移动通信3G核心网原理(86张)课件

1、WCDMA核心网原理课程目的1、了解WCDMA核心网的演进过程2、掌握R4 核心网设备功能3、了解核心网设备引入原则4、掌握核心网组网方案和路由原则5、了解WCDMA核心网新增号码课程大纲一、WCDMA核心网的演进 1、核心网定义 2、核心网结构特点 3、核心网演进路线二、WCDMA R4网络原理 1、R4网络特点 2、设备功能三、核心网接口与协议栈 1、核心网接口介绍 2、基于IP的七号信令网 3、信令网关 4、接口和协议介绍四、核心网设备引入 1、 核心网设备引入应考虑的因素 2、电路域设备引入 3、分组域设备引入 4、3G和2G共用的网络设备五、核心网的组网原则和路由计划 1、核心网组网

2、总体原则 2、本地网路由 3、国内路由 4、国际路由六、核心网编号方案 1、新引入号码 2、共用号码 3、MSISDN和IMSI号码对应关系WCDMA核心网原理一、WCDMA核心网的演进1、核心网定义用户终端核心网络：由一系列完成用户位置管理、网络功能和业务控制等功能的物理实体组成。包括MSC、HLR、SGSN、GGSN等网元。RNCRNCGSMBSCBSCWCDMAExternalIP networksIPBackbonePSTN/ISDNOther PLMNHLR GGSNR99网络结构电路域分组域2、核心网结构特点Transmit MSC3G MSCSGSNATM核心网络逻辑上分为CS电

3、路域和PS分组域CS由GSM技术演进，PS由GPRS技术演进CS电路域仍然采用传统的电路交换技术PS电路域无重大改进核心网和接入网的Iu接口基于ATM技术GSMGPRSCS电路域PS分组域3G核心网 2G核心网R99核心网特点SGSNRNCGSMBSCWCDMAMGWExternalIP networksIP/ATM/TDMBackboneMGWPSTN/ISDNOther PLMNHLRGGSNHLR分组域无重大改进 电路域采用承载与控制相分离的软交换方式组网MSSMSSR4网络结构IPIP电路域采用承载与控制相分离的软交换结构分组域无重大改进电路域引入IP承载方式,分组域和电路域能够共用I

4、P骨干网支持基于IP承载的NO.7信令支持TrFO(免编解码操作)技术R4核心网特点MSCMSSMGW2G核心网3G核心网我是新成员R5网络结构和特点电路域分组域接入网核心网电路域无变化核心网分组域引入IP多媒体子系统IMSHLR升级为HSSIMSHLR升级而来IMS:IP Multimedia Subsystem IP多媒体子系统HSS：HLR Subscriber Server 归属用户服务器3、WCDMA核心网的演进路线电路域分组域2GR99R4R5GSM技术GPRS技术引入CS的概念，仍采用传统的电路交换方式引入PS的概念，无重大改进采用承载与控制相分离的软交换方式组网无重大改进 无重

5、大改进引入了IP多媒体子系统电路域承载与控制相分离使核心网发生了革命性变化4、中国移动的选择 中国移动3G网络将以3GPP R4版本以及R5中的HSDPA为基础，对于IMS等其他功能将在条件成熟时引入R99 ? R4 ? R5 ?Which one is our choice？?本章小结 本章主要讲解了WCDMA核心网的演进路线，简要阐述了WCDMA各个版本核心网的特点。 请思考：WCDMA核心网发生根本性的变化的原因是什么？WCDMA核心网原理二、WCDMA R4核心网原理1、R4核心网特点1、电路域：控制与承载相分离的软交换方式组网2、电路域：IP承载骨干网3、采用ATM承载和接入网相连接

