移動核心網(wǎng)交換介紹

1、中國中國聯(lián)通中山市分公司聯(lián)通中山市分公司移動核心網(wǎng)交換專業(yè)介紹移動核心網(wǎng)交換專業(yè)介紹 -2-聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)：聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)：GSMWCDMALTE固定電話固定電話城域網(wǎng)城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)介紹3WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)核心網(wǎng)的演變WCDMA與GSM/GPRS的比較業(yè)務(wù)流程介紹R4關(guān)鍵技術(shù)介紹提綱4WCDMA R99系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) HCS域PS域3G CN5呼叫處理4 呼叫處理、號碼存儲和譯碼、路由選擇4 回聲抑制、AMR話音編解碼、數(shù)據(jù)傳輸安全保密4 鑒權(quán)和加密功能、完整性保護(hù)4 TMSI的分配VLR數(shù)據(jù)管理4 用戶數(shù)據(jù)管理、用戶數(shù)據(jù)檢索4 位置登記、鑒權(quán)；漫游/切換號碼分配移動性管理4 位置更新、切換/漫游4 登記、IM

2、SI查詢功能計費話單處理4 話單采集、話單格式轉(zhuǎn)換4 話單存儲6TMSC1TMSC1STP HLRTMSC1TMSC1VMSCIW/GMSCVMSCVMSCGMSCTMSC2TMSC2MSC組網(wǎng)應(yīng)用MSC可以同時承擔(dān)VMSC、TMSC、GMSC、短消息互通網(wǎng)關(guān)IW/GMSC以及STP的功能。7HLR/AuC主要功能4用戶信息4業(yè)務(wù)信息4簽約信息4位置信息基本用戶基本用戶數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理CAMELCAMEL業(yè)務(wù)管理業(yè)務(wù)管理4CAMEL簽約數(shù)據(jù)管理4O_CSI4T_CSI4SS_CSI4用戶鑒權(quán)數(shù)據(jù)管理鑒權(quán)信息鑒權(quán)信息管理管理4位置更新4切換4路由區(qū)更新等移動性移動性管理管理8RNSRNSMSCN

3、O.7MSCHLRSMCSCPRANAPRANAPTUP/ISUPMAPCAPMAP9GMSCMSCPSTNTDMRNSAMRG.711G.711MSC需要完成AMR編碼到64K的轉(zhuǎn)換工作10分組域網(wǎng)元在移動網(wǎng)絡(luò)中的位置RNCNode BTDM/ATMPSTNIPIu-PSGnGnGpGiCGBilling CenterGaHLRMSCGGSNGMSC4移動性管理4網(wǎng)絡(luò)接入控制4用戶數(shù)據(jù)和會話管理4計費信息收集4路由選擇和轉(zhuǎn)發(fā)4路由選擇與轉(zhuǎn)發(fā)4封裝和隧道傳輸4用戶數(shù)據(jù)和會話管理4動態(tài)分配IP地址4計費信息收集4用戶認(rèn)證、安全管理Inter-PLMN4計費信息收集4話單格式轉(zhuǎn)換BSCBTSSGS

4、NGbInternet11路由選擇轉(zhuǎn)發(fā)4支持對PDP PDU的封裝和去封裝功能用戶數(shù)據(jù)管理4存儲、修改和刪除當(dāng)前用戶數(shù)據(jù)并支持HLR插入或刪除用戶數(shù)據(jù)移動性管理4附著、分離、位置管理、清除、業(yè)務(wù)請求計費話單處理4 話單采集、話單格式轉(zhuǎn)換4 話單存儲4GPRS尋呼、Gs聯(lián)合尋呼、RNC無線資源管理無線資源管理12q 路由選擇與轉(zhuǎn)發(fā)、地址翻譯和映射q 封裝和隧道傳輸q 用戶數(shù)據(jù)管理q 會話管理、互通功能q IP地址管理q 計費信息收集q 用戶認(rèn)證，支持透明/非透明的Internet接入功能GGSN主要功能13SMCGGSNSGSNRNSNO.7HLRMSCGPRS backboneRANAPMAP

5、MAPGTP-C14CG網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖計費中心計費中心BSGPRS BoreTCP/IP網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)SGSN/GGSNSGSN/GGSNCGTCP/UDPGTP協(xié)議協(xié)議FTAM/FTPFTAM/FTPCG OMM ServerCG OMM ClientCG OMM Client15SGSNGGSNBackbone NetworkS-SMT-CDRS-CDRM-CDRS-SMO-CDRG-CDRCG處理的的話單16S-CDRSGSN產(chǎn)生的PDP上下文相關(guān)的計費信息。G-CDRGGSN產(chǎn)生的PDP上下文相關(guān)的計費信息。M-CDRSGSN產(chǎn)生的和移動性管理有關(guān)的計費信息。S-SMO-CDRSGSN產(chǎn)生的發(fā)送

