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UMTS体系结构研究
2007年11月14日 15:39    中国联通网站    评论()    
作 者:数据通信 郎为民 吴帆 胡东华

    电路交换域包括连接移动网络与有线网络的交换中心(网关移动交换中心和移动交换中心),它与PSTN中的交换类似,但移动交换中心(MSC)也在称为拜访位置寄存器(VLR)的位置寄存器中存储移动台的当前位置信息。MSC也能够实现在不同接入网络之间的切换过程,即当移动设备能够从一个无线网络控制器的覆盖区域运动至另一个无线网络控制器的覆盖区域,或由一个基站控制器(BSC)的覆盖区域运动至另一个基站控制器的覆盖区域。在3GPPR4和3GPPR5中,移动交换中心(MSC)功能实体被分为MSC服务器和电路交换媒体网关(CS-MGW),如图2所示。媒体网关(MGW)处理用户流量,而MSC服务器则处理位置和切换信息。这种分离使得核心网络有些独立于承载技术。这类似于为有线网络开发的基于软交换(也称为呼叫代理)的下一代网络(NGN)体系结构。核心网中的网关移动交换中心(GMSC)功能类似于MSC,只是它位于移动网络和外部网络的边界上,充当网关的角色。网关移动交换中心使用归属位置寄存器来完成位置管理,而其它的移动交换中心(MSC)位于网络内部,依靠经常与MSC配置在一起的拜访位置寄存器(VLR)来完成位置管理的功能。

    分组交换(PS)域提供通用分组无线业务(GPRS)。PS域包括GPRS支持节点,这些节点与CS域中的MSC相对应;它们为移动台保存用户和位置信息,并处理用户的数据流和与PS域相关的信令。有两种GPRS支持节点:GPRS网关支持节点(GGSN)和GPRS服务支持节点(SGSN)。这两种节点的功能与GMSC和MSC类似。GGSN和SGSN经常统称为GSN或xGSN。

    为实现位置管理功能,公用陆地移动网(PLMN)通常分为几个可变化的区域范围。为实现数个位置区域的可达性,PLMN中移动节点的位置是固定的,如图3所示。第一个位置区域(LA)用于为使用CS流量的用户提供定位服务;每个位置区域由拜访位置寄存器提供服务,一个拜访位置寄存器可能为多个位置区域提供服务。路由区域RA(RoutingAreas)用于为使用CS流量的用户提供定位服务;一个或多个路由区域由SSGN进行管理。UTRAN注册区域(URA)比路由区域要小得多,所在蜂窝是定位的最小单元。通常,一个UTRAN注册区域包括数个由单一RNC控制的蜂窝。一个路由区域和位置区域可能包含一个或多个UTRAN注册区域。一个位置区域可能包含一个以上路由区域,但反过来不成立。

    图3  一种典型的PLMN布局

    SGSN能够处理用户的数据流,具有包括初始认证与授权、访问控制、计费与数据采集、无线资源管理、分组载体生成与保持、地址映射与转换、路由与移动性管理(在本服务区内)、分组压缩功能、RAN传输加密等功能。PS核心网与移动台之间用于主动分组会话的相关信息被封装在一种分组数据协议(PDP)环境中,该环境包括完成SGSN功能所必需的各种信息,包括所用分组数据协议的类型、相关地址、GGSN上行数据流地址、以接入点标识符形式存在的低层数据收敛协议标识、NSAPI(Netscape服务器应用编程接口)与SAPI(简单应用编程接口)、进出接入网的分组路由等信息。图4包含了PDP环境的一个图表。

    图4  PDP环境

    GGSN通常位于PS域的边缘,并将从外部网络进来的分组数据流引入UMTS网络,反之亦然。GGSN在移动性管理、分组路由、封装和地址转换等方面扮演着重要的角色。GGSN最显著的作用是将移动台的输入数据流重定向到它当前所在的SGSN。

    GPRS隧道协议(GTP)用于在SGSN和GGSN间传送数据流。它传输控制平面信息,如生成、查询、修改或删除PDP环境的命令以及用户平面数据。在3GPP体系结构中,还有许多其他的未在图2中标示出来的实体和逻辑功能,包括移动位置中心(MLC)、数据可携带数据库、安全网关、信令网关、网络管理实体与接口。

    图5给出了IP多媒体子系统的一些构件。IMS为多媒体业务(如IP网络上的音频、视频和短消息业务)提供支持。IMS能够终止IMS信令(会话发起协议)并提供呼叫控制功能。IMS也包括媒体网关,提供与传统网络(如PSTN)进行互通的能力,并能实现其他资源密集型功能(如将多方会议和代码转换后传送来的媒体流进行混合)。与CS域不同,信令实体(CSCF)与媒体处理是完全分离的。CSCF使用会话发起协议(SIP)与媒体网关控制功能(MGCF)进行通信,而MGCF采用ITU-T的H.248协议对媒体网关进行控制。MGCF在信令平面也提供必要的与外部网络互通的功能。

    图5  IP多媒体子系统

    3、结论

    基于3GPPIMS的网络融合方案,可以使运营商通过统一的核心网络为固定用户和移动用户提供相同的业务,相对固定网和移动网的核心网并存的网络架构,不仅可以减少网络结构的复杂度,而且可以降低网络的运维成本,已经成为下一代网络的发展方向。同时,在NGN的框架下,IMS要同时为固定终端和移动终端提供多媒体业务,但固定和移动接入存在许多差异,因而情况变得更加复杂,一些技术方面问题有待于进行深入研究和探讨。

[1]  [2]  编 辑:张翀
关键字搜索:UMTS  IMS  3G  
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