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核心网技术交流核心网技术交流中兴通讯股份有限公司移动产品事业部3G产品部2024/7/20核心网技术交流中兴通讯股份有限公司2023/8/151WCDMA核心网技术核心网技术 第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介 WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议 GSM向向WCDMA的演进的演进 WCDMA网络安全网络安全 WCDMA与与GSM/GPRS核心网比较核心网比较2024/7/20WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA2v1985年，提出年，提出FPLMTS概念，概念，1996年更名为年更名为IMT2000v1992年，年，WRC-92为为IMT2000在在2GHz分配分配230MHz的带宽的带宽v1997年，在世界范围内征求年，在世界范围内征求RTT技术候选方案技术候选方案v1998年，已提交年，已提交RTT技术候选方案的技术性能评估技术候选方案的技术性能评估v1999年，确定年，确定IMT-2000的关键技术和参数、完成的关键技术和参数、完成IMT-2000无线接口技术规范的建议无线接口技术规范的建议v1999年年11月，成立月，成立ITU-R WP 8F工作组，研究工作组，研究IMT-2000及后续系统的技术、频谱和推广等及后续系统的技术、频谱和推广等IMT-2000标准化发展历程标准化发展历程第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介2024/7/201985年，提出FPLMTS概念，1996年更名为IMT203vIMT-2000的的标准化分为核心网和无线接入网两标准化分为核心网和无线接入网两部分；部分；vITU最初的愿望：制定一个统一的无线接口标准，最初的愿望：制定一个统一的无线接口标准，制定一个公共的网络标准。因种种原因，网络部制定一个公共的网络标准。因种种原因，网络部分提出分提出“家族概念家族概念”，基于现有的第二代两大网，基于现有的第二代两大网络，即络，即GSM MAP和和IS-41核心网。核心网。v无线接口部分无线接口部分 形成多个无线技术标准，在不断融合和演进中。形成多个无线技术标准，在不断融合和演进中。第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介IMT-2000标准化发展历程标准化发展历程2024/7/20IMT-2000的标准化分为核心网和无线接入网两部分；第三代410个地面个地面RTT方案方案第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介2024/7/2010个地面RTT方案第三代移动通信标准简介2023/8/155核心网（核心网（CN）无线接入网（无线接入网（RAN）2G 3GGSMIS-41核心网核心网(CDMA网络)GSM核心网核心网IS-95CDMAcdma2000-1x、3xW-CDMA无线接口后向兼容无线接口后向兼容核心网络后向兼容核心网络后向兼容新的无线接口新的无线接口NNITD-CDMA/TD-SCDMA第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介2024/7/20核心网（CN）无线接入网（RAN）GSMIS-6ITU、3GPP、3GPP2的关系的关系第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介ITUIMT-20003GPP3GPP2ETSISMGARIBTTCTTAITU-RWP8FCWTST1P1TIAEuropeNorth AmericaAsiaITU-TWP3/11、SG2、SG13、SG162024/7/20ITU、3GPP、3GPP2的关系第三代移动通信标准简介IT7制定制定WCDMA标准的标准的 3GPPStandardOrganizationsi.e.ITURegionalMarketsStandardsSpecsWork第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介2024/7/20制定WCDMA标准的3GPPStandardRegiona83GPP3GPP2ETSIARIBTTCTTACWTST1P1TIAARIBTTCTTACWTS第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介2024/7/203GPP3GPP2ETSIARIBTTCTTACWTST1P9WCDMA核心网技术核心网技术 第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介 WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议 GSM向向WCDMA的演进的演进 WCDMA网络安全网络安全 WCDMA与与GSM/GPRS核心网比较核心网比较2024/7/20WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA10网络结构相关协议网络结构相关协议WCDMA 网络总体结构定义在网络总体结构定义在3GPP TS 23.002中中（2001-06）R993GPP TS 23.002 V3.4.0 R4 3GPP TS 23.002 V4.3.0 R53GPP TS 23.002 V5.3.0WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/20网络结构相关协议WCDMA网络总体结构定义在3GPPTS11R99的网络结构图的网络结构图HLRHLRGnSGSNSGSNGGSNGGSNMSC/VLRMSC/VLRGrGsNode