中兴WCDMA系统核心网部分解决方案WCDMA解决方案

WCDMA 核心网概述课程目标了解WCDMA 核心网络结构掌握WCDMA 核心网络接口及协议栈了解WCDMA 的编号方案核心网络的定义WCDMA 协议版本的演进R99 基本网络结构R99 核心网络特点WCDMA R4 网络结构R4 核心网络特点WCDMA R5 网络结构IMS 分层体系架构R5 核心网络特点IMS 功能实体－CSCF IMS 功能实体－HSS 核心网架构演进R99 网络实体和接口R4 核心网络新增接口与协议IMS 主要网元与接口IMS 主要网元：CSCF ：P-CSCF S-CSCF I-CSCF HSS SLF BGCF MGCF/IM MGW MRFC/MRFP AS PDF/PEF SIP 协议栈主要协议接口列表（一）主要协议接口列表（二）主要协议接口列表（三）WCDMA 编号方案MSISDN 号码IMSI 号码IMEI 号码网络设备号码MSC 号码/VLR 号码WCDMA 编号方案PLMN Identifier LAI SAI 小结IMEI ：international mobile equipment identify 国际移动设备识别码,唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的移动设备,☆#06# MAP,GPRS: 抗干扰能力强AMR 可运营，可以根据用户数目的大小而采用适当的速率。

在资源不变的情况下增加了网络的容量。

卷积码用于语音，TUOBO 码数据。

精度：。

同步指GPS ，异步指精度要求低，好处是突出带宽，编码，调制方式WCDMA 采用FDD CDMA 这一成熟的技术。

包括先进的扩频与调制技术，采用编码效率高纠错能力强的卷积编码和Turbo 编码方法，Rake 接收技术，功率控制技术，软切换/更软切换技术，发射分集技术，宏分集合并技术，先进的无线资源管理方案，基于网络性能的语音AMR 可变速率控制，压缩模式技术，支持多种定位方法的IPDL 技术，ATM 传输技术，优化语音编解码的TrFO 技术：内环采用1500Hz 的快速功率控制，比IS-95/CDMA 的800Hz 控制速度快，抗衰落性能更好，功率控制步长分别支持0.5dB 、1dB 、1.5dB 、2dB 多种情况，提高了功率控制的准确度；在3G 里面，核心网只需要知道LA/RA 和SA 即可。

一、前言与目前的手机系统GSM/GPRS比较起来，第三代无线通信系统的出现，将会带来更高的无线频宽与丰富的多媒体应用技术，在第三代无线通信系统中使用者在静止时可以提供2Mbit/sec的频宽，低速移动时可以提供384Kbits/sec的频宽，而在高速移动时则提供144Kbits/sec的频宽。

以这样的频宽来说，不只足以满足许多人对于语音传递的需求，甚至是各式各样的网络服务，都有极大的潜力无时无刻出现在使用者手机中。

第三代无线通信所包含的层面相当广泛，其中包括所会用到的技术以及在商业化过程中所面临的问题，如果以目前的架构来看，我们可以把整个系统大概分为一下五个部分：▪核心网络（Core Network）▪GSM、GPRS无线通信网络（GSM、GPRS Radio Access Network）▪WCDMA/UMTS无线通信网络（WCDMA/UMTS Radio Access Network）▪服务机制与安全（Service and Security）▪手持装置（Terminal Equipment）其中，核心网络所指的就是各系统业者用来连接各无线基地台与后端大众电话网络（PSTN）或是其他资料网络的Intranet。

通过核心网系统业者可以让手机用户的语音资料，经由业者的核心网络传递到目前通信的目的端。

因此在核心网的架构中，除了包含语音媒体资料的转换外，还包括了记录使用者资讯与计费机制的系统。

笔者认为，了解一个无线通信系统最好的方式就是由核心网着手。

因为如果一旦确实了解使用者的语音或是数据资料，是如何通过核心网来传送与处理的话，那整个系统的雏形将会很自然的在脑海中产生，进一步的再由无线通信的协议与界面来着手，在这样的学习过程中，可以在建立一个对系统的轮廓后，再逐一的把各个细节探讨完整，相信这将会是对初学无线通信的读者来说，最好的一个学习道路。

