1、构筑可持续发展的构筑可持续发展的3 3GG网络网络WCDMA核心网PS原理1PS域原理概述域原理概述PS域接口和协议域接口和协议PS域信令流程域信令流程PS域域组网相关技术组网相关技术提提 纲纲2分组域网元在移动网络中的位置分组域网元在移动网络中的位置RNCNode BTDM/ATMPSTNIPIu-PSGnGnGpGiCGBilling CenterGaHLRMSCGGSNGMSCv移动性管理v网络接入控制v用户数据和会话管理v计费信息收集v路由选择和转发v路由选择与转发v封装和隧道传输v用户数据和会话管理v动态分配IP地址v计费信息收集v用户认证、安全管理Inter-PLMNv计费信息收集
2、v话单格式转换BSCBTSSGSNGbInternet3SGSN主要功能主要功能路由选择转发支持对PDP PDU的封装和去封装功能用户数据管理存储、修改和删除当前用户数据并支持HLR插入或删除用户数据移动性管理附着、分离、位置管理、清除、业务请求计费话单处理 话单采集、话单格式转换 话单存储GPRS寻呼、Gs联合寻呼、RNC无线资源管理无线资源管理4q 路由选择与转发、地址翻译和映射q 封装和隧道传输q 用户数据管理q 会话管理、互通功能q IP地址管理q 计费信息收集q 用户认证，支持透明/非透明的Internet接入功能GGSN主要功能主要功能5CG的功能的功能计费中心BSGPRS Bor
3、eTCP/IP网络SGSN/GGSNSGSN/GGSNCGTCP/UDPGTP协议FTAM/FTPFTAM/FTPCG OMM ServerCG OMM ClientCG OMM Client6SGSNGGSNBackbone NetworkS-SMT-CDRS-CDRM-CDRS-SMO-CDRG-CDRCG处理的的话单类型处理的的话单类型7PS域原理概述域原理概述PS域接口和协议域接口和协议PS域信令流程域信令流程PS域组网相关技术域组网相关技术提提 纲纲8PS域主要接口域主要接口接接口口相相关关实实体体接接口口功功能能Iu-PS 接口SGSNRNC用于传送会话管理(SM)和移动性管理(M
4、M)信息。（25.41x）Gr 接口SGSN-HLR完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理。同C 接口功能相似。（29.002）Gn 接口SGSN-GGSN采用 GTP 协议，在 GSN 设备间建立隧道，传送数据包。（29.060）Gp 接口SGSN-BG不同 PLMN 的 GSN 间的接口，用于运营商之间的分组域互联互通。Gp 的协议栈同 Gn，设备上经 BG(主要提供路由和防火墙功能)连接到对端到 GSN。Gc 接口GGSN-HLR该接口为可选，实现 GGSN 与 HLR 之间的信息交互功能，主要用于网络侧激活时 GGSN 从 HLR 获取签约用户的相关信息。Gf 接口SGSN-EIR
5、当 SGSN 需要检查国际移动设备识别码（IMEI）的合法性时，需要通过 Gf 接口与 EIR 交换与 IMEI 有关的信息。本接口通过基于 No.7 信令的 MAP 协议实现以上功能。Gi 接口GGSN-InternetGGSN 与外部数据网之间的接口，基于 TCP/IP 协议实现外部分组网络的互联功能。9核心网分组域各接口信令核心网分组域各接口信令SMCGGSNSGSNRNSNO.7HLRMSCGPRS backboneRANAPMAPMAPGTP-CBSSAP+10Iu_PS协议结构协议结构SSCF-NNISSCOPAAL5IPSCTPSCCPSSCF-NNIMTP3BM3UARANAP
6、Iu UPTransportNetworkLayerControl PlaneUser PlaneUser PlaneControl PlaneRadioNetwork LayerATMAAL5IPGTP-UPhysical LayerATMUser PlaneUDPPhysical Layerq 控制面在无线网络层采用RANAP信令q 用户面采用AAL5适配11Iu-PS功能功能 Iu PS功能 RAB的建立、维护和释放管理 完成切换和SRNS的重定位 支持小区广播业务 一般的管理过程 用户信令管理 用户和CN之间传送NAS信令消息 支持位置业务 用户接入PS域12Iu-PS接口控制面接口控