BNode BIubIubGMSCGMSCIuCSIuPSInternetInternet PSTN/ISDNPSTN/ISDNCDGi信令数据信令数据信令信令UEUERNCRNCIurIuCSIuPSCNCNRNSRNSIubRNCRNCNode BNode BNode BNode BBTSBTSBSCBSCAGbAbisGc2024/7/20R99的网络结构图HLRGnSGSNGGSNMSC/VLRG12基于基于ALL IP（R4）网络结构网络结构SGSNRNCRNCBSCBSCMGWMGWIP over AnyingBackboneMGWHLRGMSC ServerGMSC ServerMSC ServerMSC ServerGGSNIu-PSIu-CSMcNcDCMcNbGbAGrNodeNode B BBTSBTST-SGWR-SGWExternalIP networksOther PLMNPSTN/ISDN2G NET2024/7/20基于ALLIP（R4）网络结构SGSNRNCBSCMGWI13MSCMSCMGWMGW MSC ServerMSC Server 主要包括主要包括MSC的的呼叫控制和移动控呼叫控制和移动控制部分制部分,负责处理信令负责处理信令.是是CN和和UTRAN在在Iu口上的接口实体；对口上的接口实体；对一定义网络来说，是一定义网络来说，是PSTN/PLMN的传输的传输终点；实体负责处理用户数据终点；实体负责处理用户数据.R99MSC的变化的变化R4/5.2024/7/20MSCMGWMSCServer主要包括MSC的呼叫控14实体变化实体变化连接连接3G CN与传统与传统PSTN/PLMN的信令网的信令网关，用于转换与呼叫有关的信令，完成关，用于转换与呼叫有关的信令，完成IP地址与地址与PSTN/PLMN地址的映射转换地址的映射转换T-SGW(Transport Signaling Gateway Function)R-SGW(Roaming Signaling Gateway Function)完成完成2G与与3G的电路的电路/分组交换网之间的分组交换网之间的漫游信令的转换。即执行在传输级转换漫游信令的转换。即执行在传输级转换信令的工作信令的工作,不处理不处理MAP或或CAP,但必须处但必须处理理SCCP.WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/20实体变化连接3GCN与传统PSTN/PLMN的信令网关，用15实体变化实体变化Gr(MAPbased)Gc(MAPbased)Cx(IP basedinterface)MhSGSNLocationinformationSubscriptioninformationHSS(HLR/UMS).WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议GGSNR-SGWCSCF2024/7/20实体变化Gr(MAPbased)Gc(MAPbased)16UENode B(LMUType B)HLRGatewayMLCExternalLCSclientLeLgLgLhGatewayMLCOtherPLMNLMUType AUuIuIubgsmSCFLcCBCIuBC 3G-SGSN3G-MSC/VLRRNCNode B(LMUType B)IurIubSRNC(SMLCfunctio-nality)SMLCSMLCLpUMTS PLMN 的的LCS配置配置2024/7/20UENodeB(LMUTypeB)HLRGatewayM17MSCGMSCHLRCDVLRBgsmSCFgsmSSFgsmSSFgsmSRF用户数据用户数据用户数据用户数据信令信令信令信令CAMEL实体的配置实体的配置gprsSSFSGSNGr2024/7/20MSCGMSCHLRCDVLRBgsmSCFgsmSSFgs18CBS实体的配置实体的配置UEIuBCBSSAbisBSCBTSBTSRNSIubRNCNode BNode BCNNote1CBC2024/7/20CBS实体的配置UEIuBCBSSAbisBSCBTSBTS19基于基于ALL IP（R5）网络结构网络结构SGSNRNCRNCBSCBSCMGWMGWIP over AnyingBackboneMGWHSS(HLR)GMSCGMSC ServerServerMSC ServerMSC ServerGGSNIu-PSIu-CSMcNcDCMcNbGbAGrNodeNode B BBTSBTST-SGWR-SGWPSTN/ISDN2G NETCxIP Multimedia NetworksCSCFIu-CSIu-PS2024/7/20基于ALLIP（R5）网络结构SGSNRNCBSCMGWI20IP MultimediaNetworksLegacy mobilesignalling NetworksIM 子系统实体配置子系统实体配置IM SubsystemCSCFMGCFHSSCxMGWT-SGWR-SGWPSTNMcMhMgMmMRFMrGiGiGiGiCSCFMwMs(IP Multimedia)(IP Multimedia)WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/20IPMultimediaNetworksLegacymo21CSCF（Call State Control Function）CSCFFSPD(Serving Profile Database)逻辑功能组成逻辑功能组成是全IP网络中的新概念，作用类似与MSC。