核心网原理及关键技术PPT课件.ppt

核心网原理及关键技术 中兴通讯学院CN团队 TN BT001 C1 1 课程内容 3GPP核心网演进3GPP核心网网络结构和特点3GPP核心网与GSM GPRS的比较3GPP呼叫业务流程简介3GPP核心网关键技术介绍 2 3GPP核心网演进 移动通信的发展历程 3GPP标准 www 3GPP org 3GPP组织和3GPP标准 3GPP 3tdGenerationPartnershipProject 组织 1998年12月成立 由欧洲的ETSI 日本的ARIB 日本的TTC 韩国的TTA和美国的T1五个标准化组织发起 主要是制订以GSM核心网为基础 UTRA FDD为WCDMA技术 TDD为TD SCDMA技术 为无线接口的第三代技术规范 3GPP核心网演进 3GPP网络系统架构 3GPP核心网演进 未来的网络是统一的网络 NGN 3GPP核心网演进 NGN NGN 以软交换为控制层 兼容现有网络的开放体系架构 从业务层看 NGN指下一代业务网 从接入层面看 对电话网而言 指软交换体系 对数据网而言 指下一代因特网和IPv6 对移动网而言 指全IP3G和3G后 从传送层看 则NGN指下一代传送网 3GPP核心网演进 3GPP向全IP的演进 3GPP核心网演进 课程内容 3GPP核心网演进3GPP核心网网络结构和特点3GPP核心网与GSM GPRS的比较3GPP呼叫业务流程简介3GPP核心网关键技术介绍 9 3GPP协议版本的演进 3GPP核心网网络结构和特点 3GPPR99系统基本结构 3GPP核心网网络结构和特点 R99CS域主要接口 3GPP核心网网络结构和特点 MSC组网应用 3GPP核心网网络结构和特点 功能实体MSC VLR MSC VLR主要功能 VMSC 完成本地电路交换和呼叫信令处理功能 GMSC 作为关口局完成来去呼叫的路由寻址功能 TMSC 作为汇接局完成长途呼叫业务的接续功能 B接口为非标准化接口 实际中MSC和VLR通常合设在一起 使得B接口变为内部接口 根据功能不同MSC可分为 3GPP核心网网络结构和特点 公共功能实体HLR AuC HLR AuC主要功能 HLR AuC作为WCDMA核心网公共实体 分别负责对电路域和分组域两域用户的数据信息 业务签约信息和位置信息的管理 HLR与AuC间的H接口为一个内部接口 3GPP核心网网络结构和特点 R99核心网电路域各接口话音编码 3GPP核心网网络结构和特点 3GPP向NGN的演进 R4阶段 3GPP核心网网络结构和特点 R4电路域 引入呼叫控制与承载分离的思想 将R99MSC分为MGW和MSCServerR4分组域 与R99分组域相比没有任何变化 3GPP网络在向全IP演进的过程中是逐步演进的 首先实现电路域的IP化 然后再逐步实现WCDMA全网络的IP化 R4新增的接口和协议 Mc MSCServer与MGW间的接口 采用H 248协议Nb MGW与MGW间的接口 采用协议取决于承载若采用ATM承载 则采用AAL2承载AMR码流若采用IP承载 则采用RTP承载AMR码流Nc MSCServer与MSCServer之间的接口 采用BICC协议 MSCServer MSCServer MGW MGW Mc Mc Nc Nb H 248 BICC AAL2 RTP 3GPPR4网络的特点 3GPP核心网网络结构和特点 R4网络特征 R4的网络结构采用NGN的分层架构 在控制层 传送层 接入层实现了分离 是移动和固定NGN融合的起点实现业务和控制的分离考虑到IP网络的一些固有问题 TDM技术成为可选的话音承载方式 SCP 业务网络 HLR ATM IPBackbone H 248 UTRAN H 248 PSTN GSM 3GPP核心网网络结构和特点 MSCSERVER功能介绍 Mc Mc Nb Nc MSCServer MGW MGW R99 GSM PSTN 继承R99MSC的所有电路域控制面功能 承载面的交换功能由MGW以多种承载方式实现 对外提供纯粹的信令接口 集成R99VLR功能 以处理移动用户业务及CAMEL相关数据 对电路域基本业务及补充业务涉及的MGW中承载终端及媒体流的控制 是通过3G扩展的H 248协议来实现的 与其他MSCserver间通过BICC信令实现承载无关的局间呼叫控制 支持MGW及自身的登记及故障恢复操作 并可要求MGW主动上报其终端特性 NO 7 GMSCServer 3GPP核心网网络结构和特点 GMSCSERVER功能介绍 Mc Mc Nb Nc MSCServer GMSCServer MGW MGW R99 GSM PSTN NO 7 由GMSC的呼叫控制和移动控制组成 只完成GMSC的信令处理功能 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GMSCserver查询 然后将呼叫转接到目前登记的MSCserver中 通过H 248协议控制MGW中媒体通道的接续 支持BICC与TUP ISUP的协议互通 3GPP核心网网络结构和特点 MGW功能介绍 