6、短消息的計費信息。S-SMT-CDRSGSN產(chǎn)生的接收短消息的計費信息。17WCDMA R4系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)HCS域PS域UMTS CN2G NETR-SGWT-SGW18SCPMSC Server GMSC Server業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)HLR ATM/IP BackboneH.248MGWUTRANH.248PSTN/GSMMGWqR4的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用NGN的分層架構(gòu)，在控制層、傳送層、接入層實現(xiàn)了分離，是移動和固定NGN融合的起點q實現(xiàn)業(yè)務(wù)和控制的分離q考慮到IP網(wǎng)絡(luò)的一些固有問題，TDM技術(shù)成為可選的話音承載方式19WCDMA R4網(wǎng)絡(luò)的特點qWCDMA網(wǎng)絡(luò)在向全I(xiàn)P演進(jìn)的過程中是逐步演進(jìn)的，首先實現(xiàn)

7、電路域的IP傳輸，然后再考慮實現(xiàn)WCDMA整個網(wǎng)絡(luò)的IP傳輸；qR4網(wǎng)絡(luò)和R99相比，主要的變化在CS域，PS域沒有任何變化；qR4 CS域基于呼叫控制與承載分離的思想，將MSC分為MGW和MSC Server；qR4核心網(wǎng)內(nèi)部的信令采用IP傳輸；為了實現(xiàn)和PSTN以及其它非IP的PLMN之間的信令互通，增加了T-SGW（傳輸信令網(wǎng)關(guān)）和R-MGW（漫游信令網(wǎng)關(guān)）；T-SGW和R-MGW是邏輯的功能實體，在物理上，兩者可能是合一的；qR4新增的接口和協(xié)議：4Mc：MSC ServerMGW，H.248協(xié)議；4Nb：MGWMGW之間，協(xié)議取決于承載， 若采用ATM承載，則采用AAL2承載AMR碼

8、流； 若采用IP承載，則采用RTP承載AMR碼流。4Nc：MSC ServerMSC Server之間，采用BICC協(xié)議20McMcNbNcMSC ServerGMSC ServerMGWMGWUTRANR99/GSM/ PSTNn 繼承R99 MSC的所有電路域控制面功 能，承載面的交換功能由MGW以多種承載方式實現(xiàn)；n 對外提供純粹的信令接口；n 集成R99 VLR功能，以處理移動用戶業(yè)務(wù)及CAMEL相關(guān)數(shù)據(jù)；n 對電路域基本業(yè)務(wù)及補(bǔ)充業(yè)務(wù)涉及的MGW中承載終端及媒體流的控制，是通過3G擴(kuò)展的H.248協(xié)議來實現(xiàn)的；n 與其他MSC server間通過BICC信令實現(xiàn)承載無關(guān)的局間呼叫控制

9、；n 支持MGW及自身的登記及故障恢復(fù)操作，并可要求MGW主動上報其終端特性SGWNO.721McMcNbNcMSC ServerGMSC ServerMGWMGWUTRANR99/GSM/ PSTNSGWNO.7n 由GMSC的呼叫控制和移動控制組成，只完成GMSC的信令處理功能。n 具有查詢位置信息的功能。如MS被呼時，網(wǎng)絡(luò)如不能查詢該用戶所屬的HLR，則需要通過GMSC server查詢，然后將呼叫轉(zhuǎn)接到目前登記的MSC server中。n 通過H.248協(xié)議控制MGW中媒體通道的接續(xù)。n 支持BICC與TUP/ISUP的協(xié)議互通。22McMcNbNcMSC ServerGMSC Ser

10、verMGWMGWUTRANR99/GSM/ PSTNSGWNO.7n 是R4核心網(wǎng)承載面的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，位于CS核心網(wǎng)通往無線接入網(wǎng)（UTRAN/BSS）及傳統(tǒng)固定網(wǎng)（PSTN/ISDN）的邊界處；是Iu、PSTN/PLMN接口的承載通道，以及分組網(wǎng)媒體流（如RTP流）的終結(jié)點n MGW不負(fù)責(zé)任何移動用戶相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯處理。而是通過H.248信令，接受來自(G)MSC server的控制命令n MGW可以支持媒體轉(zhuǎn)換、承載控制及業(yè)務(wù)交換等功能，如GSM/UMTS各類語音編解碼器、回音消除器、IWF、接入網(wǎng)與核心網(wǎng)側(cè)終端媒體流的交換，會議橋、放音收號資源等n 支持電路域業(yè)務(wù)在多種傳輸媒介（基于AA

