移動通信網(wǎng)演進研究報告-v5.0

移動支持扁平化，自組織的WiiSENode項目“移動支持扁平化、自組織的WiiSENode”項目文檔文檔標(biāo)題：移動通信網(wǎng)演進研究報告文檔修訂記錄日期版本標(biāo)志修訂人更新說明2010/08/27肖飏創(chuàng)立文檔，撰寫概況，實體功能，接口撰寫了一部分2010/08/27張靜偉撰寫實體功能演進GSM部分2010/08/30肖飏撰寫需求演進部分2010/8/30張靜偉撰寫實體功能演進GPRS部分，以及第四章的網(wǎng)絡(luò)接入控制功能部分2010/08/31肖飏撰寫SAE核心網(wǎng)部分，QoS部分2010/08/31張靜偉撰寫第四章移動性管理功能2010/09/01肖飏撰寫總體架構(gòu)演進部分，補充網(wǎng)絡(luò)主要發(fā)展階段2010/09/01張靜偉撰寫第四章分組路由與傳輸功能部分2010/09/02肖飏撰寫無線接入網(wǎng)演進部分2010/09/02張靜偉撰寫第四章無線資源管理功能，以及實體功能演進UMTS部分2010/09/03肖飏補充實體功能；撰寫協(xié)議部分2010/09張靜偉撰寫第四章安全性功能部分2010/09/04肖飏補充2G/3G到EPS核心網(wǎng)的演進方案；補充核心網(wǎng)演進部分2010/09/04張靜偉修訂實體功能演進EPS部分2010/09/05肖飏補充QoS部分2010/09/05張靜偉修訂完善網(wǎng)絡(luò)級功能演進部分2010/09/06肖飏補充概述以及GSM，GPRS，R99，R4，R5版本核心網(wǎng)的描述2010/09/06張靜偉撰寫接口的GSM系統(tǒng)部分，修改完善第四章2010/09肖飏撰寫接口與協(xié)議部分，補充核心網(wǎng)部分，整合文檔2010/09/07張靜偉撰寫接口的GPRS系統(tǒng)部分，修改第四章，添加標(biāo)準(zhǔn)進展部分目錄1. 標(biāo)準(zhǔn)進展概況 52. 移動通信系統(tǒng)演進 82.1. 移動通信網(wǎng)的主要發(fā)展階段 82.2. 新需求的提出 92.2.1. SAE的需求 92.2.2. LTE的需求 102.3. 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢 103. 架構(gòu)演進 113.1. 總體架構(gòu)演進 113.2. 無線接入網(wǎng)演進 123.3. 核心網(wǎng)演進 143.3.1. 3GPP核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)演進 143.3.2. GSM核心網(wǎng) 143.3.3. GPRS核心網(wǎng) 153.3.4. R99核心網(wǎng) 163.3.5. R4核心網(wǎng) 173.3.6. R5核心網(wǎng) 183.3.7. SAE核心網(wǎng) 193.3.8. 2G/3G核心網(wǎng)到SAE核心網(wǎng)的演進方案 214. 網(wǎng)絡(luò)級功能演進 234.1. 網(wǎng)絡(luò)接入控制功能 234.1.1. GPRS/UMTS系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)接入控制功能 234.1.2. EPS系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)接入控制功能 244.2. 移動性管理功能 244.2.1. GSM系統(tǒng)的移動性管理 244.2.2. GPRS系統(tǒng)的移動性管理 264.2.3. UMTS系統(tǒng)的移動性管理 284.2.4. EPS系統(tǒng)的移動性管理 314.3. 分組路由與傳輸功能 334.3.1. GPRS系統(tǒng)中的分組路由與傳輸 334.3.2. UMTS系統(tǒng)中的分組路由與傳輸 344.3.3. EPS系統(tǒng)中的分組路由與傳輸 344.4. 無線資源管理功能 344.4.1. GSM/GPRS系統(tǒng)的無線資源管理 344.4.2. UMTS系統(tǒng)的無線資源管理功能 344.4.3. EPS系統(tǒng)的無線資源管理功能 354.5. 安全性功能 364.5.1. GSM系統(tǒng)的安全機制 364.5.2. GPRS系統(tǒng)的安全機制 374.5.3. UMTS系統(tǒng)的安全機制 384.5.4. EPS系統(tǒng)的安全機制 405. 實體功能演進 435.1. GSM中的實體及功能 435.2. GPRS中的實體及功能 445.3. UMTS中的實體及功能 455.4. EPS中實體及功能 466. 接口與協(xié)議演進 466.1. 接口 466.1.1. GSM接口 466.1.2. GPRS接口 476.1.3. R99接口 486.1.4. R4接口 496.1.5. SAE接口 496.2. 協(xié)議 506.2.1. MAC 506.2.2. RRC 517. 移動通信網(wǎng)絡(luò)中的QoS機制演進 527.1. 移動通信網(wǎng)絡(luò)的QoS的演進 527.2. EPS的QoS機制 537.2.1. EPS承載業(yè)務(wù)架構(gòu) 537.2.2. EPS承載相關(guān)概念 547.2.3. EPSQCI與UMTSQoS參數(shù)的映射 557.3. PCC的架構(gòu) 567.3.1. PCC功能實體 577.3.2. PCC主要功能 57參考文獻： 58

標(biāo)準(zhǔn)進展概況移動通信網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了第一代模擬移動通信系統(tǒng)，第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上逐步向第三代和第四代移動通信系統(tǒng)發(fā)展和演進。從最初的第2代純電路交換到第2.5代的電路交換和分組交換共存，再到第三代、第四代的逐步扁平化和全IP化的方向發(fā)展。GSM(GlobalSystemforMobileCommunications)屬于第二代移動通信技術(shù)，是一種起源于歐洲的移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會)從1989年開始制定標(biāo)準(zhǔn)。1990年GSM制定第一階段發(fā)展表，1991年中期，開始商用服務(wù)，已逐步趨于完善。GPRS(GeneralPacketRadioService)屬于第二點五代移動通信技術(shù)，是在GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了分組交換。ETSI在1993年就提出了在GSM網(wǎng)上開通GPRS業(yè)務(wù)，1997年10月份ETSI發(fā)布了GSM02.60GPRSPhase1業(yè)務(wù)描述，1999年底完成GPRSPhase2的工作。3GPP成立于1998年，目標(biāo)是實現(xiàn)由2G網(wǎng)絡(luò)到3G、4G網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡。主要負責(zé)UMTS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。目前，3GPP已經(jīng)正式發(fā)布R99，R4，R5，R6，R7，R8，R8共6個版本。R9部分功能特性正在完善過程中，R10版本的標(biāo)準(zhǔn)化工作也已正式啟動。3GPP工作組發(fā)布的各版本的時間如圖所示：圖1.13GPP工作組標(biāo)準(zhǔn)進展R99：時間：2000年3月份確定，是UMTS標(biāo)準(zhǔn)的第一個正式版本。主要工作（與相對于前一版本的區(qū)別）： 無線側(cè)：該版本定義了新型的空中接口標(biāo)準(zhǔn)，即WCDMA無線接入技術(shù)，工作在5MHz頻段，采用了3G系統(tǒng)的標(biāo)志性的CDMA技術(shù)，使分組域空口速率達到2Mbit/s。電路域空口速率達到384kbit/s。 核心網(wǎng)側(cè)：R99版本延續(xù)了GSM/GPRS系統(tǒng)和核心網(wǎng)架構(gòu)，即分為CS域和PS域分別處理語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在R99中傳輸網(wǎng)絡(luò)層使用ATM技術(shù)，在R4，R5中，IP傳輸將被引入。 業(yè)務(wù)方面：R99階段對GSM網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)進行了進一步增強，除了支持基本的電信業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)外，還增加了對定位業(yè)務(wù)，64kbit/s電路數(shù)據(jù)承載，電路域多媒體業(yè)務(wù)等的業(yè)務(wù)。R4：時間：2001年3月基本完成R4規(guī)范主要工作（與相對于前一版本的區(qū)別）： 無線側(cè)：與R99相比，R4階段在無線技術(shù)方面的主要變化是將TD-SCDMA納入到3GPP體系中，融合為3GPPTDD模式的空中接口標(biāo)準(zhǔn)，其他方面沒有根本性變化。核心網(wǎng)側(cè)：提出CS域?qū)崿F(xiàn)控制與承載分離。R4版本在R99版本基礎(chǔ)上引入了軟交換的思想，將MSC的承載與控制功能分離，即呼叫控制與移動性管理功能由MSCServer承擔(dān)，話音傳輸承載和媒體轉(zhuǎn)換功能由MGW完成。 業(yè)務(wù)方面：R4階段針對款到AMR語音，定位業(yè)務(wù)（LCS），視頻媒體流等業(yè)務(wù)進行了全面的定義與增強。R5：時間：2002年6月凍結(jié)R5版本，是全IP的第一個版本主要工作（與相對于前一版本的區(qū)別）：無線側(cè)：定義了HSDPA技術(shù)，并引入多種先進的無線傳輸技術(shù)，將下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的峰值速率提高到14.4Mbit/s核心網(wǎng)側(cè)：提出IMS的網(wǎng)絡(luò)框架和基本功能實體（如CSCF，HSS，MGCF，MRF，AS等）定義，該架構(gòu)遵循NGN分層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以在PS域內(nèi)實現(xiàn)業(yè)務(wù)，控制和承載網(wǎng)絡(luò)相互分離，各層獨立發(fā)展引入了Flex技術(shù)，即允許一個RNC同時連接至多個MSC或SGSN實體定義基于本地策略的管理機制SBLP,這種增強的QoS機制是IMS業(yè)務(wù)提供的重要保障。