Mc Mc Nb Nc MSCServer GMSCServer MGW MGW NO 7 是R4核心网承载面的网关设备 位于CS核心网通往无线接入网 UTRAN BSS 及传统固定网 PSTN ISDN 的边界处 是Iu PSTN PLMN接口的承载通道 以及分组网媒体流 如RTP流 的终结点MGW不负责任何移动用户相关的业务逻辑处理 而是通过H 248信令 接受来自 G MSCserver的控制命令MGW可以支持媒体转换 承载控制及业务交换等功能 如GSM 3GPP各类语音编解码器 回音消除器 IWF 接入网与核心网侧终端媒体流的交换 会议桥 放音收号资源等支持电路域业务在多种传输媒介 基于AAL2 ATM TDM 或基于RTP UDP IP 上的实现 提供必要的承载控制 R99 GSM PSTN 3GPP核心网网络结构和特点 SGW功能介绍 信令网关SGW在基于TDM的窄带SS7信令网络与基于IP的宽带信令网络之间 完成MTP3用户的传输层信令协议栈的双向转换 SIGTRANM3UA SCTP IPSS7MTP3 2 1 SGW在物理实现上可与 G MSCserver或MGW合一 Mc Mc Nb Nc MSCServer GMSCServer MGW MGW R99 GSM PSTN NO 7 3GPP核心网网络结构和特点 R4核心网信令系统 HLR 3GPP核心网网络结构和特点 R5系统基本结构 3GPP核心网网络结构和特点 R5 在PS域上面引入IMS ASApplicationServerBSCBaseStationControllerBTSBaseTransceiverStationCSCFCallSessionControlFunctionGERANGSM EDGERANGGSNGatewayGPRSSupportNodeHLRHomeLocationRegisterHSSHomeSubscriberServiceMAPMobileApplicationPartMGCFMediaGatewayControlFunctionMGWMediaGatewaySIPSessionInitiationProtocolSGSNServingGPRSSupportNodeRANRadioAccessNetworkRNCRadioNetworkControllerUEUserEquipmentUTRAN3GPPTerrestrialRAN 3GPP核心网网络结构和特点 IMS的定义 IMS是一个在PS域上面的多媒体控制 呼叫控制平台IMS使得PS具有CS的部分功能 e g 通过提供QoS和增强的计费功能 能够实现各种实时性业务 电话和可视电话IMS为移动用户引入了新的基于IP的业务基于 接入计费 业务计费和内容计费单个用户标记 认证 IMS引入增强的网络业务例如PresenceMessagingConferencingIMS是向AllIPNetwork业务提供体系演进的一步 3GPP核心网网络结构和特点 IMS网络实体 IP CAN网络IP连通网络 提供IP接入承载 可以是任意的IP网络 目前3GPP的主要工作是基于GPRS网络业务网络主要是应用服务器 用于向IMS用户提供各种增值业务 目前在IMS域中主要有三种业务提供方式 SIP AS提供方式 Parlay网关提供 SCP提供 另外 对于一些传统的的基本业务 目前正在研究使用一个基本呼叫服务器来实现的方式IMS核心网是系统主要要实现的部分 主要完成IMS用户管理 IMS业务的交换 网间互通 业务触发等处理 主要由P I S CSCF网元 SLF HSS BGCF MRFC MRFP等网元构成互通域包含SGW MGCF MGW等实体 用于IMS域业务域传统的PSTN PLMN等网络的互联互通计费域包含Offline计费和Online计费的相关网元设备IP配套网元一个完整的IMS解决方案 还需要其他各种IP网元提供服务 如 DNS Firewall NAT DHCP等 3GPP核心网网络结构和特点 3GPP核心网各版本和2G的比较 3GPP核心网网络结构和特点 3GPP核心网演进3GPP核心网网络结构和特点3GPP核心网与GSM GPRS的比较3GPP呼叫业务流程简介3GPP核心网关键技术介绍 课程内容 30 3GPP和GSM接口比较 3GPP核心网与GSM GPRS的比较 Iu和A Gb差别 接口名称 控制信令 用户数据的传输 信令承载方式 3GPP核心网与GSM GPRS的比较 3GPP和GSM语音业务的区别 编码方式不一样GSM语音编码方案为RPE LTP 规则脉冲激励 长期预测 每语音信道的编码速率是恒定的13kbps3GPP语音编码方案为AMR 自适应可变速率编码 可提供8种编码速率 4 75 12 2kbit s 在呼叫建立的适合 可以同时支持8种 具体使用那种速率可以由网络状况决定进行动态调整 也可以只选择其中的一种或几种AMR4 75kbit sAMR5 15kbit sAMR5 90kbit sAMR6 70kbit sAMR7 40kbit sAMR7 95kbit sAMR10 