核心网基础知识和网络结构介绍

1、会计学1核心网基础知识和网络结构介绍核心网基础知识和网络结构介绍第1页/共71页日常我们使用最多的GSM网络，其网络模型是怎么样的？GSM核心网有哪些功能实体？各个功能实体间有哪些接口和协议？基本的呼叫接续如何实现？现网的组织结构是怎么样的，POOL又是什么？本课程将介绍这些基础知识，讨论核心网的基本工作原理，并介绍MSC In POOL的一些知识。第2页/共71页第3页/共71页交换网络子系统无线基站子系统操作维护子系统移动智能网GPRS网短信中心、短信网关第4页/共71页MSC、VLR、HLR、BSC是？在GSM网中起何作用？归属位置寄存器（HLR） 本地用户信息鉴权中心（AUC）产生三参

2、数组进行鉴权基站控制器（BSC）信道管理、呼叫链路的建立和拆除MS-话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制解调、信息的发射和接收移动交换中心（MSC） 完成移动用户的寻呼接入、信道分配、呼叫接续、计费、基站管理等；访问位置寄存器（VLR）来访用户信息无线基站无线传输、无线信道处理第5页/共71页移动汇接局 完成国际、省际、省内的长途话务汇接；移动关口局实现与其它运营商网络的信令、话务互联互通；SGSN 移动性管理，终端逻辑链路管理，计费，数据包路由转发GGSN外部协议转换，用户地址发布，计费数据采集；信令转接点 完成信令在不同网元间的转发；移动智能网 叠加网络，实现业务的快速发布；SMC短信

3、调度转发、存储、鉴权、计费；ISMG SP接入控制、外省/异网网关互联、协议转换、计费第6页/共71页第7页/共71页GSM核心网络结构演进关键特征：软交换架构，承载与控制分离关键特征：软交换架构，承载与控制分离u承载与控制分离构架，支持BICC协议的电路域IP呼叫信令u多种承载方式：支持TDM、ATM 、IP承载第8页/共71页控制+承载控制承载n呼叫控制和处理功能：软交换设备为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能；n协议处理功能：呼叫控制协议、媒体控制协议以及维护管理协议处理；nSSF功能：识别智能呼叫并上报业务控制功能，由SCF控制呼叫，保证用户继续享用现有智能业务；n操作维护功能：用

4、户使用、配置、管理、监视设备运行的功能集合；n计费功能：采集计费信息，并负责将采集到的信息送往计费中心。第9页/共71页控制+承载控制承载n媒体转换、承载交换等功能:如GSM各类语音编解码器，回音消除器，接入网与核心网侧终端媒体流的交换，会议桥接、放音收号资源等。n资源受控功能：接受来自 MSC Server的资源控制命令。 n支持电路域业务在多种传输媒介：基于AAL2/ATM、TDM、RTP/UDP/IP上的业务承载，提供必要的承载控制。n信令网关功能：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或者MTP2上层用户的信令协议栈的双向转换 (SIGTRAN M3

5、UA /SCTP/IP SS7 MTP3/2/1)。第10页/共71页n控制和承载分离，使得各个业务实体分工明确并且可以分别针对不同的技术方向发展。nMSC Server主要处理信令，容量更大，处理能力更高。nMGW可提供多种承载方式，业务承载分组化，带宽提高，适应能力更强。n支持分布式组网，可以集中维护。优势在哪里？优势在哪里？第11页/共71页第12页/共71页网络主要接口及协议接口：A、Mc、Nc、Nb 协议：MAP、BSSAP、CAP、TUP、ISUP、BICC、H.248 第13页/共71页接口 类型接口名称相关实体 接口功能NSS-BSS接口A接口(BSSAP)MSC-BSCGSM

6、 用户侧信令的接入及语音通道承载的建立Gb 接口SGSN-BSCGPRS 用户接入MAP 接口B接口MSC-VLR内部接口，用户位置更新（VLR内）和补充业务的激活等功能。C接口MSC-HLR获取用户的MSRN和与智能业务相关的用户状态、用户位置等信息。（29.002、23.078）D接口VLR-HLR用于用户位置更新（VLR间）等功能。（29.002、23.078）E接口MSC-MSC用于两个MSC之间的切换过程。（29.002）F接口MSC-EIR用于EIR验证用户的IMEI状态信息G接口VLR-VLR当用户从一个VLR移动至另一个VLR时，用于交换用户的IMSI和鉴权参数信息。（29.0

7、02）CAP接口CAP接口MSC(SSP)- SCP移动智能网与核心网之间的接口，用于移动智能业务逻辑控制软交换新增接口Mc接口( H.248)MSC Server MGW呼叫控制与媒体承载实体之间信令交互 ，用于不同呼叫模式和媒体处理的接续处理。Nc接口( ISUP / BICC)MSC Server-MSC Server局间呼叫时控制面协议互通Nb接口(NbUP)MGW-MGW局间呼叫时用户面协议协商 第14页/共71页MTP消息传递部分提供可靠的消息传递第15页/共71页TUP电话用户部电话用户部分分 用于PSTN电话通信 规定控制电话呼叫建立和释放的功能和过程ISUP综合综合业务用户部

