核心网基础知识和网络结构介绍

1、第第 1 1 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司核心网络维护室 陈章耀2011.6.9第第 2 2 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司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。第第 3 3 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司主要内容

2、 GSM网络基础 -GSM网络模型 -GSM网络演进 -网络接口及协议 呼叫接续基本原理 信令网简介 话务网简介 MIP基本知识第第 4 4 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司GSM网络模型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、短信网关第第 5 5 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司MSC、VLR、HLR、BSC是？在GSM网中起何作用？GSM网络模型归属位置寄存器（HLR） 本地用户信息鉴权中心（AUC）产生三参数组进行鉴权基站控制器（BSC）信道管理、呼叫链路的建立

3、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、无线信道处理第第 6 6 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司GSM网络模型移动汇接局 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

4、网络，实现业务的快速发布；SMC短信调度转发、存储、鉴权、计费；ISMG SP接入控制、外省/异网网关互联、协议转换、计费第第 7 7 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司主要内容 GSM网络基础 -GSM网络模型 -GSM网络演进 -网络接口及协议 呼叫接续基本原理 信令网简介 话务网简介 MIP基本知识第第 8 8 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司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

5、多种承载方式：支持TDM、ATM 、IP承载第第 9 9 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司功能实体：MSC Server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。第第 1010 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中

6、国移动通信集团广东有限公司广州分公司功能实体：媒体网关MGW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 M3UA /SCTP/IP SS7 MTP3/2/1)。第第 1

7、111 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司承载与控制分离的优势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？第第 1212 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司主要内容 GSM网络基础 -GSM网络模型 -GSM网络演进 -网络接口及协议 呼叫接续基本原理 信令网简介 话务网简介 MIP基本知

8、识第第 1313 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司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 第第 1414 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司协议接口列表接 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 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

9、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。（29.002）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

10、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 第第 1515 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司传统GSM网络接口协议第第 1616 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司传统GSM网络接口协议第第 1717 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司传统GSM网络接口协议第第 1818

11、 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司传统GSM网络接口协议第第 1919 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司MGW软交换网络接口协议Mc接口及其协议栈接口及其协议栈PSTN/PLMNNbNcMcBSSAP ISUPPHYL2IPSCTPBSSAPPHYIPSCTPM3UASCCPISUPPHYIPSCTPM2UAMTP3BSCMSC ServerMGWMSC ServerH.248第第 2020 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司MGW软交换网络接口协议Nc

12、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。第第 2121 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司MGW软交换网络接口协议Nb接口及其协议栈接口及其协议栈NbNcMSC ServerMGWMSC ServerMcMc物理层（PHY）L2IPSCTPIPBCP物理层（PHY）UDPIPRTPNb UPIPBCP:负责承载控制信息在MG

13、W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。第第 2222 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司主要内容 GSM网络基础 呼叫接续基本原理 信令网简介 话务网简介 MIP基本知识第第 2323 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司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

14、下号码对应什么编号方式？8613922212345460002214206510460-00-9489-10055460-00-9998提示：IMSI、LAI、CGI、 MSISDN第第 2424 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司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第第 2525 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司编号方式1、移动台的国际身

15、份号码（MSISDN） 公用交换电话网编号计划中唯一识别的移动电话签约号码。 MSISDNCCNDCSN CC国家码即在国际长途电话通信网中的号码（中国86） NDC国内目的地码 SN用户号码MAX 15digitsCCNDCSNNational MS NOInternational MS ISDN第第 2626 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司编号方式2、国际移动用户识别码（、国际移动用户识别码（IMSI） 是唯一地识别GSM PLMN网中某一用户的信息。 IMSIMCCMNCMSIN MCC移动网的国家号码（中国为460） MNC移动网号（移

16、动是00 联通是01） MSIN移动台识别号，最长15位，使用十进制MCCMNCMSIN3digits1-2digitsNational MSIInternational MSI即IMSIMAX 15digits第第 2727 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司编号方式3、移动台漫游号码（、移动台漫游号码（MSRN） 用于一次呼叫的路由选择。 MSRNCCNDCSN CC国家号 NDC国内目的地号码(用于识别PLMN） SN用户号，用于识别MSC/VLR的地址与被叫4、临时移动用户识别码（、临时移动用户识别码（TMSI） 用于保护IMSI码，该号只

