《移动网络结构》PPT课件.ppt

1、2010年1月19日,移动通信网络结构,GSM网络结构简介 GSM核心网到3G的演进 TD-SCDMA网络结构简介 四川移动话务、信令网结构 成都移动话务、信令网结构,内容介绍,GSM系统产生背景与需求,八十年代初期，人们认识到欧洲各国正在使用的诸多移动电话系统各自不同且互不兼容，同时对电信服务的需求亦日益增加。为此，欧洲邮电管理会议CEPT专门成立一个小组为西欧规划一个公共移动系统。该小组被命名为“移动通信特别小组”“Groupe Speciale Mobile”，为此系统也被称为 GSM，表示全球移动通信系统(Global System for Mobile communications)

2、。,GSM网络结构模型,GSM网络被分成三个子系统： 网络交换子系统(NSS) 基站子系统(BSS) 网络管理子系统(NMS)或者操作维护子系统（OMC）,GSM网络子系统-NSS,功能：主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的 数据库功能 呼叫控制：识别用户，建立呼叫，通话结束后释放连接 计费：收集有关呼叫的计费信息 移动性管理：保持用户的位置信息 和其它网络、基站相关的命令 用户数据处理 用户定位,GSM网络子系统NSS-MSC的功能,GSM网络子系统NSS-VLR的功能,GSM网络子系统NSS-HLR的功能,GSM网络子系统NSS-AUC的功能,GSM网络子系统NSS-E

3、IR的功能,GSM网络子系统 -BSS,组件： 基站控制器(BSC),基站收发器(BTS),码型转换器(TC) 功能： 无线信道控制，BTS和TC控制 Air 和 A 接口信令，MS-NSS连接确立 移动性管理，语音代码转换 统计数据收集,GSM网络子系统 BSS-BSC的功能,GSM网络子系统 BSS-BTS的功能,GSM网络子系统-NMS,Database and Communications Servers,NMS/2000,GSM Network,功能：对GSM系统的各个功能实体进行管理 维护测试功能 障碍检测及处理功能 系统状态监视功能 系统实时控制功能 局数据修改 告警、话务、统计

4、功能,移动台MS功能,GSM接口-NSS内部接口,GSM接口-BSS侧接口,GSM接口-BSS侧接口-A接口,GSM接口-BSS侧接口-Abis接口,GSM接口-BSS侧接口-Um接口,GSM网络结构简介 GSM核心网到3G的演进 TD-SCDMA网络结构简介 四川移动话务、信令网结构 成都移动话务、信令网结构,内容介绍,BTS,BSC,SGSN,GGSN,GGSN,CG,计费系统,路由器,服务器,局域网,企业,BG,LIG,GPRS网络结构,SGSN =服务GPRS 支持节点 GGSN =网关GPRS支持节点 NMS=网络管理系统 BG = 边界网关 CG = 计费网关 FW = 防火墙 L

5、IG =合法拦截网关,FW,FW,NMS,DNS,MSC/VLR,HLR AuC EIR,SMS-GMSC SMS-IWMSC,GPRS网络,GPRS-General Packet Radio Service：通用无线分组业务 基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。 GPRS是一项高速数据处理的技术，数据以“分组”的形式传送到用户手上。 用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务,包括收发E-mail、 进行 Internet浏览等 EDGE-Enhanced Data Rate for GSM Evolution ：增强型数据速率GSM演进技术 采用现

6、有的GSM频率，同时还利用了大部分现有的GSM设备，只需对网络软件及硬件做一些较小的改动， 提供诸如互联网浏览、视频电话会议和高速电子邮件传输等无线多媒体服务。 由于EDGE是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术，比二代半技术GPRS更加优良，因此也有人称它为2.75代技术,GSM 和 GPRS 网络,Control plane,Gateway plane,Mobility Core,SDH/PDH/DWDM,PSTN,GSM/EDGE,Fiber,ADM/TM,QoS-awareIP backbone,Internet,MSC,HLR,核心网络：由一系列完成用户位置管理

7、、网络功能和业务控制等功能的物理实体组成，物理实体包括（G）MSC、HLR、SCP、SMC、GSN等。,Control plane,Gateway plane,Mobility Core,ADM/TM,Internet,MSC,* IP over any L2/L2.5 = PoS, IPoverATM, Ethernet, Gigabit Ethernet, MPLS,3GPP Release 99,3G MSC,PSTN,GSM/EDGE/WCDMA,SDH/PDH/DWDM,QoS-awareIP backbone*,3G MSC,3G SGSN,3G HLR,R99 核心网络,1999

8、年4月3GPP完成第一个版本，之后对内容不断进行增补和修改，2001年3月最终冻结。但2000年12月之后的版本变动不大。 核心网络分为CS域和PS域。CS域以原有的GSM网络为基础，PS域以原有的GPRS网络为基础。 CS域：用于向用户提供电路型业务的连接，实现方式包括TDM方式和ATM方式。它包括MSC/VLR、GMSC等交换实体以及用于与其它网络互通的IWF实体等。 PS域：用于向用户提供分组型业务的连接，实现方式为IP包分组方式。它包括SGSN、GGSN以及与其它PLMN互连的BG等网络实体。 主要变化体现在新的无线技术的引入，核心网络无根本性改变。 呼叫控制部分的信令增强了对多媒体业