11、L2/ATM, TDM，或基于RTP/UDP/IP)上的實現(xiàn)，提供必要的承載控制23n 信令網(wǎng)關(guān)SGW在基于TDM的窄帶SS7信令網(wǎng)絡(luò)與基于IP的寬帶信令網(wǎng)絡(luò)之間，完成MTP3用戶的傳輸層信令協(xié)議棧的雙向轉(zhuǎn)換 (SIGTRAN M3UA /SCTP/IP SS7 MTP3/2/1)。n SGW在物理實現(xiàn)上可與(G)MSC server或MGW合一McMcNbNcMSC ServerGMSC ServerMGWMGWUTRANR99/GSM/ PSTNSGWNO.724RNSBSS接入側(cè)信令網(wǎng)關(guān)控制信令/承載控制信令BSSAPRANAP承載控制信令BICC/TUP/ISUPH.248H.248A

12、LCAP局間信令MAPMAPCAP移動性管理和業(yè)務(wù) MSC serverMGW MSC serverMGWHLRSMCSCP25CS域PS域IMS域No.726WCDMA各版本以及和2G的比較系統(tǒng)版本無線接入網(wǎng)核心網(wǎng)電路域核心網(wǎng)分組域GSM/GPRS1）FDD TDMA2）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬可達(dá) 114Kbps1）采用TDM技術(shù)組網(wǎng)1）采用IP技術(shù)組網(wǎng)，2）GSN之間采用GTP協(xié)議3GPP R99 1）FDD WCDMA（5MHz載頻）2）無線接入網(wǎng)采用ATM技術(shù)3）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬可達(dá) 2Mbps1）和GSM核心網(wǎng)相同2）AMR編碼，并將編解碼 器從無線側(cè)移到核心 網(wǎng)絡(luò)側(cè).1）和GPRS核心網(wǎng)基本相同

13、3GPP R41）和R99無線接入網(wǎng)基本相同2）增加對TD-SCDMA的支持 1）呼叫控制和承載完全分離2）IP/ATM/TDM多種組網(wǎng)方式3）基于IP/ATM組網(wǎng)時可采用 TrFO節(jié)省傳輸資源1）和R99核心網(wǎng)分組域完 全相同3GPP R51）和R99無線接入網(wǎng)基本相 同，但采用IP傳輸2）采用HSDPA等新技術(shù)，提高 無線接口數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率1）對電路域不作要求，和R99 或R4電路域相同1）在分組域上疊加了IP多媒 體子系統(tǒng)IMS2）呼叫控制CSCF和媒體網(wǎng) 關(guān)控制MGCF進(jìn)一步分離27WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)核心網(wǎng)的演變WCDMA與GSM/GPRS的比較業(yè)務(wù)流程介紹R4關(guān)鍵技術(shù)介紹編號計劃28U

14、MTS CN核心網(wǎng)沒有采用分層結(jié)構(gòu)，控制和承載沒有分離。電路域骨干傳輸仍是基于TDM的技術(shù)支持CAMEL3，兼容CAMEL2無線接入網(wǎng)Iu、Iur、Iub接口均引入了ATM技術(shù)WCDMA向NGN的演進(jìn)R99階段29R99技術(shù)分析優(yōu)勢優(yōu)勢q R99充分考慮了對現(xiàn)有產(chǎn)品的向下兼容。q 系統(tǒng)采用分組域和電路域分別承載與處理的方式，分別接入PSTN和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)，從根本上保證了技術(shù)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的可操作性。q 實時業(yè)務(wù)的QoS的保證q 采用TDM技術(shù)組網(wǎng)的成熟性未解決問題未解決問題q R99是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個過渡結(jié)構(gòu)，為了滿足向下兼容和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的快捷方便，就形成一些固有的缺陷。q 沒有從根本上解決網(wǎng)絡(luò)后續(xù)發(fā)