提出基于IP連接的策略控制機制（PDF），同時對基于流的計費機制(FBC)進行了標(biāo)準(zhǔn)化（R5/R6）其中，HLR數(shù)據(jù)庫升級為HSS數(shù)據(jù)庫；HSS實體在功能上比HLR增強，支持IP多媒體子系統(tǒng)。業(yè)務(wù)方面：增加了支持SIP業(yè)務(wù)的功能，如VoIP,定位，及時消息，在線游戲，多媒體郵件等R6： 時間：2004年12月完成UMTSR6的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求，并同期完成IMS網(wǎng)絡(luò)的完善工作主要工作（與相對于前一版本的區(qū)別）： 無線側(cè)：為滿足高速上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，R6版本在無線接入網(wǎng)方面提出了HUSPA技術(shù)，通過引入E-DCH通道，自適應(yīng)調(diào)制和編碼，快速混合自動重傳等技術(shù)，將上行數(shù)據(jù)峰值速率提高至5.76Mbit/s。 核心網(wǎng)側(cè)：R6版本在系統(tǒng)架構(gòu)方面沒有做大的改變，主要是對IMS技術(shù)進行了功能增強，尤其對IMS與其他系統(tǒng)的互操作能力進行了完善，如與外部IP多媒體網(wǎng)絡(luò)，與CS域之間，與WLAN網(wǎng)絡(luò)之間的互通等，并引入了策略控制功能(PDF)作為QoS規(guī)則控制實體。 業(yè)務(wù)方面：R6版本進一步增強了業(yè)務(wù)能力：對無線信道，信令以及核心網(wǎng)實體都進行了修改以支持廣播多播業(yè)務(wù)(MBMS)；在IMS業(yè)務(wù)方面，對多媒體會議等業(yè)務(wù)及應(yīng)用進行了定義和完善。R7：時間：2007年3月基本完成R7特征的規(guī)范，在R7啟動了SAE項目，提出一種全新的分組域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以實現(xiàn)分組域的扁平化，支持多接入方式。同時3GPP在R7版本中引入PCC架構(gòu)提供端到端的QoS保證主要工作（與相對于前一版本的區(qū)別）： 無線側(cè)：主要進行了HSPA的增強與演進(HSPA+)，即通過引入MIMO，高階調(diào)制，連續(xù)性分組連接，干擾刪除，高級接收機等高級無線傳輸技術(shù)，將HSPA+系統(tǒng)的峰值數(shù)據(jù)速率提高至下行42Mbit/s，上行11Mbit/s。 核心網(wǎng)側(cè)：R7版本繼續(xù)對IMS技術(shù)進行了增強，提出了語音連續(xù)性，CS域與IMS域融合業(yè)務(wù)等重要課題。R7版本將R6版本中的PDF與流計費（FBC）融合，提出了PCC的架構(gòu)，這是一個不可商用部署的版本。 業(yè)務(wù)方面：R7版本對組播業(yè)務(wù)，IMS多媒體電話，緊急呼叫等業(yè)務(wù)進行了嚴(yán)格定義，使整個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)能力進一步大大增強。R8：時間：R8版本于2009年3月正式發(fā)布。主要工作： 無線側(cè)：為了應(yīng)對來自WiMAX的競爭壓力，同時繼續(xù)保持3GPP為未來10年的競爭優(yōu)勢，3GPP開展了R8版本的制定。在無線側(cè)，R8重點發(fā)展了LTE項目，將原有的NodeB,RNC的兩層無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡化為eNodeB的一層架構(gòu)。同時，在無線方面，將系統(tǒng)的峰值數(shù)據(jù)速率提高至下行100Mbit/s，上行50Mbit/s。 核心網(wǎng)側(cè)：3GPP在R8版本中針對核心網(wǎng)推動了SAE項目的開展，引入了全新的純分組域核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，并將原有PS域的SGSN和GGSN功能歸并后進行重新劃分，成為兩個新的邏輯實體，即MME和S-GW，實現(xiàn)PS域的控制與承載分離。新增的P-GW實現(xiàn)各種類型的接入。SAE整體系統(tǒng)作為IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的接入層。 業(yè)務(wù)方面：R8階段還進行了一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的增強和完善工作，如提出3G家庭基站節(jié)點HNB/HeNB以解決室內(nèi)覆蓋難題，增強室內(nèi)用戶的數(shù)據(jù)傳輸能力；LTE和其他系統(tǒng)之間的互操作性和移動性可行性研究；IMS增強技術(shù)，如多媒體電話，IMS接入企業(yè)網(wǎng)等子課題。R9：時間：至2010年9月，該版本的標(biāo)準(zhǔn)仍在進行中。主要工作：R9階段與R8階段相比，將針對SAE緊急呼叫，增強型MBMS，基于控制面的定位業(yè)務(wù)，以及LTE與WiMAX系統(tǒng)之間的單射頻切換優(yōu)化等課題進行標(biāo)準(zhǔn)化。另外，R9版本還開展了一些新課題的研究與標(biāo)準(zhǔn)化工作，如：公共告警系統(tǒng)(PWS)，業(yè)務(wù)管理與遷移(SAM)，個性化回鈴音(CRS)，多PDN接入及IP流的移動性，HeNB安全性，以及LTE技術(shù)的進一步演進與增強等。注：在移動通信網(wǎng)演進中，有以下幾個概念，UMTS是指R99到R7版本的移動通信網(wǎng)絡(luò)，UTRAN是指R99到R7版本的無線網(wǎng)絡(luò)；E-UMTS是指R8版本及以后版本的移動通信網(wǎng)絡(luò)，E-UMTS又被稱為EPS(演進分組系統(tǒng)),包括核心網(wǎng)（CN）和無線網(wǎng)絡(luò)（E-UTRAN）兩部分，其中核心網(wǎng)對應(yīng)SAE項目的研究，無線網(wǎng)絡(luò)則對應(yīng)LTE項目的研究。移動通信系統(tǒng)演進移動通信網(wǎng)的主要發(fā)展階段總體來說，移動通信網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了4個階段，各階段的特點介紹如下：階段1：即第一代移動通信系統(tǒng)。移動通信網(wǎng)通過移動交換中心（MSC）與公眾電話交換網(wǎng)（PSTN）相連。此外，MSC還負責(zé)基站（BS）之間的通信。在通話過程中，移動臺與所屬基站建立聯(lián)系，再通過基站連接至移動交換中心，并最終接入到公共電話網(wǎng)。這一階段的移動核心網(wǎng)同傳統(tǒng)的有線電話交換網(wǎng)相比，最主要的差別是移動核心網(wǎng)引入了對移動臺的位置進行記錄管理的功能實體，提供用戶在移動狀態(tài)下的電話通信。因此，第一代移動核心網(wǎng)可以看作傳統(tǒng)的有線電話交換網(wǎng)在移動無線環(huán)境下的一種延伸。階段2：即第二代移動通信系統(tǒng)。其核心網(wǎng)的主要結(jié)構(gòu)延續(xù)了第一代移動通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在第二代移動核心網(wǎng)里，移動交換中心（MSC）仍然是整個網(wǎng)絡(luò)的核心功能實體，其工作原理和第一代移動核心網(wǎng)的移動交換中心十分相似。但是，與第一代移動核心網(wǎng)不同的是，第二代移動核心網(wǎng)引入了支持可開放點對點的短信業(yè)務(wù)的短信息業(yè)務(wù)中心，這使得2G系統(tǒng)既可以提供類似數(shù)字尋呼的業(yè)務(wù)，也可以提供廣播式公共信息業(yè)務(wù)。20世紀(jì)后期隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。為了實現(xiàn)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持，第二代移動通信引入了通用分組無線服務(wù)技術(shù)(GPRS)。該技術(shù)的引入突破了早期的2G系統(tǒng)只能提供電路交換的思維方式，而只需要在原有的移動核心網(wǎng)內(nèi)增加相應(yīng)的功能實體并對已有的基站系統(tǒng)進行部分改造就能在核心網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)分組交換。新增的核心網(wǎng)功能實體為：GGSN和SGSN。GGSN即網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點，其功能是提供PS域與外部IP分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連接，承擔(dān)網(wǎng)關(guān)或路由器的功能，并能夠輸出與使用外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的計費信息。SGSN即服務(wù)GPRS支持節(jié)點，其主要功能是實現(xiàn)分組數(shù)據(jù)包的路由轉(zhuǎn)發(fā)，移動性管理，會話管理，邏輯鏈路管理，鑒權(quán)和加密，話單產(chǎn)生和輸出等功能。階段3：即第三代移動通信系統(tǒng)。其核心網(wǎng)與之前的移動核心網(wǎng)相比，發(fā)生了顯著的變化。WCDMA對應(yīng)的核心網(wǎng)的演進共經(jīng)歷了5個階段，即R99，R4到R7版本。早期的3G核心網(wǎng)包括CS域和PS域。CS域為用戶提供電路型業(yè)務(wù)或相關(guān)信令連接路由，其基本結(jié)構(gòu)及功能與2G核心網(wǎng)的電路交換部分類似；但是通過引入軟交換技術(shù)，3G核心網(wǎng)的CS域?qū)崿F(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)承載IP化。