承載以及承載控制分離的思想，R99網(wǎng)絡(luò)電路域的網(wǎng)元實(shí)體MSC在R4階段演化為媒體網(wǎng)關(guān)MGW和MSC Server兩部分，增加了漫游信令網(wǎng)關(guān)RMGW和傳輸信令網(wǎng)關(guān)TMGW；同時(shí)相關(guān)接口發(fā)生了變化，增加了MGW和MSC Sever之間的Mc接口、MSC Sever和GMSC Sever之間的Nc接口、MGW之間的Nb接口以及RMGW和HLR之間的Mh接口等。其核心網(wǎng)CS域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖41所示：圖41 核心網(wǎng)CS域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) CS域功能CS域的實(shí)體包括MSC和網(wǎng)關(guān)MSC(GMSC)，其主要功能介紹如下：1. MSCMSC是CS域的核心，執(zhí)行處理與移動(dòng)臺(tái)之間的電路交換業(yè)務(wù)必需的所有功能，是一個(gè)對(duì)位于本MSC控制區(qū)域的移動(dòng)用戶執(zhí)行信令和交換功能的交換機(jī)。MSC由兩個(gè)實(shí)體，即MSC Server和CSMGW來完成其所有功能。（1）MSC Server用于處理信令，主要由MSC的呼叫控制和移動(dòng)性控制兩部分組成，負(fù)責(zé)CS域的呼叫控制，并完成將用戶/網(wǎng)絡(luò)信令轉(zhuǎn)換相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)信令。MSC Server包含一個(gè)VLR，保存移動(dòng)用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和CAMEL相關(guān)數(shù)據(jù)。（2）CSMGW用來處理用戶數(shù)據(jù)，可以終止電路交換網(wǎng)的承載信道和分組交換網(wǎng)的媒體流。通過Iu接口，CSMGW可以支持媒體轉(zhuǎn)換、承載控制和有效負(fù)荷的處理，能提供必需的資源來支持UMTS/GSM的傳輸媒體。2. GMSCGMSC負(fù)責(zé)移動(dòng)網(wǎng)至固定網(wǎng)，以及固定網(wǎng)到移動(dòng)網(wǎng)的轉(zhuǎn)接，執(zhí)行到MS實(shí)際位置的路由功能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳遞一個(gè)呼叫到PLMN，但無法查詢HLR時(shí)，該呼叫將轉(zhuǎn)換到GMSC，由GMSC查詢HLR。并將呼叫接入到MS所處的MSC。GMSC可以由處理信令的GMSC server和處理用戶數(shù)據(jù)的CSMGW完成其所有功能。GMSC server主要由GMSC的呼叫控制和移動(dòng)性控制兩部分組成。CSMGW的功能如前所述。（1）媒體網(wǎng)關(guān)MGW（MediaGateway） 針對(duì)一個(gè)定義的網(wǎng)絡(luò)來說，MGW可以認(rèn)為是PSTN/PLMN傳輸?shù)慕K止點(diǎn)，包含斷點(diǎn)承載和媒體處理設(shè)備（如碼轉(zhuǎn)換器、回聲抑制單元等）。MGW可以終結(jié)從一個(gè)電路交換網(wǎng)絡(luò)和分組網(wǎng)絡(luò)（如，IP網(wǎng)中的RTP流等）的承載信道。在Iu接口上，MGW可以支持媒體轉(zhuǎn)化、承載控制和有效載荷處理。MGW將提供必須的支持UMTS/GSM傳輸媒體的必須資源。MGW承載控制和有效載荷處理能力將必須支持移動(dòng)特定的功能，如SRNS重定位/切換等。 CS域接口核心網(wǎng)內(nèi)部的電路域接口，是核心網(wǎng)內(nèi)部為完成電路交換功能在各個(gè)功能實(shí)體之間的接口，主要有B、C、D、E、F、G、H、J和K接口；其中B、H接口為內(nèi)部接口，C、D、E、F、G、。（1）核心網(wǎng)CS域內(nèi)的接口主要有：① （G）MSC ServeCSMGW參考點(diǎn)（Mc參考點(diǎn)）Mc為（G）MSC Server和MGW之間的接口，有如下特點(diǎn)：l ；l ；l 開放的結(jié)構(gòu)支持該接口的包定義和定義的擴(kuò)充；l MGW物理節(jié)點(diǎn)資源的動(dòng)