8、业务用户部分分 用于ISDN第16页/共71页MAP 移动电话用户部移动电话用户部分分 在移动网络中，用户身份验证、漫游等功能就是在移动交换局及HLR间互传MAP消息来实现TCAP事物处理应事物处理应用部分用部分 是7号信令系统为各种业务应用提供的接口MAP消息的传送需通过TCAP实现。SCCP信令连接控信令连接控制部分制部分 提供了面向连接及无连接的网络业务及增强的寻址 功能。 第17页/共71页BSSAP基站应用部分 用于A口消息。BSSAP层被分为两部分:BSS管理应用部分(BSSMAP)和数据直传应用部分(DTAP)。第18页/共71页MGWMc接口及其协议栈接口及其协议栈PSTN/P

9、LMNNbNcMcBSSAP ISUPPHYL2IPSCTPBSSAPPHYIPSCTPM3UASCCPISUPPHYIPSCTPM2UAMTP3BSCMSC ServerMGWMSC ServerH.248第19页/共71页MGWNc接口及其协议栈接口及其协议栈NbNcMSC ServerMGWMSC ServerMcMcPHYL2IPSCTPBICCNc接口是MSC Server间的标准接口。BICC协议，承载独立的呼叫控制协议。BICC呼叫控制独立于用户面承载技术，也独立于控制面信令传输技术。第20页/共71页MGWNb接口及其协议栈接口及其协议栈NbNcMSC ServerMGWMSC

10、 ServerMcMc物理层（PHY）L2IPSCTPIPBCP物理层（PHY）UDPIPRTPNb UPIPBCP:负责承载控制信息在MGW之间交换，不允许MGW之间直接交互承载控制信息，是通过Mc、Nc接口隧道来传递。Nb UP:在MGW间提供业务数据流的组帧、差错校验、速率匹配及定时控制等功能，支持压缩语音、数据流的传输。第21页/共71页第22页/共71页编号方式为了将一个呼叫接至某个移动用户，需要调用相应的实体。因此要正确寻址，编号方式就非常重要。问题：以下号码对应什么编号方式？问题：以下号码对应什么编号方式？8613922212345460002214206510460-00-94

11、89-10055460-00-9998提示：IMSI、LAI、CGI、 MSISDN第23页/共71页编号方式以下号码的编号方式：以下号码的编号方式：8613922212345 MSISDN460002214206510 IMSI460-00-9489-10055 CGI460-00-9998 LAI第24页/共71页MAX 15digitsCCNDCSNNational MS NOInternational MS ISDN第25页/共71页MCCMNCMSIN3digits1-2digitsNational MSIInternational MSI即IMSIMAX 15digits第26页/

12、共71页第27页/共71页第28页/共71页第29页/共71页小区（小区（CELL）：小区是交换机业务区的最小单元，它是基站的一个扇形天线所覆盖的区域。基站区：基站区：由一个基站提供服务的所有小区所覆盖的区域。位置区（位置区（LA）：移动台可以在其中自由移动而不需要进行位置更新的区域。一个位置区可以包含若干小区。第30页/共71页第31页/共71页第32页/共71页第33页/共71页 普通位置更新 IMSI Attach IMSI Detach 周期性位置更新空闲状态的移动台从一个位置区移动至另一个位置区时，需要向系统登记其位置的变化信息，这个过程称为位置更新位置更新。第一次接入系统时向系统报

13、告位置称为位置登记。 第34页/共71页不同MSC/VLR业务区间的位置更新。同MSC/VLR不同位置区的位置更新。第35页/共71页IMSI Attach IMSI附着附着（4）IMSI detach IMSI分离分离第36页/共71页手机作主叫9 6 0 0 1 9 8( 1 a ) , ( 1 b )R R c o n n e c t i o n e s t a b l i s h me n t( 2 )S e r v i c e i n d i c a t i o n( 3 )A u t h e n t i c a t i o n( 4 )C i p h e r i n g mo d

14、e s e t t i n g( 5 )C a l l i n i t i a t i o n( 6 )T C H a s s i g n me n t( 7 )C a l l c o n f i r ma t i o n( 8 )C a l l a c c e p t e d第37页/共71页手机作被叫第38页/共71页第39页/共71页第40页/共71页第41页/共71页(5)连接呼叫至被叫所在的MSC。GMSC收到MSRN后，用此号码选择一条出中继路由至MSC。MSC将负责本次呼叫的建立和计费功能。第42页/共71页第43页/共71页第44页/共71页第45页/共71页第46页/共71页