PS域為用戶提供分組型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它實際上是以GPRS技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的。但是，隨著3G核心網(wǎng)的演進，CS域逐步停止發(fā)展，PS域轉(zhuǎn)變?yōu)镮P多媒體子系統(tǒng)(IMS)為核心的交換域。PS域除了承擔(dān)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還需要為IMS提供承載，從而實現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)的支持。階段4：即第四代移動通信系統(tǒng)。目前，針對新一代移動通信系統(tǒng)的研究工作也已經(jīng)展開。3GPP長期演進項目（LTE）就是其中的一個重要分支，而與其相關(guān)的針對新一代移動核心網(wǎng)的研究工作則被成為系統(tǒng)架構(gòu)演進(SAE)。LTE-SAE采用全新的扁平化架構(gòu)。其中，移動性管理實體（MME）和服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）是其核心組成部分，這兩個實體實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)控制與用戶數(shù)據(jù)控制的分離。此外，LTE-SAE還引入了多種被稱為錨點的功能實體，以實現(xiàn)自身網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。LTE-SAE結(jié)構(gòu)內(nèi)的所有功能實體的接口均支持基于IP的協(xié)議。新需求的提出隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展和用戶需求的不斷改變，現(xiàn)有移動通信網(wǎng)的演進也提出了更高，更全面的需求。由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)涉及到端到端的系統(tǒng)，核心網(wǎng)和不同的接入系統(tǒng)，因此網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進應(yīng)該考慮到空口的演進，是否需要修改網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間不同功能如何劃分；怎樣在整個網(wǎng)絡(luò)提供較低的時延；怎樣有效地支持各種PS域的業(yè)務(wù)（如VoIP、呈現(xiàn)業(yè)務(wù)等）。 SAE的需求目前，3GPP正在制定SAE的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，SAE提出的需求包括兼容性、系統(tǒng)優(yōu)化、系統(tǒng)安全性和移動性管理等方面。兼容性：必須支持3GPP和非3GPP，兼容以往版本的3GPP；應(yīng)支持R99USIM的用戶接入演進系統(tǒng)，應(yīng)支持在R5HSS中注冊的用戶接入演進系統(tǒng)；應(yīng)支持現(xiàn)有的根據(jù)應(yīng)用和承載計費的原則；應(yīng)支持無線接口的組播能力；應(yīng)同時支持IPv4和IPv6，在支持不同IP版本的接入系統(tǒng)間切換時應(yīng)使該切換對終端的影響最小；應(yīng)支持不同移動性要求（如固定、游牧、移動等）的終端；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能控制用戶所能接入的接入網(wǎng)絡(luò)類型；運營商應(yīng)為終端提供本地3GPP網(wǎng)絡(luò)和非3GPP網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)絡(luò)信息，該信息還可提供接入優(yōu)先級等信息；應(yīng)在SAE/LTE上支持IMS。安全性：應(yīng)支持類似現(xiàn)有3GPP用戶ID的保密性；應(yīng)支持漫游用戶和非漫游用戶的合法監(jiān)聽；演進系統(tǒng)的安全級別應(yīng)不低于現(xiàn)有3GPP；在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的前提下應(yīng)支持用戶的位置保密，而是否支持位置保密應(yīng)根據(jù)用戶的注冊信息決定。移動性管理支持3GPP內(nèi)部移動性管理及與非3GPP間的移動性管理；移動性管理技術(shù)應(yīng)不降低網(wǎng)絡(luò)的安全級別；3GPP和非3GPP間的移動性管理技術(shù)應(yīng)使得對接入技術(shù)的影響最小，并且與傳輸技術(shù)無關(guān)；應(yīng)能處理區(qū)域性注冊、區(qū)域性漫游、接入控制；應(yīng)能處理由改變用戶注冊信息引起的動態(tài)漫游限制策略的改變；漫游限制的粒度不小于跟蹤區(qū)域；在Active、Idle狀態(tài)下對漫游限制的處理應(yīng)一致；與現(xiàn)有3GPP網(wǎng)絡(luò)間互聯(lián)應(yīng)支持現(xiàn)有3GPP漫游接口。業(yè)務(wù)支持通過IP承載SMS；應(yīng)支持IP組播業(yè)務(wù)；應(yīng)支持SAE中IMS與CS域間的業(yè)務(wù)連續(xù)性；支持用戶從不同接入系統(tǒng)接入時，用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流都從某個CN網(wǎng)元出去。當(dāng)用戶在不同接入系統(tǒng)之間移動時，可以保證該網(wǎng)元分配的用戶地址保持不變，以支持計費和其他業(yè)務(wù)需求。優(yōu)化初始接入階段即建立缺省IP承載；減少協(xié)商QoS所需信令；減少無線接口信令開銷；應(yīng)支持“最后一公里”和無線接口的傳輸優(yōu)化；從Idle狀態(tài)到Active狀態(tài)切換時延小于等于200ms；支持SAE內(nèi)部、SAE與Legacy3GPP間、3GPP與非3GPP間實時、非實時業(yè)務(wù)的無縫切換（比如減少丟包和中斷時間）；支持MME/3GPP錨點/SAE錨點的重選以達到路由優(yōu)化的目的；應(yīng)減少Idle狀態(tài)下Inter-RAT時由小區(qū)重選引起的信令。其他應(yīng)支持網(wǎng)絡(luò)共享；應(yīng)支持類似Iu-flex（一個RNC能夠接入多個SGSN，能夠被多個SGSN共享）的資源共享和冗余。 LTE的需求LTE無線接入網(wǎng)架構(gòu)及其演進需要滿足如下需求：應(yīng)該采用一個單一的E-UTRAN框架E-UTRAN架構(gòu)應(yīng)該基于分組模式，但也應(yīng)有效地支持實時和話音業(yè)務(wù)E-UTRAN架構(gòu)應(yīng)在不帶來額外的系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，盡量避免“單點失敗”E-UTRAN英采用簡化架構(gòu)，進可能減少接口的數(shù)量在可以獲得性能改進的條件下，應(yīng)考慮無線網(wǎng)絡(luò)層(RNL)和傳輸網(wǎng)絡(luò)層(TNL)之間的互操作E-UTRAN架構(gòu)應(yīng)該支持端到端QoS，即TNL應(yīng)根據(jù)RNL的請求提供適合的QoSQoS機制應(yīng)根據(jù)各種數(shù)據(jù)流，如：控制平面數(shù)據(jù)，用戶平面數(shù)據(jù)和O&M（操作和管理）數(shù)據(jù)等的特性優(yōu)化設(shè)計，以更有效地利用系統(tǒng)帶寬E-UTRAN系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)盡可能縮小延遲抖動，以有效地支持TCP/IP分組業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢隨著移動通信與互聯(lián)網(wǎng)的不斷融合，以電路交換為主的傳統(tǒng)移動核心網(wǎng)正加速向全IP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。移動核心網(wǎng)的結(jié)構(gòu)將逐漸扁平化，從而顯著降低網(wǎng)絡(luò)成本，減少時延，實現(xiàn)簡單高效的網(wǎng)絡(luò)運營維護，并促進新業(yè)務(wù)的大量快速部署。因此，未來移動核心網(wǎng)的主要特征可歸納為：全IP化，融合化及智能化，并最終形成一個異構(gòu)的以用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為中心的融合網(wǎng)絡(luò)。全IP化：從現(xiàn)有3G系統(tǒng)的電路域來看，移動軟交換正逐步替代原有基于時分復(fù)用的電路交換方式，即IP協(xié)議將在3G核心網(wǎng)的電路域得到更加廣泛的應(yīng)用；從2G及3G系統(tǒng)的分組域看，其支持的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大部分基于IP協(xié)議。其中在2G系統(tǒng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，基于互聯(lián)網(wǎng)的WAP應(yīng)用正成為主流業(yè)務(wù)；而在3G系統(tǒng)的分組域中，則需要在完全基于IP協(xié)議的IMS平臺上提供大部分的業(yè)務(wù)。在新一代的LTE-SAE結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有功能實體之間通信則已全部IP化。因此，可以判斷，IP協(xié)議將成為移動核心網(wǎng)中的主流交換協(xié)議。融合化：移動核心網(wǎng)的發(fā)展不斷表現(xiàn)出融合的特點，這種融合的特點不僅表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的融合，也包括不同網(wǎng)絡(luò)之間的融合。