在全IP网络中完成呼叫接续与控制等，通过与HSS交互，得到配置信息.FAH(Address Handing)FICGW(Incoming call gateway)FCCF(Call Control Function)WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/20CSCF（CallStateControlFuncti22RNSRNCRNSRNC核心网络核心网络(CN)Node BNode BNode BNode BIuIuIurIubIubIubIubUEUuUuUE WCDMA系统组成系统组成2024/7/20RNSRNCRNSRNC核心网络(CN)Node23Iu 接口结构接口结构WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议Core Network(CN)UTRANNode BNode BNode BNode BRNCIu Interface“Iu-BC”“Iu-CS”BC DomainCS DomainPS Domain“Iu-PS”RNC2024/7/20Iu接口结构WCDMA核心网结构及协议CoreNetwo24Physical LayerATMQ.2150.1Q.2630.1RANAPIu UP ProtocolLayerTransportTransportNetworkNetworkLayerLayerControl PlaneUser PlaneControl PlaneRadioRadioNetworkNetworkLayerLayerSSCOPAAL5SSCOPSSCF-NNIAAL2MTP3bMTP3bSCCPSSCF-NNIAAL5User PlaneUser PlaneIu_CS 接口协议栈接口协议栈WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/20PhysicalLayerATMQ.2150.1Q.26325WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议CNUTRANATM接口接口Iu接口底层承载接口底层承载2024/7/20WCDMA核心网结构及协议CNUTRANATM接口Iu接口底26v ATM信元长度较小，保证实时业务的短时延。v ATM综合了电路交换（支持实时业务、数据透明传输、端到端）和分组交换（支持可变比特率、业务统计复用）的优点。IP技术技术适合于实时性要求不高的业务，它无法克服自身延迟的缺点。为什么引入为什么引入ATM技术，而不是技术，而不是IP技术？技术？2024/7/20ATM信元长度较小，保证实时业务的短时延。IP技术适合于27应用协议应用协议数据流数据流ALCAP(s)物理层物理层信令承载信令承载传输传输用户用户网络网络平面平面控制平面控制平面用户平面用户平面传输网络传输网络控制平面控制平面 无线无线网络层网络层 Iu接口协议模型接口协议模型信令承载信令承载数据承载数据承载 传输传输网络层网络层传输传输用户用户网络网络平面平面WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/20应用协议数据流ALCAP(s)物理层信令承载传输用户网络平面28“层面分离层面分离”的思想是什么？的思想是什么？v 层：无线网络层层：无线网络层（RNL）和传输网络层和传输网络层（TNL）v 面：控制面面：控制面Control Plane和用户面和用户面User Plane2024/7/20“层面分离”的思想是什么？层：无线网络层（RNL）和传输网29高层高层ATM 层层 I.361物理层物理层用户面用户面控制面控制面管理面管理面面面 管管 理理高层高层层层 管管 理理ATM 适配层适配层 I.362/363WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议ATM 网络协议参考模型网络协议参考模型2024/7/20高层ATM层I.361物理层用户面控制面管理面面30Iu_CS 接口接口协议栈协议栈Physical LayerATMQ.2150.1Q.2630.1RANAPIu UP ProtocolLayerTransportTransportNetworkNetworkLayerLayerControl PlaneUser PlaneControl PlaneRadioRadioNetworkNetworkLayerLayerSSCOPAAL5SSCOPSSCF-NNIAAL2MTP3bMTP3bSCCPSSCF-NNIAAL5User PlaneUser PlaneAAL2用于承载用于承载CS域域的用户平面的用户平面数据流。数据流。AAL5适适用于非实时用于非实时、VBR数据流。数据流。2024/7/20Iu_CS接口协议栈PhysicalLayerATMQ.31Iu-CS接口协议栈接口协议栈Physical LayerATMQ.2150.1Q.2630.1RANAPIu UP ProtocolLayerTransportTransportNetworkNetworkLayerLayerControl PlaneUser PlaneControl PlaneRadioRadioNetworkNetworkLayerLayerSSCOPAAL5SSCOPSSCF-NNIAAL2MTP3bMTP3bSCCPSSCF-NNIAAL5User PlaneUser Plane2024/7/20Iu-CS接口协议栈PhysicalLayerATMQ.232RAB：Radio Access BearerUTRANUECNAccess StratumNon-Access StratumRadio(Uu)IuIuUPRadioIuUPTransportLayerNAS DataStreamsNAS DataStreamsRadioprotocolsUser planeData BearersProtocolsUser planeData BearersProtocolsprotocols承载能力的描述承载能力的描述WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/20RAB：RadioAccessBearerUTRANUE33RANAP从消息传递方式上，从消息传递方式上，分面向连接和无连分面向连接和无连接型接型在应答方式上，在应答方式上，分有响应、无响应和分有响应、无响应和多响应多响应负责负责Iu接口接口CN和和RNC之间的信令之间的信令交互交互,封装和承载高层协议封装和承载高层协议RANAP应用分析举例（应用分析举例（1）WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/20RANAP从消息传递方式上，在应答方式上，负责Iu接口CN和34UTRANUTRANCore