6、4、基于IP承载的NO.7信令5、电路域：TrFO(免编解码操作)新功能B E A R E R(承载)UENode BRNCCN承载的概念什么是承载？可以穿过不同的网元在不同的接口上传送的隧道称为承载逻辑上类似于2G的电路承载和控制相分离是指什么？IP/ATM/TDMBackboneMGW MGWGSMWCDMA信令承载指控制面的信令和用户面的承载分别由独立的网元负责升级方便，便于开展新业务MSS集中管理，提高维护效率组网灵活性强MSCMSCMSSMSSSGSNMGWIP骨干网MGWGGSNH.248H.248引入IP承载MGW之间支持多种承载方式ATM/IP/TDM，中移动选择IP承载电路域

7、和分组域可以共用骨干网统计复用，提高带宽利用率话路不需要分级汇接全IP是发展目标缺少大规模IP骨干网的商用经验MSSMSSATM承载SGSNRNCWCDMAMGWIP/ATM/TDMBackboneMGWGGSNIP核心网和接入网之间采用ATM承载服务质量有保证提高带宽的利用率但目前ATM网络不如TDM和IP网络成熟，管理复杂与RNC相连的设备都是ATM交换机MSSMSSATMATMATMTrFO功能UETCTCUEAMRAMRG.711UEUEAMR传统的语音传送模式TrFO模式避免TC对语音质量的损伤，有利于提高语音质量节省TC开销，降低设备投资成本节省传输带宽TrFO=Transcode

8、r Free Operation 免编解码操作2、R4核心网设备功能1、MSS的功能2、MGW的功能3、CMN的功能4、IW-MSS/IW-MGW的功能MSS的功能 呼叫控制、计费、移动性管理、智能SSF功能、支持ISUP协议MSCMSS新增加媒体资源控制功能只提供信令接口支持BICC信令支持MGW的故障恢复和登记 MSS指MSC SERVER,移动软交换网中端局呼叫控制节点MGW的功能MGW：Media Gateway，即媒体网关MGW完成MGW两侧通路的承载控制语音处理功能承载媒体资源转换功能播放录音通知回声抑制IP QOS功能：将媒体流和信令流分开MSSCMN：Call Mediatio

9、n Node,即呼叫协调节点MGW负责传递MSS之间的呼叫控制信令被叫号码分析功能3G初期，CMN可以由软交换的SERVER来兼作CMN的功能MGWMSSMSSCMN 呼叫控制信令IW-MSS/IW-MGW的功能主要负责辖区内TDM网“就远出R4网、就近入R4网”话务与R4软交换机之间的互通3G初期，当端局MGW与TDM交换机之间不具备直达TDM电路时，也通过IW-MSS/IW-MGW实现互通MGWIW-MGWMSSIW-MSS2G MSC或GMSCTDM网络媒体路由本章小结本章主要讲解了R4核心网的特点和设备功能请思考:R4核心网有哪些特点？并分别描述WCDMA核心网原理三、WCDMA核心网

10、接口与协议RNCBSCMGWIWMGWHLRSCPSGSNTDM交换机NODEBBTSI u -c sAMcNbMcNcJJC/DGsEAI u- p sGGSNGn1、R4核心网网络接口图CGGaINTERNETGiGrIu接口Mc接口Nc接口Nb接口Gn接口Gs接口RANAPRANAPGTPGTPRTPH.248H.248BICCCAPCAPMAPMAPBSSAP+BSSAPMAPIW-MSSMSSSGSNMGWHLRGGSNSIGTRAN什么是SIGTRAN?SIGTRANSIGTRANSIGTRANSIGTRANSIGTRANIPIPIPIPIPSignalling Transfer

11、over IP的缩写，是NO.7信令消息在IP网络传送的适配协议的总称M3UASCTPIPSIGTRAN协议适配消息传输M3UA=MTP3 User Adaptation MTP3用户适配层SCTP=Stream Control Transmission Part 流控制传输协议2、基于IP的NO.7信令MGWMSSMSS信令网关：英文Signalling gateway，缩写为SG转接NO.7信令网和IP信令网之间的信令消息中移动在3G初期引入MGW内置的信令网关RNCBSCMGWIWMGWBTSI u -c sAMcNbMcNcARANAPRTPH.248H.248BICCBSSAPBSS