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部融合的方面2G系統(tǒng)的核心網(wǎng)首先提出了CS域與PS域的融合，這標(biāo)志著采用兩種不同交換方式的系統(tǒng)開始出現(xiàn)在同一個核心網(wǎng)內(nèi)。在隨后的3G系統(tǒng)中，基于軟交換方式的電路域也同基于IMS的分組域處于同一個核心網(wǎng)內(nèi)。但是需要指出的是，在2G與3G系統(tǒng)中，電路域和分組域是相互獨立運行的，其各個功能實體之間沒有密切的聯(lián)系，因此這種網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的融合是松散且相對獨立的。LTE-SAE核心網(wǎng)中，2G及3G的核心網(wǎng)功能實體得到了相當(dāng)?shù)暮喕⑦_到了高度的融合，并不再對電路域和分組域進行區(qū)分。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部功能實體的融合帶來了用戶數(shù)據(jù)的高度融合，便于對用戶數(shù)據(jù)實現(xiàn)集中管理，完成以用戶為中心的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合，從而快速退出新的業(yè)務(wù)。不同網(wǎng)絡(luò)之間融合的方面3G系統(tǒng)的核心網(wǎng)首先實現(xiàn)了對采用不同接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)的融合，如WLAN，xDSL。在3G系統(tǒng)的后期核心網(wǎng)中，這些采用了不同接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)實際上成了整個3G系統(tǒng)的無線接入子系統(tǒng)。在LTE-SAE核心網(wǎng)中，不同網(wǎng)絡(luò)之間的融合得到了進一步加強。與3G系統(tǒng)不同的是，LTE-SAE核心網(wǎng)已經(jīng)把采用了不同接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一的看成整個系統(tǒng)的無線接入網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)了接入方式的高度融合。這使得用戶可以使用不同的終端通過LTE-SAE網(wǎng)絡(luò)接收業(yè)務(wù)。因此，未來的核心網(wǎng)的結(jié)構(gòu)將更加扁平化，簡單化，能夠為用戶提供多種多樣的接入方式，接入手段和無處不在的接入業(yè)務(wù)，整個移動網(wǎng)絡(luò)將成為一個異構(gòu)泛在的通信系統(tǒng)。智能化：移動核心網(wǎng)的全IP化要求核心網(wǎng)必需具備電信級IP能力，這意味著網(wǎng)絡(luò)的IPQoS保障，可靠性及組網(wǎng)靈活性方面需要達到電信級要求。另一方面，移動核心網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)融合方面的發(fā)展使得其必需面對網(wǎng)絡(luò)資源與用戶需求的多樣性和不確定性。因此，為了應(yīng)對這兩方面帶來的問題，移動核心網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)管理以及控制方面就必需引入更多的智能化功能。如：移動核心網(wǎng)需要對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的故障進行快速檢測及修復(fù)能夠根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的資源進行靈活共享，實現(xiàn)負荷均衡；能夠自適應(yīng)的控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功耗等。注：EPC專指分組核心網(wǎng)，EPS用于描述新的演進系統(tǒng)架構(gòu)LTE-SAE架構(gòu)演進總體架構(gòu)演進移動通信是當(dāng)今通信領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域之一。自從美國貝爾實驗室在1978年開發(fā)出歷史上第一個真正商用意義上的具有隨時隨地通信能力的大容量的蜂窩移動通信系統(tǒng)，即先進移動電話業(yè)務(wù)(AMPS)系統(tǒng)以來，移動通信系統(tǒng)的發(fā)展已歷經(jīng)了30多年。到目前為止，商用蜂窩移動通信系統(tǒng)已發(fā)展到了第三代，并且3G未來長期演進系統(tǒng)LTE也逐步進入試商用階段。第一代移動通信系統(tǒng)(1G)于上世紀(jì)70年代末由美國首先進行大規(guī)模商用部署，是模擬制式的頻分雙工(FDD，F(xiàn)requencyDivisionDupIex)系統(tǒng)。第二代移動通信系統(tǒng)(2G)從20世紀(jì)90年代開始逐漸發(fā)展起來。其中，由歐洲開發(fā)的全球移動通信系統(tǒng)GSM(GIobaISystemforMobilecommunIcatlons)和美國推出的窄帶CDMA(1S一95)系統(tǒng)是第二代移動通信系統(tǒng)的典型代表。第三代移動通信系統(tǒng)(3G)在21世紀(jì)初開始逐步進入商用階段，其典型代表為由歐洲主導(dǎo)的WCDMA系統(tǒng)、美國主導(dǎo)的CDMA2000系統(tǒng)和中國推出的TD—SCDMA系統(tǒng)，其中由中國提出的TD-SCDMA系統(tǒng)已于2008年實現(xiàn)商用。 3GPP移動通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進的幾個主要進程如圖所示：GSM架構(gòu)GPRS/EDGE分組架構(gòu)3GIMS架構(gòu)EPS架構(gòu)圖3.1網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進示意圖 可以看出，GSM網(wǎng)絡(luò)僅僅存在于電路域(CS)，支持的業(yè)務(wù)主要是話音業(yè)務(wù)，并支持PSTN固定網(wǎng)絡(luò)的話音互通。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)演進到GPRS/EDGE階段時，系統(tǒng)引入了分組域的概念，因此，可以提供一些基于IP的基本數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨后，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)演進到UMTS階段，且引入了IP多媒體子系統(tǒng)IMS體系架構(gòu)時，系統(tǒng)在PS域核心承載網(wǎng)上增加了一層新的IMS域，此時，話音業(yè)務(wù)除了通過傳統(tǒng)的CS域提供以外，還可以通過IMS域來提供VoIP語音，同時基于的VoIP語音能夠?qū)崿F(xiàn)與CS話音以及PSTN話音的互通。最后，網(wǎng)絡(luò)演進到目前的EPS階段時，相比3GIMS架構(gòu)，該架構(gòu)將基于一個純PS域的全IP架構(gòu)，完全取消了PS域，同時進一步增強了IMS域?qū)φ麄€網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)控制能力。無線接入網(wǎng)演進目前的2.5G/3G手機移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由于其固定帶寬的結(jié)構(gòu)不適應(yīng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，為此3GPP在R5版本中增加了高速下行分組接入(HSDPA)，速率可以達到10Mbit/s以上，在R6中增加高速上行分組接入(HSUPA)，提高上行速率。但是在從HSPA演進到4G的過程中，3GPP遇到了一種新的寬帶無線接入技術(shù)WiMAX(IEEEE802.16d/e)的強大挑戰(zhàn)，WiMAX以幾十Mbit/s的速率能夠滿足移動用戶對于帶寬的需求。為了應(yīng)對WiMAX的挑戰(zhàn)，3GPP在2004年12月決定開展長期演進（LTE）技術(shù)的研究，主要關(guān)注空中接口和RAN部分。3GPPLTE在接入網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)方面，設(shè)計的主要目標(biāo)是滿足低時延，低復(fù)雜度，低成本的要求，從而提供更高的用戶容量，系統(tǒng)吞吐量和端到端的服務(wù)質(zhì)量保證。由于原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無法滿足現(xiàn)有需求，如：如何保證各種分組業(yè)務(wù)，特別是實時性要求較高的分組業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，原來網(wǎng)絡(luò)需要進行調(diào)整與演進。為了達到簡化信令流程和縮短時延的目的，E-UTRAN舍棄了UTRAN的傳統(tǒng)RNC/NodeB兩層結(jié)構(gòu)，完全由多個eNodeB的一層結(jié)構(gòu)組成，整體網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖所示：圖3.2E-UTRAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 在E-UTRAN中，eNodeB之間底層采用IP傳輸，在邏輯上通過X2接口互相連接，組成Mesh型網(wǎng)路。這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以有效的支持UE在整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動性，保證用戶的無縫切換。每個eNodeB通過S1接口，也MME/S-GW相連接，而S1接口，也采用了全部或部分Mesh型的連接形式，即一個eNodeB可以與多個MME/S-GW互聯(lián)，反之依然。 