17、在本MSC区域有效，其结构可由运营商选择， 长度不超过4个字节。第第 2828 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司编号方式5、国际移动台设备识别码（、国际移动台设备识别码（IMEI） 是唯一用来识别移动台终端设备的号码，称作系列号。 IMEITACFACSNRSP TAC型号论证码 SNR序号 SP备用 FAC最终装配码，用于识别制造厂家。6、位置区识别码（、位置区识别码（LA） LAI代表MSC业务区的不同位置区，用于移动用户的位置更新。 LAIMCCMNCLAC MCC移动国家号，识别一个国家 MNC移动网号，识别国内的GSM网 LAC位置区号

18、码，识别一个GSM网中的位置第第 2929 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司编号方式7、小区全球识别码（、小区全球识别码（CGI） 用于识别一个位置区内的小区。 CGIMCCMNCLACCI第第 3030 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司服务区域小区（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。第第

19、3131 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司思考题：为什么要引入LA?第第 3232 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司 当要呼叫网络中的一个手机（MS）时，系统将通过向MS驻留位置区中所有的基站发Paging消息，对MS的呼叫是通过MS所在的位置区内所有小区进行的，如果MSC容量过大，就不可能对所控制范围内的所有小区都进行寻呼，这将使系统负荷过重，因此就引入了位置区的概念。为什么要引入LA?第第 3333 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司 GSM网络被划

20、分为不同的位置区。一个位置区可以包含一个或多个小区。位置标识（LAI）将包含在每个小区广播信道上的系统消息中，网络将存储每个MS的当前位置区，以作为将来寻呼该MS的位置消息，决定在什么范围内寻呼该MS。第第 3434 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司 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告位置称为位置登记。 位置更新第第 3535 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司

21、中国移动通信集团广东有限公司广州分公司不同MSC/VLR业务区间的位置更新。位置更新同MSC/VLR不同位置区的位置更新。第第 3636 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司IMSI Attach IMSI附着附着（4）IMSI detach IMSI分离分离位置更新第第 3737 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司 手机做主叫时的信令流程从MS向BTS请求信道开始，到主叫用户TCH指配完成为止。主要经过几个大的阶段：接入阶段、鉴权加密阶段、TCH指配阶段、取被叫用户路由信息阶段。 手机作主叫9 6 0

22、0 1 9 8(1 a ), (1 b )R R c o n n e c tio n e s ta b lis h m e n t(2 )S e rv ic e in d ic a tio n(3 )A u th e n tic a tio n(4 )C ip h e rin g m o d e s e ttin g(5 )C a ll in itia tio n(6 )T C H a s s ig n m e n t(7 )C a ll c o n firm a tio n(8 )C a ll a c c e p te d第第 3838 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信

23、集团广东有限公司广州分公司PSTN拨打手机的接续流程： （1）MSISDN号码送到GMSC分析。手机作被叫第第 3939 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司（2）GMSC分析被叫号码。GMSC分析该号码为某一位置寄存器HLR的用户后将MSISDN号码送至该HLR，要求查询有关该被叫用户目前所在的位置信息。第第 4040 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司（3）HLR申请漫游号码MSRN。HLR把MSISDN号码转换成IMSI后查出用户目前处于哪个 MSC并将该IMSI发至该MSC，向该MSC/VLR申请

24、分配一个漫游号码。第第 4141 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司(4) 选定漫游号码MSRN。MSC收到IMSI后临时给被叫用户B分配一个漫游号码并将此号码送回HLR，再由HLR发给GMSC使用。第第 4242 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司(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。第第 4343 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司(6) MSC命令被叫所在位置

