1、3G网络数据处理原理与实现,Page 1,一、 3G概述及其体系结构二、 3G网络接口与协议三、 3G数据采集与分流,内容提要,应用最广泛的3G网络是CDMA2000和WCDMA，WCDMA包括WCDMA(FDD)和TD-SCDMA(TDD)两种无线标准,3G无线标准,3G概述,Page 2,WCDMA技术演进,CDMA2000技术演进,Page 3,3G业务的应用,E-mail网页浏览信息业务 交通工具定位静态图像远程局域网接入文件传送,交通情况,体育报道,天气预报,股市行情,公众信息服务,个人信息服务商业应用,收发Email,网页浏览,静态图像,文件传送,移动银行,实时新闻,WCDMA体系
2、结构,国内用户无线上网主要包括如下方式：,电信：CDMA 2000 EV-DO/CDMA 1X移动：TD-SCDMA/GPRS新联通： WCDMA/GPRS,MS,PC,3G概述,Page 4,CDMA是一种基于扩频通信的码分多址连接技术。WCDMA通信系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，包括无线接入网络（Radio Access Network RAN ）和核心网络（Core Network CN ）。其中无线接入网络处理所有与无线有关的功能，而CN处理WCDMA系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路交换域（Circuit Switche
3、d Domain, CS） 和分组交换域（Packet Switched Domain, PS）。UTRAN CN与用户设备User Equipment UE 一起构成了整个WCDMA系统其系统结构。,WCDMA体系结构,Page 5,WCDMA体系结构,简单示意图,Page 6,WCDMA系统网络构成,WCDMA体系结构,Page 7,CN Core NetworkCN 即核心网络，负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理。主要功能实体如下:(1) MSC/VLRMSC/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(2) GMSCGMSC的主要功能是充当移动网和固定网之间
4、的移动关口局，完成PSTN用户呼移动用户时呼入呼叫的路由功能，承担路由分析网间接续网间结算等重要功能。(3) SGSNSGSN的主要功能是提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。(4) GGSNGGSN类似可寻址WCDMA移动网络中所有用户IP的路由器,需要同外部网络交换路由信息。(5) HLR（类似G网),WCDMA体系结构,Page 8,External Networks：External Networks 即外部网络可以分为两类：电路交换网络（CS Networks）： 提供电路交换的连接服务象通话服务。ISDN和PSTN均属于电路交换网络分组交换网络（PS Net
5、works）： 提供数据包的连接服务。Internet属于分组数据交换网络,WCDMA体系结构,Page 9,BSC,MSC,PSTN,VLR,HLR,PCF,PDSN,AAA,Packet Network,Telephone Network,HomeAgent,HomeAAA,SS7 Network,Page 10,CDMA2000体系结构,CDMA200系统网络构成,3G网络数据处理原理与实现,Page 11,一、 3G概述及其体系结构二、 3G网络接口与协议三、 3G数据采集与分流,内容提要,Page 12,WCDMA/GPRS网络接口类型,Gn,BSS,MSC,SMS-GMSC,A,U
6、m,TE,MT,MS,HLR,3G网络接口与协议,Page 13,PCU (Packet Control Unit)的功能,分组无线资源管理功能(RLC/MAC协议功能)接口处理功能,Gb,SGSN,G-Abis,PCU,Pb,Abis,BTS,BTS,BTS,BSC,PCU,BSC,PCU,MS,MS,MS,MS,BTS,3G网络接口与协议,Page 14,网络接入控制鉴权计费信息收集IMEI检查逻辑链路管理SGSN-MS之间逻辑链路的管理支持确认/不确认传输路径管理移动性管理路由和隧道传输加密与解密,SGSN (Serving GPRS Support Node) 的功能,3G网络接口与协
7、议,Page 15,GGSN (Gateway GPRS Support Node) 的功能,网络接入控制（外部PDN侧）消息过滤计费信息收集移动性管理和会话管理路由选择与转发存储转发路由选择地址翻译和映射封装和隧道传输动态分配IP地址,3G网络接口与协议,Page 16,GTP数据传输协议,MAC: Media Access ControlRLC: Radio Link ControlLLC: Logical Link Control,BSSGP: BSS GPRS ProtocolSNDCP: Sub-Network Dependency Convergence ProtocolGTP:
8、GPRS Tunneling Protocol,Application,IP/X.25,IP/X.25,IP/X.25,SNDCP,GTP,UDP/TCP,UDP/TCP,RLC,BSSGP,BSSGP,IP,IP,MAC,MAC,Network,Service,Network,Service,L2,L2,L2 (MAC),Physical,Layer,Physical,Layer,Physical,Layer,Physical,Layer,Physical,Layer,Physical,Layer,Physical,Layer,MS,BSS,SGSN,GGSN,relay,SNDCP,GTP
