核心网基础知识和网络结构介绍

核心网基础知识及网络结构介绍(jièshào)核心网络(wǎngluò)维护室陈章耀2011.6.9精品资料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(yuánlǐ)，并介绍MSCInPOOL的一些知识。前言精品资料主要(zhǔyào)内容GSM网络基础----GSM网络模型----GSM网络演进----网络接口及协议(xiéyì)呼叫接续基本原理信令网简介话务网简介MIP基本知识精品资料GSM网络(wǎngluò)模型交换(jiāohuàn)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、短信网关精品资料MSC、VLR、HLR、BSC是？在GSM网中起何作用(zuòyòng)？GSM网络(wǎngluò)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、无线信道处理精品资料GSM网络(wǎngluò)模型移动汇接局－完成(wánchéng)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、计费精品资料主要(zhǔyào)内容GSM网络基础(jīchǔ)----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基本知识精品资料GSM核心(héxīn)网络结构演进关键(guānjiàn)特征：软交换架构，承载与控制分离承载与控制分离构架，支持BICC协议的电路域IP呼叫信令多种承载方式：支持TDM、ATM、IP承载精品资料功能(gōngnéng)实体：MSCServer控制(kòngzhì)+承载控制承载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；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；SSF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；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；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。精品资料功能(gōngnéng)实体：媒体网关MGW控制(kòngzhì)+承载控制承载媒体转换、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。资源受控功能：接受来自MSCServer的资源控制命令。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。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(SIGTRANM3UA/SCTP/IP<=>SS7MTP3/2/1)。精品资料承载(chéngzài)与控制分离的优势控制和承载分离，使得各个业务实体分工明确并且可以分别(fēnbié)针对不同的技术方向发展。MSCServer主要处理信令，容量更大，处理能力更高。MGW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。支持分布式组网，可以集中维护。优势在哪里？精品资料主要(zhǔyào)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(hūjiào)接续基本原理信令网简介话务网简介MIP基本知识精品资料网络主要接口(jiēkǒu)及协议接口(jiēkǒu)：A、Mc、Nc、Nb…协议：MAP、BSSAP、CAP、TUP、ISUP、BICC、H.248…精品资料协议(xiéyì)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)MSCServer–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)MSCServer-MSCServer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