與UTRAN系統(tǒng)相比，E-UTRAN將NodeB和RNC融合為一個網(wǎng)元eNodeB，因此，系統(tǒng)中將不再存在Iub接口，而X2接口類似與原系統(tǒng)中的Iur接口，S1接口類似與Iu接口，但均有較大簡化。 具體來講，eNodeB是在UMTS系統(tǒng)NodeB原有功能基礎(chǔ)上，增加了RNC的物理層，MAC層，RRC層，以及調(diào)度，接入控制，承載控制，移動性管理和小區(qū)間無線資源管理等功能，即eNodeB實現(xiàn)了接入網(wǎng)的全部功能。MME/S-GW則可以看成一個邊界節(jié)點，作為核心網(wǎng)的一部分，類似UMTS系統(tǒng)中的SGSN。圖3.3無線網(wǎng)絡(luò)演進示意圖 總之，新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以帶來以下好處：網(wǎng)絡(luò)扁平化使得系統(tǒng)時延減少，從而改善了用戶體驗，可開展更多業(yè)務(wù)。網(wǎng)元數(shù)目減少，使得網(wǎng)絡(luò)部署更為簡單，網(wǎng)絡(luò)的維護更加容易。取消了RNC的集中控制，避免單點故障，有利于提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。核心網(wǎng)演進3GPP核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)演進3GPP版本凍結(jié)時間核心網(wǎng)CS域特點核心網(wǎng)PS域特點R991999.10核心網(wǎng)相同；在語音編碼上采用了AMR的語音編碼方式和GPRS核心網(wǎng)基本相同R42001.3利用軟交換思想，實現(xiàn)了呼叫控制和承載的分離，語音分組化，由分組方式承載；引入TFO，TrFO技術(shù)，CAMEL和OSA得到增強和GPRS核心網(wǎng)基本相同R52002.3凍結(jié)后，之后有改動對電路域不作要求在分組域上引入了IMS（呼叫控制CSCF和媒體網(wǎng)關(guān)控制MGCF進一步分離）；主要定義了IMS架構(gòu)，網(wǎng)元功能，接口和流程，SIP協(xié)議要求，編制，QoS，安全，計費，CAMEL4等方面的內(nèi)容R62004.12對電路域不作要求WLAN可以通過PDG接入到IMS，定義了IMS與CS網(wǎng)絡(luò)互通，IMS與IP網(wǎng)絡(luò)互通，基于IPv4的IMS，IMS組管理，IMS業(yè)務(wù)支持，基于流量計費，Gq接口，QoS增強，安全等方面的內(nèi)容R72007.6對電路域不作要求增強了支持xDSL/Cable接入方式；定義了FBI(FixedBroadbandAccesstoIMS),CSI(CombingCSbearerwithIMS),VCC(VoiceCallContinuity),端到端QoS，IMS緊急業(yè)務(wù)等內(nèi)容；增加了直接信道(DirectTunnel)的功能，提供了可以在GGSN和RNC之間直接建立GTP-U信道的能力GSM核心網(wǎng)GSM是2G標(biāo)準(zhǔn)體系，主要提供語音業(yè)務(wù)和低速9.6kbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GSM網(wǎng)絡(luò)包括BSS子系統(tǒng)和MSS子系統(tǒng)部分。移動終端與BSS子系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的um無線接口通信，BSS子系統(tǒng)與MSS子系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的A接口通信，如圖所示：圖3.4GSM核心網(wǎng)核心網(wǎng)是MSS（移動交換子系統(tǒng)）完成GSM的主要交換功能，同時管理用戶數(shù)據(jù)和移動性所需的數(shù)據(jù)庫。MSS子系統(tǒng)的主要作用是管理GSM移動用戶之間的通信和GSM移動用戶與其他通信網(wǎng)用戶之間的通信。移動交換子系統(tǒng)MSS包括以下功能單元：移動交換中心（MSC）拜訪位置寄存器（VLR）歸屬位置寄存器(HLR)鑒權(quán)中心(AuC)設(shè)備識別寄存器(EIR)短消息中心(SC)GPRS核心網(wǎng)GPRS是2.5G體系，主要提供基于分組的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。從網(wǎng)絡(luò)側(cè)看，GPRS是在GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加SGSN和GGSN這兩種網(wǎng)絡(luò)實體以及Gb，Gn/Gp，Gi，Gr，Gf，Gd，Gs，Gc等接口而實現(xiàn)的。SGSN和GGSN是實現(xiàn)GPRS業(yè)務(wù)的核心實體，它們也可以統(tǒng)稱為GSN。SGSN是為MS提供移動性管理，路由選擇等服務(wù)的節(jié)點，GGSN是用于接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的節(jié)點。在上述接口中，Gs和Gc接口是可選接口，需要SGSN與MSC/VLR配合實現(xiàn)諸如聯(lián)合位置更新，經(jīng)由GPRS進行CS尋呼等功能時，就應(yīng)選用Gs接口；如果選用Gc接口，則GGSN可直接從HLR獲取位置信息，如果未選用Gc接口，則GGSN需通過其他GGSN或SGSN從HLR獲取位置信息。其框架圖如下圖所示：圖3.5GPRS核心網(wǎng)R99核心網(wǎng)R99版本作為WCDMA的第一個版本，核心網(wǎng)系統(tǒng)繼承了GSM和GPRS核心網(wǎng)所有的特征，核心網(wǎng)分為電路域和分組域，電路域采用GSM網(wǎng)絡(luò)，分組域采用GPRS的網(wǎng)絡(luò)，如圖所示：圖3.6R99版本核心網(wǎng)R99網(wǎng)絡(luò)具有如下網(wǎng)絡(luò)特征：R99核心網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，接口，協(xié)議等方面繼承了GSM和GPRS核心網(wǎng)的特點，體現(xiàn)了對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的繼承性。為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，R99網(wǎng)絡(luò)在無線接入網(wǎng)Iu，Iur，Iub等接口引入了ATM接口，在空中接口采用WCDMA技術(shù)R99網(wǎng)絡(luò)繼承了GSM網(wǎng)絡(luò)的所有業(yè)務(wù)能力；R99網(wǎng)絡(luò)支持基于CAMEL3的移動智能業(yè)務(wù)，增加了對撥號業(yè)務(wù)，短消息業(yè)務(wù)和GPRS業(yè)務(wù)的控制。R99核心網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上沒有采用分層的體系結(jié)構(gòu)，和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相似控制和承載沒有分離，然后是在一個物理實體MSC中實現(xiàn)業(yè)務(wù)控制，承載控制和話路承載功能。核心網(wǎng)內(nèi)部骨干傳輸在電路域是基于TDM技術(shù)，在分組域是基于IP的技術(shù)，沒有實現(xiàn)核心傳送層在ATM/IP層的融合。綜上所述，R99網(wǎng)絡(luò)主要以承載GSM/GPRS為主，在網(wǎng)絡(luò)特征上仍然屬于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。R4核心網(wǎng)3GPPR99與R4版本的核心網(wǎng)主要差別如下圖所示，R4版本引入了軟交換，并實現(xiàn)了控制與承載的分離：圖3.7R4版本核心網(wǎng)注：R99與R4的分組域無變化，圖中未畫出R4網(wǎng)絡(luò)具有如下網(wǎng)絡(luò)特征：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)具有層次化的特征：核心網(wǎng)自上而下分為業(yè)務(wù)層，核心控制層，核心交換層，接入層等。接入網(wǎng)絡(luò)：通過媒體網(wǎng)關(guān)MGW實現(xiàn)UTRAN到ATM/IP網(wǎng)絡(luò)以及PSTN網(wǎng)絡(luò)媒體流之間的轉(zhuǎn)換，MGW分布在不同的本地網(wǎng)，采用分散接入的方式。核心交換層：基于ATM/IP的骨干傳輸層，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)傳輸。核心控制層：基于移動軟交換MSCServer的呼叫控制以及業(yè)務(wù)控制，用戶數(shù)據(jù)庫管理等功能；Server采用集中控制的方式。業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)：基于OSAAPI接口。R4版本的核心網(wǎng)其架構(gòu)如下圖所示：圖3.8R4版本核心網(wǎng)R5核心網(wǎng)R5版本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和接口形式和R4基本一致，差別主要是當(dāng)PLMN包括IMS系統(tǒng)時HLR被HSS所替代。另外，BSS和CS-MSC，MSC-Server之間同時支持A接口及Iu-CS接口，BSC和SGSN之間支持Gb及Iu-PS接口，這是R5網(wǎng)絡(luò)和R4以及R99網(wǎng)絡(luò)的一個主要不同。其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如下所示：圖3.9R5版本核心網(wǎng)R4到R5的核心網(wǎng)演進如圖所示：R4核心網(wǎng)初期的R5核心網(wǎng)后期的R5核心網(wǎng)圖3.10R4到R5核心網(wǎng)演進注：R6，R7版本主要是增強了核心網(wǎng)對IMS網(wǎng)絡(luò)的支持，其核心網(wǎng)架構(gòu)無變化，R8版本即為SAE核心網(wǎng)架構(gòu)，采用了扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，核心網(wǎng)架構(gòu)有較大變化。