NetworkIuAfter SRNS RelocationUECore NetworkIurUEBefore SRNS RelocationCellsIuSRNSDRNSRANAP应用分析举例（应用分析举例（2）SRNSRNSWCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/20UTRANUTRANCoreNetworkIuAfter35RANAP应用分析举例应用分析举例（3）SRNS Relocation and Routeing Area UpdateBeforeAfterLA2,RA2LA1,RA1HLR/AuColdSGSNGGSNnewSGSNsourceSRNCnewMSC/VLRoldMSC/VLRMStargetRNCWCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议Iur2024/7/20RANAP应用分析举例（3）SRNSRelocatio36由由UE发起的到发起的到PSTN的呼叫的建立的呼叫的建立WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议PSTN1234562024/7/20由UE发起的到PSTN的呼叫的建立WCDMA核心网结构及协议37AAL-2AMRIu UPATMTime SlotPCMATMAAL-2UP FPL1 RFPhysical ChannelsL1 RFPhysical ChannelsRLCMACAMRAAL-2Iu UPATMAAL-2RLCMACUP FPUser dataPSTNISDN3GUTRAN3GMSCPSTN 的话音信息流向的话音信息流向WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/203G-MSC/VLRRNCNodeBUEAAL-2AMR38WCDMA和和GSM语音业务的区别语音业务的区别 编码方式不一样编码方式不一样 GSM语音编码方案为语音编码方案为REPLTP（规则脉冲激励长期预测）规则脉冲激励长期预测）编码速率为编码速率为13Kbps WCDMA语音编码方案为语音编码方案为AMR（自适应可变速率编码），可提自适应可变速率编码），可提 供供8种编码速率（种编码速率（4.7512.2kbit/s）。）。最重要的是最重要的是3G可以根据网络资源的当前状况为用户分可以根据网络资源的当前状况为用户分 配合适的带宽资源。配合适的带宽资源。2024/7/20WCDMA和GSM语音业务的区别编码方式不一样最重要的是39SSCF-NNISSCOPAAL5IPSCTPSCCPSSCF-NNIMTP3-BM3UARANAPIu UP ProtocolLayerTransportNetworkLayerPhysical LayerControl PlaneUser PlaneUser PlaneControl PlaneRadioNetworkLayerATMAAL5IPGTP-UPhysical LayerATMUser PlaneIu_PS协议结构协议结构WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议UDP2024/7/20SSCF-NNISSCOPAAL5IPSCTPSCCPSSC40分组数据包传输过程分组数据包传输过程WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议Gn子网子网SGSNGGSNFirewallRouterGnGnGnGi用户IP地址池DNSInternetRNSIu-PS2024/7/20分组数据包传输过程WCDMA核心网结构及协议Gn子网SGSN41数据在各层进行的处理数据在各层进行的处理源源IP地址是地址是GGSN分配分配给给PDP上下文的上下文的IP目的目的IP地址是应用服务器的地址地址是应用服务器的地址源和目的源和目的IP地址是地址是RNC、SGSN和和GGSN的的IPWCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/20数据在各层进行的处理源IP地址是GGSN分配源和目的IP地址42Iu UP ProtocolLayerUser PlaneUser PlaneAAL5IPUDPGTP-UIu UP ProtocolLayerUser PlaneAAL2Q.2150.1Q.2630.1Control PlaneControl PlaneAAL5SSCOPSSCF-NNIMTP3bUser Plane建立连接建立连接Physical LayerATMTransportTransportNetworkNetworkLayerLayerRANAPControl PlaneRadioRadioNetworkNetworkLayerLayer为什么为什么Iu-CS和和Iu-PS协议栈相比，协议栈相比，Iu-CS在在TNL上需要控制平面？上需要控制平面？