12、APSGPSTNSG123RANAP:ATM/IPBSSAP:TDM/IPISUP:TDM/IP3、信令网关MAPCAPINAPTCAPBSSAPRANAPSCCPBICCISUPM3UAH.248SIPSCTPTCPUDPIPv4, IPv6Ethernet4、MSS协议栈新增协议RNC和CS域之间的接口，采用ATM承载，控制层采用AAL5适配，用户平面采用AAL2适配无线资源管理、移动性管理、安全功能、Iu口链路管理和用户平面管理RNCSGATMAAL5SCCPbSSCF-NNISSCOPMTP3bSCTPIPM3UA SCCPbATMATMAAL5SCCPbSSCF-NNISSCOPMT

13、P3bRANAPSCTPM3UA SCCPbRANAPIPIPL1L1MGWATMIPIu-CS接口控制平面信令协议栈Iu-CS5、Iu_CS接口MSSIu_CS接口用户平面信令协议栈RNCMGWATM/AAL5ATMAAL5SSCF-NNISSCOPMTP3bATMATMAAL5AAL2 SIGSSCF-NNISSCOPMTP3bAAL2 SIGRNCMGWATM/AAL2ATMAAL2ATMATMAAL2用户平面协议用户平面协议Iu_CS接口用户平面协议栈什么是AAL2 SIG?AAL2 SIG是用户平面的控制信令协议通过一系列携带AAL2链路的ATM VCC来建立、释放、维护AAL2端到

14、端的连接的信令Iu-CS接口：用户平面RNCATMSGSNATMAAL5SCCPbSSCF-NNISSCOPMTP3bRANAPATMAAL5SCCPbSSCF-NNISSCOPMTP3bRANAPATMIu-PSIu_PS接口控制平面信令协议栈Iu-PS:RNC和SGSN之间的接口，采用ATM承载,控制平面和用户平面都采用AAL5适配控制平面采用RANAP协议移动性管理、安全管理、安全资源管理、Iu口链路管理和用户平面管理 6、Iu_PS接口：控制平面RNCATMIu-PSSGSNAAL5ATMIP/UDPGTP-UAAL5ATMIP/UDPGTP-UATM用户平面采用GTP-U（GPRS

15、Tunnel Protocol）协议传送用户数据Iu_PS接口：用户平面GTP：GPRS Tunnel Protocol GPRS隧道协议7、R4软交换引入的新接口MGWMGWMcNbNcMcBICCRTPH.248H.248R4软交换架构引入了Mc、Nc、Nb三个接口MSSMSSMGWIW-MGWMcNbNcMcBICCRTPH.248H.248MSS和MGW之间的接口，基于IP承载，应用层采用H.248协议MSS通过该接口在呼叫过程中控制MGW的静态及动态资源MSS通过该接口进行MGW的状态维护和管理8、Mc接口MSSIW-MSSMSS和MGW，IW-MSS和IW-MGW之间的接口SCTP

16、H.248 IPEthernetSCTPH.248 IPEthernetIPMcH.248MGWMc接口协议栈H.248消息格式可以是文本或者二进制，中移动选择二进制的方式H.248的两个重要概念： 终端（termination）和关联（context）Mc接口：协议栈MSS终端是位于媒体网关中的一个逻辑实体，可以发送/接收媒体和（或）控制流。类似于GSM的电路终端分为永久性终端和临时性终端关联是用来描述一个终端集之间的关系一个关联必须包含一个终端一个终端只能属于一个关联Mc接口：协议栈MSSNc（IW-）MSSBICCCMNCMNNcBICCNcBICCNcBICCSCTPBICC IPEt

17、hernetSCTPBICC IPEthernetIPNc接口协议栈MSS之间、MSS和IW-MSS之间、CMN之间、CMN和IW-MSS之间的接口基于IP承载，采用BICC协议BICC：Bearer Independent Call Control， 与承载独立的呼叫控制,由窄带ISUP发展而来8、Nc接口M3UAM3UAVSBICCISUP 可部署在各种传输协议之上如MTP3/MTP3b/M3UA只能部署在MTP3传输协议之上传输协议CIC呼叫实例码(Call Instance Code )指示对等BICC实体间的信令关系不对应实际的物理电路不存在对一个CIC进行闭塞解闭塞唯一识别一个呼叫