SAE核心網(wǎng)SAE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)SAE的工作主要是在3GPPSAWG2開展。SAE的目標(biāo)是“制定一個具有高數(shù)據(jù)率，低延時，數(shù)據(jù)分組化，支持多種無線接入技術(shù)為特征的具有可移植性的3GPP系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)”。3GPP的SAE項目是基于未來移動通信的全IP網(wǎng)絡(luò)而發(fā)起的，即在未來網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，3GPP網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)不僅有UTRAN或GERAN，還有Wi-Fi和WiMAX等接入技術(shù)。SAE提出的需求包括兼容性，系統(tǒng)安全性，移動性管理和系統(tǒng)優(yōu)化等方面。SAE網(wǎng)絡(luò)具有下列主要特點：支持端到端的QoS保證。全面分組化。提供真正意義上的純分組接入，不再提供電路域業(yè)務(wù)。支持多接入技術(shù)。支持和現(xiàn)有3GPP系統(tǒng)的互通，同時支持非3GPP網(wǎng)絡(luò)（如WLAN，WiMAX）的接入，支持用戶在3GPP網(wǎng)絡(luò)和非3GPP網(wǎng)絡(luò)之間的漫游和切換。增加對實時業(yè)務(wù)的支持。簡化網(wǎng)絡(luò)就誒夠，簡化用戶業(yè)務(wù)連接建立信令流程，降低業(yè)務(wù)連接的時延。網(wǎng)絡(luò)層次扁平化。用戶面節(jié)點盡量壓縮，接入網(wǎng)取消RNC，核心網(wǎng)用戶面節(jié)點在非漫游時合并為一個。SAE架構(gòu)在3GPP的LTE/SAE工程中占有非常重要的地位。從數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展來看，SAE支持多種類型的接入，支持多種計費方式和多種鑒權(quán)方式；從技術(shù)發(fā)展的需求來看，SAE起到了配合了LTE實現(xiàn)的作用，因此SAE可以說是未來移動通信系統(tǒng)競爭力和生命力的決定性因素之一。圖3.11SAE核心網(wǎng)從核心網(wǎng)側(cè)看，可分為3GPP接入和非3GPP接入。其中3GPP接入技術(shù)通過S-GW接入，受信的非3GPP接入技術(shù)通過P-GW接入；非受信的非3GPP接入技術(shù)還需要先經(jīng)過ePDG，進行用戶驗證。不同接入技術(shù)接入SAE核心網(wǎng)中的示意圖如下，圖3.12不同接入技術(shù)接入SAE核心網(wǎng)示意圖SAE與IMS的關(guān)系SAE作為IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的接入層，主要負責(zé)接入使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶，如WLAN，WiMAX,E-UTRAN等，如圖所示：圖3.13SAE核心網(wǎng)與IMS的關(guān)系 對于同一個運營商下的用戶，如果用戶通過3GPP接入，即E-UTRAN接入，則首先會接入S-GW，并通過P-GW接入IMS的會話控制層進行會話的建立； 如果用戶通過WLAN或WiMAX等非3GPP方式接入核心網(wǎng)，則用戶的信令直接傳給P-GW用于會話建立。2G/3G核心網(wǎng)到SAE核心網(wǎng)的演進方案目前移動通信網(wǎng)絡(luò)從2G/3G向LTE網(wǎng)絡(luò)演進后，核心網(wǎng)需要同時接入2G、3G和LTE無線網(wǎng)絡(luò)。LTE-SAE架構(gòu)中網(wǎng)元接口和功能教3G核心網(wǎng)分組域有較大的變化，如：MME繼承了SGSN的控制面功能和RNC的部分控制面功能；S-GW繼承了SGSN的用戶面功能和RNC的用戶面功能；P-GW則繼承了GGSN的功能。在保證現(xiàn)有2G/3G核心網(wǎng)分組域有效應(yīng)用的前提下，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向SAE架構(gòu)平滑演進主要有下列3種組網(wǎng)方案：平滑演進方案平滑演進方案是指將現(xiàn)有SGSN升級支持MME功能，GGSN升級支持S-GW和P-GW的功能。其優(yōu)點是保護運營商2G/3G核心網(wǎng)投資，實現(xiàn)現(xiàn)有系統(tǒng)的平滑升級；形成統(tǒng)一的核心網(wǎng)分組域，可以提高用戶切換體驗，且對計費網(wǎng)管影響較小。其缺點是設(shè)備接口較多，技術(shù)的復(fù)雜造成管理復(fù)雜，同時升級改造對現(xiàn)網(wǎng)會有影響。其架構(gòu)圖如下：圖3.142G/3G到SAE核心網(wǎng)平滑演進方案獨立組網(wǎng)方案獨立組網(wǎng)方案是指現(xiàn)有SGSN和GGSN保持原有2G/3G接入，新建MME和S-GW，P-GW設(shè)備以支持LTE接入。其優(yōu)點是引入全新的SAE設(shè)備，能提供更高的性能，能更快速部署SAE網(wǎng)絡(luò)，同時對現(xiàn)有2G/3G系統(tǒng)影響較小。其缺點是新增網(wǎng)元造成網(wǎng)絡(luò)成本增加，同時對多系統(tǒng)造成2G/3G和LTE系統(tǒng)間切換的復(fù)雜性。其架構(gòu)圖如下：圖3.152G/3G到SAE核心網(wǎng)獨立組網(wǎng)方案混合組網(wǎng)方案混合組網(wǎng)方案是指SGSN升級支持MME功能，GGSN保持原有2G/3G接入，新建S-GW和P-GW支持LTE接入。其優(yōu)點是在保留原有GGSN的基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶需求靈活配置S-GW和P-GW，折中了技術(shù)和成本。其缺點是SGSN需要指定選擇GGSN或S-GW和P-GW的策略，需要增加新的策略。提架構(gòu)圖如下：圖3.162G/3G到SAE核心網(wǎng)混合組網(wǎng)方案結(jié)合以上組網(wǎng)方案，SAE演進中提出了許多關(guān)鍵技術(shù)，如多系統(tǒng)間切換，IP地址短缺，GW選擇及路由優(yōu)化，TAU數(shù)量平衡，QoS保證機制等。針對這些關(guān)鍵技術(shù)，3GPP相關(guān)工作組進行了充分的討論和分析，并完善了相關(guān)的技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)級功能演進網(wǎng)絡(luò)接入控制功能網(wǎng)絡(luò)接入控制功能主要用于決定將哪個用戶接入到通信系統(tǒng)核心網(wǎng)，進行通信和獲取信息。此部分著重介紹GPRS/UMTS系統(tǒng)以及EPS系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)接入功能。GPRS/UMTS系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)接入控制功能MS要通過GPRS/UMTS分組網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，使用業(yè)務(wù)或網(wǎng)絡(luò)功能，必須對接入過程有嚴(yán)格檢查，確保合法、合理地享受分組業(yè)務(wù)和使用網(wǎng)絡(luò)功能。GPRS/UMTS系統(tǒng)中接入控制功能具體有：-注冊功能將用戶標(biāo)識、PDP上下文、地址和APN等登記到網(wǎng)絡(luò)中，并建立這些信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系。-身份認證和授權(quán)功能：對用戶接入網(wǎng)絡(luò)的合法性進行檢查，與移動性管理功能相關(guān)。-準(zhǔn)入控制功能計算網(wǎng)絡(luò)資源是否符合用戶申請的QoS要求，用戶請求的資源是否可用，并進行資源預(yù)留，與無線資源管理功能相關(guān)。-信息篩選功能通過包過濾等方式，將未授權(quán)的信息過濾掉。-分組終端適配功能將終端和分組網(wǎng)絡(luò)之間接收或傳送的分組數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，使其能在分組核心網(wǎng)中傳輸。-計費數(shù)據(jù)收集功能根據(jù)用戶簽約數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程等，收集計費數(shù)據(jù)。-ODB功能由運營商決定，對部分業(yè)務(wù)進行禁止的功能。EPS系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)接入控制功能EPS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接入控制與GPRS/UMTS類似，但基于其特性，與之前功能又有所不同。具體分為以下幾部分：-接入網(wǎng)絡(luò)選擇功能負責(zé)UE選擇PLMN及接入網(wǎng)絡(luò)，以獲得IP連接性。網(wǎng)絡(luò)的選擇功能與不同的接入技術(shù)相關(guān)。-鑒權(quán)功能對用戶的業(yè)務(wù)請求進行認證與鑒權(quán)，通常與移動性管理有關(guān)。-準(zhǔn)入控制功能判斷用戶請求的資源是否可用，是否允許用戶接入，然后預(yù)留該資源。-策略和計費執(zhí)行功能實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流檢測，策略執(zhí)行，以及基于流的計費。-合法偵聽由網(wǎng)絡(luò)運營商及相關(guān)政府部門在合法的基礎(chǔ)上執(zhí)行某些信息的偵聽。移動性管理功能移動性管理功能是移動通信網(wǎng)最重要的功能之一，是保證用戶隨時都能接入網(wǎng)絡(luò)的必要條件，主要用于實現(xiàn)用戶當(dāng)前位置的跟蹤，同時用于移動終端在空閑模式或連接模式下的移動性管理，如位置更新、切換等。