第3章 WCDMA 系统结构3.1 概述UMTS (Universal Mobile Telecommunications System 通用移动通信系统) 是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统 称为WCDMA通信系统UMTS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)其中无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能，而CN 处理 UMTS 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 Switched 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UMTS系统其系统结构如图3-1所示终端I接入网3G核心网络UTRA业务应用域HLR, SCP3G PS SGSN,GGSN3G CS \MSC /VLR , GMSC , gsmSSF外部网络PSTNInternet图3-1 UMTS的系统结构从3GPP R99标准的角度来看，UE和UTRAN (UMTS的陆地无线接入网络) 由全新的协议构成，其设计基于 WCDMA 无线技术。
而 CN 则采用了 GSM/GPRS的定义，这样可以实现网络的平滑过度，此外在第三代网络建设 的初期可以实现全球漫游3.1.1 UMTS系统网络构成UMTS网络单元构成如图3-2所示图3-2 UMTS 网络单元构成示意图从图3-2的UMTS系统网络构成示意图中可以看出，UMTS系统的网络单元 包括如下部分：1. UE(User Equipment)UE是用户终端设备，它通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供 电路域和分组域内的各种业务功能，包括普通话音、数据通信、移动多媒体、 In ter net 应用(如 E-mail、WWW 浏览、FTP 等)UE 包括两部分：. ME (The Mobile Equipme nt),提供应用和服务• USIM(The UMTS Subscriber Module)，提供用户身份识别2. UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network，UMTS)UTRAN，即陆地无线接入网，分为基站(Node B)和无线网络控制器(RNC) 两部分• Node BNode B是WCDMA系统的基站(即无线收发信机)，通过标准的lub接口和RNC 互连，主要完成 Uu 接口物理层协议的处理。
它的主要功能是扩频、调 制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互 转换等功能• RNC(Radio Network Controller)RNC 是无线网络控制器，主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无 线资源管理控制等功能具体如下：(1) 执行系统信息广播与系统接入控制功能；(2) 切换和RNC迁移等移动性管理功能；(3) 宏分集合并、功率控制、无线承载分配等无线资源管理和控制功能3. CN(Core Network)CN,即核心网络，负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理在WCMDA 系统中，不同协议版本的核心网设备有所区别从总体上来说， R99 版本的 核心网分为电路域和分组域两大块，R4版本的核心网也一样，只是把R99电 路域中的MSC的功能改由两个独立的实体：MSC Server和MGW来实现R5版本的核心网相对R4来说增加了一个IP多媒体域，其他的与R4基本一 样R99版本核心网的主要功能实体如下：(1) MSC/VLRMSC/VLR是WCDMA核心网CS域功能节点，它通过Iu-CS接口与UTRAN 相连，通过PSTN/ISDN接口与外部网络(PSTN、ISDN等)相连，通过C/D 接口与HLR/AUC相连，通过E接口与其它MSC/VLR、GMSC或SMC相连， 通过CAP接口与SCP相连，通过Gs接口与SGSN相连。