15、展的問題，從而在一定程度上會造成新的投資浪費。30WCDMA向NGN的演進(jìn)R4階段網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用NGN的分層架構(gòu)HCS域PS域UMTS CNMGW可分布于不同的本地網(wǎng)，采用分散接入的方式。可集中在省會城市，采用集中控制的方式。MSC Server實現(xiàn)呼叫控制、業(yè)務(wù)控制、用戶數(shù)據(jù)庫管理等功能；MGW實現(xiàn)UTRAN到ATM/IP，以及PSTN的媒體流轉(zhuǎn)換。31R4技術(shù)分析優(yōu)優(yōu) 勢勢q 在核心網(wǎng)絡(luò)上體現(xiàn)了NGN的體系構(gòu)架思想。q 電路域由TDM中心節(jié)點交換型演進(jìn)為典型的分組話音分布式體系結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)邏輯與底層承載相分離。q 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分層增加了業(yè)務(wù)擴(kuò)展的靈活性，網(wǎng)絡(luò)扁平化減少了傳輸過程的瓶頸，從根本上突破

16、了網(wǎng)絡(luò)在后續(xù)演進(jìn)過程中的障礙。q 可以相信，R4的成熟應(yīng)用將會帶來現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)運營的一個飛躍。 未解決問題未解決問題q 商業(yè)試行的范圍還比較小，運營商和各個廠家還需要一段時間來積累新網(wǎng)絡(luò)運營的經(jīng)驗，q 需要關(guān)注和解決很多新的問題，如在IP網(wǎng)絡(luò)上的安全性問題，Qos問題等。32RNSRNSRNSSCPHLRMSCMSCTUP/ISUPTDMCAP Over TDMMAP Over TDMRNSRNSHLRSCPMSC ServerMSC ServerMGWRNSMAP Over TDM/IPCAP Over TDM/IPTUP/ISUP/BICCTDM/ATM/IPTDM/ATM/IPMGWH.24

17、8 Over ATM/IPH.248 Over ATM/IP33WCDMA向NGN的演進(jìn)R5階段 SCP未來真正的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)端到端的IP業(yè)務(wù)；呼叫控制、承載控制、媒體網(wǎng)關(guān)的分離以及在IP網(wǎng)絡(luò)上的多業(yè)務(wù)融合體現(xiàn)了NGN的思想UTRANIM-MGWSIP ASOSA/ ParlaySGSNGGSNHSSMGCFCSCFH.248H.248MAPMAPIPIPSIPSIPDiameterDiameterSIPSIPIPTDMWeb serverApp. ServerSIPSIPR5增加了IMS系統(tǒng)，并實現(xiàn)了會話控制實體CSCF和承載控制實體MGCF在物理上的分離MGCF完成媒體網(wǎng)關(guān)的連接控制以

18、及ISUP和IMS呼叫控制協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換等功能CSCF完成IP多媒體業(yè)務(wù)的呼叫控制、會話管理等功能IMSPS域External IP NetworkIPR99/GSM/ PSTN34從R4到R5核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)的演變CS域PS域R4核心網(wǎng)CS域初期的R5核心網(wǎng)PSTNPSTN后期的R5核心網(wǎng)IMS域PSTNMGWSGSNGGSNGMGWHLRGMSC ServerMSC ServerCS域PS域PS域GGSNSGSNGMGWMGWMSC ServerGMSC ServerPS域GGSNSGSNIMS域CSCFMGCFHSSIM-MGWCSCFIM-MGWMGCFHSSRNSRNSRNS35WCDMA

19、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)核心網(wǎng)的演變WCDMA與GSM/GPRS的比較業(yè)務(wù)流程介紹R4關(guān)鍵技術(shù)介紹編號計劃36RNS RNC RNS RNC 核心網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)絡(luò)(CN) Node B Node B Node B Node B Iu Iu IurIub Iub Iub Iub UE Uu Uu UEMSBTSBSCMSC/VLROMCSCHLR/AUCEIRMSC/VLRBTSMSPLMNPSTNISDNPSTDNNo.7MAPX.25X.25orNo.7UmAAbis3738Physical LayerMTPSCCPBSSAPMTPSCCPBSSOMAPAGbGMM/SMLLCBSSGPL1bisNetwork

20、ServiceL1RRCMACATMRANAPAAL5RelayUuRLCSignallingBearerSCCP ATMAAL5Iu-PsSCCPSignalingBearerRANAPGMMSM/SMS3G-SGSNRNS2G-SGSNA接口信令模型接口信令模型R99 Iu-PS從信令承載方式上的比較從信令承載方式上的比較.A/Gb/Iu接口控制面的比較39WCDMA PS 域和 GPRS之間移動性管理的差別 移移 動動 性性 管管 理理 方方 面面 IDLEGPRS AttachPDU TransmissionREADY Timer ExpiredOrForce to STANDBYRE

