3G核心网原理

1、内部资料，注意保密 内部资料，注意保密 2 内部资料，注意保密 3 imt-2000体系（体系（itu） (international mobile telephony-2000 ) 内部资料，注意保密 4 基于gsm map核心网 wcdma td-scdma cdma2000基于ansi-41核心网 3gpp 3gpp2 nni ip核心网 vwcdma和td-scdma对应gsm map核心网 vcdma2000对应ansi-41核心网 v随着核心网的ip分组化及软交换技术的应用，核心网趋于统一 内部资料，注意保密 5 n 引入 iu 接口 n 最大速率 2mbps n 商用版本 200

2、1.6+ r99 2000.3 2001.3 2002.6 功能冻结时间点 r4 n 控制与承载分离 n 增加 td-scdma n 成熟商用 (ims) r5 n 引入多媒体域 n 无线引入 hsdpa10mbps n 有待完善 r6 n 研究ims与 plmn/pstn/isdn的电 路交换的互操作 n mbms mutimedia broadcasting/multicast service n 框架结构的研究 wcdma版本演进 内部资料，注意保密 6 mscgmsc cs ggsnsgsn ps rns bss rns bss mgw rns bss mgwmgw cs ggsnsg

3、sn ps msc server gmsc server billing server omc scp hlr mmsc gmlc mgw cs ggsnsgsn ps msc server billing server scp hss gmlc mmsc omc mgcf cscf ims gmsc server r99 r4r5 核心网基于演进的 gsm和gprs网络 电路域引入软交换 电路域实现ip传输 核心网和无线接入 网均采用ip传输 3g网络向全网络向全ip的演进符合下一代网络的发展趋势的演进符合下一代网络的发展趋势 billing server omc scp hlr mmsc

4、gmlc 内部资料，注意保密 7 内部资料，注意保密 8 v r99核心网组网技术 v r4核心网组网技术 v r5核心网组网技术 v 核心网技术的选择 内部资料，注意保密 9 hlrgmsc msc/ vlr msc/vlr auc ggsn internet pstn other plmn sgsn ggsn btsbtsnode bnode b iu-cs rnc iu-psgb bsc a gs gr gn gcc d h e g gp iubabis um uu rnc iur 电路域电路域 (cs) 分组域分组域 (ps) node b iub umsc gi 核心网（核心网（cn

5、） 无线接入网无线接入网 （ran） wcdma网络结构r99 内部资料，注意保密 10 本地网a msc/vlr 省会msc1/tmsc2-1省会msc1/tmsc2-2 大区tmsc1-1大区tmsc1-2 至其它大区的一级汇接中心 电路域网络结构示意图电路域网络结构示意图 本地网b msc/vlr 本地网c msc/vlr 端局端局 汇接局汇接局 t1 汇接局汇接局 t2 内部资料，注意保密 11 chinanet 骨干ggsn cg 根dns chinanet 省ggsn sgsn 省dns cg rncrncrnc bg 其他 plmn 国国 家家 骨骨 干干 网网 省省 级级 网网

6、 内部资料，注意保密 12 msc/vlrmsc/vlr 省会lstp1省会lstp2 大区hstp1大区hstp2 至其它大区的hstp hlr/auc 本地网a hlr/auc hlr/auc 本地网b本地网c msc/vlr no.7信令网网络结构图 内部资料，注意保密 13 v r99核心网技术 v r4核心网技术 v r5核心网技术 v 核心网技术的选择 内部资料，注意保密 14 wcdma网络结构r4 auc ggsn internetpstn other plmn sgsn ggsn node bnode b iu-cs rnc iu-ps gb a gs gr gn gcc d

7、 gp iub btsbts bsc abis um uu rnc iur cs域域ps域域 node b iub nb nc mgw gmsc server mc msc server/ vlr mc h hlr mgw gi 内部资料，注意保密 15 r4r4与与r99r99核心网比较核心网比较 ps域域：与r99相比，r4在ps域组网结构无变化，仍由sgsn和 ggsn组成，但r4对部分协议进行了更改以支持增强的业务能 力。 cs域域：与r99相比，r4在cs域基于呼叫控制和承载分离的思想， 将msc分为msc server和mgw。msc server位于控制层， mgw为传输层。 q