移動系統(tǒng)中通過位置更新，使移動臺總能與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，以便移動臺在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的任何一個地方都能接入到網(wǎng)絡(luò)中，即網(wǎng)絡(luò)能隨時知道移動臺所處的位置，可隨時尋呼到移動臺。GSM系統(tǒng)的移動性管理GSM屬于小區(qū)制蜂窩移動通信網(wǎng)，為了便于管理，劃分了若干個不同等級的區(qū)域，無論移動臺處于何處，只要在系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)，就應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)所有的功能，包括越區(qū)切換、自動漫游等。為此，網(wǎng)絡(luò)必須時刻跟蹤并掌握移動臺所處的位置，及時更新移動臺的相關(guān)信息。以便在需要時迅速連接上移動臺、實現(xiàn)正常通信而必須將其位置信息保存起來，并及時地進行信息更新。為此需要進行位置登記和刪除等位置管理。移動臺位置管理是網(wǎng)絡(luò)移動性管理功能的一個重要方面，涉及到MS、BS、MSC和位置寄存器HLR、VLR，以及相應(yīng)的接口。GSM系統(tǒng)的位置管理具體包括：移動臺的位置登記；位置更新，即當(dāng)移動臺從一個位置區(qū)域（LA）進入一個新的位置區(qū)域時，移動系統(tǒng)進行的位置更新；位置刪除，移動臺位置改變后，需要刪除原位置寄存器中的相關(guān)信息。IMSI分離/附著，移動臺在激活態(tài)和非激活態(tài)轉(zhuǎn)化時，進行的處理。周期性位置登記，網(wǎng)絡(luò)與移動臺沒有發(fā)生聯(lián)系時，移動臺自動地、周期性地與網(wǎng)絡(luò)取得聯(lián)系，核對位置數(shù)據(jù)。（1）、移動臺位置登記 位置登記是指為了保證網(wǎng)絡(luò)能夠跟蹤移動臺的運動，掌握移動臺所處的位置，通常，移動臺的位置信息存儲在歸屬位置寄存器（HLR）和訪問位置寄存器（VLR）這兩個功能實體中。、首次登記當(dāng)一個移動用戶首次入網(wǎng)時，由于在其SIM卡中找不到原來的位置區(qū)識別碼（LAI），它會立即申請接入網(wǎng)絡(luò)，向移動交換中心（MSC）發(fā)送“位置更新請求”信息，通知GSM系統(tǒng)這是一個該位置區(qū)內(nèi)的新用戶。MSC根據(jù)該移動臺發(fā)送的IMSI中的相應(yīng)信息，向其歸屬位置寄存器（HLR）發(fā)送“位置更新請求”信息。HLR把發(fā)送請求的MSC的號碼記錄下來，并向該MSC回送“位置更新接受”信息。至此，MSC認為此移動臺已被激活，便要求訪問位置寄存器（VLR）對該移動臺作“附著”標(biāo)記，并向移動臺發(fā)送“位置更新證實”消息，移動臺會在其SIM卡中把信息中的位置區(qū)識別碼存儲起來，已備后用。、位置更新位置更新指移動臺位置發(fā)生變化后，向網(wǎng)絡(luò)登記其新的位置區(qū)，以保證在此移動臺的呼叫時網(wǎng)絡(luò)能夠正常接續(xù)到該移動臺。移動臺的位置更新主要是由訪問位置寄存器（VLR）進行管理。移動臺每一次一開機，就會收到來自于其所在位置區(qū)中的廣播控制信道（BCCH）發(fā)出的位置區(qū)識別碼（LAI），它自動將該識別碼與自身存儲器中的位置區(qū)識別碼（上次開機所處位置區(qū)的編碼）相比較，若相同，則說明該移動臺的位置未發(fā)生變化，無需位置更新，否則，認為移動臺已由原來位置區(qū)移動到了一個新的位置區(qū)中，必須進行位置更新。下面介紹兩種不同的位置更新過程：圖4.1位置更新示意圖-相同MSC/VLR，不同位置區(qū)的位置更新。如圖4.1所示，在同一個MSC/VLR區(qū)域，移動臺從BSC1控制的cell1移動到BSC2控制的cell2，就屬于同MSC/VLR(MSC/VLRA)中不同位置區(qū)的位置更新。該位置更新的實質(zhì)是：cell2中的BTS2通過BSC2把位置信息傳到MSC1/VLR1。移動臺從cell1移動到cell2中，通過檢測由BTS2持續(xù)發(fā)送的廣播信息，移動臺發(fā)現(xiàn)新收到的LAI與目前存儲并使用的LAI不同，移動臺根據(jù)BTS2和MSC1發(fā)送位置更新請求信息，MSC1分析出新的位置區(qū)也屬本業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)的位置區(qū)，即通知VLR1修改移動臺位置信息。VLR1向MSC1發(fā)送反饋信息，通知位置信息已修改成功。MSC1通過BTS2把相關(guān)位置更新響應(yīng)的信息傳送給移動臺，位置更新過程結(jié)束。-不同MSC/VLR之間不同位置區(qū)的位置更新。移動臺由MSC1/VLR1覆蓋區(qū)域內(nèi)BSC1控制的cell1移動到MSC2/VLR2覆蓋區(qū)域內(nèi)BSC3控制的cell4中的情況，就屬于不同MSC/VLR之間不同位置區(qū)的位置更新。該位置更新的實質(zhì)是：cell4中的BTS4通過BSC3把位置信息傳到MSC2/VLR2中。移動臺從cell1移動到cell4中；通過檢測由BTS4持續(xù)發(fā)送的廣播信息，移動臺發(fā)現(xiàn)新收到的LAI與目前存儲并使用的LAI不同；移動臺通過BTS4和BSC3向MSC2發(fā)送位置更新請求信息；MSC2把含有MSC2標(biāo)識和移動臺識別碼的位置更新信息發(fā)送給HLR；HLR返回響應(yīng)信息，其中包含全部相關(guān)的移動臺數(shù)據(jù)；在VLR2中進行移動臺數(shù)據(jù)登記；通過BTS4把有關(guān)位置更新響應(yīng)的信息傳送給移動臺（如果重新分配TMSI，此時一起送給移動臺）；通知MSC1/VLR1刪除有關(guān)此移動臺的數(shù)據(jù)。、位置刪除如上所述，當(dāng)移動臺移動到一個新的位置區(qū)并且在該位置區(qū)的VLR中進行登記后，還要由其HLR通知原位置區(qū)中的VLR刪除該移動臺的相關(guān)信息，這叫做位置刪除。、IMSI分離/附著移動臺的國際移動臺識別碼IMSI在系統(tǒng)的某個HLR和VLR及該移動臺的SIM卡中都有存儲。移動臺可處于激活（開機）和非激活（關(guān)機）兩種狀態(tài)。當(dāng)移動臺由激活轉(zhuǎn)換為非激活狀態(tài)時，應(yīng)啟動IMSI分離進程，在相關(guān)的HLR和VLR中設(shè)置標(biāo)志。這就使得網(wǎng)絡(luò)拒絕對該移動臺的呼叫，不再浪費無線信道發(fā)送呼叫信息。當(dāng)移動臺由非激活轉(zhuǎn)換為激活狀態(tài)時，應(yīng)啟動IMSI附著進程，以取消相應(yīng)HLR和VLR中的標(biāo)志，恢復(fù)正常。、周期性位置登記周期性位置登記指為了防止某些意外情況的發(fā)生，進一步保證網(wǎng)絡(luò)對移動臺所處位置及狀態(tài)的通知性，而強制移動臺以固定的時間間隔周期性地向網(wǎng)絡(luò)進行位置登記。可能發(fā)生的意外情況如，當(dāng)移動臺開著機移動到系統(tǒng)覆蓋區(qū)以外的地方，即盲區(qū)之內(nèi)時，GSM系統(tǒng)會認為該移動臺仍處于附著狀態(tài)。如果系統(tǒng)沒有采用周期性位置登記，若該移動臺被尋呼，由于系統(tǒng)認為它仍處附著狀態(tài)，因而會不斷地發(fā)出呼叫信息，無效占用無線資源。所以GSM系統(tǒng)要求移動臺必須進行周期性的等級，登記時間是通過BCCH通知所有移動臺的。若系統(tǒng)沒有接收到某移動臺的周期性登記信息，就會在移動臺所處的VLR處以“隱分離”狀態(tài)給它做標(biāo)記，再有對該移動臺的尋呼時，系統(tǒng)就不會再呼叫它。只有當(dāng)系統(tǒng)再次接收到正確的周期性登記信息后，才將移動臺狀態(tài)改為“附著”。GPRS系統(tǒng)的移動性管理 GPRS網(wǎng)絡(luò)中的移動性管理和GSM系統(tǒng)中的移動管理基本相同。但是在位置更新的時候會執(zhí)行一個特殊的過程，即原來SGSN將數(shù)據(jù)在一定時間內(nèi)傳到新的SGSN，再轉(zhuǎn)發(fā)到MS，這是移動分組網(wǎng)中特有的問題。GPRS網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)內(nèi)的最小區(qū)域單位為蜂窩小區(qū)，區(qū)域范圍與GSM網(wǎng)絡(luò)的蜂窩小區(qū)范圍相同。由于引入了IP分組，多了路由區(qū)域，多個蜂窩小區(qū)共同組成SGSN路由區(qū)，多個SGSN路由區(qū)共同組成一個SGSN服務(wù)區(qū)域。SGSN負責(zé)記錄、追蹤移動臺目前所在的SGSN路由區(qū)域標(biāo)識碼（RAI），以確保分組數(shù)據(jù)能發(fā)送到正確的移動臺上。(1)、SGSN路由區(qū)（RA） 路由區(qū)由一個或多個小區(qū)組成，最大的路由區(qū)為一個GSM網(wǎng)絡(luò)定義的位置區(qū)LA，一個路由區(qū)不能跨越多個位置區(qū)。定義路由區(qū)是為了更有效的尋呼GPRS用戶。一個路由區(qū)只能由一個SGSN提供服務(wù)。路由區(qū)由RAI來標(biāo)識。RAI=MCC+LAC+RAC,其中，MCC為移動國家號碼；LAC為位置代碼；RAC為路由區(qū)代碼。 RAI是由運營商確定，作為系統(tǒng)消息進行廣播。移動臺監(jiān)視RAI，以確定是否穿越了路由區(qū)邊界。如果越過了邊界，移動臺將啟動路由區(qū)更新過程。(2)、SGSN服務(wù)區(qū)域在GSM網(wǎng)絡(luò)中，多個LA區(qū)域共同組成一個MSC/VLR區(qū)域(包含一個MSC)，同樣，在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，多個SGSN路由區(qū)域RA共同組成一個SGSN服務(wù)區(qū)域（包含一個SGSN）。(3)、GPRS的位置區(qū)域管理GPRS的位置區(qū)域管理就是針對移動臺位置移動的管理，當(dāng)移動臺從一個位置小區(qū)或一個路由區(qū)移動到另外的位置小區(qū)或路由區(qū)時，網(wǎng)絡(luò)是如何進行管理的。位置更新過程的分類：當(dāng)移動臺處于就緒狀態(tài)在路由區(qū)從一個小區(qū)移動到另外一個小區(qū)時，移動臺要進行小區(qū)的位置更新（CellUpdate）。