7、制面v 控制面在无线网络层采用控制面在无线网络层采用RANAP信令信令v 控制面信令控制面信令在传输网络层采用在传输网络层采用ATM的宽带的宽带SS7信令承载，信令承载，采用采用ATM的的SAAL-NNI（SSCF-NNI、SSCOP、AAL5）适配成适配成ATM信元；若信元；若Iu-PS 接口采用接口采用IP传输，也可以采用传输，也可以采用SIGTRAN协议承载控制面信令，即采用协议承载控制面信令，即采用IP信令信令L1UuL1GMM/SM/SMSRRCMACRLCIu-PSSAAL-NNIATMSCCPRANAPRANAPMACATMSCCPSAAL-NNIGMM/SM/SMSSGSNMT
8、P3bMTP3bRRCGGSNL1L2IP/UDPGTP-CGnL1L2IP/UDPGTP-CUERNSRLC13v用户面采用用户面采用AAL5适配，在适配，在Iu-PS接口上采用接口上采用GTP-U（GPRS隧道传输协议），这隧道传输协议），这是是GPRS和和WCDMA PS域在域在Gb和和Iu-PS接口上的最大区别）接口上的最大区别）L1UEUuL1PDCPMACRLCIu-PSATMGTP-UGTP-UMACATMAAL5Eg：IP,PPPSGSNRNSRLCPDCPIP/UDPAAL5IP/UDPGGSNL1L2IP/UDPGTP-UGnL1L2IP/UDPGTP-UEg：IP,PPP
9、Iu-PS接口用户面接口用户面14Gr接口接口MAP实现实现PS域移动性管理域移动性管理RNCNode BIu-PSSGSNSS7HLRSAALATMMTP3bSCCPIu-PSRANAPGMM/SM/SMSGrMTP2L1MTP3SCCPTCAPMAPMAPGrMTP2L1MTP3SCCPTCAPMAPMAPGrL1MACRLCRRCGMM/SM/SMSUu15Gr接口接口位置信息签约数据、鉴权信息16 GGSN与HLR通信的目的 反向PDP激活时，获取MS所在的SGSN地址，以实现网络侧发起的PDP上下文激活功能 GGSN与HLR的连接方式方式一：Gc接口，GGSN与HLR直联方式二：通过
10、具有GTPMAP转接功能的GSN节点与HLR相联Gc接口接口 17Gc接口接口 HLR3G-GGSN18Gc转接方式连接转接方式连接 19Gs接口联合移动管理、寻呼（可选）接口联合移动管理、寻呼（可选）Gs20Gn接口在网络中的地位接口在网络中的地位GfUuUmDGiGnIuGcCEGpGsSignalling and Data Transfer InterfaceSignalling InterfaceMSC/VLRTEMTUTRANTEPDNGrIuHLROther PLMNSGSNGGSNGdSM-SCSMS-GMSCSMS-IWMSCGGSNEIRSGSNGnCGFGaGaBillin
11、gSystemGbTEMTBSSRAR21 Gn/Gp接口定义 Gn：同一个PLMN中GSN节点间的接口 Gp：不同PLMN中GSN节点间的接口 Gn/Gp接口功能 PDP管理 通过Gp口，可以实现用户的漫游（Roaming），通过非用户归属PLMN的SGSN开展分组业务；用户跨越PLMN网边界，进行系统的切换和路由更新时，通过Gp口获取用户信息。Gn/Gp接口接口22Gn/Gp协议栈协议栈用户面用户面控制面控制面 Gn/Gp 接口接口23Gn/Gp接口接口GTP-U协议：用于对所有用户数据进行封装并进行隧道传输；GTP-C协议：负责传送路径管理、隧道管理、移动性管理和位置管理等相关信令消息，
12、用于对传送用户数据的隧道进行控制。UDP/IP：用于骨干网内的路由选择；L1/L2：底层传输网络相关的协议，底层传输网络可以是ATM、以太网、DDN、ISDN、帧中继等各种传输网络；24Gn/Gp接口数据封装接口数据封装源和目的源和目的IP地址是地址是RNC、SGSN和和GGSN的的IPIPMSDATAGTP头GTP头IPRNCIP层GTP-U层UDP/IP层Application层AAL5层Segment 1.Segment nSegment 1GTP头Segment n.Segment 1GTP头IPRNCSegment n.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I