MSC/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是WCDMA移动网CS域与外部网络之间的网关节点，是可选功能节 点，它通过PSTN/ISDN接口与外部网络(PSTN、ISDN、其它PLMN)相连， 通过 C 接口与 HLR 相连，通过 CAP 接口与 SCP 相连它的主要功能是完成 VMSC 功能中的呼入呼叫的路由功能及与固定网等外部网络的网间结算功 能3) SGSNSGSN (服务GPRS支持节点)是WCDMA核心网PS域功能节点，它通过 Iu-PS接口与UTRAN相连，通过Gn/Gp接口与GGSN相连，通过Gr接口 与HLR/AUC相连，通过Gs接口与MSC/VLR，通过CAP接口与SCP相连， 通过Gd接口与SMC相连，通过Ga接口与CG相连，通过Gn/Gp接口与 SGSN相连SGSN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 (网关GPRS支持节点)是WCDMA核心网PS域功能节点，通过Gn /Gp接口与SGSN相连，通过Gi接口与外部数据网络(In ter net /I ntra net)相 连。
GGSN提供数据包在WCDMA移动网和外部数据网之间的路由和封装GGSN主要功能是同外部IP分组网络的接口功能，GGSN需要提供UE接入 外部分组网络的关口功能，从外部网的观点来看， GGSN 就好象是可寻址 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） HLRHLR （归属位置寄存器）是WCDMA核心网CS域和PS域共有的功能节点， 它通过C接口与MSC/VLR或GMSC相连，通过Gr接口与SGSN相连，通 过Gc接口与GGSN相连HLR的主要功能是提供用户的签约信息存放、新 业务支持、增强的鉴权等功能3.2 UTRAN 的基本结构UTRAN 的结构如图 3-3所示：UTRAN包含一个或几个无线网络子系统（RNS）一个RNS由一个无线网 络控制器（RNC）和一个或多个基站（Node B）组成RNC与CN之间的接 口是Iu接口，Node B和RNC通过Iub接口连接在UTRAN内部，无线网 络控制器（RNC）之间通过Iur互联，lur可以通过RNC之间的直接物理连接 或通过传输网连接RNC用来分配和控制与之相连或相关的Node B的无线 资源Node B则完成Iub接口和Uu接口之间的数据流的转换，同时也参与 一部分无线资源管理。
3.2.1 系统接口UTRAN 主要有如下接口：1. Cu 接口Cu接口是USIM卡和ME之间的电气接口，Cu接口采用标准接口2. Uu 接口Uu接口是WCDMA的无线接口UE通过Uu接口接入到UMTS系统的固定 网络部分，可以说Uu接口是UMTS系统中最重要的开放接口3. Iur 接口Iur接口是连接RNC之间的接口，lur接口是UMTS系统特有的接口，用于对 RAN中移动台的移动管理比如在不同的RNC之间进行软切换时，移动台所 有数据都是通过lur接口从正在工作的RNC传到候选RNCo lur是开放的标 准接口4. lub 接口lub接口是连接Node B与RNC的接口，lub接口也是一个开放的标准接口 这也使通过lub接口相连接的RNC与Node B可以分别由不同的设备制造商 提供5. lu 接口lu接口是连接UTRAN和CN的接口类似于GSM系统的A接口和Gb接口 lu接口是一个开放的标准接口这也使通过lu接口相连接的UTRAN与CN 可以分别由不同的设备制造商提供lu接口可以分为电路域的lu-CS接口和 分组域的lu-PS接口3.2.2UTRAN 各接口的基本协议结构UTRAN各个接口的协议结构是按照一个通用的协议模型设计的。
设计的原则 是层和面在逻辑上是相互独立的如果需要，可以修改协议结构的一部分而 无需改变其他部分，如图3-4 所示图3-4 UTRAN 接口的通用协议模型从水平层来看，协议结构主要包含两层：无线网络层和传输网络层所有与 陆地无线接入网有关的协议都包含在无线网络层，传输网络层是指被 UTRAN 所选用的标准的传输技术，与UTRAN的特定的功能无关从垂直平面来看，包括控制面和用户面控制面包括应用协议（lu接口中的RANAP，Iur接口中的RNSAP, lub接口 中的NBAP）及用于传输这些应用协议的信令承载应用协议用于建立到UE 的承载（例如在lu中的无线接入承载及在Iur、lub中无线链路），而这些应 用协议的信令承载与接入链路控制协议（ALCAP）的信令承载可以一样也可 以不一样，它通过0&M操作建立用户面包括数据流和用于承载这些数据流的数据承载用户发送和接收的所 有信息（例如话音和数据）是通过用户面来进行传输的传输网络控制面在 控制面和用户面之间，只在传输层，不包括任何无线网络控制平面的信息 它包括ALCAP协议（接入链路控制协议）和ALCAP所需的信令承载ALCAP 建立用于用户面的传输承载。