精品资料传统(chuántǒng)GSM网络接口协议MTP－消息传递部分(bùfen)提供可靠的消息传递精品资料TUP－电话用户部分(bùfen)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－综合业务用户(yònghù)部分用于ISDN传统GSM网络接口协议精品资料MAP移动(yídòng)电话用户部分在移动(yídòng)网络中，用户身份验证、漫游等功能就是在移动(yídòng)交换局及HLR间互传MAP消息来实现TCAP事物处理应用部分是7号信令系统为各种业务应用提供的接口MAP消息的传送(chuánsònɡ)需通过TCAP实现。SCCP信令连接控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。传统GSM网络接口协议精品资料BSSAP－基站应用部分用于A口消息。BSSAP层被分为(fēnwéi)两部分:BSS管理应用部分(BSSMAP)和数据直传应用部分(DTAP)。传统(chuántǒng)GSM网络接口协议精品资料MGW软交换网络接口协议(xiéyì)Mc接口(jiēkǒu)及其协议栈PSTN/PLMNNbNcMcBSSAPISUPPHYL2IPSCTPBSSAPPHYIPSCTPM3UASCCPISUPPHYIPSCTPM2UAMTP3BSCMSCServerMGWMSCServerH.248精品资料MGW软交换网络接口协议(xiéyì)Nc接口(jiēkǒu)及其协议栈NbNcMSCServerMGWMSCServerMcMcPHYL2IPSCTPBICCNc接口是MSCServer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。精品资料MGW软交换网络接口协议(xiéyì)Nb接口(jiēkǒu)及其协议栈NbNcMSCServerMGWMSCServerMcMc物理层（PHY）L2IPSCTPIPBCP物理层（PHY）UDPIPRTPNbUPIPBCP: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。NbUP: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。精品资料主要(zhǔyào)内容GSM网络基础呼叫接续(jiēxù)基本原理信令网简介话务网简介MIP基本知识精品资料编号(biānhào)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(shítǐ)。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？8613922212345460002214206510460-00-9489-10055460-00-9998提示：IMSI、LAI、CGI、MSISDN精品资料编号(biānhào)方式以下号码(hàomǎ)的编号方式：8613922212345MSISDN460002214206510IMSI460-00-9489-10055CGI460-00-9998LAI精品资料编号(biānhào)方式1、移动台的国际身份号码（MSISDN）公用(gōngyòng)交换电话网编号计划中唯一识别的移动电话签约号码。MSISDN＝CC＋NDC＋SNCC＝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MAX15digitsCCNDCSNNationalMSNOInternationalMSISDN精品资料编号(biānhào)方式2、国际移动用户识别码（IMSI）是唯一地识别GSMPLMN网中某一用户的信息(xìnxī)。IMSI＝MCC＋MNC＋MSINMCC＝移动网的国家号码（中国为460）MNC＝移动网号（移动是00联通是01）MSIN＝移动台识别号，最长15位，使用十进制MCCMNCMSIN3digits1-2digitsNationalMSIInternationalMSI即IMSIMAX15digits精品资料编号(biānhào)方式3、移动台漫游号码(hàomǎ)（MSRN）用于一次呼叫的路由选择。MSRN＝CC＋NDC＋SNCC＝国家号NDC＝国内目的地号码(hàomǎ)(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（TMSI）用于保护IMSI码，该号只在本MSC区域有效，其结构可由运营商选择，长度不超过4个字节。精品资料编号(biānhào)方式5、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(chēnɡzuò)系列号。IMEI＝TAC＋FAC＋SNR＋SPTAC＝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（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。LAI＝MCC＋MNC＋LACMCC＝移动国家号，识别一个国家MNC＝移动网号，识别国内的GSM网LAC＝位置区号码，识别一个GSM网中的位置精品资料编号(biānhào)方式7、小区全球识别(shíbié)码（CGI）用于识别(shíbié)一个位置区内的小区。CGI＝MCC＋MNC＋LAC＋CI精品资料服务(fúwù)区域小区（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：由一个基站提供服务的所有小区所覆盖的区域。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(gēngxīn)的区域。一个位置区可以包含若干小区。精品资料思考题：为什么要引入LA?精品资料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(yīncǐ)就引入了位置区的概念。为什么要引入LA?精品资料GSM网络被划分为不同的位置(wèizhi)区。一个位置(wèizhi)区可以包含一个或多个小区。位置(wèizhi)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(wèizhi)区，以作为将来寻呼该MS的位置(wèizhi)消息，决定在什么范围内寻呼该MS。精品资料普通(pǔtōng)位置更新IMSIAttachIMSIDetach周期性位置更新空闲状态的移动(yídòng)台从一个位置区移动(yídòng)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。第一次接入系统时向系统报告位置称为位置登记。位置更新精品资料不同MSC/VLR业务(yèwù)区间的位置更新。位置(wèizhi)更新同MSC/VLR不同位置区的位置更新。精品资料IMSIAttachIMSI附着(fùzhuó)（4）IMSIdetachIMSI分离(fēnlí)位置更新精品资料手机做主叫时的信令流程(liúchéng)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(shǒujī)作主叫精品资料PSTN拨打手机(shǒujī)的接续流程：（1）MSISDN号码送到GMSC分析。手机(shǒujī)作被叫精品资料（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(suǒzài)的位置信息。精品资料（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申请分配(fēnpèi)一个漫游号码。

精品资料(4)选定漫游(mànyóu)号码MSRN。MSC收到IMSI后临时给被叫用户B分配一个漫游(mànyóu)号码并将此号码送回HLR，再由HLR发给GMSC使用。

精品资料(5)连接呼叫(hūjiào)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(hūjiào)的建立和计费功能。