9、,Um,Gb,Gn,Gi,LLC,LLC,relay,RLC,3G网络接口与协议,BSC,MSC,PSTN,VLR,HLR,PCF,PDSN,AAA,Packet Network,Telephone Network,HomeAgent,HomeAAA,SS7 Network,Page 17,3G网络接口与协议,A10/A11,A8/A9,CDMA2000网络接口类型,PCF（packet control function）一般与BSC在一起。PCF的功能主要是在BSC和PDSN提供PPP帧的传输，它是RLP（无线链路协议)连接的终止点。 PDSN是CDMA分组网中的核心设备，是一种无线接入网（
10、RAN）和分组交换公共数据网（Packet Switched Public Data Network，PSPDN）之间的网关，简言之，是CDMA2000网络中移动终端访问互联网的接入设备。 PDSN是PPP连接的终止点，提供IP数据包的路由。,PCF/PDSN的功能,Page 18,3G网络接口与协议,BSC,PCF,PDSN,AAA,Packet Network,MS,Page 19,3G网络接口与协议,1、申请建立空中链路3、R-P链路响应5、认证请求7、IPCP请求,2、R-P链路请求4、启动链路层连接6、认证通过8、分配动态IP地址,1,5,6,4,2,3,8,7,CDMA呼叫流程,就
11、分组数据业务来说涉及到三个层次的移动性管理问题RN切换：无线网络内部，如扇区切换，基站切换；PCF/SGSN切换：这一层次的移动性管理为RP会话的移动性，但仍然在同一PDSN管辖范围内，此时移动终端应保持相同的PPP连接和同样的IP地址 ；跨省只切换SGSN；PDSN/GGSN切换： IP层的移动性管理，当用户发生PDSN间切换后，由于需要重新建立PPP连接 ，重新获取IP地址。,简单IP/移动IP,A,B,Page 20,3G网络接口与协议,21,BSC/PCF,PDSN,RS-232,RLP,RS-232,GRE,AIRInter-face,RLP,AIRInter-face,IP,Lin
12、k,Phys,EndHost,IP,PPP,A10,IP,PPP,IP,Link,Phys,IP,Link,Phys,GRE,IP,Link,Phys,CDMA2000数据传输协议,CDMA2000体系结构,3G网络数据处理原理与实现,Page 22,一、 3G概述及其体系结构二、 3G网络接口与协议三、 3G数据采集与分流,内容提要,移动/联通接入点选择,由于TD-SCDMA和WCDMA网络在核心交换网（PS域，即分组交换域）中的逻辑拓扑结构相同，根据TD-SCDMA/WCDMA分组域的结构和组网特点，我们的接入点通常选择在SGSN和GGSN的交换设备上，采集Gn接口的所有数据。 若移动和新
13、联通的分组交换核心网为R4版本时，Gn口中可能会没有供定位的基站信息，因此我们还需要再针对核心网内获取到SGSN和CG（计费网关）之间的数据（即Ga口），得到基站信息，通过基站信息可以定位用户的位置信息。,Page 23,3G网络数据采集与分流,电信接入点选择,移动台,Page 24,3G网络数据采集与分流,接入点通常选择在PCF和PDSN的交换设备上，采集A10/A11接口的所有数据。,GTP控制/数据报文的识别,控制报文： GTPv0：UDP 3386、GTP message非0xff的报文 GTPv1：UDP 2123数据报文： GTPv0：UDP 3386、GTP message为0x
14、ff的报文 GTPv1：UDP 2152,GRE控制/数据报文的识别 控制报文：UDP 699、PPP IPCP/LCP，IP协议号17 数据报文：符合CDMA2000 A10标准，IP协议号47（GRE),Page 25,3G网络数据采集与分流,GPRS控制报文分流： 识别出GGSN组，按照GGSN的IP所在的GGSN组进行分流,控制报文示例：,Page 26,3G网络数据采集与分流,GRE控制报文分流：1、识别出PDSN地址，按照PDSN进行分流2、或用户指定的分流目的,控制报文示例：,Page 27,3G网络数据采集与分流,GRE控制报文IPCP/LCP的分流：1、识别出源/宿IP中的P
15、DSN地址，按照PDSN进行分流2、或用户指定的分流目的,控制报文示例：,指定格式输出： IP+构造UDP+GRE KEY(4Byte）+0（6Byte）+原始的IPCP/LCP内容 （涉及长度的内容要求正确，checksum可选）,Page 28,3G网络数据采集与分流,1、将GTP/GRE中32位的key分段保存在IP头部输出；,2、分流模式按照规则指定的方式：SIP/DIP/SIP+DIP/SPEC/ACCOUNT对内层的IP和PORT进行处理。,GTP/GRE数据报文的分流要求,GTP报文,GRE报文,Page 29,3G网络数据采集与分流,3、涉及长度的内容要求正确，checksum可选,IP协议标准格式,采集输出格式,注：GTP v0的TID是E.212编码，8个字节，使用原始内容的后4个字节。,Page 30,3G网络数据采集与分流,More information,IP分片：RFC 815,压缩： VJ 压缩：RFC1144 Compressing TCP/IP Headers 全文压缩：,Page 31,3G网络数据采集与分流,http:/www.3gpp.orghttp:/www.3gpp2.org,