13、P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25Gn接口协议接口协议lGn接口协议：GTP（GPRS Tunnel Protocol）lGTP-C：GTP控制面lPath ManagementlTunnel ManagementlLocation ManagementlMobility ManagementlGTP-U：GTP用户面Path Management收发SGSN和GGSN间的上下行数据收发SGSN和SGSN间的切换数据26GTPGPRS Tunneling Protocol GPRS隧道传输协议隧道传输协议作用：在要传送的网络层数据包（如IP包、X.25包）之外进行G
14、TP封装，以加入当前移动用户的有关信息（如IMSI、TEID等），并在GTP包之外用UDP/IP封装上源GSN和目的GSN的IP地址，从而以隧道的方式将数据包从源GSN送到目的GSN。27l路径管理回应请求（Echo Request）：检测对端节点是否存活回应响应（Echo Response）：回应请求消息的响应 版本不支持（Version Not Support）：指明GTP实体所能支持的最新GTP版本 支持扩展包头通知（Supported Extension Headers Notification）：指明GTP实体所支持的扩展包头GTPGPRS Tunneling Protocol 28
15、 隧道管理 建立PDP上下文请求（Create PDP Context Request）建立PDP上下文响应（Create PDP Context Response）更新PDP上下文请求（Update PDP Context Request）更新PDP上下文响应（Update PDP Context Response）删除PDP上下文请求（Delete PDP Context Request）删除PDP上下文响应（Delete PDP Context Response）差错指示（Error Indication）PDU 通知请求（PDU Notification Request）PDU通知响应
16、（PDU Notification Response）PDU通知拒绝请求（PDU Notification Reject Request）PDU通知拒绝响应（PDU Notification Reject Response）GTPGPRS Tunneling Protocol 29 位置管理 路由信息请求（Send Routing Information for GPRS Request）路由信息响应（Send Routing Information for GPRS Response）失败报告请求（Failure Report Request）失败报告响应（Failure Report Re
17、sponse）通知MS GPRS出现请求（Note MS GPRS Present Request）通知MS GPRS出现响应（Note MS GPRS Present Response）GTPGPRS Tunneling Protocol 30l移动性管理1.标识请求（Identification Request）2.标识响应（Identification Response）3.SGSN上下文请求（SGSN Context Request）4.SGSN上下文响应（SGSN Context Response）5.SGSN上下文证实（SGSN Context Acknowledge）6.前转重定
18、位请求（Forward Relocation Request）7.前转重定位响应（Forward Relocation Response）8.前转重定位完成（Forward Relocation Complete）9.重定位取消请求（Relocation Cancel Request）10.重定位取消响应（Relocation Cancel Response）11.前转重定位完成证实（Forward Relocation Complete Acknowledge）12.前转SRNS上下文（Forward SRNS Context）13.前转SRNS上下文证实（Forward SRNS Cont
19、ext Acknowledge）GTPGPRS Tunneling Protocol 31Ga接口接口Ga32 GTP协议GSN节点与CG间计费数据的传送 路径管理：提供了三条信令用于检测GSN与CG之间的路径是否可用；提供了一对重定向信令用于建立冗余的计费通道 话单传送：提供一对信令用于正常的话单传输（请求和响应）；提供了两条信令用于重复话单的释放 Ga接口接口33Gb接口接口Gb34SNDCP协议：协议：SubNetwork Dependent Convergence Protocol SNDCPPacket DataProtocolLLCNSAPIN-PDUSAPISN-PDUPacke