25、区内的所有基站发寻呼信息。MSC内记录用户所在的位置区，并通知位置区内的所有无线基站，由每个基站向被叫用户B发呼叫信号。第第 4444 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司(7) 基站寻呼被叫用户B。基站收到寻呼命令后，将该寻呼消息通过无线控制信道发射。MS接收到寻呼后向基站发回响应信号。第第 4545 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司(8) 呼叫连接。MS响应信号经BTS、BSC送回MSC，经鉴权识别后认为合法，则令BSC给该MS分配一条话音信道TCH，接通MSC至BSC的路由，并向主叫送回铃音，被叫

26、振铃。当MSC发现被叫按应答键应答，系统就开始计费。第第 4646 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司呼叫流程演示呼叫流程演示第第 4747 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司主要内容 GSM网络基础 呼叫接续基本原理 信令网简介 话务网简介 MIP基本知识第第 4848 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司信令网结构 SP：信令点，是消息的起源点和目的地点。 STP：信令转接点 信令链信令链：是信令网中连接信令点的最基本部件。 HSTP：高级信令转接点 LS

27、TP：低级信令转接点第第 4949 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司信令网结构 A链：指SP（MSC、HLR等）与LSTP之间的链路。 B链：指同一平面内各LSTP之间的链路。 C链：指A、B平面互为配对的LSTP之间或HSTP之间的链路。 D链：指HSTP与LSTP之间的链路。第第 5050 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司广东信令网结构广州LSTP3广州LSTP4深圳LSTP3深圳LSTP4ABCD第第 5151 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司广

28、东信令网结构 国际信令网由ISTP组成； 省际信令网由全国各省HSTP组成； 省内或地区移动网由LSTP组成； 市内或地市内移动网由MSC、BSC、HLR等组成； 移动网与电信、联通、铁通等运营商间的网间信令链路。 第第 5252 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司主要内容 GSM网络基础 呼叫接续基本原理 信令网简介 话务网简介 MIP基本知识第第 5353 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司话务网介绍本地网本地网干线网干线网端局、端局、MGWMGW关口局关口局第第 5454 页页中国移动通信集团广东

29、有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司广州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、省级汇接第第 5555 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司关口局及互联互通第第 5656 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司主要内容 GSM网络基础 呼叫接续基本原理 信令网简介 话务网简介 MIP基本知识第第 5757 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司MIPMIP基本概

30、念基本概念传统传统 网络结构网络结构Service Area 1MSC/MSC/MGWMGWBSCBSCBSCBSCBSCBSCService Area 2MSC/MSC/MGWMGWService Area 3MSC/MSC/MGWMGWBSCBSCBSCBSCPool Service AreaPool Service AreaMSC/MSC/MGWMGWBSCBSCMSC/MSC/MGWMGWMSC/MSC/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/

31、RNC都能受控于池内每个MSC，控制逻辑关系全连接。第第 5858 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司Service Area 1Service Area 1MSC/MSC/MGWMGWBSCBSCService Area 2Service Area 2MSC/MSC/MGWMGWService Area 3Service Area 3MSC/MSC/MGWMGWBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSCPool Service AreaPool Service AreaMSC/MSC/MGWMGWBSCBSCMSC/MSC/MGWMGWMS

32、C/MSC/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。MSC/MSC/MGWMGWMSC/MSC/MGWMGWMSC/MSC/MGWMGWMIPMIP基本概念基本概念第第 5959 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移动通信集团广东有限公司广州分公司 用于标识POOL内的MS/UE与MSC节点的关系。NRI位于TMSI 的

33、第23bit14bit。 MIP MIP关键技术关键技术NRINRITMSI -GenerationTMSI -Identification242526272829303123222120191817161514131211109876543210Octet 3Octet 4Octet 1Octet 2NRITMSI -GenerationTMSI - Identification242526272829303123222120191817161514131211109876543210242526272829303123222120191817161514131211109876543210

34、Octet 3Octet 4Octet 1Octet 2Octet 3Octet 4Octet 1Octet 27 bitsNRI与与TMSI容量关系容量关系1 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3GPP3GPP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 AreaMSC/MMSC/MGWGWBSCBSCMSC/MMSC/MGWGWMSC/MMSC/MGWGWBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSCBSCNRI=1NRI=1NRI=2NRI=2NRI=3NRI=3第第 6060 页页中国移动通信集团广东有限公司广州分公司中国移