15、第47页/共71页第48页/共71页第49页/共71页广州LSTP3广州LSTP4深圳LSTP3深圳LSTP4ABCD第50页/共71页第51页/共71页第52页/共71页话务网介绍本地网本地网干线网干线网端局端局、MGWMGW关口局关口局第53页/共71页广州SS/CMN 1,2、5,6、9,10 广州SS/CMN 3,4、7,8、11,12一干长途软交换对于广州：本地汇接、省内汇接、省级汇接第54页/共71页关口局及互联互通第55页/共71页第56页/共71页传统传统 网络结构网络结构Service Area 1MSCMSC/ /MGWMGWBSCBSCBSCBSCBSCBSCServic

16、e Area 2MSCMSC/ /MGWMGWService Area 3MSCMSC/ /MGWMGWBSCBSCBSCBSCPool Service AreaPool Service AreaMSCMSC/ /MGWMGWBSCBSCMSCMSC/ /MGWMGWMSCMSC/ /MGWMGWBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSCPOOLPOOL资源池资源池网络结构网络结构多个MSC共同服务一个大的服务区，所有MSC以池组方式共同工作。池内每个BSC/RNC都能受控于池内每个MSC，控制逻辑关系全连接。第57页/共71页Service Area 1Service Area 1MS

17、CMSC/ /MGWMGWBSCBSCService Area 2Service Area 2MSCMSC/ /MGWMGWService Area 3Service Area 3MSCMSC/ /MGWMGWBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSCPool Service AreaPool Service AreaMSC/MSC/MGWMGWBSCBSCMSMSC/C/MGWMGWMSMSC/C/MGWMGWBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSC根据MSC的容量进行话务负荷的分配 BSC/RNC把漫游进入MSC POOL的用户分配给POOL中一个MSC。 用户始终保持登记在

18、同一个MSC上，直到用户漫游出该MSC资源池服务区。减少跨MSC的切换和位置更新，降低核心网信令负荷，增加系统容量。MSCMSC/ /MGWMGWMSCMSC/ /MGWMGWMSCMSC/ /MGWMGW第58页/共71页 用于标识POOL内的MS/UE与MSC节点的关系。NRI位于TMSI 的第23bit14bit。 MIPMIP关键技术关键技术NRINRITMSI -GenerationTMSI -Identification242526272829303123222120191817161514131211109876543210Octet 3Octet 4Octet 1Octet 2

19、NRITMSI -GenerationTMSI - Identification242526272829303123222120191817161514131211109876543210242526272829303123222120191817161514131211109876543210Octet 3Octet 4Octet 1Octet 2Octet 3Octet 4Octet 1Octet 27 bits1 1）一个）一个NRINRI值在值在MSC PoolMSC Pool内，唯一定义在一个内，唯一定义在一个MSC ServerMSC Server；2 2）NRINRI的的3GPP

20、3GPP规范是可用规范是可用10bits,10bits,集团规划使用集团规划使用7bits7bits。3 3）当）当POOLPOOL内内MSC MSC Server用户容量过大时，用户容量过大时，MSC ServerMSC Server可配置持多个可配置持多个NRINRI；4 4）同一个）同一个PoolPool内的所有内的所有NRINRI的长度必须相同，的长度必须相同，5 5）相邻的不同）相邻的不同POOLPOOL之间之间NRINRI值不能重复。值不能重复。Pool Service AreaPool Service AreaMSCMSC/M/MGWGWBSCBSCMSCMSC/M/MGWGWM

21、SCMSC/M/MGWGWBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSCNRI=1NRI=1NRI=2NRI=2NRI=3NRI=3第59页/共71页NNSFNNSF功能的作用功能的作用l当手机终端（用户）第一次注册到MSC Pool中，NNSF选择一个合适的归属MSC Server;l当手机终端（用户）继续在MSC Pool移动和使用业务，由NNSF根据NRI值，选择管理归属MSC Server。MSC Server 1MSC Server21.第一次位置更新请求3. 位置更新接受，MSC Server分配NRI（包含在TMSI中）NNSF节点MSC Server xMSC Pool5.N

22、NSF根据NRI选择管理UE的MSC Server4.UE存储NRI2.NNSF根据负荷分担算法，选择MSC Server MIPMIP关键技术关键技术NNSFNNSF功能功能NNSF=NNSF= NAS node selection Function NAS node selection Function 即非接入层节点选择功能，用于为一个即非接入层节点选择功能，用于为一个MSMS选择服务的选择服务的MSC ServerMSC Server节点。节点。 在爱立信在爱立信POOLPOOL中，中，NNSFNNSF功能在功能在BSC/RNCBSC/RNC上实现上实现。第60页/共71页Primary MSC 1Buddy MSC for MSC1HLR链式备份组网链式备份组网在右图所示组网中，Pool内的每个MSC均是Primary MSC，同时也是其他MSC的Buddy MSC。MSC2为MSC1的Buddy Msc，MSC3为MSC2的Buddy MscMSC1为MSC