2024/7/20IuUPProtocolLayerUserPlaneU43Physical LayerMTPSCCPBSSAPMTPSCCPBSSOMAPA三种接口控制面的比较三种接口控制面的比较GbGMM/SMLLCBSSGPL1bisNetworkServiceL1RRCMACATMRANAPAAL5RelayUuRLCSignallingBearerSCCP ATMAAL5Iu-PsSCCPSignalingBearerRANAPGMMSM/SMS3G-SGSNRNS2G-SGSNA接口信令模型接口信令模型R99 Iu-PS从信令承载方式上的比较从信令承载方式上的比较.A/Gb/Iu接口的比较接口的比较(1)2024/7/20PhysicalLayerMTPSCCPBSSAPMTPS44Iu-PSATMUDP/IPGTP-UAAL5L1UDP/IPGTP-UL2Relay3G-SGSNRelayGTP-USNDCPLLCBSSGPL1bisL2L1IPGbNetworkServiceUDP2G-SGSNIu-PS和和Gb接口用户面的比较接口用户面的比较WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议2024/7/20Iu-PSATMUDP/IPGTP-UAAL5L1UDP/I45WCDMA核心网技术核心网技术 第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介 WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议 GSM向向WCDMA的演进的演进 WCDMA网络安全网络安全 WCDMA与与GSM/GPRS核心网比较核心网比较2024/7/20WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA46Homestratum/ServingStratumUSIMHETransportstratumMESNANApplicationstratumUserApplicationProviderApplication(IV)(III)(II)(I)(I)(I)(I)(I)3G的安全结构的安全结构网络接入安全网络接入安全用户域的安全用户域的安全网络域安全网络域安全应用域的安全应用域的安全2024/7/20Homestratum/ServingStratumUSIM473G网络无线接入安全机制网络无线接入安全机制UICHEVLR(SGSN)UICSNAKAVLRAKASNUSIMAKAUSIMUEUICUEDCUEDIUERNCDCRNCDIRNCHLRAKAVLRAKAHLREUICUSIMUIDNEUICUIDNEUIC：提供增强用户身份机密性的机制（optional）。UIC：提供用户身份机密性的传统机制。AKA：认证和密钥协商机制。认证和密钥协商机制。DC：用户和信令数据加密。DI：信令数据的数据完整性保护。2024/7/203G网络无线接入安全机制UICHEVLR(SGSN)UIC48MSMSSN/VLRSN/VLRHE/HLRHE/HLRGenerate authenticationGenerate authenticationvectors AV(1.n)vectors AV(1.n)StoreauthenticationvectorsSelectauthenticationvectorAV(i)Authentication data requestAuthentication data responseAV(1.n)User authentication requestRAND(i)|AUTN(i)User authentication responseRES(i)Compare RES(i)and XRES(i)Compare RES(i)and XRES(i)Verify AUTN(i)Verify AUTN(i)Compute RES(i)Compute RES(i)ComputeCK(i)andIK(i)SelectCK(i)andIK(i)Authentication andAuthentication andkey establishmentkey establishmentDistribution ofauthenticationvectors from HEto SNAV=(RAND,XRES,CK,IK,AUTN）AKA过程过程2024/7/20MSSN/VLRHE/HLRGenerateauthent49其中：f1网络鉴权函数；f2用户鉴权函数；f3加密密钥生成函数；f4完整性密钥生成函数；f5正常情况下用的匿名密钥生成函数。3G五元组五元组AV的产生的产生2024/7/203G五元组AV的产生2023/8/1550收到（收到（RAND,AUTN）后，后，USIM的操作的操作2024/7/20收到（RAND,AUTN）后，USIM的操作2023/8/151其中：f1*重同步消息鉴权函数；f5*重同步情况下用的匿名密钥生成函数；AMF*是AMF的缺省值。当当USIM认为认为SQN不在正确范围，发起重同步过程不在正确范围，发起重同步过程2024/7/20其中：f1*重同步消息鉴权函数；f5*重同52收到（收到（RAND,AUTS）后，后，HLR/AuC的操作的操作2024/7/20收到（RAND,AUTS）后，HLR/AuC的操作2023/53Release99+VLR/SGSNRelease98-VLR/SGSNRelease99+HLR/AuCUSIMRANDAUTNRESCKIKCK,IKKcUTRANR99+MERANDAUTNRESKcCK,IKKcGSMBSSCK,IKKcRES SRESCK,IKKcR98-MECK,IKKcCK,IKKcRES SRESRANDSRESKcKcRANDSRESKcKcR99+MEorR98-ME*CK,IKKcRES SRESQuintetsTripletsCK,IKKcRES SRESUMTSsecuritycontextGSMsecuritycontextCK,IKKcUMTS 用户的用户的AKA（认证和密钥协商）认证和密钥协商）2024/7/20Release99+VLR/SGSNRelease9854加密模式加密模式PLAINTEXTBLOCKf8COUNT-CDIRECTIONBEARERLENGTHCKKEYSTREAMBLOCKCIPHERTEXTBLOCKf8COUNT-CDIRECTIONBEARERLENGTHCKKEYSTREAMBLOCKPLAINTEXTBLOCKSenderUE or RNCReceiverRNC or