引入传输网络控制面，使得在无线网络层控制 面的应用协议的完成与用户面的数据承载所选用的技术无关在传输网络中，用户面中数据面的传输承载是这样建立的：在控制面里的应 用协议先进行信令处理，这一信令处理通过ALCAP协议触发数据面的数据承 载的建立并非所有类型的数据承载的建立都需通过ALCAP协议如果没有 ALCAP协议的信令处理，就无需传输网络控制面，而应用预先设置好的数据 承载ALCAP的信令承载与应用协议的信令承载可以一样也可以不一样 ALCAP 的信令承载通常是通过 O&M 操作建立的在用户面里的数据承载和应用协议里的信令承载属于传输网络用户面在实 时操作中，传输网络用户面的数据承载是由传输网络控制面直接控制的，而 建立应用协议的信令承载所需的控制操作属于0&M操作综上所述，UTRAN遵循以下原则：(1) 信令面与数据面的分离；(2) UTRAN/CN 功能与传输层的分离， 即无线网络层不依赖于(3) 特定的传输技术；⑷ 宏分集(FDD Only)完全由UTRAN处理；(5) RRC连接的移动性管理完全由UTRAN处理3.2.3 UTRAN 完成的功能(1) 和总体系统接入控制有关的功能• 准入控制• 拥塞控制• 系统信息广播(2) 和安全与私有性有关的功能• 无线信道加密/解密• 消息完整性保护(3) 和移动性有关的功能• 切换• SRNS 迁移(4) 和无线资源管理和控制有关的功能• 无线资源配置和操作• 无线环境勘测• 宏分集控制(FDD)• 无线承载连接建立和释放(RB控制)• 无线承载的分配和回收• 动态信道分配 DCA(TDD)• 无线协议功能• RF 功率控制• RF 功率设置(5) 时间提前量设置(TDD)（6） 无线信道编码（7） 无线信道解码（8） 信道编码控制（9） 初始（随机）接入检测和处理（10） NAS消息的CN分发功能3.2.4 RNC（Radio Network Controller）RNC,即无线网络控制器，用于控制UTRAN的无线资源。
它通常通过Iu接 口与电路域（MSC）和分组域（SGSN）以及广播域（BC）相连（图上未标）， 在移动台和UTRAN之间的无线资源控制（RRC）协议在此终止它在逻辑 上对应GSM网络中的基站控制器（BSC）控制Node B的RNC称为该Node B的控制RNC（CRNC），CRNC负责对 其控制的小区的无线资源进行管理如果在一个移动台与UTRAN的连接中用到了超过一个RNS的无线资源，那 么这些涉及的RNS可以分为：• 服务RNS（SRNS）:管理UE和UTRAN之间的无线连接它是对应于 该UE的Iu接口（Uu接口）的终止点无线接入承载的参数映射到传输 信道的参数，是否进行越区切换，开环功率控制等基本的无线资源管理 都是由SRNS中的SRNC （服务RNC）来完成的一个与UTRAN相连 的UE有且只能有一个SRNCo• 漂移RNS （DRNS）:除了 SRNS以外，UE所用至U的RNS称为DRNS 其对应的RNC则是DRNCo 一个用户可以没有，也可以有一个或多个 DRNSo通常在实际的RNC中包含了所有CRNC、SRNC和DRNC的功能3.2.5 NodeBNode B是WCDMA系统的基站（即无线收发信机），通过标准的lub接口和 RNC互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理。
