2G,3G,4G網絡架構淺談——3G(UMTS)

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在2G(GSM)技術之後,爲了適應數據流業務的發展,2.5G(GPRS)技術日益興起。但是速率很低,隨後才發展到3G(UMTS)通信系統。

3G通信系統的網絡架構圖如下所示,這裏就不再給出詳細的網絡符號了。
3G網絡架構
一般教科書上的介紹都將UMTS分爲如下4部分:

1. UE(User Equipment)


UE 是用戶終端設備,它主要包括射頻處理單元、基帶處理單元、協議棧模塊以及應用層軟件模塊等。UE通過Uu接口與網絡設備進行數據交互,爲用戶提供電路域和分組域內的各種業務功能,包括普通話音、數據通信、移動多媒體、Internet應用(如E-mail、WWW瀏覽、FTP等)。

2.UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)

UTRAN,即陸地無線接入網,分爲基站(Node B)和無線網絡控制器(RNC)兩部分。

(1) Node B:

Node B是WCDMA 系統的基站(即無線收發信機),包括無線收發信機和基帶處理部件。通過標準的Iub 接口和RNC互連,主要完成Uu 接口物理層協議的處理。它的主要功能是擴頻、調製、信道編碼及解擴、解調信道解碼,還包括基帶信號和射頻信號的相互轉換等功能。
Node B 由下列幾個邏輯功能模塊構成:RF收發放大、射頻收發系統(TRX)、基帶部分(BB)、傳輸接口單元、基站控制部分。

(2) RNC(Radio Network Controller):

RNC 是無線網絡控制器,主要完成連接建立和斷開、切換、宏分集合並、無線資源管理控制等功能。具體如下:
(a) 執行系統信息廣播與系統接入控制功能;
(b) 切換和RNC 遷移等移動性管理功能;
(c) 宏分集合並、功率控制、無線承載分配等無線資源管理和控制功能。

3.CN(Core Network)


CN,即核心網絡,負責與其他網絡的連接和對UE 的通信和管理。主要功能實體如下:

(1) MSC/VLR(Mobile Switching Center/Vistor Location Register)

 MSC/VLR 是WCDMA 核心網CS域(Circuit Switching Domain)功能節點,它通過Iu_CS 接口與UTRAN 相連,通過PSTN/ISDN 接口與外部網絡(PSTN、ISDN 等)相連,通過C/D 接口與HLR/AUC 相連,通過E 接口與其它MSC/VLR、GMSC 或SMC 相連,通過CAP 接口與SCP 相連,通過Gs接口與SGSN 相連。MSC/VLR 的主要功能是提供CS 域的呼叫控制、移動性管理、鑑權和加密等功能。

(2) GMSC(Gateway Mobile Switching Center)網關移動交換中心

GMSC 是WCDMA 移動網CS 域與外部網絡之間的網關節點,是可選功能節點,它通過PSTN/ISDN 接口與外部網絡(PSTN、ISDN、其它PLMN)相連,通過C 接口與HLR 相連,通過CAP 接口與SCP 相連。GMSC 的主要功能是充當移動網和固定網之間的移動關口局,完成PSTN 用戶呼移動用戶時呼入呼叫的路由功能,承擔路由分析、網間接續、網間結算等重要功能。

(3) SGSN(Serving GPRS Support Node)GPRS服務支持節點

SGSN(服務GPRS 支持節點)是WCDMA 核心網PS 域功能節點,它通過Iu_PS 接口與UTRAN 相連,通過Gn/Gp 接口與GGSN 相連,通過Gr 接口與HLR/AUC 相連,通過Gs 接口與MSC/VLR,通過Ge 接口與SCP 相連,通過Gd 接口與SMS-GMSC/SMS-IWMSC相連,通過Ga 接口與CG 相連,通過Gn/Gp 接口與SGSN 相連。SGSN 的主要功能是提供PS 域的路由轉發、移動性管理、會話管理、鑑權和加密等功能。

(4) GGSN (Gateway GPRS Support Node) 網關GPRS支持節點

GGSN(網關GPRS 支持節點)是WCDMA 核心網PS 域功能節點,通過Gn/Gp 接口與SGSN 相連,通過Gi 接口與外部數據網絡(Internet /Intranet)相連。GGSN 提供數據包在WCDMA 移動網和外部數據網之間的路由和封裝。GGSN 主要功能是同外部IP 分組網絡的接口功能,GGSN 需要提供UE 接入外部分組網絡的關口功能,從外部網的觀點來看,GGSN就好象是可尋址WCDMA移動網絡中所有用戶IP 的路由器,需要同外部網絡交換路由信息。

(5) HLR(Home Location Register):歸屬位置寄存器

HLR(歸屬位置寄存器)是WCDMA 核心網CS 域和PS 域共有的功能節點,它通過C接口與MSC/VLR 或GMSC 相連,通過Gr 接口與SGSN 相連,通過Gc 接口與GGSN 相連。HLR 的主要功能是提供用戶的簽約信息存放、新業務支持、增強的鑑權等功能。

4.External Networks


External Networks,即外部網絡,可以分爲兩類:

(1) 電路交換網絡(CS Networks):

提供電路交換的連接服務,如通話服務。ISDN 和PSTN均屬於電路交換網絡。

(2) 分組交換網絡(PS Networks):

提供數據包的連接服務,Internet 屬於分組數據交換網絡。
     PLMN(Public Land Mobile Network)公共陸地移動網絡。由政府或它所批准的經營者,爲公衆提供陸地移動通信業務目的而建立和經營的網絡。該網路必須與公衆交換電話網(PSTN)互連,形成整個地區或國家規模的通信網。PLMN = MCC + MNC,例如中國移動的PLMN爲46000,中國聯通的PLMN爲46001
     PSTN ( Public Switched Telephone Network )公共交換電話網絡,一種常用舊式電話系統。即我們日常生活中常用的電話網。PSTN是一種以模擬技術爲基礎的電路交換網絡(CS)。
     ISDN(Integrated Service Digital Network)的中文名稱是綜合業務數字網,俗稱“一線通”。它除了可以用來打電話,還可以提供諸如可視電話、數據通信、會議電視等
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