當(dāng)移動臺從一個路由區(qū)移動到另外一個路由區(qū)時，移動臺要執(zhí)行路由區(qū)的位置更新（RAU）。分為以下兩種：SGSN服務(wù)區(qū)內(nèi)的路由區(qū)位置更新（Intra-SGSNRoutingAreaUpdate）；SGSN服務(wù)區(qū)之間的路由區(qū)位置更新（Inter-SGSNRoutingAreaUpdate）SGSN與MSC/VLR建立關(guān)聯(lián)后的SGSN間的RA/LA聯(lián)合更新過程（CombinedInter-SGSNRA/LAUpdate）。（4）、GPRS網(wǎng)絡(luò)移動性管理狀態(tài)。移動臺的位置跟蹤依賴于移動管理的狀態(tài)。當(dāng)移動臺處于standby狀態(tài)時，在路由區(qū)級別上可得知該移動臺的位置；當(dāng)移動臺處于ready狀態(tài)時，在小區(qū)中確定移動臺的位置。圖4.2GPRS移動管理狀態(tài)機第一種是空閑狀態(tài)(IdleState)，此時的移動臺尚未向GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)登錄，移動臺與SGSN均未保留有效的用戶位置或路由信息，不能使用GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，不執(zhí)行與用戶有關(guān)的移動性管理功能。第二種狀態(tài)是守候狀態(tài)(StandbyState)，此時的移動臺已經(jīng)向GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)登記，用戶與GPRS移動性管理建立連接。網(wǎng)絡(luò)儲存移動臺目前所在的RA，這種狀態(tài)的移動臺可以接收點對多點的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并且可以接收點對點或點對多點群呼業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的尋呼或?qū)π帕钕鬟f的尋呼。通過SGSN也可以接收電路交換業(yè)務(wù)的尋呼，但尚無法接收與傳送點對點的數(shù)據(jù)信息。第三種狀態(tài)是準(zhǔn)備狀態(tài)(ReadyState)，此時的移動臺已經(jīng)向GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)登錄，移動臺與GPRS移動性管理建立連接。網(wǎng)絡(luò)不僅儲存移動臺目前所在的路徑區(qū)域RA，還儲存移動臺目前所在的蜂窩小區(qū)，這種狀態(tài)的移動臺具有接收與傳送點對點的數(shù)據(jù)信息的功能。處于Ready狀態(tài)的移動臺不必有預(yù)留的無線資源。移動臺可以用非連續(xù)性接收來節(jié)省電池。處于守候狀態(tài)下的移動臺當(dāng)在同一個RA內(nèi)移動時，不必進行任何的位置更新，但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)希望傳遞數(shù)據(jù)信息到移動臺上時，由于GPRS網(wǎng)絡(luò)不知移動臺的確切位置，因此必須針對移動臺所在的路徑區(qū)域RA發(fā)出尋呼信號。處于準(zhǔn)備狀態(tài)下的移動臺在RA內(nèi)移動時，由于網(wǎng)絡(luò)儲存移動臺目前所在的蜂窩小區(qū)，因此移動臺移動到路徑區(qū)域內(nèi)的任何蜂窩小區(qū)時，都需要進行蜂窩小區(qū)更新。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)希望傳遞數(shù)據(jù)信息到移動臺上時，不必發(fā)尋呼信號。（5）、GPRS連接和去連接GPRS連接和去連接都屬于移動性管理功能，目的是為了建立和終止與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接。SGSN接收這些請求，并處理它們。當(dāng)進行GPRS連接時，移動臺轉(zhuǎn)為Ready狀態(tài)，建立移動管理，移動臺被鑒權(quán)，產(chǎn)生密鑰，執(zhí)行密鑰連接建立，而且網(wǎng)絡(luò)會給移動臺分配一個臨時邏輯鏈路識別（TLLI）。SGSN從本地位置寄存器（HLR）中得到用戶信息。建立GPRS連接后，SGSN跟蹤移動臺的位置。移動臺可以收發(fā)短信。當(dāng)用戶想要終止和GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接時，需要進行GPRS去連接操作。GPRS去連接把移動臺切換到Idle狀態(tài)，移動管理業(yè)不再起作用。當(dāng)移動去連接定時器超時，移動臺就和GPRS網(wǎng)絡(luò)斷開連接。UMTS系統(tǒng)的移動性管理UMTS系統(tǒng)中的四種區(qū)域類型：如圖4.3所示，小區(qū)，屬于最準(zhǔn)確級別的位置信息。位置區(qū)域（LA），由CS域支持的區(qū)域類型。路由區(qū)域（RA），用于PS域，與CS域的LA類似。UTRAN注冊區(qū)域（UTRANRegistrationArea,URA），使用UMTS接入網(wǎng)絡(luò)的注冊區(qū)域。URA為UTRAN終端位置管理提供了靈活性，與UTRANRRC層協(xié)議狀態(tài)有關(guān)。URA由接入網(wǎng)管理，與核心網(wǎng)的LA和RA無關(guān)。圖4.3UMTS系統(tǒng)中的區(qū)域類型UMTS中的移動性管理是基于鏈路層的。PS域的移動性管理是借鑒了原GPRS的移動性管理的技術(shù)。在UMTS中，移動性管理(MM)是和位置管理(LM)分不開的。在移動性管理中，定義了三種移動性管理狀態(tài)：PMM-DETACHED、PMM-IDLE和PMM-CONNECTED。同GPRS類似，在PS域內(nèi)，RA(路由區(qū)域)是最重要的概念。SGSN使用RA來尋呼UE。UTRAN登記區(qū)域和蜂窩區(qū)域只在UTRAN中可見。而LA(位置區(qū)域)是CS域中使用的概念。在分組域內(nèi)，一個RA包含一個或多個RNC區(qū)域。一個SGSN管理一個或多個RA。在同一個RNC區(qū)域內(nèi)，當(dāng)UE從一個cell移動到另外一個cell時，移動性管理由小區(qū)切換過程來完成。從一個RNC區(qū)域移動到另外一個RNC區(qū)域時，此時的移動性管理需要完成SRNC更新過程。而當(dāng)UE從一個RA移動到另外一個RA時，移動性管理還需要完成RA更新。當(dāng)UE移動到一個新的位置，假設(shè)從一個RA移動到另外一個RA的情況。首先，無線網(wǎng)絡(luò)部分的移動管理(確切的說是無線信道切換)將UE的SRNC切換到當(dāng)前RNC處。新的RNC和舊的RNC之間通過接口通信，將數(shù)據(jù)從新的RNC引到舊的RNC，再經(jīng)過舊的SGSN到GGSN。更新的過程中：-在移動性管理過程中，都要以IMSI號碼作為公共用戶身份，所有對用戶的安全驗證都是基于IMSI-在RA更新過程中，UE將舊的參數(shù)向新的SGSN注冊，新SGSN向舊SGSN發(fā)送獲取UE的MM和PDP信息的請求(舊RAI、TLLI、舊P-TMSI簽名，新SGSN地址)，舊SGSN響應(yīng)。UE、新SGSN、HLR之間進行安全保密驗證。不符合的用戶是不能接入網(wǎng)內(nèi)的。-在RNC和RA更新的過程中，有一整套的過程來保護PDU數(shù)據(jù)的完整性，并且可以保證在SGSN切換而不影響QoS。其中最為重要的Gn接口的GTP協(xié)議。而且，PS域和CS域可以通過Gs接口進行聯(lián)合更新過程。-所有的移動性管理的信息只存在于UMTS核心網(wǎng)內(nèi)PS域更新過程需要HLR、UE、RNC、SGSN、GGSN參與。-PS域內(nèi)的基于鏈路層的移動性管理可以切換不同的UTRAN和SGSN，但是訪問外部PDN的GGSN是不會變化的。（2）、UMTS系統(tǒng)的移動性管理狀態(tài)1）電路交換方式的MM狀態(tài)在MM中關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接，終端有三種狀態(tài)：MM分離(MM-detached)、MM空閑(MM-idle)、MM連接（MM-connected）。這些MM狀態(tài)表明了終端地址是如何準(zhǔn)確地顯示出來。在MM分離狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)不認識終端用戶；在MM空閑狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)知道終端所在LA的準(zhǔn)確位置；在MM連接狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)知道終端在小區(qū)的準(zhǔn)確位置。圖4.4電路域的移動性管理狀態(tài)上圖所示與在GSMNSS和GPRSCS中的情形類似。當(dāng)用戶接通其終端時，終端要執(zhí)行IMSI附著或者地址更新處理過程。所以，當(dāng)用戶切斷其終端時，MM狀態(tài)就從MM空閑狀態(tài)變?yōu)镸M分離。如果從小區(qū)識別出來的LAI與終端存儲在USIM上的相同，就要執(zhí)行IMSI附著。如果從網(wǎng)絡(luò)接收的LAI和存儲的不同，終端要執(zhí)行地址更新，目的是要更新LAI，并可能在核心網(wǎng)CS域和HLR中注冊它的新地址。在這兩種情況下，MM狀態(tài)改變?nèi)缦拢篗M分離->MM連接->MM空閑。當(dāng)終端執(zhí)行這些簡單描述的處理過程時，網(wǎng)絡(luò)都知道終端在小區(qū)的準(zhǔn)確地址。這些處理過程“喚醒”具有相同信息類型的電路交換域，這些信息包括初始小區(qū)信息和傳輸?shù)睦碛?。在GSM中這一信息稱為“CM業(yè)務(wù)請求”，在UMTS中則稱為“UE初始信息”。2）分組交換方式的MM狀態(tài)分組交換連接在PMM處理過程方面的情況有所不同：分組移動管理（PMM）狀態(tài)是相同的，但是使PMM從一種狀態(tài)改變到另一狀態(tài)的觸發(fā)條件是不同的，如下圖所示：圖4.5分組域的移動性管理狀態(tài)當(dāng)PMM狀態(tài)處于PMM分