20、t DataProtocolPacket DataProtocol.作为网络层与链路层的过渡，将IP/X.25用户数据进行分段、压缩等处理后送入LLC层进行传输Gb接口接口35LLC（Logical Link Control）协议：协议：LLC模块是MS和SGSN之间的链路层协议实现的载体。LLC通过不同的TLLI标识不同的MS用户，一个MS用户可能有几个高层协议需要通过LLC层传输，LLC通过SAPI(LLC层访问入口点)来区分不同的高层协议。在MS与SGSN之间提供一条高度可靠的加密的逻辑链路用于数据传输。LLC协议也可同时支持有确认和无确认两种模式。LLC层可支持多种QoS延时级别。MA
21、C/RLC协议：协议：MAC可使得多个MS共享相同的传输媒体，多个MS尝试同时发送提供仲裁，并提供避免争抢、检测和恢复程序。RLC协议可支持MS与BSS之间的有确认和无确认两种模式的数据传输Gb接口接口36PS域原理概述域原理概述PS域接口和协议域接口和协议PS域信令流程域信令流程PS域组网相关技术域组网相关技术提提 纲纲37PS域相关标识域相关标识分组分组TMSI（Packet-Temporary mobile subscriber identification number，P-TMSI)l一个分组临时移动用户识别将分配给每个GPRS附着的MS。P-TMSI为一个4字节的BCD编码在3G
22、TS 23.003中定义。l在MSC和SGSN都覆盖的区域中，SGSN分配的P-TMSI最高两比特为11，MSC分配的TMSI最高两比特为00、01和10。38PS域相关标识域相关标识GSNGSN号码（号码（GSN number）l每个SGSN应有一个SGSN号码用于与HLR和EIR通信。l每个可选地支持基于SS7信令的Gc接口的GGSN应有一个GGSN号码用于与HLR通信。GSN地址地址（GSN Address）l每个SGSN和GGSN应有一个IP V4类的IP地址，或可选地有一个IP V6类的IP地址，用于在骨干网上内部通信。l全部PLMN的GSN和其他骨干节点的IP地址建立了一个从公众I
23、nternet不能访问的私有地址空间。39PS域相关标识域相关标识路由区路由区(Routing Area Identity,RAI)l一个路由区是一个且只有一个位置区的子集，意味着一个RA不能扩展到多个LA。l一个RA只由一个SGSN提供服务。40PS域相关标识域相关标识网络层业务接入点标识符（网络层业务接入点标识符（Network Service Access Point Identifier,NSAPI)l网络层业务接入点标识符（NSAPI）和IMSI用于网络层路由。一个NSAPI/IMSI对用来指配一个隧道端点标识符（TEID）。l在MS，NSAPI标识PDP-SAP；在SGSN和GGS
24、N，NSAPI标识与一个MM上下文相关联的PDP上下文。41PS域相关标识域相关标识无线接入承载无线接入承载(Radio Access Bearing ID,RAB ID)lCN通过Iu-PS与RNC的通信，RAB ID用来标识无线接入承载，并且信息单元应设置为与NSAPI的值相一致。l在NSAPI、无线接入承载和PDP上下文之间存在一对一关系。l当MS发起PDP上下文激活时，MS选取一个未用的NSAPI。当SGSN发起一个RAB指配过程时，SGSN将在RAB ID信息单元中包括NSAPI。42PS域相关标识域相关标识隧道端点标识符隧道端点标识符(Tunnel Endpoint ID,TEID
25、)l隧道端点标识符由GPRS隧道协议用来在GSN之间、RNC和SGSN之间，在接收GTP-C或GTP-U协议的实体中标识一个隧道端点，和标识一个PDP上下文.lGTP隧道的接收端本地分配TEID的值，发送端必须应用该值。隧道两端用GTP-C（或在I口的RANAP）消息交换TEID的值。lTEID基于NSAPI和IMSI（或在I口的RAB ID和IMSI）分配。在一个逻辑节点如RNC，SGSN，或GGSN的一个IP地址内TEID是一个唯一的标识。43PS域相关标识域相关标识APN(APN(接入点名，接入点名，AccessAccess Point Name)1.在骨干网，接入点名是对使用的GGSN
