.湖南科技學院計算機與通信工程系本科畢業(yè)設計（論文）中期報告課題名稱： 基于WCDMA 系統(tǒng)的3G 核心網(wǎng)PS 域承載網(wǎng)的設計與實現(xiàn)年級專業(yè)： 08級計算機科學與技術(shù)學生姓名： 彭

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湖南科技學院

計算機與通信工程系

本科畢業(yè)設計（論文）中期報告

課題名稱： 基于WCDMA 系統(tǒng)的3G 核心

網(wǎng)PS 域承載網(wǎng)的設計與實現(xiàn)

年級專業(yè)： 08級計算機科學與技術(shù)

學生姓名： 彭偉梁

學生學號： 200808001232

指導教師： 林華副教授

完成日期： 2012-04-20

一、指導老師的指導次數(shù)、指導工作情況

由于自身實習問題, 與導師交流次數(shù)不多. 由導師指導很多論文撰寫情況, 了解論文的撰寫方法及后面時間一系列的安排和寫作.

二、任務書中本階段工作目標與任務要求

可能由于實習的原因, 寫到一半的論文落下了很多, 實習期間出差在外面, 很少撰寫, 打算回校后努力撰寫. 目前實際慢計劃半拍.

三、目前已完成任務情況

目前論文已經(jīng)完成大半, 只有后面的網(wǎng)絡架構(gòu)搭建和測試沒有完成. 已完成的內(nèi)容如下:

一 論文開始:緒論.

主要講述課題研究的實際意義, 3G PS域IP 承載網(wǎng)主要解決的問題和一些功能. 介紹一些承載網(wǎng)的發(fā)展, 從ATM TDM到IP 承載網(wǎng)的簡單比較. 再者介紹國內(nèi)一些研究動態(tài), 一些不足和限制. 簡單介紹設計將如何進行, 運用哪種方法.

二 3G 系統(tǒng)概述

主要介紹3G 系統(tǒng)在中國的發(fā)展, 大體介紹3G 制式在中國的運用. 從制式, 速度, 性價比, 采取的種種不同方式來對比TD-SCDMA CDMA2000 WCDMA之間的優(yōu)勢以及缺點, 并對往后發(fā)展的影響.

簡單介紹3G 系統(tǒng)發(fā)展情況, 從2G 到3G 系統(tǒng)的演進, 如下圖

:

三 核心網(wǎng)PS 域部分

1. 主要介紹核心網(wǎng)分組域的架構(gòu), 如下圖:

2. 介紹分組域核心網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)元

(1)HLR：

歸屬位置寄存器，主要功能是提供用戶的簽約信息，存放新業(yè)務，支持增強的鑒權(quán)等功能。一個 PLMN （公共陸地移動網(wǎng)）可以包含一個或幾個 HLR ，這取決于移動用戶數(shù)量，設備容量和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

(2) SGSN：

服務 GPRS 支持節(jié)點，是 UMTS 核心網(wǎng) PS 域功能節(jié)點。在附著時，SGSN 建立起一個移動性管理的上下文，該上下文包含關(guān)于這個 UE 的移動性和安全性方面的固有信息。在 PDP 上下文激活時，SGSN 建立起一個 PDP 上下文，該上下文用于 GPRS 用戶所使用的 GGSN 和 SGSN 之間的路由。SGSN 的主要功能就是對 MS 進行鑒權(quán)和移動性管理，記錄 MS 的當前位置信息，進行路由選擇，建立MS 到 GGSN 的傳輸通道，完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，并進行計費和業(yè)務統(tǒng)計。

(3) GGSN：

網(wǎng)關(guān) GPRS 支持節(jié)點，是 UMTS 核心網(wǎng) PS 域功能節(jié)點。它是一個通過給一個 PDP 地址賦值而允許外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)接入的節(jié)點。包含了已附著于網(wǎng)絡的UMTS 用戶的位置信息，并根據(jù)該信息利用隧道技術(shù)發(fā)送到 UE 的當前的附著點，即 SGSN 。GGSN 可以經(jīng) Gc 接口從 HLR 中查詢該用戶當前的位置信息。GGSN 是外部 PDN 與 PLMN 互連互通的第一接入點，即 GGSN 支持的 Gi 接口。GGSN 主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡連接。另外，GGSN 又是個路由器，它可以把 PS 域中的分組數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到外部網(wǎng)絡。GGSN 還具有地址分配和計費等功能。