UE2024/7/20加密模式PLAINTEXTBLOCKf8COUNT-CDIR55完整性保护方法完整性保护方法f 9COUNT-IDIRECTIONMESSAGEFRESHIKMAC-If 9COUNT-IDIRECTIONMESSAGEFRESHIKXMAC-ISenderUE or RNCReceiverUE or RNC2024/7/20完整性保护方法f9COUNT-IDIRECTIONMESS56GSM/GPRSGSM/GPRS使用三元组使用三元组使用三元组使用三元组3 3GG使用五元组使用五元组使用五元组使用五元组AVAVGSM/GPRSGSM/GPRS只有网络对用户的接入认证只有网络对用户的接入认证只有网络对用户的接入认证只有网络对用户的接入认证3 3GG实现了网络和用户之间的双向认证实现了网络和用户之间的双向认证实现了网络和用户之间的双向认证实现了网络和用户之间的双向认证3G与与2G的安全比较（的安全比较（1/2）2024/7/20GSM/GPRS使用三元组3G使用五元组AVGSM/GPRS57GSM/GPRSGSM/GPRS加密分别在加密分别在加密分别在加密分别在BTS/SGSNBTS/SGSN实现实现实现实现3 3GG增加了信令的完整性保护，以及同步消息认证机制增加了信令的完整性保护，以及同步消息认证机制增加了信令的完整性保护，以及同步消息认证机制增加了信令的完整性保护，以及同步消息认证机制3 3GG的加密和完整性保护在的加密和完整性保护在的加密和完整性保护在的加密和完整性保护在RNCRNC中实现中实现中实现中实现3G与与2G的安全比较（的安全比较（2/2）2024/7/20GSM/GPRS加密分别在BTS/SGSN实现3G增加了信令58WCDMA核心网技术核心网技术 第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介 WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议 GSM向向WCDMA的演进的演进 WCDMA网络安全网络安全 WCDMA与与GSM/GPRS核心网比较核心网比较2024/7/20WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA593G与与2G/2.5G核心网差别核心网差别FIu接口和接口和AGb接口接口FR99 PS 域和域和 GPRSF安全性方面安全性方面F业务方面业务方面2024/7/203G与2G/2.5G核心网差别Iu接口和AGb接口R9960Iu接口和接口和AGb接口的差别接口的差别CNUTRANATM接口接口2024/7/20Iu接口和AGb接口的差别CNUTRANATM接口202361Iu接口和接口和AGb接口的差别接口的差别FF3 3GG中中中中IuIu接口代替接口代替接口代替接口代替GSM AGSM A和和和和GPRS GbGPRS Gb接口接口接口接口FFCS/PSCS/PS域的域的域的域的IuIu接口部分分别称接口部分分别称接口部分分别称接口部分分别称Iu_CS/Iu_ PSIu_CS/Iu_ PSFFIuIu控制控制控制控制/用户平面分别传输信令用户平面分别传输信令用户平面分别传输信令用户平面分别传输信令/用户数据用户数据用户数据用户数据2024/7/20Iu接口和AGb接口的差别3G中Iu接口代替GSMA和G62Iu-CS和和A接口的比较接口的比较最大差别最大差别最大差别最大差别FFIu_CSIu_CS采用采用采用采用ATMATM的的的的AAL2AAL2协议承载用户数据协议承载用户数据协议承载用户数据协议承载用户数据FFA A接口采用接口采用接口采用接口采用6464kbpskbps的地面电路的地面电路的地面电路的地面电路承载用户数据承载用户数据承载用户数据承载用户数据FF对于对于对于对于A A接口接口接口接口,地面电路由地面电路由地面电路由地面电路由MSCMSC分配分配分配分配FF对于对于对于对于Iu_CSIu_CS接口接口接口接口,地面电路由地面电路由地面电路由地面电路由RNCRNC分配分配分配分配FIu和和A接口是分别建立在接口是分别建立在ATM和和No.7信令的信令的SCCP的基础之上的基础之上2024/7/20Iu-CS和A接口的比较最大差别Iu_CS采用ATM的AAL63Iu_PS和和Gb接口之间的差别接口之间的差别SSCF-NNISSCOPAAL5IPSCTPSCCPSSCF-NNIMTP3-BM3UARANAPIu UP ProtocolLayerTransportNetworkLayerPhysical LayerControl PlaneUser PlaneUser PlaneControl PlaneRadioNetworkLayerATMAAL5IPGTP-UPhysical LayerATMUser PlaneUDP作为作为PS域的域的用户数据传输承载用户数据传输承载2024/7/20Iu_PS和Gb接口之间的差别SSCF-NNISSCOPAA64Iu_PS和和Gb接口之间的差别接口之间的差别在承载意义上说，Gb口的用户面和控制面都承载在帧中继上Iu_PS口，底层是承载在ATM的AAL5适配层上对物理层来说，Gb口采用E1，Iu_PS口采用STM-1(155Mbps)光接口等2024/7/20Iu_PS和Gb接口之间的差别在承载意义上说，Gb口的用户面65Iu_PS和和Gb接口之间的差别接口之间的差别对于GPRS，是在SNDCP层上；对于Iu_PS，工作在RNC中完成用户数据面数据用户数据面数据的加密处理方法不同的加密处理方法不同2024/7/20Iu_PS和Gb接口之间的差别对于GPRS，是在SNDCP层66移动智能网移动性管理R99 PS 域和域和 GPRS之间的差别之间的差别Iu_Ps与Gb接口之间的差别路由区更新2024/7/20移动智能网移动性管理R99PS域和GPRS之间的差别I67R99 PS 域和域和 GPRS之间的差别之间的差别（续）（续）移移 动动 性性 管管 理理 方方 面面 MS MM MS MM 