而GSM/GPRS与WCDMA/UMTS的无线通信网络，所指的就是手机与基地台间的无线通信界面与机制，这也是在认识无线通信系统中相当重要的一环。

WCDMAR4核心网组网方案目前，WCDMA系统已有R99、R4、R5三个版本完成了定稿，R5版本有待检验和完善，从未来的技术发展趋势分析，基于R4标准的技术更加完善、更具优势。

从电路域和分组域的角度剖析了WCDMA R4的核心网组网方案，展现了在3G网络建设初期核心网的完整解决方案，对运营商实现从2G网络向3G网络的平滑过渡有一定的指导意义。

1、R4核心网电路域组网方案1.1电路域承载方式的选择根据R4版本的情况，电路域的承载方式主要有时分复用（TDM）方式、IP方式以及异步传输（ATM）方式，对于移动通信运营商，电路域承载方式主要有如下两种方案：方案一：采用目前的TDM方式进行承载；方案二：采用目前软交换网的IP承载网延伸到省内，或者另外新建一个IP承载网。

采用TDM承载方式的好处是基于TDM的话路质量经过现网的考验，成熟稳定，并且现网的设备可利用度大；采用IP承载方式的好处是便于向未来的网络演进，较好地解决了传输资源的利用度问题，但其话音质量需要验证，并且增加了建设IP延伸段的费用。

考虑到未来发展的趋势，R4电路域承载方式按照IP承载考虑。

1.2话路网组网方案1.2.1本地话路网组网（1）网内：同一本地网内设有多个媒体网关（MGW）时，直接通过IP网网状互连。

（2）网间：对3G用户与2G用户、其他运营商用户间的本地话务疏通，根据MGW的设置情况有两种疏通方式：方式一：设有MGW的本地网。

MGW与所辖区域的2G移动交换中心（MSC）、网关移动交换中心（GMSC）设置直达中继；另外对本地网局所较多的地市，也可考虑通过GMSC或者汇接移动交换中心（TMSC）进行转接。

对于大本地网，如果采用网状网相连，这种组织结构比较浪费MSC的端口资源，另外局数据的设置比较复杂，建议考虑改造为通过本地汇接局或者关口局转接。

因此对于大本地网新建的3G-MGW，建议通过转接的方式与2G-MSC进行连接，主要有四种方案：方案一：通过二级汇接局进行转接；方案二：通过本地网网关局进行转接；方案三：新建专用软交换本地汇接局。

WCDMA R4核心网电路域规划方法一、概述1 R99、R4网络结构的比较WCDMA标准由3GPP组织制订，目前已经有四个版本，即R99、R4、R5和R6。

目前，R99和R4均有多家厂家能够提供系统的解决方案，而R5和R6则还很不完善。

其中R99版本已经稳定，它的主要特点是无线接入网采用WCDMA 技术，核心网分为电路域和分组域，分别支持话路业务和数据业务。

R4版本是向全分组化演进的过渡版本，与R99比较，其主要的变化是在电路域引入了软交换的概念，将控制和承载分离，话音通过分组域传递，另外，R4中也提出了信令的分组化方案，包括基于ATM和IP两种可选方式。

WCDMA R4核心网体系结构如下图所示：就网络结构而言，在R4版本中，为实现业务控制和承载的分离，将R99中的MSC分离成MSC Server和MGW两个部分，MSC Server和MGW之间的接口称为Mc接口，采用扩展的H.248为控制协议，两个MSC Server之间的接口为Nc 接口，采用BICC作为控制协议。