(4)DNS：

DNS 是域名服務器。域名解析是域名到 IP 地址的轉(zhuǎn)換過程，在 Internet 中，IP 地址是網(wǎng)絡標識站點的數(shù)字地址，為了便于操作和記憶，采用域名來代替 IP 地址標識站點地址。但是設備間的通信需要靠 IP 地址路由，因此 DNS 用來將請求訪問的域名轉(zhuǎn)化為設備的 IP 地址。在 UMTS 核心網(wǎng)，DNS 具有類似的功能，但是這里的 DNS 服務器解析的是核心網(wǎng)內(nèi)的域名（如接入點名，路由區(qū)標識等）到相應的設備（如 SGSN ，GGSN 等）的 IP 地址。

(5)DHCP：

DHCP 是動態(tài)主機配置協(xié)議服務器。DHCP 協(xié)議的前身是 BOOTP 。BOOTP 原本是用于無磁盤主機連接的網(wǎng)絡上面的，網(wǎng)絡主機使用 BOOT ROM 而不是磁盤起動并連接上網(wǎng)絡，BOOTP 則可以自動地為那些主機設定 TCP/IP 環(huán)境。但 BOOTP 有一個缺點：在設定前須事先獲得客戶端的硬件地址。而且，與 IP 的對應是靜態(tài)的。DHCP 可以說是 BOOTP 的增強版本，它分為兩個部分：一個是服務器

端，另一個是客戶端。所有的 IP 網(wǎng)絡設定數(shù)據(jù)都由 DHCP 服務器集中管理，并負責處理客戶端的 DHCP 要求；客戶端則會使用從服務器分配下來的 IP 環(huán)境數(shù)據(jù)。這樣，在一個局域網(wǎng)中，DHCP 服務器可以通過各種選項靈活的設置策略，為主機分配 IP 地址。在 UMTS 核心網(wǎng)中，DHCP 服務器是為用戶的手機終端動

態(tài)分配 IP 地址的設備。

(6)NTP：

網(wǎng)絡時間協(xié)議（NTP ）是一種通過網(wǎng)絡服務于計算機時鐘的時間同步協(xié)議。它提供了一種同步時間機制，能在龐大的網(wǎng)絡中用快速調(diào)整時間分配。NTP 使用的是可返回時間設計，分布式子網(wǎng)內(nèi)的時間服務器，能自我組織操作，分層管理配置，經(jīng)過有線或無線方式同步子網(wǎng)內(nèi)的邏輯時鐘達到國家標準時間。此外，通過本地路由選擇運算法則及時間后臺程序，服務器可以重新分配標準時間。在PSCN 中，NTP 服務器就是用來給核心網(wǎng)的各個設備（如 SGSN ，GGSN ，DNS ，BG 等）提供同步時間的設備。這樣，所有的設備使用的都是標準時間，在網(wǎng)絡發(fā)生故障的時候便于迅速的對比排查。

(7)LIG-PS：

LIG 是根據(jù)相關(guān)安全策略需要設置的合法監(jiān)聽網(wǎng)關(guān)，收集核心網(wǎng)數(shù)據(jù)用戶的相關(guān)信息，傳送給監(jiān)聽機構(gòu)。

(8)BG：

邊界網(wǎng)關(guān)。邊界網(wǎng)關(guān)用于連接不同自治系統(tǒng)的路由器，使得不同的網(wǎng)絡進行通信。在 UMTS 核心網(wǎng)中，每個本地運營商都要配置 BG 和其他的運營商的核心網(wǎng)絡互聯(lián)，從而可以實現(xiàn)核心網(wǎng)設備的資源共享，跨網(wǎng) HLR 的訪問，以及漫游用戶的 Internet 訪問。

(9)PSCN Backbone：

圖中 PSCN 骨干網(wǎng)實際上是 UMTS 分組核心網(wǎng)的一個內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡?，F(xiàn)在絕大多數(shù)運營商的核心網(wǎng)解決方案承載都是基于 IP 的，如果核心網(wǎng)中的設備都在相同地點，則 PSCN 骨干網(wǎng)就可以配置成一個本地局域網(wǎng)；如果涉及到異地網(wǎng)絡設備的連接，則是一個由路由器和交換機組成的 IP 網(wǎng)絡。本設計的IP 承載網(wǎng)也將運用MPLS VPN來設計內(nèi)部交換網(wǎng)絡。

(10)FW：

防火墻。UMTS 分組核心網(wǎng)的防火墻一般設置在網(wǎng)絡的出口處。因此，在GGSN （Internet 出口）和 BG （到其他運營商網(wǎng)絡的出口）處都需要設置防火墻。和 Internet 防火墻一樣，防火器的功能是用來隔離網(wǎng)絡，根據(jù)策略來進行數(shù)據(jù)包的過濾，阻擋外來的攻擊，限制網(wǎng)絡外部或內(nèi)部訪問，以及限制每個 IP 的流量和連接數(shù)等。

