【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)相對較輕的信令負(fù)荷等優(yōu)點，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，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。因此，可以認(rèn)為接力切換帶給系統(tǒng)的突出優(yōu)點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，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)單元包括移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、訪問位置寄存器（VLR）、網(wǎng)關(guān)移動業(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（SGSN）、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點（GGSN），歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AuC）和設(shè)備標(biāo)識寄存器（EIR）為電路域和分組域共用網(wǎng)元。從整個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。為了確保運營商的投資利益，R99的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計中充分考慮了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)元實體以及接口大部分繼承了R99網(wǎng)絡(luò)實體與接口的定義，與R99網(wǎng)絡(luò)定義相同的網(wǎng)絡(luò)實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，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)的一個主要不同。另外，到R5階段，增加了HSS實體替代HLR，HSS實體在功能上比HLR強，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)實體時，MGW的概念用于R4CS域。當(dāng)需要區(qū)分時，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)從實體方面看，沒有大的變化，主要體現(xiàn)的變化思想是對無線部分進(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)實體，即形成了一個以CSCF為核心的IMS系統(tǒng)，目的將在IP網(wǎng)絡(luò)上完全實現(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)實體，IMS包括CSCF、BGCF、MGCF、IMMGW、HSS、MRF等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)實體。 核心網(wǎng)的主要功能實體核心網(wǎng)主要功能實體包括CS域?qū)嶓w、PS域?qū)嶓w、PS和CS域的公共實體和IP多媒體核心網(wǎng)子系統(tǒng)實體。(1) 公共實體包括：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)的移動用戶的，它存儲著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶的相關(guān)信息，為已登記的移動用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。VLR從該移動用戶的歸屬位置寄存器（HLR）獲取并存儲必要的數(shù)據(jù)。一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個VLR登記，原VLR將取消臨時記錄的移動用戶數(shù)據(jù)。因此，VLR可看作一個動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。③ 設(shè)備標(biāo)志寄存器（EIR）EIR是存儲移動臺設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，用于對移動臺設(shè)備的鑒別和監(jiān)視，并拒絕非法移動臺入網(wǎng)。EIR數(shù)據(jù)庫由以下幾個國際移動設(shè)備識別碼（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)的移動臺的IMEI：灰名單，保存出現(xiàn)問題（例如，軟件故障）的移動臺的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）傳送到移動臺（MS）。（2）CS域?qū)嶓w在R99中包括移動業(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用戶時具有向HLR要漫游號碼的功能。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（SGSN）和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點（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)和移動臺間的點對點的對話。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。同時還包括在無RR連接建立時對單向BCCH和CCCH的接收，允許自動的小區(qū)選擇/重選擇等。（2）GPRS移動性管理（GMM）GMM主要由移動性管理子層來執(zhí)行。其主要功能是支持用戶終端的移動性，例如，將用戶移動終端的當(dāng)前位置通知給網(wǎng)絡(luò)并提供用戶標(biāo)識的機密性；移動性管理子層的另一個功能是向上層連接管理子層的不同實體提供連接管理業(yè)務(wù)。移動性管理子層包括兩個程序：非GPRS業(yè)務(wù)的移動性管理（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)、會話管理和補充業(yè)務(wù)等，對網(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)議中有多個呼叫控制實體被定義，每個呼叫控制實體都是相互獨立的，并且應(yīng)用其各自的MM連接與通信對等的實體進(jìn)行通信，不同的呼叫控制實體用不同處理標(biāo)識。由兩個對等實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)是通過一個業(yè)務(wù)中心，在移動臺和下一個短消息實體間傳送消息。這個業(yè)務(wù)中心對于短消息來說是一個存儲和轉(zhuǎn)發(fā)中心。③ 會話管理會話管理的主要功能是支持用戶終端的PDP上下文處理。會話管理包括已被標(biāo)識的PDP上下文的激活、去激活和修改過程。對于被標(biāo)識接入的會話管理過程，只有在MS和網(wǎng)絡(luò)間的一個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)是相互獨立的，對于核心網(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)，實現(xiàn)了會話控制實體CSCF和承載控制實體MGCF在物理上的分離，它以分組域作為承載傳輸，更好地實施了對多媒體業(yè)務(wù)的控制，對其電路域不做要求。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)行處理與移動臺之間的電路交換業(yè)務(wù)必需的所有功能，是一個對位于本MSC控制區(qū)域的移動用戶執(zhí)行信令和交換功能的交換機。MSC由兩個實體，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VLR，保存移動用戶的業(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)移動網(wǎng)至固定網(wǎng)，以及固定網(wǎng)到移動網(wǎng)的轉(zhuǎn)接，執(zhí)行到MS實際位置的路由功能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳遞一個呼叫到PLMN，但無法查詢HLR時，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） 針對一個定義的網(wǎng)絡(luò)來說，MGW可以認(rèn)為是PSTN/PLMN傳輸?shù)慕K止點，包含斷點承載和媒體處理設(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功能實體之間的接口，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（Mc參考點）Mc為（G）MSC Server和MGW之間的接口，有如下特點：l ；l ；l 開放的結(jié)構(gòu)支持該接口的包定義和定義的擴充；l MGW物理節(jié)點資源的動