8、承载网络承载网络：可以采用ip、atm和tdm等多种技术，承载网络扁 平化 q无线网络无线网络：支持td-scdma技术 q业务架构业务架构：引入了osa(open service architecture)技术，开放业 务接口 内部资料，注意保密 16 msc服务器（服务器（msc server） 完成呼叫控制、移动性管理、用户业务数据和camel相关数据的 管理（vlr功能）等信令处理功能。 媒体网关（媒体网关（mgw） 与msc server、gmsc server配合完成核心网络资源的配置（即 承载信道的控制）。同时完成回声消除、（多媒体数字）信号的编解码 以及通知音的播放等功能。 信

9、令网关（信令网关（sg） 完成信令转换工作。即完成ss7信令传送层mtp与sigtran的传 送层sctp/ip之间的转换。高层信令map和cap不进行转换。 功能实体功能实体 内部资料，注意保密 17 r4r4网络接口协议网络接口协议 内部资料，注意保密 18 mc接口接口 该接口是msc server和mgw之间的标准接口，提供msc server 对mgw的控制、维护、管理功能，采用扩展的h.248协议。 nc接口接口 该接口是msc server之间的标准接口，提供独立于用户面承载技 术及控制面信令传输技术的局间呼叫控制能力。采用itu-t制定的承载 无关呼叫控制协议（bicc）协议，

10、该协议可以为nb接口的控制平面信 息提供隧传功能。 nb接口接口 该接口是mgw间的标准接口，用于承载用户业务流，并以承载控 制信令管理业务流连接的建立、释放、维护。 系统接口系统接口 内部资料，注意保密 19 mgw mc mc nb nc msc server mgw gmsc server bicc mtp3 mtp3b m3ua mtp2 sscf/sscop sctp mtp1 aal5/atm ip rtp aal2 语语 音音 帧帧 udp/ip atm pcm h.248 sctp udp m tp3b ip sscf/sscop/aal5 系统接口协议系统接口协议 内部资料，

11、注意保密 20 v sigtran本身不是一个协议而是一个协议簇，包含有传输协 议（sctp）和适配协议（m2ua、m3ua）。 v sigtran（signaling transport）协议栈支持通过ip网络传输 传统电路交换网scn（switched circuit network）信令。 v sigtran协议栈担负信令网关和媒体网关控制器间的通信， 有两个主要功能：适配和传输 ip 流控制传输协议(sctp) m3ua 适配层 m2ua 适配层 iua 适配层 sua 适配层 m2pa 适配层 v5ua 适配层 mac 内部资料，注意保密 21 自适应多速率语音编解码自适应多速率语音

12、编解码 adaptive multirate （ amr ） rnc msc/vlr server ranap amr mgwf trau codec rates 4.75 5.15 5.9 pdc efr 6.7 amps efr 7.4 7.95 10.2 gsm efr 12.2 trau: transcoder unit efr: enhanced fullrate q.aal2 通过动态调整amr语音的速率，以ue的通话质量 来换取网络的容量和覆盖。 内部资料，注意保密 22 amr、vad及trfo技术的应用 r4阶段，话音可以在atm/ip分组网络上承载，码率无需恒定，可以采 用

13、amr（ adaptive multirate ）以及vad技术，节省传输带宽。 开放trfo（ transcoder free operation ）功能，使得3g用户间的通话可 以不必经过语音编解码变换器的有损变换处理，最终语音质量得以提高。 内部资料，注意保密 23 q承载与控制分离的优势：承载与控制分离的优势： 业务和控制集中在msc server，新业务的提供主要通过升级msc server实现， 和传送层、接入层mgw没有关系，业务升级方便，加快新业务提供周期； msc server可采用大容量集中设置方式，便于网络容量的升级扩容，网络维护 管理方便； mgw可采用分布式，多点设置

14、方式，根据网络建设的需要灵活设置，节约投资 成本； 话路路由灵活，非常适合大型组网。 q统一分组传输的优势：统一分组传输的优势： 由于采用了统计复用的传送方式，相对于64k静态电路方式，传输效率提高， 对网络资源占有率降低； 利用现有分组网的结构，取消电路多级网络设置，简化网络规划、配置； 充分利用中国电信数据网的带宽优势。 r4r4与与r99r99核心网比较核心网比较 内部资料，注意保密 24 v 业务种类业务种类 从目前标准上看r4和r99在业务种类上没有差别。 v 业务提供能力业务提供能力 r4控制承载的分离结构，带来了一定的灵活性，业务提供能力强。 v 业务提供速度业务提供速度 r99