两个MGW之间的接口为Nb接口，其控制平面采用IPBCP协议。

一般来说，IPBCP协议流量采用隧传的方式通过Mc接口和Nc接口以Q.1990(BCTP)协议在MGW间实现承载控制信令的传送。

2 R4电路域话务模型及信令模型以下为R4电路域话务模型，作为话务和信令链路流量的计算依据。

1 2 3 4 5 6 参数名称用户忙时平均话务量平均通话时本地长长途移动主叫用户比例漫游用户比漫游出移动用户比例例漫游入移动用户比例移动用户分本地非漫游用户类长途比例漫游用户移动用户省内长途比例电信3G用户与电信3G用户间流量网间流量分电信3G用户与PSTN用户间流布量电信3G用户与其它运营商网络用户间流量内容 UE呼叫位置更新鉴权 IMSI附着 IMSI分离切换次数包括各种切换（包括RNC间、基站（NodeB）之间、小区间）MSC Server间切换的比例 MSC Server内、MGW间切换的比例MGW内,RNC间切换比例信令带宽冗余系数数值 1.2 2 2 0.4 0.4 0.6 5% 15% 25% 2.5单位次/用户/忙时次/用户/忙时次/用户/忙时次/用户/忙时次/用户/忙时次/用户/忙时与切换次数之比与切换次数之比与切换次数之比相对于0.4Erl信令负荷本次规划单位取值爱尔兰 0.02 0.02 秒 60 60 秒 90 90 % 50% 50% % 10% 5% % 5%-10% 5% % 10%-20% 20% % 80% 80% % 30%-50% 50% % % %5% 50% 45%5% 50% 45%7二、 Mc接口流量计算1 Mc接口描述MSC Server和MGW之间的接口称为Mc接口，在Mc接口上承载的信令包括RANAP、ISUP/TUP和扩展的H.248协议，其中RANAP通过MGW内置信令网关实现RNC到MSC Server之间的信令透明传送，ISUP/TUP通过MGW内置信令网关实现外网交换局到MSC Server之间的信令透明传送。

WCDMA R4核心网规划方法和原则WCDMAR4核心网在电路域中，通过引入基于软交换架构的分层结构将呼叫控制与承载层分离，同时信令和话音都可基于TDM、ATM或IP方式承载，这些变化对规划工作提出了新的要求。

R4核心网规划流程根据网元功能的不同，R4核心网络规划可以分为电路域、分组域、信令网和智能网。

下面重点介绍与R99核心网不同的电路及信令网部分的规划，其它网元规划同R99。

通常3G核心网同无线网规划一同进行，有关现有网络状况、用户及业务量预测、投资估算及经济评价等部分与无线网规划共同完成，其余部分是核心网规划的主要内容。

首先，明确网络规划建设的基本原则，确定规划中的网络的系统框架、各主要网元的基本设置原则，明确网络互通方式等，对后续规划实施起到宏观的、全局性的指导作用。

其次，确定核心网中信令及媒体流的承载实现方式，确定网络的组织结构，各网元的设置地点及规模。

最后，计算得到网络中媒体流带宽需求、信令开销及信令链路需求。

这些计算结果将作为传输网络规划输入的一部分。

R4核心网规划方案的分析1.R4核心网承载方式分析话路基于TDM承载，组大网时需要设置TMGW来汇聚MGW的话务量，不能完全扁平化组网，不能应用TrFO等关键技术。

信令网基于TDM承载时可充分利用No.7信令网的稳定可靠性，缺点是不利于网络向全IP方式演进。

话路网基于IP方式承载，MGW直接基于IP寻址，可实现扁平化组网，可利用TrFO技术节省传输带宽。

信令网基于IP承载，规模较小时可扁平化组网，组大网时为避免节点间SCTP链路配置的复杂性，需要引入基于IP的STP设备实现分级汇接。

由于IP网络的QoS及安全性的问题，目前基于IP承载的信令网在国外没有大规模商用，各厂商设备成熟情况不一，信令互通仍须测试和完善。

基于ATM的话路或信令承载方式理论上可以实现扁平化组网，但组大网时MGW间需要大量的PVC连接，对设备要求高。

目前ATM承载实现的网络在欧洲一些国家有商用，但从国内各运营商现网状况及长远发展来看，不适合在中国大规模应用。