3G核心网结构简介

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 3G网络架构及安全技术探讨 作者：张 娟 来源：《中国新技术新产品》2010年第19期

摘要:3G是个人通信发展的新阶段,引入IP技术,支持语音和非语音服务,其是在第二代网络的基础上发展起来的。本文分析了3G网络安全结构,并对安全技术作以探讨。

关键词:3G系统;网络安全;安全技术

1无线接入网架构概述 3G系统由cn(核心网),utran(无线接入网)和ue(用户装置)三部分组成。cn与utran的接口定义为iu接口,utran与ue的接口定义为uu接口,uu接口和iu接口协议分为两部分:用户平面协议和控制平面协议。

2 3G网络安全结构 3G系统是在2G的基础上发展起来的,认识到gsm/gprs的安全缺陷,3GPP采取了公开透明的设计方法推进公众对移动数据业务的信心。其安全设计基于以下假设:被动和主动的攻击是非常严重的威胁;终端设备不能被信任;网间和网内信令协议(七号信令和ip)并不安全;能够应付欺骗用户的伪基站攻击。

3G系统的安全设计遵循以下原则:所有在gsm或其他2G系统中认为是必须或应增强的安全特征在3G系统中都必须被保留,它们包括:无线接口加密;无线接口用户识别安全;无线接口用户身份保密;用户接入服务认证;在归属环境下对服务网络的信任进行最小化;网络运营商管理可移动的硬件安全模块sim,其安全功能独立于终端。3G将改进2G系统存在和潜在的弱安全功能。对3G系统将提供的新的业务提供安全保护。

3G系统除了支持传统的语音和数据业务外,还提供交互式和分布式业务。全新的业务环境体现了全新的业务特征,同时也要求系统提供对应的安全特征。这些新的业务特征和安全特征如下:不同的服务商提供多种新业务及不同业务的并发支持,因此3G安全特征必须综合考虑多业务情况下的风险性;在3G系统中占主要地位的是非话音业务,对安全性的要求更高;用户对自己的服务数据控制能力增加,终端应用能力也大为增加;3G系统中的新安全特征必须抗击对用户的主动攻击。针对3G业务特点提供新的安全特征和安全服务。

•MSS
•MSS
M3UA SCTP
IP
协议适
配 消息传
输
•SIGTRAN •I P
SIGTRAN
•MGW
M3UA=MTP3 User Adaptation MTP3用户适
配层
SCTP=Stream Control Transmission Part 流 •SGSN 控制传输协议
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
二、WCDMA R4网络原理 1、R4网络特点 2、设备功能
三、核心网接口与协议栈 1、核心网接口介绍 2、基于IP的七号信令网 3、信令网关 4、接口和协议介绍
四、核心网设备引入 1、 核心网设备引入应考虑的因素 2、电路域设备引入 3、分组域设备引入 4、3G和2G共用的网络设备
五、核心网的组网原则和路由计划 1、核心网组网总体原则 2、本地网路由 3、国内路由 4、国际路由
2 1
3
•BTS
•A •BSSAP
•BSC
•A •BSSAP
•I u -c s •RANAP
•RNC
•M c
•H.248
•SG •MGW
•Nc •BICC
•H.248 •Mc
•Nb •RTP
•SG •IW－MGW
RANAP:ATM/IP BSSAP:TDM/IP ISUP:TDM/IP
•PSTN
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•RNC
•RANAP
•SG •MGW
•IP
•MSS
•RANAP
•SCCPb
•SCCPb
•SCCPb
•SCCPb
•MTP3b •SSCF-NNI
•MTP3b
•M3UA

新的用户签约数据和多种业务增强 IP信令网：SIGTRAN
7号信令网：STP基于TDM链路组织
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版本选择（续）
不同子系统可分别选择关键技术、各自演进
无线接入网
GSM/GPRS 最高达72k到144kbps无 线数据传输
核心网（电路域）
采用传统电路交换方式组 网 无重大改进
核心网（分组域）
引入IP承载

按需拉TDM/E1---》IP承载网，天然的网状网基础
Trfo功能引入

无线子系统侧TC---》核心网MGW---》网络边缘
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7
R4网络的特点－承载控制分离
电路交换模型 计费系统 管理系统 SS7 管理系统 计费系统 软交换 H.248/MGCP T D M Line Card Time Slot 交换 Trunk Card T D M T D M MGW H.248/MGCP T D M MGW 扩展业务 SS7 R4软交换模型
本地网
业务能力
基本话音业务
可视电话
WCDMA
Iub
Node B RNC
视频电话
MSC SERVER
CS域
开放Iu， 推进开放Iub
PS域
分组域业务
GPRS
GSM
3GRel4
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6
3GPP R4网络的特点
控制和承载相分离

MSC /VLR/SSP---》 MSC server/VLR/SSP+ MGW
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9
R4网络的特点－TrFO的引入
传统的语音传送模式
AMR
TC

WCDMA系统网络结构图1.Uu:UE和UTRAN(陆地无线接入网)之间的接口,用户终端。

2.UE: 3G网络中，用户终端就叫做UE包含手机，智能终端，多媒体设备，流媒体设备等。

3.ME:4.UTRAN：陆地无线接入网。

UTRAN由NODE B和无线网络控制器（RNC）构成，NODE B相当于GSM BTS，RNC相当于GSM BSC。

3g由核心网(CN)、UMTS 陆地无线接入网(UTRAN)、用户设备(UE)三大部分组成，CN主要完成用户认证、位置管理、呼叫连接控制、用户信息传送等功能。

UTRAN 分为无线不相关和无线相关两部分，前者完成与CN 的接口，实现向用户提供QOS 保证的信息处理和传送以及用户和网络控制信息的处理和传送；无线相关部分处理与UE 的无线接入(用户信息传送、无线信道控制、资源管理等)。

UE 主要完成无线接入、信息处理等。

Node B：无线收发信机。

主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码、还包括基带信号和射频信号的转化。

5.Lub：逻辑单元块6.RNC：无线网络控制器是3G网络的一个关键网元。

它是接入网的组成部分，用于提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制。

7.Lu：逻辑单元(LU)连接陆地无线接入网（UTRAN）和CN(核心网)8.Lur：用于呼叫切换的RNC到RNC连接，通常通过OC-3链路实现。

：核心网将业务提供者与接入网，或者，将接入网与其他接入网连接在一起的网络。

通常指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。

10.Msc: 移动交换中心。

核心网CS域功能节点。

MSC/VLR的主要功能是提供CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。

11.VLR: 拜访位置寄存器, VLR动态地保存着进入其控制区域内的移动用户的相关数据，如位置区信息及补充业务参数等，并为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。

VLR从该移动用户归属的HLR中获取并保存用户数据，并在MSC处理用户的移动业务时向MSC提供必要的用户数据。