它的主要功能是扩频、调 制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互 转换等功能同时它还完成一些如内环功率控制等的无线资源管理功能它 在逻辑上对应于GSM网络中基站（BTS）o3.3核心网络基本结构核心网（CN）从逻辑上可划分为电路域（CS域）、分组域（PS域）和广播 域（BC域）CS域设备是指为用户提供“电路型业务”，或提供相关信令 连接的实体CS域特有的实体包括：MSC、GMSC、VLR、IWFPS域为 用户提供“分组型数据业务”，PS域特有的实体包括：SGSN和GGSN其 他设备如HLR （或HSS）、AuC、EIR等为CS域与PS域共用WCDMA的网络总体结构定义在3GPP TS 23.002中目前具有三个版本， 分别为：. R99 —3GPP TS 23.002. R4 —3GPP TS 23.002. R5 —3GPP TS 23.002EQ说明：R 表 示Release3GPP在98年底99年初开始制定3G的规范R99版本原计划在1999年底 完成，最后是在2000年3月完成OR99后不再按年来命名版本,同时把R2000 的功能分成两个阶段实施：R4和R5o原则上R99的规范是R4规范集的一 个子集，若在R99中增加新的特征，就把它升级到R4o同样R4规范集是 R5规范集的子集，若在R4中增加了新的特征就把它升级到R5o对于以上三个版本，PS域特有设备主体没有变化，只进行协议的升级和优化， 其中R99版本的电路域与GSM网络没有根本性改变。
但在R4网络中，核心 网络电路域MSC被拆分为MSC Server和MGW，新增了一个SGW功能实 体，HLR也可被替换为HSS （规范中没有给出明确说明）在R5网络中， 支持端到端的VOIP，核心网络引入了大量新的功能实体，改变了原有的呼叫 流程如果有IMS （IP多媒体子系统），则网络使用HSS以替代HLR3.3.1 R99 网络结构及接口为了确保运营商的投资利益，在R99网络结构设计中充分考虑了 2G/3G兼容 性问题，以支持GSM/GPRS/3G的平滑过渡因此，在网络中CS域和PS 域是并列的， R99 核心网设备包括： MSC/VLR、 IWF、 SGSN、 GGSN、 HLR/AuC、EIR等为支持3G业务，有些设备增添了相应的接口协议，另外 对原有的接口协议进行了改进图 3-5 是 PLMN 的基本网络结构（包括 CS 域和 PS 域），图中所有功能实体 都可作为独立的物理设备粗线：表示支持用户业务的接口 细线：表示支持信令的接口图3-5 R99 网络结构图R99中CS域的功能实体包括有：MSC、VLR等其中，运营商可以根据连 接方式的不同将MSC设置为GMSC、SM-GMSC、SM-IWMSC等。
为实现 网络互通，在系统中配置IWF （一般结合于MSC）除上述功能实体之外，PS域特有的功能实体包括SGSN和GGSN,为用户 提供分组数据业务HLR、AuC、EIR为CS域和PS域共用设备R99 的主要功能实体包括：（1） 移动交换中心（MSC）MSC为电路域特有的设备，用于连接无线系统（包括BSS、RNS）和固定网 MSC完成电路型呼叫所有功能，如控制呼叫接续，管理MS在本网络内或与 其他网络（如PSTN/ISDN/PSPDN、其他移动网等）的通信业务，并提供计 费信息2） 拜访位置寄存器（VLR）VLR为电路域特有的设备，存储着进入该控制区域内已登记用户的相关信息， 为移动用户提供呼叫接续的必要数据当MS漫游到一个新的VLR区域后， 该VLR向HLR发起位置登记，并获取必要的用户数据；当MS漫游出控制范 围后，需要删除该用户数据，因此VLR可看作为一个动态数据库一个VLR可管理多个MSC，但在实现中通常都将MSC和VLR合为一体3） 归属位置寄存器（HLR）HLR 为 CS 域和 PS 域共用设备，是一个负责管理移动用户的数据库系统 PLMN可以包含一个或多个HLR,具体配置方式由用户数、系统容量、以及 网络结构所决定。
HLR 存储着本归属区的所有移动用户数据，如识别标志、 位置信息、签约业务等当用户漫游时，HLR接收新位置信息，并要求前VLR删除用户所有数据当 用户被叫时，HLR提供路由信息4） 鉴权中心（AuC）AuC 为 CS 域和 PS 域共用设备，是存储用户鉴权算法和加密密钥的实体AuC将鉴权和加密数据通过HLR发往VLR、MSC以及SGSN，以保证通信 的合法和安全每个AuC和对应的HLR关联，只通过该HLR和外界通信 通常AuC和HLR结合在同一物理实体中5） 设备识别寄存器（EIR）EIR为CS域和PS域共用设备，存储着系统中使用的移动设备的国际移动设 备识别码（IMEI）其中，移动设备被划分“白”、“灰”、“黑”三个等 级，并分别存储在相应的表格中目前中国没有用到该设备一个最小化的EIR可以只包括最小“白表”（设备属于“白”等级）6) 网关 MSC(GMSC)GMSC是电路域特有的设备oGMSC作为系统与其它公用通信网之间的接口, 同时还具有查询位置信息的功能如MS被呼时，网络如不能查询该用户所属 的HLR,则需要通过GMSC查询，然后将呼叫转接到MS目前登记的MSC 中具体由运营商决定那些MSC可作为GMSC，如部分MSC或所有的MSC。