26、的一个参考。并且，接入点名在GGSN可以标识外部网络和可选地一个提供的业务。2.APN网络标识符是必备的，是一个标签（例如“corporation”或“service”）或一组由点分割的标签：一个依据DNS命名规则的正式域名（例如“”或“”）。3.APN营运者标识符是可选的。它是一个依据DNS命名规则的正式域名，由三个标签组成。APN营运者标识符应以“.gprs”结尾。APN correspond to a GGSN domain .mnc.mcc.gprsAPN网络标识符APN营运者标识符PS域相关标识域相关标识45lPDP:Packet Data ProtocollPDP地址：用户的网络层
27、地址，可以有一个或多个，这由该用户所涉及的外部网络来决定lPDP Context(PDP上下文)：如果一个用户所申请的GPRS业务涉及一个或多个外部PDN（如Internet、X.25等），则在其签约数据中就将包括一个或多个与这些PDN对应的PDP地址。每个PDP地址对应有一个PDP上下文。每个PDP上下文由PDP状态及相关信息来描述，存在于MS、SGSN、GGSN中。PDP上下上下文文PS域相关标识域相关标识46RNCNode BSGSNHLRGGSN123 MS发起的分组数据业务过程3.分组数据传送 1.GPRS附着附着请求鉴权加密位置更新P-TMSI 重分配2.PDP 上下文激活PS域业
28、务介绍47 网络发起的分组数据业务7.Transmission of packet data 1.GGSN收到 PDP PDU2.GGSN从HLR获得MS路由信息6.PDP 上下文激活UTRANSGSNHLRGGSNPDNMS3.GGSN通知SGSN收到外部网络 PDP PDU4.在RA对MS寻呼5.SGSN向MS请求激活PDPPS域业务介绍48 分组基本信令流程 GPRS移动性管理GMM Attach/Detach 路由更新 业务请求 RNC重定位 会话管理SM PDP建立、删除、修改PS域业务介绍49PS域原理概述域原理概述PS域接口和协议域接口和协议PS域信令流程域信令流程PS域域组网相
29、关技术组网相关技术提提 纲纲50PS域组网域组网相关技术相关技术SGSNNode BRNCPacket BackboneGGSNDNSCGBCIP/DDN HLRNO.7Fire WallWWWRadiusServer 一般而言，Gn口组网为相对独立的私有网络，但具体组网时，有可能采用通过穿越公网的隧道方式，VPN等技术连接相对孤立的GSN网元节点通过Gi口，CN与外部的PDN相连接，GGSN通过直连或NAT技术使用户直接访问公网，或者通过隧道,VPN等技术访问企业网内部的服务器或终端51PS域组网相关技术域组网相关技术WCDMA系统接入Internet52PS域组网域组网相关技术相关技术lD
30、NS域名管理系统DNS（Domain Name System）是域名解析服务器的意思.它在互联网的作用是：把域名转换成为网络可以识别的ip地址。DNS服务器202.108.42.72 53lDHCP-Dynamic Host Configuration Protocol（动态主机配置协议）使用在TCP/IP通信协议当中，用来暂时指定某一台机器IP地址的通信协议。当DHCP客户端程序发出一个广播讯息，要求一个动态的IP地址时，DHCP服务器会根据目前已经配置的地址，提供一个可供使用的IP地址和子网掩码给客户端。客户计算机在开机时才向DHCP服务器申请IP地址，用毕后立即交回。PS域组网域组网相关
31、技术相关技术RequestDHCP服务器202.108.42.72 DHCP客户端54lNAT-Network Address Translator（网络地址转换）用于将一个地址域（通常是专用Intranet）地址映射为另一个地址域（通常是Internet）地址的方法。NAT使一个专用企业网中的主机能透明地连接到公网中的主机，无需私网内部主机拥有注册的Internet地址。对于动态NAT和NAPT方式，可以节省公网IP地址。PS域组网域组网相关技术相关技术Public NetworkPrivate NetworkLocal AreaNetworkInternetOutgoingOutgoing