精品资料(6)MSC命令被叫所在位置区内(qūnèi)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(qūnèi)的所有无线基站，由每个基站向被叫用户B发呼叫信号。精品资料(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(kòngzhì)信道发射。MS接收到寻呼后向基站发回响应信号。

精品资料(8)呼叫(hūjiào)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，被叫振铃。当MSC发现被叫按应答键应答，系统就开始计费。

精品资料呼叫(hūjiào)流程演示

精品资料主要(zhǔyào)内容GSM网络(wǎngluò)基础呼叫接续基本原理信令网简介话务网简介MIP基本知识精品资料信令网结构(jiégòu)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：是信令网中连接信令点的最基本部件(bùjiàn)。HSTP：高级信令转接点LSTP：低级信令转接点精品资料信令网结构(jiégòu)A链：指SP（MSC、HLR等）与LSTP之间的链路。B链：指同一平面(píngmiàn)内各LSTP之间的链路。C链：指A、B平面(píngmiàn)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。精品资料广东(guǎngdōng)信令网结构广州LSTP3广州LSTP4深圳LSTP3深圳LSTP4ABCD精品资料广东(guǎngdōng)信令网结构国际信令网由ISTP组成(zǔchénɡ)；省际信令网由全国各省HSTP组成(zǔchénɡ)；省内或地区移动网由LSTP组成(zǔchénɡ)；市内或地市内移动网由MSC、BSC、HLR等组成(zǔchénɡ)；移动网与电信、联通、铁通等运营商间的网间信令链路。精品资料主要(zhǔyào)内容GSM网络(wǎngluò)基础呼叫接续基本原理信令网简介话务网简介MIP基本知识精品资料话务网介绍(jièshào)本地网干线网端局、MGW关口(guānkǒu)局精品资料广州SS/CMN1,2、5,6、9,10广州SS/CMN3,4、7,8、11,12一干长途(chángtú)软交换对于广州：本地(běndì)汇接、省内汇接、省级汇接精品资料关口(guānkǒu)局及互联互通联通、铁通来去话电信(diànxìn)来话电信去话精品资料主要(zhǔyào)内容GSM网络基础呼叫(hūjiào)接续基本原理信令网简介话务网简介MIP基本知识精品资料MIP基本概念传统网络结构ServiceArea1MSC/MGWBSCBSCBSCServiceArea2MSC/MGWServiceArea3MSC/MGWBSCBSCPoolServiceAreaMSC/MGWBSCMSC/MGWMSC/MGWBSCBSCBSCBSCPOOL资源(zīyuán)池网络结构多个(duōɡè)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。精品资料ServiceArea1MSC/MGWBSCServiceArea2MSC/MGWServiceArea3MSC/MGWBSCBSCBSCBSCPoolServiceAreaMSC/MGWBSCMSC/MGWMSC/MGWBSCBSCBSCBSC根据MSC的容量进行话务负荷(fùhè)的分配BSC/RNC把漫游进入(jìnrù)MSCPOOL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/MGWMSC/MGWMSC/MGWMIP基本概念精品资料用于标识POOL内的MS/UE与MSC节点的关系(guānxì)。NRI位于TMSI的第23bit～14bit。

MIP关键技术－－NRITMSI-GenerationTMSI-Identification242526272829303123222120191817161514131211109876543210Octet3Octet4Octet1Octet2NRITMSI-GenerationTMSI-Identification242526272829303123222120191817161514131211109876543210242526272829303123222120191817161514131211109876543210Octet3Octet4Octet1Octet2Octet3Octet4Octet1Octet27bitsNRI与TMSI容量(róngliàng)关系1）一个NRI值在MSCPool内，唯一定义在一个MSCServer；2）NRI的3GPP规范是可用10bits,集团规划使用7bits。3）当POOL内MSCServer用户容量过大时，MSCServer可配置持多个NRI；4）同一个Pool内的所有NRI的长度必须相同，5）相邻的不同POOL之间NRI值不能重复。PoolServiceAreaMSC/MGW