⑺服务GPRS支持节点（SGSN）SGSN为PS域特有的设备，SGSN提供核心网与无线接入系统BSS、RNS 的连接，在核心网内，SGSN与GGSN/GMSC/HLR/EIR/SCP等均有接口SGSN完成分组型数据业务的移动性管理、会话管理等功能，管理MS在移 动网络内的移动和通信业务，并提供计费信息8）网关GPRS支持节点（GGSN）GGSN也是分组域特有的设备GGSN作为移动通信系统与其它公用数据网 之间的接口，同时还具有查询位置信息的功能如MS被呼时，数据先到 GGSN，再由GGSN向HLR查询用户的当前位置信息，然后将呼叫转接到目 前登记的SGSN中GGSN也提供计费接口R99中核心网的接口协议如表3-1所示表3-1 R99 核心网的接口名称与含义接口名连接实体信令与协议AMSC——BSCBSSAPIu-CSMSC——RNSRANAPBMSC——VLRCMSC——HLRMAPDVLR——HLRMAPEMSC——MSCMAPFMSC——EIRMAPGVLR——VLRMAPGsMSC——SGSNBSSAP+HHLR——AuCMSC——PSTN/ISDN/PSPDNTUP/ISUPGaGSN CGGTP'GbSGSN——BSCBSSGP接口名连接实体信令与协议GcGGSN——HLRMAPGdSGSN—— SMS-GMSC/IWMSCMAPGeSGSN——SCPCAPGfSGSN——EIRMAPGiGGSN——PDNTCP/IPGpGSN——GSN(Inter PLMN)GTPGnGSN——GSN(Intra PLMN)GTPGrSGSN——HLRMAPIu-PSSGSN——RNCRANAP3.3.2 R4 网络结构及接口图 3-6 是 R4 版本的 PLMN 基本网络结构，图中所有功能实体都可作为独立的 物理设备。
关于Nb、Mc和Nc等接口的标准包括在23.205和29-系列的技 术规范中在实际应用中一些功能可能会结合到同一个物理实体中，如 M SC/VLR 、HLR/AuC等，使得某些接口成为内部接口粗线：支持用户业务的接口 细线：支持信令的接口图3-6 R4 的网络结构图EQ说明：(G)MSC Server和MGW可集成为单个物理实体(G)MSCR4版本中PS域的功能实体SGSN和GGSN没有改变，与外界的接口也没 有改变CS域的功能实体仍然包括有：MSC、VLR、HLR、AuC、EIR等设 备，相互间关系也没有改变但为了支持全IP网发展需要，R4版本中CS域 实体有所变化，如：1、MSC根据需要可分成两个不同的实体：MSC服务器（MSC Server，仅用 于处理信令），和电路交换媒体网关（CS-MGW，用于处理用户数据），MSC Server和CS-MGW共同完成MSC功能对应的GMSC也分成GMSC Server 和 CS-MGW⑴ MSC 服务器（MSC Server）MSC Server主要由MSC的呼叫控制和移动控制组成，负责完成CS域的呼 叫处理等功能MSC Server终接用户-网络信令，并将其转换成网络-网络信 令。
MSC Server也可包含VLR以处理移动用户的业务数据和CAMEL相关 数据MSC Server可通过接口控制CS-MGW中媒体通道的关于连接控制的部分呼 叫状态2） 电路交换媒体网关（CS-MGW）CS-MGW 是 PSTN/PLMN 的传输终接点，并且通过 Iu 接口连接核心网和 UTRANCS-MGW可以是从电路交换网络来的承载通道的终接点，也可是分 组网来的媒体流（例如，IP网中的RTP流）的终接点在Iu接口上，CS-MGW 可支持媒体转换、承载控制和有效载荷处理（例如，多媒体数字信号编解码 器、回音消除器、会议桥等），可支持CS业务的不同Iu选项（基于AAL2/ATM， 或基于 RTP/UDP/IP）CS-MGW：• 与MSC服务器和GMSC服务器相连，进行资源控制；• 拥有并使用如回音消除器等资源；• 可具有多媒体数字信号编解码器CS-MGW可具有必要的资源以支持UMTS/GSM传输媒体进一步，可要求 H.248裁剪器支持附加的多媒体数字信号编解码器和成帧协议等CS-MGW的承载控制和有效载荷处理能力也用于支持移动性功能，如SRNS 重分配/切换和定位目前期待H.248标准机制可运用于支持这些功能。