21、ADYSTANDBYGPRS DETACHGPRS MS MM StatesPS AttachPS SignallingConnection ReleasePS SignallingConnection EstablishPS DetachDetach,PS Attach Reject,RAU RejectWCDMA PS 域 MS MM StatesPMM-IDLESM-ACTIVE orINACTIVEPMM-CONNECTEDSM-ACTIVE orINACTIVEPMM-DETACHED40移移 動動 性性 管管 理理 方方 面面 SGSN 移動性管理狀態(tài)機(jī)遷移圖移動性管理狀態(tài)機(jī)遷移圖

22、GPRS SGSN MM StatesIDLEGPRS AttachPDU TransmissionREADYSTANDBY CancellocationOrImplicit DetachREADY Timer ExpiredOrForce to STANDBYOrAbnormal RLC ConditionGPRS DETACHOrCancellocationPS AttachPS SignallingConnection ReleasePS SignallingConnection EstablishPS DetachDetach,PS Attach Reject,RAU RejectWC

23、DMA PS 域 SGSN MM StatesPMM-IDLESM-ACTIVE orINACTIVEPMM-CONNECTEDSM-ACTIVE orINACTIVEPMM-DETACHEDServing RNCrelocationWCDMA PS 域和 GPRS之間移動性管理的差別 41 路由區(qū)更新方面路由區(qū)更新方面GPRS中跨中跨SGSN的重定位示意圖的重定位示意圖 RA1HLR/AuC old SGSN GGSN RA2 new SGSNsource BSCMStarget BSC緩存區(qū)發(fā)生在緩存區(qū)發(fā)生在SGSN;在在GPRS中中,只有硬切換只有硬切換WCDMA PS 域和 GPRS之

24、間移動性管理的差別 42 RA1HLR/ AuC old SGSN GGSN RA2 new SGSNsource SRNCMStarget RNC 路由區(qū)更新方面路由區(qū)更新方面R99 PS域中跨域中跨SGSN的重定位示意圖的重定位示意圖緩存區(qū)發(fā)生在緩存區(qū)發(fā)生在RNS;降降低了低了SGSN的設(shè)計復(fù)的設(shè)計復(fù)雜性雜性,平衡無線信道容平衡無線信道容量和處理能力量和處理能力重要的是重要的是具有了接口具有了接口Iur從路由區(qū)更新角度考慮從路由區(qū)更新角度考慮,具有具有“軟切換軟切換”概念概念WCDMA PS 域和 GPRS之間移動性管理的差別 43WCDMA和GSM語音業(yè)務(wù)的區(qū)別 GSM語音編碼方案為語音

25、編碼方案為REPLTP（規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測）（規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測） 每語音信道的每語音信道的編碼速率編碼速率是恒定的是恒定的13kbps WCDMA語音編碼方案為語音編碼方案為AMR（自適應(yīng)可變速率編碼），可提（自適應(yīng)可變速率編碼），可提 供供8種編碼速率（種編碼速率（4.7512.2kbit/s）。）。 443G與2G的安全比較453G與2G的安全比較46WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)核心網(wǎng)的演變WCDMA與GSM/GPRS的比較業(yè)務(wù)流程介紹R4關(guān)鍵技術(shù)介紹47R4呼叫流程示例 3G用戶呼叫固定用戶UMTSCNH.248BICCH.248TUPTUP48R4呼叫流程示例 3G用戶呼叫3G用戶ABH.

26、248H.248BICCMAPMAP49分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流程1PDP上下文激活請求（NSAPI，type , APN等） 2DNS_query (APN)和DNS Response（IP Of GGSN）3Create_PDP_Req（Type of PDP,APN）和Res（IP of MS)Backbone50WCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)核心網(wǎng)的演變WCDMA與GSM/GPRS的比較業(yè)務(wù)流程介紹R4關(guān)鍵技術(shù)介紹51UTRANUTRANMGWMGWPSTNPSTN本地網(wǎng)2本地網(wǎng)1UTRANUTRANPSTNPSTNIPIP骨骨干干網(wǎng)網(wǎng)MGWMGWMGWMGWMGWMGWSGWSGWNO.7NO.7MSC ServerMSC Server某本地網(wǎng)UTRANUTRANPSTNPSTNMGWMGWMGWMGWSGWSGWNO.7NO.7本地網(wǎng)nMSC ServerMSC Server2 2MSC ServerMSC Server1 1IPIP骨干網(wǎng)骨干網(wǎng)BICCBICCBICCTMSC ServerTMSC ServerTMSC ServerTMSC ServerIPIP骨干網(wǎng)骨干網(wǎng) IPR4組網(wǎng)多種組網(wǎng)方案52UTRANIP骨干網(wǎng)MSC ServerTMSC ServerNO.7異地HLRM