2kbit sAMR12 2kbit s 3GPP核心网与GSM GPRS的比较 GSM GPRS使用三元组 3G使用五元组AV GSM GPRS只有网络对用户的接入认证 3G实现了网络和用户之间的双向认证 3G与2G的安全比较 3GPP核心网与GSM GPRS的比较 GSM GPRS加密分别在BTS SGSN实现 3G增加了信令的完整性保护 以及同步消息认证机制 3G的加密和完整性保护在RNC中实现 3G与2G的安全比较 3GPP核心网与GSM GPRS的比较 随机发生器 算法 算法 MS Network SRES RAND SRES Ki Ki 符号响应 GSM使用的是鉴权三元组 RAND SRES Kc 2G鉴权流程 3GPP核心网与GSM GPRS的比较 MS MSCS SGSN HLR AUC Generateauthentication vectorsAV 1 n Storeauthentication vectors SelectauthenticationvectorAV i Authenticationdata request Authenticationdataresponse AV 1 n Userauthentication request RAND i AUTN i Userauthenticationresponse RES i CompareRES i andXRES i VerifyAUTN i ComputeRES i ComputeCK i andIK i SelectCK i andIK i Authenticationand keyestablishment Distributionof authentication vectors fromHE toSN AV RAND XRES CK IK AUTN 3GPP鉴权流程 AKA过程 3GPP核心网与GSM GPRS的比较 3GPP核心网演进3GPP核心网网络结构和特点3GPP核心网与GSM GPRS的比较3GPP呼叫业务流程简介3GPP核心网关键技术介绍 课程内容 38 3GCN MSCServer GMGW PSTN 其他运营商 UE MGW GMSCServer NO 7 H 248 RANAP BICC H 248 TUP TUP 3G用户呼叫固定用户 R4呼叫流程示例 呼叫业务流程简介 A地 MSCServerA MGW UE MGW MSCServerB NO 7 UE B地 HLR HLR H 248 RANAP H 248 RANAP BICC MAP MAP R4呼叫流程示例 3G用户呼叫3G用户 呼叫业务流程简介 3GPP核心网演进3GPP核心网网络结构和特点3GPP核心网与GSM GPRS的比较3GPP呼叫业务流程简介3GPP核心网关键技术介绍 课程内容 41 多种组网方案 IPR4组网 R4关键技术介绍 多种组网方案 混合IP组网 R4关键技术介绍 大区制组网 移动用户呼叫固定用户 本地固定用户不加区号 外地固定用户加区号按照主叫号码选择路由 解决多区号情况下路由选择的问题根据IMSI和位置区判断用户是否漫游按照区号统计话务 并把话单分拣和发送到不同的PSTN本地网计费中心 R4关键技术介绍 大区制组网 功能说明 在一个MSCServer下 可根据用户所处的位置 LAC或CELLID 设置不同的VLR号码 及相应的MSC号码和MSRN千号段 分权分域 把MSC分为多个区域 维护人员只能修改本区域的配置数据 也只能对本区域进行计费和话务统计 能针对各本地网开放不同业务 终端在同一VLR号码下不同位置区之间的VLR内部位置更新 不向HLR发起位置更新 终端在同一MSCServer下的不同VLR号码之间的位置更新 向HLR发起位置更新 R4关键技术介绍 支持TFO TrFO技术 TFO与TrFO的区别TFO通过带内信令协商速率 仍需要编解码器单元继续工作 TrFO通过带外信令 建立免编解码器的连接 建立后完全不需要编解码器 提供TFO和TrFO的优势改善语音质量节省网络设备功率 R4关键技术介绍 TrFO TranscoderFreeOperationTFO TandemFreeOperation 支持TFO TrFO技术 A终端支持AMR集 12 2K 7 9K MSCServer O MSCServer T AMR AMR AMROverIP B终端支持AMR集 12 2K 7 9K 4 75K A B Iu RNC O RNC T R4关键技术介绍 TrFo的过程 支持TFO TrFO技术 AMR有8种速率可供选择 在呼叫建立的适合 可以同时支持8种 具体使用那种速率可以由网络状况决定进行动态调整 也可以只选择其中的一种或几种 AMR4 75kbit sAMR5 15kbit sAMR5 90kbit sAMR6 70kbit sAMR7 40kbit sAMR7 95kbit sAMR10 2kbit sAMR12 2kbit s R4关键技术介绍 编解码协商过程 支持TFO TrFO技术 R4关键技术介绍 多重容灾方案一 RNC同时