3） GMSC 服务器（GMSC Server）GMSC Server主要由GMSC的呼叫控制和移动控制组成2、HLR可更新为归属位置服务器（HSS），详细内容见R5网络介绍3、R4新增一个实体：信令网关(SGW)在R4网络中可以使用两种信令传送方式：基于TDM的传统SS7方式和基于IP的SS7方式(也称为SIGTRAN信令传送网络)当使用两种不同信令传送方式的设备互相通信时，就需要一个信令网关SGW 来完成相关承载协议的转换SGW主要完成传输层的信令转换，也就是完成 传统SS7的MTP协议与SIGTRAN的SCTP/IP之间的转换对于MTP之上 的应用层，如MAP/CAP/ISUP/BICC等协议，SGW是不会加以处理的在R4网络中也新增一些接口协议，如表3-2所示表3-2 R4 核心网外部接口名称与含义接口名连接实体信令与协议AMSC——BSCBSSAPIu-CSMSC ——RNSRANAPBMSC——VLRCMSC——HLRMAPDVLR——HLRMAPEMSC——MSCMAPFMSC——EIRMAPGVLR——VLRMAPGsMSC——SGSNBSSAP+HHLR——AuCMSC——PSTN/ISDN/PSPDNTUP/ISUPGaSGSN CGGTP'GbSGSN——BSCBSSGPGcGGSN——HLRMAPGdSGSN——SM-GMSC/IWMSCMAPGeSGSN——SCPCAPGfSGSN——EIRMAPGiGGSN——PDNTCP/IPGpGSN——GSN(Inter PLMN)GTPGnGSN——GSN(Intra PLMN)GTPGrSGSN——HLRMAPIu-PSSGSN——RNCRANAP接口名连接实体信令与协议1Mc(G)MSC Server——CS-MGWH.248NcMSC Server GMSC ServerISUP/TUP/BICCNbCS-MGW ——CS-MGWMhHSS——R-SGW3.3.3 R5 网络结构及接口AlternativeAccessNetworkGGSNOther PLMNSGSGnTEMTERANMT I I ILtRANR UuIu2 = Iu(RANAP)X 、Legacy mobilesignaling--JNetwork---MhGiGcGGSNMeSGSNGnIu1MGWMGWMeIui = lues (RTP, AAL2)T-SGW *)MhHSS *)R SG'W *)XMAP \MAPMultimedia■ IP NetworksApplications & Services *)Applications& Services *)Gf ；PSTN/Legacy/ExternalUm Iu-ps'■ ' C _、 HSS *) |k.SCP/ ciMwMm* MgMRF-MGCF■T SGW *)MrSignalling InterfaceSignalling and Data Transfer Interface*) those elements are duplicated for figure layout purpose only, they belong to the same logical element in the reference model粗线：支持用户业务的接口细线：支持信令的接口图3-7 R5 的网络结构图EQ说明：(G)MSC Server和MGW可集成为单个物理实体(G)MSC。
R5版本的网络结构和接口形式和R4版本基本一致差别主要是：当PLMN包括IM子系统时，HLR被HSS所替代;另外，BSS和CS-MSC、MSC-Server之间同时支持A接口及Iu-CS接口，BSC和SGSN之间支持Gb及lu-PS接 口为简洁起见，不再赘述R5的接口协议图3-8是R5版本的IMS基本网络结构，主要表示的是IMS域的功能实体和 接口图中所有功能实体都可作为独立的物理设备相关功能实体介绍可以 参看R5的23.002协议IP Multimedia NetworksrpSTN]BGCF"Mb 一 Mb 一 一 PSTNLegacy mobile 'signalling Networks \PSTN；Mm丁 MkIMS-MGCF—卜…Cx-H-1HSSMGWMnL_JMg」—SLF MbiC, D,；Gc, GrMr MwMRFP-H-MpMRFC\ 1 P-CSCF:PDF :DxGm IM SubsystemMbMbMbGo.粗线：支持用户业务的接口 点划线： 支持信令的接口图3-8 R5 的 IMS 网络结构图R5 新增的主要物理实体有：1•归属位置服务器(HSS)当网络具有IM子系统时，需要利用HSS替代HLR。