15、中控制和承载合一，业务提供方式复杂。 r4中业务和mgw是松耦合，业务提供主要在msc server进行。 r4中与业务控制相关的网元数量减少，有利于业务的快速实施。 目前r4和r99在业务种类方面差别不显著，但r4的网络特点 使其在业务提供速度、业务提供能力，特别是在提供个性 化、第三方业务能力方面与r99相比具有显著潜力。 r4r4与与r99r99核心网比较核心网比较 内部资料，注意保密 25 ip r4基本网络架构 utranmgw pstn 本地网2 utran ip 骨 干 网 mgw sgwno.7 msc server2 本地网1 msc server1 全国骨干网全国骨干网 b

16、icc bicc tmsc server tmsc server sgw pstn l 话路网扁平化话路网扁平化 l 信令网层次化信令网层次化 内部资料，注意保密 26 isup in nms appserver sg pstn switch stpmgw mgw msc server route/policy service msc server 核心网的维护工作重点在于信令的分析工作核心网的维护工作重点在于信令的分析工作 r4网络的业务和控制集中在网络的业务和控制集中在msc server，是集中管理的网络，更加利于维护与管理，是集中管理的网络，更加利于维护与管理 mgw mgw mgw

17、mgw mgw b本地网本地网 a本地网本地网 省局集中维护中心省局集中维护中心 内部资料，注意保密 27 v r99的qos和安全机制成熟 v r4网络qos和安全性受限于ip承载网络 v 稳定性与成熟性 v r99设备早已稳定、成熟 v r4处于大规模商用阶段，应用前景优于r99版本 r4的qos和安全性依赖于承载网络，与r99相比，存在一定风险性。 理论上分析，cn2可以为c3以上的r4话音质量提供一定的保证， 但能否保证信令的传送有待进一步论证。 城域网内的r4话音质量仍需要ip专网才能保证。 r99r99与与r4r4核心网比较分析核心网比较分析 内部资料，注意保密 28 v r99核

18、心网技术 v r4核心网技术 v r5核心网技术 v 核心网技术的选择 内部资料，注意保密 29 因特网因特网 pstn 电路域电路域 r99或或r4 分组域分组域 wcdma 接入网接入网 ims 互通互通 接入接入 -r5主要增加ims域，基于sip协议，提供ip多媒体业务的控制。 -ims与电路域的接口主要完成互通，ims与r4或r99电路域都能互通。 -ims与分组域的接口用于业务接入，分组域是r5业务的承载。 ims的部署可独立于r99/r4等版本的选择 内部资料，注意保密 30 mgw msc server mgw sgsn utran t-sgw mgcf r-sgw mrfp

19、pstn legacy/external gmsc server hss r-sgw cscf cx msmw mg mr gi gi ims-mgw mc mc mc c d mh mh t-sgw ps域域 ip多媒体域多媒体域 cs域域 iu gr gi hss cscf ggsn 内部资料，注意保密 31 需要在原需要在原r4节点升级的网元节点升级的网元 ims新增的主要网元新增的主要网元 mgcfmsc server通过软件升 级支持mgcf节点功能 hsshlr通过增加ip硬件和 软件升级支持hss功能 mgw增加处理im分组话音承 载模块，支持im-mgw 功能 cscf主要负责

20、sip呼叫对话管理 bgcf提供pstn/cs域互通 mrfc/ mrfp 提供铃音，语音通知，和 多方话音会议等应用的媒 体控制 cscf（呼叫状态控制功能） mgcf（媒体网关控制功能）和mgw（媒体网关） mrfc（媒体资源功能控制）和mrfp（媒体资源功能处理） bgcf（网关控制功能） hss（归属用户服务器） 内部资料，注意保密 32 user data control pstn/ plmn ip rnc sdh/pdh/dwdm ss7 msc server internet intranets hlrscp ip 组 织 mgw mgw sgsn ggsn ims server

21、 内部资料，注意保密 33 v r99核心网技术 v r4核心网技术 v r5核心网技术 v 核心网技术选择 内部资料，注意保密 34 2g向3g网络演进各版本的主要技术内容 核心网 电路域 gsm/gprs 7号信令网：stp基于tdm链路组织 支持gsm/gprs tdm 传输 分级网结构 子系统子系统3gpp r99 新的用户签约数据和多种业务增强 沿用gsm网络结 构，无重大改进 ip信令网：sigtran 承载与控制相分离 软交换网络结构 可采用ip承载 fdd tdma 30k-56kbps数据 fdd wcdma 384k-2mbps数据 td-scdma 无线 接入网 核心网