18、电路识别码(Circuit Indentification Code )指示局间实际的物理电路可以对单个CIC进行闭塞解闭塞唯一识别一个呼叫消息新增APM消息(Application transport message)不再使用闭塞消息BLO和闭塞证实BLA信令消息使用TDM承载，需要使用与电路状态相关的管理消息Nc接口：协议隧道原理隧道机制简单地说，就是承载信息被封装在控制平面的信令消息里来传送承载信息在Mc接口被封装在H.248信令消息中承载信息在Nc接口被封装在BICC信令消息中传送Nc接口:隧道机制用户数据 BICC协议定义了三种隧道承载建立方式：前向快速、前向延迟、后向延迟。中移动规

19、定前向快速为必选。承载建立的方向与IAM消息发送的方向一致IAM消息中已经携带了隧道数据。在IAM消息中的APP参数的“动作指示语”信息单元中指示为“前向连接”前向快速承载建立方式隧道承载建立方式：前向快速MSSMGWMSSMGW2、IAM(tunnel data)5、APM(tunnel data)4、Tunnel Info3、Tunnel Info6、Tunnel Info1、Tunnel Info承载建立的方向与IAM消息发送的方向一致隧道数据在IAM消息之后的第一个前向APM消息中携带。在IAM消息中的APP参数的“动作指示语”信息单元中指示为“前向连接”前向延迟承载建立方式隧道承载建

20、立方式：前向延迟MSSMGWMSSMGW1、IAM2、APM4、APM(tunnel data)7、APM(tunnel data)6、Tunnel Info5、Tunnel Info8、Tunnel Info3、Tunnel Info后向延迟承载建立方式承载建立的方向与IAM消息发送的方向相反隧道数据在IAM消息之后的第一个后向APM消息中携带。在IAM消息中的APP参数的“动作指示语”信息单元中指示为“后向连接”隧道承载建立方式：后向延迟MSSMGWMSSMGW 1、IAM3、APM(tunnel data)2、Tunnel Info7、Tunnel Info4、Tunnel Info5、

21、Tunnel Info6、APM(tunnel data)MGWNbRTP/UDP/IPMGWIW-MGWNbRTP/UDP/IPUDPRTP IPEthernetUDPRTPIPEthernetIPNb接口协议栈MGW之间，MGW和IW-MGW之间的接口可以采用TDM/ATM/IP承载，中移动采用IP承载Nb接口主要用于MGW之间媒体流的传送RTP：Real Time Protocol实时传输协议9、 Nb接口GGSNSGSNSGSNOther PLMNGGSNGnGnGpGTPGTPGTPEthernetEthernetIPIPTCP/UDPTCP/UDPGTPGTPGn/Gp接口协议栈G

22、n接口：同一个运营商内的SGSN和GGSN以及SGSN之间的接口采用GTP V1协议，做到了信令和数据面分离，即信令面和数据面使用不同的端口号负责传送移动性管理、位置管理信令消息传送PS域用户数据Gp接口：不同运营商的SGSN和GGSN以及SGSN之间的接口，其应用协议和作用都和Gn接口相同10、 Gn/Gp接口GTP：GPRS Tunnel Protocol GPRS隧道协议3G PS域中，GTP分为GTP-C和GTP-UGTP控制面的功能GTP用户面的功能路径管理隧道管理位置管理移动性管理收发SGSN和GGSN间的上下行数据收发SGSN和SGSN间的切换数据Gn/Gp接口：GTPGTP-C

23、：GTP Control GTP 控制面GTP-U: GTP User GTP 用户面SGSNMSSBSSAP+GsSGSN和MSS之间的接口应用层采用BSSAP+协议该接口只传送信令消息，用于联合的移动性管理和寻呼BSSAP+MTP2MTP1SCCPMTP3BSSAP+MTP2MTP1SCCPMTP3Gs接口协议栈11、 Gs接口（可选）12、CS域的信令流程RNCWCDMAMGWMGWMSC ServerMSC ServerWCDMARNC1. RANAP: Setup2. Digit analysis:outgoing call - select MGW4. H.248: Reserve