HSS是网络中移动用户的主数据库，存储有支持网络实体完成呼叫/会话处理 相关的业务信息例如，HSS通过进行鉴权、授权、名称/地址解析、位置依 赖等，以支持呼叫控制服务器能顺利完成漫游/路由等流程和HLR —样，HSS负责维护管理有关用户识别码、地址信息、安全信息、位 置信息、签约服务等用户信息基于这些信息，HSS可支持不同控制系统(CS 域控制、PS域控制、IM控制等)的CC/SM实体HSS的基本结构与接口如 图 3-9 所示CSCFHSS 可集成不同类型的信息，在增强核心网对应用和服务域的业务支持同时， 对上层屏蔽不同类型的网络结构HSS支持的功能包括：IM子系统请求的用 户控制功能；PS域请求的有关HLR功能子集；CS域部分的HLR功能（如 果容许用户接入CS域，或漫游到传统网络）2•呼叫状态控制功能（CSCF）CSCF 的功能形式有：Proxy CSCF （P-CSCF）、Serving CSCF（S-CSCF） 或 Interrogating CSCF（I-CSCF）P-CSCF：是UE在IM子系统中的第一个接入点S-CSCF：处理网络中的会话状态I-CSCF：主要用于路由相关的SIP呼叫请求，类似电路域GMSC的作用。
Policy Decision Function （PDF）策略判决功能是P-CSCF中的一个逻辑功能 实体如果PDF单独作为一个物理实体来实现的话，那么PDF与P-CSCF 之间的接口是未标准化的接口3.媒体网关控制功能（MGCF）• 控制IM-MGW中媒体信道中关于连接控制的部分呼叫状态• 与CSCF通信• 根据从传统网络来的呼叫路由号码选择 CSCF• 进行 ISUP 与 IM 子系统的呼叫控制协议的转换 接收带外信息并转发到 CSCF/IM-MGW4. IP多媒体子系统-媒体网关（IMS-MGW）IMS-MGW 是来自电路交换网络来的承载通道和来自组网来的媒体流的终结 点IM-MGW可支持媒体转换、承载控制和有效载荷处理（例如，多媒体数 字信号编解码器、回音消除器、会议桥等）IMS-MGW的功能：• 与MGCF, MSC服务器和GMSC服务器相连，进行资源控制；• 拥有并使用如回音消除器等资源；• 可能需要具有多媒体数字信号编解码器IMS-MGW可具有必要的资源以支持UMTS/GSM传输媒体进一步，可要求 H.248裁剪器支持附加的多媒体数字信号编解码器和成帧协议等5. 多媒体资源功能控制器（MRFC）MRFC完成的功能：• 控制 MRFP 中的媒体流资源；• 解释从应用服务器和 S-CSCF 发来的信息（如会话标识符），用以控制 MRFP；• 产生 CDR。
6. 多媒体资源功能处理器（MRFP）• 控制 Mb 接口的承载资源；• 提供资源以供MRFC控制；• 混合各种入局的媒体流（如多方通话）• 为多媒体通知音提供媒体流；• 处理媒体流（如音频编码转换，媒体分析）7. 用户定位功能（SLF）CSCF在注册和会话建立过程中，会查询SLF，用以获得保存某用户详细签 约信息的HSS的地址信息S-CSCF在注册过程中也会查询SLF在单HSS环境中不需要配置SLF8. 穿透网关控制功能 Breakout Gateway Control Function （BGCF）BGCF 用于选择那些将发生 PSTN/CS 域穿透（也就是互通）的网络如果BGCF判定穿透将在其所在的网络发生的话，它会选择一个MGCF,用于负 责PSTN与CS域的互通如果穿透是位于其他网络的话，该BGCF将把相 关的会话信令转发给该选定网络的BGCFBGCF 的功能：• 接收从S-CSCF送来的、要求为某会话选择合适的PSTN/CS域穿透点 的请求；• 选择将发生 PSTN 与 CS 域互通（穿透）的网络如果网络的互通是发 生在其他网络的，那么该BGCF将把SIP信令转发给那个网络的BGCF。
如果网络的互通是发生在其他网络，并且运营者要求网络隐藏的话，那 么该BGCF会通过I-CSCF把相关SIP信令转发给相关网络的BGCF• 当网络互通（穿透）是发生在本网络时，BGCF会选择一个MGCF,并 把相关SIP信令转发给该MGCF• 产生 CDR在选择将发生网络互通的网络时， BGCF 可以根据其他接口获取的信息，也 可以根据管理信息来作出决定。
