WCDMA/UMTS 第三代無線通訊系統 核心網路架構介紹

welhzh

一，前言

在上期的文章中，筆者為各位介紹了WCDMA/UMTS系統核心網路的基本觀念，在這一期的文章中筆者將針對WCDMA/UMTS核心網路所包含的設備以及基本的行動管理機制進行介紹，希望可以讓各位了解核心網路運作所需的基本要素。

無線通訊相對於有線的通訊技術，最大的不同就是在有線的通訊系統中，業者很容易就可以根據兩端線路所在的位置，即可知道目前撥話與受話雙方所在的位置。不過在無線通訊的部分，使用者具有漫遊的能力，因此對於系統來說如何準確的掌握目前受話方所在的位置，就會成為一個極為重要的關鍵。因為每個使用者可能存在不同的區域，所以說如何辨認唯一的使用者身分，與繞送資料到正確的使用者位置，將是本期的文章將會介紹的重點。

接下來，就讓我們開始進入所要討論的主題。

二，核心網路﹝Core Network﹞主要的設備

在無線通訊的網路中，所有的使用者都會有一個專屬的HLR﹝Home Location Register﹞，這個HLR記載了該使用者基本的資料。而每個MSC所負責的網域範圍內，會有一個VLR﹝Visited Location Register﹞用來記錄目前有哪些屬於其它網域的使用者漫遊到這個MSC/VLR所負責的網域範圍。透過這樣的基本概念，一個無線行動通訊的網路世界即已成型，當我們漫遊到其它網域時，該網域會透過我們所提供的IMSI碼，得知我們所屬的HLR所在位置，進而向該HLR取得使用者通訊的基本資料，所以說HLR如同使用者的家，而每個VLR就是其它網域範圍的管理人，它會記錄了目前有哪些人到了他所管轄的範圍中，並且向該使用者的家﹝HLR﹞進行登記的動作，以便於在有資料要送給該名使用者時，可以透過向家﹝HLR﹞查詢，來得知目前使用者所在的外部網域位置﹝VLR﹞，再來把連線要求繞送到該VLR網域位置，完成整個連線過程。

因為有了這樣的機制在，所以使用者可以在不同的網域或是國家中漫遊，而我們也可以輕易與他建立通話的連線，如果這樣的機制不存在，那當我們要達成通話的行為時，將會無法掌握使用者目前所在的行蹤，以進行通話連線。

在此，我們將先針對WCDMA/UMTS核心網路主要的設備部分進行介紹，如下圖﹝一﹞所示，為一個WCDMA/UMTS網路基本的架構，它包含了Radio Access Network 與核心網路。Radio Access Network又包含了GSM與GPRS的 BSS﹝Base Station Subsystem﹞與UTRAN﹝UMTS Terrestrial Radio Access Network﹞，它們主要處理與Radio有關的工作。而核心網路部分，主要負責交換與繞送使用者通話或是資料的連線到外部網路。


如圖﹝一﹞所示，其中包含了幾個重要的設備，例如: MSC﹝Mobile Switching Center﹞、GMSC﹝Gateway MSC﹞、SGSN﹝Serving GPRS Support Node﹞、GGSN﹝Gateway GPRS Support Node﹞、HLR﹝Home Location Register﹞、VLR﹝Visited Location Register﹞與AUC﹝Authentication Center﹞。

以下，我將為各位依序作一個介紹
　　
﹝1﹞Mobile Switching Center﹝MSC，行動交換中心﹞

MSC系統是一個無線行動通訊網路的核心，要了解一個無線通訊系統的架構，首先就需要了解MSC所負責的主要工作內容。

一個MSC所管轄的範圍會包含數個Radio Access Network，如下圖﹝二﹞所示


當系統中的使用者撥號出去時，MSC可以根據使用者通話對象目前所在的位置，進而連接其它的MSC、GMSC或是公用電信網路﹝PSTN﹞。MSC的內部會建有一組IWF﹝Interworking Function﹞功能，用來把由Radio Access Network所傳來的資料轉換到其他的網路上﹝例如﹕PSTN、PSPDN或ISDN﹞。

MSC具有以下的功能

1.無線通訊頻道的分配與管理
無線通訊頻道的分配與管理，在GSM與GPRS系統是屬於MSC所負責的工作，而在WCDMA/UMTS的網路中則是屬於RNC所負責的工作。這部分的工作主要是用來分配基地台與使用者手機間的通訊頻道資源。

2.呼叫﹝Paging﹞的處理和控制
當有人撥話給目前屬於MSC範圍內的移動設備時，MSC會負責處理這個Paging呼叫，並把它傳遞給使用者的通訊裝置。

3.過區切換﹝HandOver﹞和漫游﹝Roaming﹞的控制
使用者在通話時持續在移動，一旦進入其它通話網域就會發生HandOver，MSC會負責處理這個HandOver的動作，維繫使用者原本的通話不斷線。在使用者漫游到不同的區域時，如果區域位置的識別碼﹝Location ID﹞改變了，MSC會負責使用者移動設備隨時更新最新的區域識別碼。

4.使用者資訊的登記與管理
負責對HLR更新使用者目前的位置，並且負責登錄使用者的International Mobile Subscriber Identify﹝IMSI，國際移動用戶識別碼﹞
與International Mobile Station Equipment Identify (IMEI，國際移動設備識別碼)識別碼資訊。

5.服務類型的控制
使用者可以限定某些禁止的功能，而MSC會負責幫使用者確認這些禁止的功能。例如:只接不撥，或是禁止撥打國際電話....等。

6.確認使用者身分
負責對使用者身分做認證。

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