還有一部分網(wǎng)元與 PSCN 網(wǎng)元協(xié)同工作，也起到了至關(guān)重要的作用, (1)VMSC：訪問移動交換中心。VMSC 就是在上文中提到的 MSC ，它是 CS 域功能節(jié)點，一般這里的 MSC 指的是本運營商本地的 MSC 。在這里用 PS 域的 SGSN 和 CS 域的 MSC 互聯(lián)，主要是用于交互一些核心網(wǎng)點的信令消息，如對手機的聯(lián)合尋呼，聯(lián)合路由更新等。(2)SCP：智能網(wǎng)業(yè)務控制點。業(yè)務控制點 SCP 是智能網(wǎng)絡（IN ）的核心部件，是智能網(wǎng)中業(yè)務邏輯和數(shù)據(jù)集中的控制點。它包括業(yè)務控制功能（SCF ）和業(yè)務數(shù)據(jù)功能（SDF ）兩大部分。一個 SCP 可以處理單一的 IN 業(yè)務，也可以處理多種 IN 業(yè)務。在 UMTS 核心網(wǎng)中，可以引入智能網(wǎng)業(yè)務實現(xiàn)預付費功能，VPN 功能，移動Internet 業(yè)務功能等。(3)SMSC：短消息中心。短消息中心是獨立于移動網(wǎng)絡的一個業(yè)務處理系統(tǒng)，主要功能是提交、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)短消息，并完成與 2G 網(wǎng)絡、PSTN 、Internet 等網(wǎng)絡的互通，以實現(xiàn)來自其他 SME （Short Message Entity，短消息實體）（如：人工臺/自動臺、咨訊平臺等）的短消息的傳遞。在 3G 網(wǎng)絡中，短消息功能的實現(xiàn)可以在電路域，也可以在分組域?qū)崿F(xiàn)，這取決于運營商的策略。但其實現(xiàn)的原理和給用戶提供的業(yè)務是相同的。

3. 介紹分組域核心網(wǎng)接口及協(xié)議棧

UMTS 分組域核心網(wǎng)絡的主要接口有幾種類型：

核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)之間的接口（Iu-PS ）

，

Iu-PS 接口協(xié)議棧

核心網(wǎng)內(nèi)部接口（Gn 、Ga ）

:

Gn 和 Gp 接口協(xié)議棧

核心網(wǎng)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間接口（Gi ），核心網(wǎng)和外部信令網(wǎng)之間的接口（Gs 、Ge 、Gd 、Gr 等）, 主要介紹這些接口的位置, 結(jié)構(gòu)及主要功能, 并介紹在這些接口上協(xié)議棧的內(nèi)容, 一些簡單的信令協(xié)議.

之后將設計實現(xiàn)PS 承載網(wǎng)對這些網(wǎng)絡接口的承載實現(xiàn), 運用模擬路由器的策略, 實現(xiàn)各個網(wǎng)元接口的承載.

四、存在的問題和擬解決方法

期間碰上模擬器在電腦上運行不了, 不得不滯后論文的撰寫, 加上碰上要去公司實習, 到現(xiàn)在還沒解決問題, 自己想是因為系統(tǒng)不支持的原因, 到現(xiàn)在已經(jīng)準備在4月初停止實習, 回學校撰寫論文, 希望能在答辯前能撰寫好論文.

附表1

畢業(yè)設計（論文）中期檢查表

注：此表由指導教師填寫，中期檢查成績將作為畢業(yè)設計總成績的一部分。

畢業(yè)設計（論文）選題變更表

說明：

1. 中期報告版面設置為：A4紙，上下頁邊距分別為2.54cm 和2.54cm ，左右頁邊距分別為3.17cm 和3.17cm 。

2. 中期報告正文標題宋體四號加粗，正文內(nèi)容，宋體，小四號，行間距為固定值20磅。

3. 本科畢業(yè)設計（論文）中期報告一般不少于1000字。

4. 頁面不夠可加頁。

5. 畢業(yè)設計中期報告書完成時間于2012年3月9日之前交1份紙質(zhì)稿給指導老師審查。2012年由系部畢業(yè)設計督查小組對各專業(yè)進行抽查，抽查人數(shù)占專業(yè)40。

6、若中期報告書課題名稱和開題報告書不一致，請?zhí)顚憮Q題申請表。