24、 user plane resources3. BICC: IAM8. BICC: APM9. Setup AAL2 bearer6. RANAP: Setup5. Digit analysis:UE terminated - select MGW7. H.248: Reserve user plane resources本章小结本章主要讲解了R4核心网的接口和协议请思考：1、R4软交换的引入增加了哪些接口？应用层采用什么协议？2、Iu_CS和Iu_PS接口控制层和用户层分别采用那种ATM适配层？ 应用层的协议是什么？3、Gn接口有什么变化？WCDMA核心网原理四、WCDMA核心网设备的引入1

25、、核心网设备引入考虑因素WCDMA核心网设备引入方法：升级和新建升级新建VS保护既有投资并利旧尽量不影响3G/2G系统间切换的切换质量应尽量提高网络管理维护的效率应尽量降低对于2G网络稳定性的风险应有利于引入先进技术、提高设备集成度3G网元应尽量具备向R5/R6的后续演进能力应协调考虑2G、3G网络的发展，满足3G网络的容量要求MSS和MGW的设备引入以新建为主R4电路域采用控制与承载相分离的架构，网络设置原则一般采用MSS集中设置在省会城市，MGW根据话务情况设置在分公司，与目前本地网的组网结构不同，对现网改造量大现网GSM的网络设备利用率都比较高，难以满足3G网络的容量要求 2、电路域设备

26、引入1、3G初期，IW-MSS和IW-MGW的设备建议不单独设置，由MSS和MGW兼做2、3G发展后期，可根据业务发展情况设置独立的IW-MSS和IW-MGWIW-MSS和IW-MGW的引入原则原因：原则： 3G网络初期，3G与TDM之间的话务量较小，为保持网络结构简洁，可制定某个MSS和MGW来完成与TDM话务的汇接SGSN设备的引入以新建为主，应支持3G到GPRS的切换3G SGSN专注于大数据量包转发，与GPRS SGSN功能差距大，设备结构设计不同升级的SGSN设备容量比新建3G SGSN小，而3G用户的数据吞吐量一般远比GPRS用户大 爱立信和诺基亚的GPRS SGSN设备不支持向3

27、G SGSN的升级。其他厂家虽然声称支持升级，但需要大幅度的板卡调整，且设备容量受限 SGSN设备升级操作对网络稳定性的影响较大3、分组域设备引入GGSN设备的引入以升级为主 3G GGSN与2G GGSN区别较小，主要是GTP版本需从V0升级到V1，一般经软件升级即可实现分组域设备引入（续）HLR/AUC设备的引入以升级为主2G和3G将共用用户号码资源是HLR/AUC以升级方式引入的主要原因目前的目标网升级项目已将HLR升级为同时支持2G和3G业务国外已有网络GSM的3G运营商普遍采用设备升级2G HLR来引入3G HLR4、公共域设备引入3G核心网与2G网络共用现有的智能网、短信中心、移动

28、数据业务平台等业务网资源3G核心网的MAP/CAP消息仍基于TDM与2G网络共用七号信令网3G网络与2G网络共用HLR3G核心网电路域与GSM网络共用与其它运营商互连互通的GMSC5、2G和3G共用的网络设备业务：信令网：号段：互通：本章小结本章主要讲解了核心网设备的引入原则请思考：1、MSS和MGW的引入原则是什么？2、SGSN和GGSN的引入原则是什么？3、HLR的引入原则是什么？WCDMA核心网原理五、WCDMA核心网的组网原则和路由计划1、路由总体原则电路域分组域国内话务: 主叫为3G用户，就远出R4网络被叫为3G用户，就近入R4网络国际话务: 国际来话，通过长途汇接网就远入R4网络国