移动性管理状态机迁移图移动性管理状态机迁移图移动性管理状态机迁移图移动性管理状态机迁移图IDLEGPRS AttachPDU TransmissionREADY Timer ExpiredOrForce to STANDBYREADYSTANDBYGPRS DETACHGPRS MS MM StatesPS AttachPS SignallingConnection ReleasePS SignallingConnection EstablishPS DetachDetach,PS Attach Reject,RAU RejectR99 PS 域 MS MM StatesPMM-IDLESM-ACTIVE orINACTIVEPMM-CONNECTEDSM-ACTIVE orINACTIVEPMM-DETACHED2024/7/20R99PS域和GPRS之间的差别（续）移动性管68R99 PS 域和域和 GPRS之间的差别之间的差别（续）（续）移移 动动 性性 管管 理理 方方 面面 SGSN 移动性管理状态机迁移图移动性管理状态机迁移图GPRS SGSN MM StatesIDLEGPRS AttachPDU TransmissionREADYSTANDBY CancellocationOrImplicit DetachREADY Timer ExpiredOrForce to STANDBYOrAbnormal RLC ConditionGPRS DETACHOrCancellocationPS AttachPS SignallingConnection ReleasePS SignallingConnection EstablishPS DetachDetach,PS Attach Reject,RAU RejectR99 PS 域 SGSN MM StatesPMM-IDLESM-ACTIVE orINACTIVEPMM-CONNECTEDSM-ACTIVE orINACTIVEPMM-DETACHEDServing RNCrelocation2024/7/20R99PS域和GPRS之间的差别（续）移动性管69R99 PS 域和域和 GPRS之间的差别之间的差别（续）（续）路由区更新方面路由区更新方面GPRS中跨中跨SGSN的重定位示意图的重定位示意图RA1HLR/AuColdSGSNGGSNRA2newSGSNsource BSCMStargetBSC缓存区发生在缓存区发生在SGSN;在在GPRS中中,只有硬切换只有硬切换2024/7/20R99PS域和GPRS之间的差别（续）路由区更新方面70RA1HLR/AuColdSGSNGGSNRA2newSGSNsourceSRNCMStargetRNCR99 PS 域和域和 GPRS之间的差别之间的差别 路由区更新方面路由区更新方面R99 PS域中跨域中跨SGSN的重定位示意图的重定位示意图缓存区发生在缓存区发生在RNS;降降低了低了SGSN的设计复杂的设计复杂性性,平衡无线信道容量平衡无线信道容量和处理能力和处理能力重要的是重要的是具有了接口具有了接口Iur从路由区更新角度考虑从路由区更新角度考虑,具有具有“软切换软切换”概念概念2024/7/20RA1HLR/AuColdSGSNGGSNRA271加密模式加密模式加密模式加密模式完整性保护完整性保护完整性保护完整性保护同步消息认证同步消息认证同步消息认证同步消息认证网络域安全网络域安全网络域安全网络域安全安全性方面差别安全性方面差别2024/7/20加密模式完整性保护同步消息认证网络域安全安全性方面差别20272安全性方面的差别：安全性方面的差别：鉴权鉴权随机发生器算法?算法MSNetworkSRESRANDSRESKiKi符合响应？符合响应？GSM使用的是鉴权三元组使用的是鉴权三元组（RAND、SRES、Kc)2024/7/20安全性方面的差别：鉴权随机发生器算法?算法MSNetwork73安全性方面的差别：安全性方面的差别：鉴权鉴权R99中，是鉴权中，是鉴权五五元组元组（RAND、XRES、CK、IK、AUTN)核心是引入了网络鉴权令牌核心是引入了网络鉴权令牌AUTN2024/7/20安全性方面的差别：鉴权R99中，是鉴权五元组核心是引入了网络743G对业务本身并对业务本身并没有标准化没有标准化3G对业务能力进行对业务能力进行标准化标准化业务可以不相同业务可以不相同这也是第三代移动通信系统与以前系统的最主要的区别。这也是第三代移动通信系统与以前系统的最主要的区别。业务方面的差别业务方面的差别2024/7/203G对业务本身并没有标准化3G对业务能力进行标准化业务可以不75丰富多彩的丰富多彩的3G业务业务2024/7/20丰富多彩的3G业务2023/8/1576WCDMA核心网技术核心网技术 第三代移动通信标准简介第三代移动通信标准简介 WCDMA核心网结构及协议核心网结构及协议 GSM向向WCDMA的演进的演进 WCDMA网络安全网络安全 WCDMA与与GSM/GPRS核心网比较核心网比较2024/7/20WCDMA核心网技术第三代移动通信标准简介WCDMA77GSM向向WCDMA的演进的演进10 k100 k64 k1 M2 M1 k9899000102时间时间速率速率bps9.6SMS14.4EDGE电路型电路型分组型分组型话音GPRS2.5代代IMT-2000WCDMACDMATDD3代代HSCSD网络的演进其实就是业务的演进网络的演进其实就是业务的演进2024/7/20GSM向WCDMA的演进10k100k64k1M278中兴通讯进行中兴通讯进行3G演进的原则是什么？演进的原则是什么？最大限度地保护投最大限度地保护投资人的利益资人的利益GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20中兴通讯进行3G演进的原则是什么？最大限度地保护投资人的利益79由于与由于与GSM的的TDMA技术相比，技术相比，WCDMA采用了采用了CDMA技术。技术。因而在无线侧是革命性的。因而在无线侧是革命性的。无线侧的演进方案是采用叠加，即需要重新建设无线侧的演进方案是采用叠加，即需要重新建设WCDMA的无线接入网络的无线接入网络RNS。