22、分组域 hlr 业务 信令传输 ip 传输 sgsn/ggsn基 于gtp协议组网 3gpp r43gpp r5/r6 以sip为主：基于ip传输 hss-cs、ps、ims 沿用 gprs网络结构，无重大改进 无重大改进 hsdpa 10mbps下行 ip-utran 话音/窄带数据话音/流媒体/宽带数据业务ims业务 在3g分组域上叠加基 于sip协议的ims网络 进展 运营经验丰富 协议成熟 有运营实例 01年冻结,协议基本成熟 但运营实例较少 r5于02年冻结,r6尚未 冻结，协议还不成熟 内部资料，注意保密 35 无线接入网无线接入网核心网（电路域）核心网（电路域）核心网（分组域）核

23、心网（分组域） gsm/gprs最高达72k到 144kbps无线数据传 输 采用传统电路交换方式 组网 基于ip，通过sgsn和ggsn 采用gtp协议组网 3gpp r99fdd wcdmafdd wcdma；最高；最高 达达384k384k到到2mbps2mbps无无 线数据传输线数据传输 无重大改进无重大改进 3gpp r4增加了td-scdma采用控制与承载相分采用控制与承载相分 离的软交换方式组网离的软交换方式组网 无重大改进 3gpp r5/r6 增加了高速下行分增加了高速下行分 组数据接入方式组数据接入方式 （hsdpahsdpa） 无重大改进迭加了迭加了ipip多媒体子系统多

24、媒体子系统 （imsims），可提供移动多），可提供移动多 媒体的业务；媒体的业务； 无线接入网、核心网电路域、核心网分组域相互间具有一定的独立性， 可根据业务发展的需要分别选择技术路线，各自演进 内部资料，注意保密 36 内部资料，注意保密 37 3g规划 无线网 核心网核心网 传输网 业务网 支撑网 达到容量 覆盖范围 通话质量 电路域电路域 分组域分组域 信令网规划信令网规划 城域传送网 网管 boss 3g业务平台 业务管理平台 内部资料，注意保密 38 v 计算模型的确定：计算模型的确定：包括话务模型、分组流量模型、业务 模型等； v 网络容量的确定：网络容量的确定：包括用户数、业务

25、流量等的确定； v 网络建设原则：网络建设原则：包括建网策略、网络结构、网元设置原 则等方面的内容； v 组网原则：组网原则：网络拓扑结构、业务分区汇接等； v 路由原则和信令寻址原则：路由原则和信令寻址原则：号码分配、号码分析、ip地址 分配、信令分析方式等； v 同步方式、计费原则等。同步方式、计费原则等。 内部资料，注意保密 39 资料准备阶段资料准备阶段 规划目标确认阶段规划目标确认阶段 预测阶段预测阶段 确定网络发展策略阶段确定网络发展策略阶段 网元设置、组网方案确认阶段网元设置、组网方案确认阶段 话路、带宽、信令链路计算配置阶段话路、带宽、信令链路计算配置阶段 网管、同步以及其他支

26、撑系统组网确定网管、同步以及其他支撑系统组网确定 编号、路由方式确定阶段编号、路由方式确定阶段 局址选择、配套设施规划设计阶段局址选择、配套设施规划设计阶段 投资估算与经济评价阶段投资估算与经济评价阶段 内部资料，注意保密 40 分析建立 预测模型 第二阶段:确定规划目标 第三阶段:用户预测、业务预测 发展环境分析总体发展目标 业务定位和 功能 主要业务发 展策略 基础信息收 集阶段 现有资料整理规划依据收集建设原则确认 讨论确定业 务模型 用户数预测 全省移动用户预测 数据业务用户数预测 智能业务用户数预测 分地区拟合 全省拟合 分析取定预测值 业务预测 分地区话务模型确认 话务量预测 本地

27、话务量 省内话务量 省际话务量 短消息业务预测 数据业务预测 第一阶段：资料准备 内部资料，注意保密 41 第四阶段:确定工程规模和建设规划 确定工程总体规模 网络总体发展策略 cs域设备容量 和处理能力要求 ps域设备容量和 处理能力要求 网络处理 能力 计算公 式、计算 参数的 确定 cs域设备端口配 置、话路配置 ps域设备接口配 置、数据传输带宽 cs域中继或 带宽计算 ps域带宽 需求计算 cs/ps域相应的 信令链路计算 第六阶段:话路、带宽、信令链路计算配置 信令网结构 stp设置方式 信令链路 路由设置 智能网结构 确定信令 网、智能 网组网 方案 规 划 软 件 仿 真 检 验 信令设备容量和 处理能力要求 scp等智能 网元设置 信令设备配置、 信令链路配置 分析确定网络建设规划 ggsn设置和数量 sgsn设置和数量 dn