29、际去话，通过软交换长途汇接网疏通到国际局，就远出R4网络网络结构和路由原则和2G一样2、具体路由原则本地网路由省内路由省际路由国际路由3、本地网内路由原则3G 3G信令路由：MSSMSSBICC媒体路由：MGW IPMGW3G 2G TDM1、端局MGW和TDM交换机之间有直达TDM的路由信令路由：MSS2G MSC或者GMSCISUP媒体路由：MGWTDM2G MSC或者GMSC本地网内路由原则（续） 3、本地网没有单独的GMSC，或者IW-MGW与本地网内任一TDM交换机都没有直达TDM电路，IW-MGW通过与TMSC之间的TDM电路疏通话务信令路由：IW-MSS媒体路由：IW-MGW2G

30、 MSC或者GMSCISUPTMSCISUP TDMTMSCTDM2G MSC或者GMSC2、端局MGW和TDM交换机之间没有直达TDM路由，通过IW-MSS或者IW-MGW疏通信令路由：MSS媒体路由：MGW2G MSC或者GMSCBICCIW-MSSISUP IPMGWTDM2G MSC或者GMSC3G 2G TDML/HSTP河南省郑州MSSMSS商丘MGWMGW3、本地网内路由:3G 3G信令路由媒体路由BICCIP信令路由媒体路由本地网内路由：3G 2G TDM(1)端局MGW和TDM交换机之间有直达TDM的路由以濮阳3G 2G为例 MGWMGWMSSMSSGMSC郑州河南省洛阳濮阳

31、本地网三门峡本地网信令路由媒体路由ISUPTDM信令路由媒体路由本地网内路由：3G 2G TDM(2)端局MGW和TDM交换机之间没有直达TDM路由，通过IW-MSS或者IW-MGW疏通MGWIW-MGWIW-MSSMSSMGWMGWGMSC洛阳（区域中心）濮阳本地网郑州河南省以濮阳3G 2G为例信令路由媒体路由BICCISUPIPIPTDM信令路由媒体路由本地网内路由：3G 2G TDM(3) 本地网没有单独的GMSC，或者IW-MGW与本地网内任一TDM交换机都没有直达TDM电路，IW-MGW通过与TMSC之间的TDM电路疏通话务IW-MGWIW-MSSMSSMGWMGWGMSC三门峡本地

32、网洛阳（区域中心）郑州河南省以三门峡3G 2G为例信令路由媒体路由BICCISUPIPTDMISUPTDM媒体路由信令路由4、省内路由原则3G 3G信令路由：MSSMSSBICC媒体路由：MGW IPMGW3G 省内异地2G TDM信令路由：MSSIW-MSS媒体路由：MGW IP收端本地网IW-MGWBICC ISUP2G MSC或GMSC TDM2G MSC或GMSC省内异地2G TDM 3G 信令路由：2G MSC或GMSCIW-MSS媒体路由： 2G MSC或GMSCBICC ISUPMSS TDM发端本地网IW-MGW IPMSS省内路由(3G 3G)MGWMSSMSSMGWMGWL

33、/HSTP信令路由媒体路由BICCIP信令路由媒体路由5、控制层组网原则省内控制层由各省的MSC SERVER和IW-MSC SERVER构成省际控制层省际控制层网络由省际CMN节点构成，3G初期是否 引入CMN节点由实际工程决定6、省际路由原则以引入CMN节点方式来讲解3G 3G信令路由：MSSCMNBICC媒体路由：MGW IPMGW3G 省际2G TDM信令路由：MSSIW-MSS媒体路由：MGW IP收端本地网IW-MGWBICC ISUP2G MSC或GMSC TDM2G MSC或GMSC省际异地2G TDM 3G 信令路由：2G MSC或GMSCIW-MSS媒体路由： 2G MSC或GMSCBICC ISUPMSS TDM发端本地网IW-MGW IPMSSCMNBICCMSSBICCMGWMSSMSSMSSMSSMGWL/HSTP省际路由: 3G 3G信令路由媒体路由 BICC BICC BICC IP信令路由媒体路由7、国际路由原则信令路由:国际局京/粤/沪TMSC1ISUP媒体路由:国际局国际去话ISUP国际来话用户拜访地所在省的TM