演进的实现演进的实现GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20由于与GSM的TDMA技术相比，WCDMA采用了CDMA技80低成本演进的焦点在于如何对核心网络低成本演进的焦点在于如何对核心网络CN进行演进进行演进.GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20低成本演进的焦点在于如何对核心网络CN进行演进.GSM向81直接上3G核心网和3GRNS3 3G G CNCN3 3G G RNSRNS没有没有2G网络的情况网络的情况GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20直接上3GCN3GRNS没有2G网络的情况GSM向WCD82核心网核心网演进的方式演进的方式 升级？升级？叠加叠加？无论升级还是叠加，中兴通讯都能够提供完整的解决方案无论升级还是叠加，中兴通讯都能够提供完整的解决方案拥有拥有2G网络的情况网络的情况GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20核心网升级？叠加？无论升级还是叠加，中兴通讯都能够提供完83总体把握的建设原则总体把握的建设原则 不同地区根据具体情况采用升级、不同地区根据具体情况采用升级、叠加或混合的网络建设方案叠加或混合的网络建设方案 网络演进是个渐进的过程，同时网络演进是个渐进的过程，同时 也是一个复杂的工程也是一个复杂的工程GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20总体把握的建设原则不同地区根据具体情况采用升级、84可以最大限度地可以最大限度地利用利用F传输网络传输网络F网管系统网管系统F信令网络信令网络FF 智能网络智能网络FF 电力系统电力系统在演进的步骤中在演进的步骤中可利用的资源可利用的资源GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20可以最大限度地利用传输网络网管系统信令网络智能网85对原有对原有GSM交交换网络进行软换网络进行软硬件升级硬件升级然而，然而，WCDMA的的CN底层承载采用了底层承载采用了ATM技术，较技术，较GSM发生了重大变革发生了重大变革.对对GSM网络升级，网络升级，改动相当大改动相当大核心网络的演进方案核心网络的演进方案GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20对原有GSM交换网络进行软硬件升级然而，WCDMA的CN底层863GUTRAN2GBSSHLR/AUC3GCN2GCNEIR对于核心网叠加方案的考虑对于核心网叠加方案的考虑GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/203GUTRAN2GBSSHLR/AUC3GCN2GC87适用范围：适用范围：在第三代业务量较大的地区在第三代业务量较大的地区 原有设备采用旧机型原有设备采用旧机型 特别是特别是GSM网络（电路域）网络（电路域）叠加方案的考虑叠加方案的考虑GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20适用范围：在第三代业务量较大的地区原有设备采88叠加网的优点叠加网的优点GSM向向WCDMA的演进的演进 两代网的关系是互补合作，而不是竞争。两代网的关系是互补合作，而不是竞争。运营商优化了网络资源配置，补充新的频谱和核运营商优化了网络资源配置，补充新的频谱和核 心网资源。心网资源。引入了宽带接入，为向全引入了宽带接入，为向全IP网过渡创造有利条件。网过渡创造有利条件。分流了语音和数据，刺激了业务增长，分流了语音和数据，刺激了业务增长，3G得到了得到了 真实的发展。真实的发展。2024/7/20叠加网的优点GSM向WCDMA的演进两代网的关系是互补89适用范围：适用范围：在第三代业务量不大，系统有容量的地区在第三代业务量不大，系统有容量的地区 设备采用新机型设备采用新机型 与与GPRS等业务交叉的时期等业务交叉的时期 分组域可以谨慎考虑升级分组域可以谨慎考虑升级升级方案的考虑升级方案的考虑GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20适用范围：在第三代业务量不大，系统有容量的地区903GUTRAN2GBSSHLR/AUC2G/3GCNPS3GCNCS2GCNCSEIR叠加升级混合方案的考虑叠加升级混合方案的考虑GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/203GUTRAN2GBSSHLR/AUC2G/3GCNP91由于2G核心网在设计建设时冗余甚小，而冗余是对网络起着保护作用的，强行升级、扩容势必影响网络的稳定性针对网络侧而言，全IP是核心网的目标，升级又增添了2G电路交换的包袱，给将来的全IP的网络演进带来困难核心网只占整个移动网建设成本的20%左右，从风险和收益的角度来说，升级不是最优！升级的弊端升级的弊端GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20由于2G核心网在设计建设时冗余甚小，而冗余是对网针对网络侧而92总总 结结结合现网现状，进行结合现网现状，进行WCDMA演进演进 充分利用现网设备；充分利用现网设备；叠加为主，升级为辅，谨慎升级；叠加为主，升级为辅，谨慎升级；采用升级、叠加或混合的网络解决方案；采用升级、叠加或混合的网络解决方案；GSM向向WCDMA的演进的演进2024/7/20总结结合现网现状，进行WCDMA演进充分利用现网设93衷心感谢各位新同志对衷心感谢各位新同志对3G产品的关心和支持！产品的关心和支持！2024/7/20衷心感谢各位新同志对3G产品的关心和支持！2023/8/1594
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