32、IncomingIncoming55lNAT分类静态方式：内部网络中的每个主机都被永久映射成外部网络中的某个合法的地址。（在内网IP地址较多时比较浪费公网IP资源。）Public Network213.18.123.110213.18.123.111192.168.32.10192.168.32.12192.168.32.15213.18.123.112213.18.123.110213.18.123.111213.18.123.112213.18.123.113PS域组网域组网相关技术相关技术56lNAT分类动态方式：在外部网络中定义了一系列的合法地址（地址池），采用动态分配的方法映射到内部
33、网络。使用动态NAT，用户业务结束，公网IP被释放，比静态NAT可以更好的利用外部公网IP资源。Public Network213.18.123.110213.18.123.111192.168.32.10192.168.32.12192.168.32.15213.18.123.112PS域组网域组网相关技术相关技术57lNAT分类端口方式：端口方式把内部地址映射到外部网络的一个IP地址的不同端口上。由于一个IP地址有6万端口，该方式公网IP资源利用率最高。Public Network213.18.123.100：101213.18.123.100：102192.168.32.10192.16
34、8.32.12192.168.32.15213.18.123.100：103PS域组网域组网相关技术相关技术58lRadiusRemote Authentication Dial In User Service远程身份验证拨入用户服务 提供对用户的认证，授权和计费功能 PS域组网域组网相关技术相关技术59lRadius消息类型 Radius ClientRadius ServerAccess RequestAccess Accept/Reject/ChallengeAccounting RequestAccounting ResponsePS域组网域组网相关技术相关技术60lVPN-Virtu
35、al Private Network(虚拟专用网络)在公共网络（Internet、frame relay或ATM）载体上模拟私有网络，实现数据的安全传输透明包传输（IP隧道技术）数据安全服务质量PS域组网域组网相关技术介绍相关技术介绍61lVPN协议分类VPN的具体实现是采用隧道技术，在公网中建立企业之间的链接，将用户的数据封装在隧道中进行传输。l一个隧道协议通常包括以下几个方面：乘客协议被封装的协议，如PPP、SLIP；封装协议隧道的建立、维持和断开，如L2TP、IPSec等；承载协议承载经过封装后的数据包的协议，如IP和ATM等。l常见隧道协议分类：二层隧道协议：VLAN，L2TP，PPP
36、 三层隧道协议：GRE,IPSec,MPLSPS域组网域组网相关技术相关技术62lGRE协议通用路由封装协议定义：任意网络层的数据包封装在另一个任意的网络层数据包中传输 实现：发送方对用户的私有IP报文封装一个公网IP地址的IP头，通过隧道穿越，到达隧道的另一端，进行解封装后还原为带私有IP头的数据报文。Payload PacketGRE HeaderIP HeaderPS域组网域组网相关技术相关技术63lGRE协议通用路由封装协议PS域组网域组网相关技术相关技术64lPPP/L2TP 手机用户可以通过常用的PPP协议来与互联网进行通信。PPP链接终止在GGSN上，在GGSN上进行PPP协议处
37、理。把PPP包中的数据包取出来，发送到互联网。从互联网来的数据进行PPP处理后发送到手机用户。PPP以及L2TP相结合主要用于实现VPDN。在VPDN隧道中，L2TP将PPP连接从GGSN经过Internet扩展到网络上的其他设备，如企业网关等。GGSNRADIUS Server企业IntranetMS+TEInternetLNSPS域组网域组网相关技术相关技术65lL2TPLayer 2 Tunneling Protocol第二层隧道协议 用来整合多协议拨号服务至现有的因特网服务提供商点。lPPPPoint to Point Protocol点对点协议 两个对等结构之间的 IP 流量的传输提供一种封装协议。PS域组网域组网相关技术相关技术66IPUDPL2TP头L2TP参数L2TP控制消息格式 IPUDPL2TP头PPP帧L2TP数据消息格式 控制信息用于隧道和呼叫的建立、维持和清除。控制信息利用 L2TP 中的一个可靠控制通道来确保发送。当发生包丢失时，不转发数据信息。数据信息用于封装隧道携带的 PPP 帧。lL2TP消息的分类：PS域组网域组网相关技术相关技术67THANK YOU68