9、务的支持。 移动性管理仍沿用MAP信令，只是由于对CAMEL、GPRS等功能的增强而对MAP信令做了相应的补充。,R99 核心网络-功能实体(1),CS域和PS域共用的功能实体 HLR：完成移动用户的数据管理（MSISDN、IMSI、PDP ADDRESS、LUM INDICATOR、签约的电信业务和补充业务及其业务的的适用范围）和位置信息管理（MSRN、MSC号码、VLR号码、SGSN号码、GMLC等） VLR：处理当前用户的各种数据信息 AUC：存储用户的鉴权信息（密钥） EIR：存储用户的IMEI信息 SMSGMSC和SMS IMSC：SMSGMSC用于保证短消息正确的由SC发送至移动用

10、户。SMS IMSC用于保证短消息正确的由用户发送至SC。,R99 核心网络-功能实体(2),CS域功能实体 MSC：完成电路交换型业务的交换功能和信令控制功能。 GMSC：在某一个网络中完成移动用户路由寻址功能的MSC。GSMC可以与MSC合设，也可分设。 IWF：与MSC紧密相关的一个功能实体。完成PLMN网络与ISDN、PSTN、PDN网络之间的互通（主要完成信令转换功能），其具体功能可以根据业务和网络种类的不同进行规定。 PS域功能实体 GSN（SGSN、GGSN）：完成分组业务用户的分组包的传送。存储用户的签约信息（IMSI、PDP ADDRESS）和位置信息（SGSN：VLR号码、

11、CELL或ROUTING AREA； GGSN：SGSN号码）。 BG：完成两个GPRS网络之间的互通，保证网络互通的安全性。,R99 核心网络-接口(1),核心网络与接入网络间接口 A接口：完成BSS管理、移动性管理和呼叫控制功能。 Gb接口：完成分组数据传输和移动性管理功能。 Iu-cs接口：完成RNS管理、移动性管理和呼叫控制功能。 Iu-ps接口：同Iu-cs接口。 核心网络内部接口CS域 MSC与VLR之间的B接口：完成用户的移动性管理、位置更新和补充业务的激活等功能。此接口为内部接口，标准不规范。 MSC与HLR之间的C接口：获取用户的MSRN和与智能业务相关的用户状态、用户位置等

12、信息。 VLR与HLR之间的D接口：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。 MSC之间的E接口：用于两个MSC之间的切换过程。同时，若一个MSC兼作SC，当向一个用户发送或接受短消息时，也需在此接口传送信息。 MSC与EIR之间的F接口：交换相关信息，用于EIR验证用户的IMSI状态信息。 VLR之间的G接口：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。,R99 核心网络-接口(2),核心网络内部接口PS域 SGSN与HLR之间的Gr接口：完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理。同C接口功能相似。 SGSN与GGSN之间的Gn、 G

13、p接口：采用GTP协议，在GSN设备间建立隧道，传送数据包。 GGSN与HLR之间Gc的接口：可选接口。 SGSN与EIR之间的Gf接口： GGSN与外部网络之间的Gi接口： CS域、PS域共用的接口 MSC/VLR与SGSN之间的Gs接口：用于MSC与SGSN之间的联合位置更新。 HLR与AUC之间的H接口：用于鉴权和加密。内部接口，不规范。,Control plane,Gateway plane,Mobility Core,PSTN,MSC,ADM/TM,Internet,MSC,Upgraded element,3G MSC,引入软交换MSS： 3GPP Release 4,MSS,Qo

14、S-awareIP backbone orIP+ATM,GSM/EDGE/WCDMA,SDH/PDH/DWDM,HLR,GCS,3GPP R4 的结构控制面(MSS)和用户面(MGW)的分离+承载多样化,用户面,控制面,PSTN,Internet,3G MSC,Iu-CS RANAP,BSSAP,Mc H.248,Nb,NcBICC, (SIP-T),MAP,CAP,SIGTRAN IP,TDM, IP, ATM,Iu-PS RANAP,Gb, Gn,GTP,话务,信令,R4引入基于NGN的核心网框架,3GPP R4核心网络,R4： 2001年3月完成第一个版本。 主要变化 无线接口：TDSC

15、DMA无线技术的基本完成 核心网络：MSC被拆分为MSC Server和MGW两部分，在CS域首先向ALL IP网络迈进一步。 PS域没有变化 新增TSGW和RSGW功能实体，为IM(IP Multimedia)域的引入进行准备,R4核心网络-功能实体,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。 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。 R-SGW：完成信令转换工作。即完成SS7的传送层MTP

16、与SIGTRAN的传送层SCTP/IP之间的转换，同时实现在SS7和IP 之间MAP_E和MAP_G的信令互通。高层信令MAP、CAP不进行转换。 T-SGW：未定,Iu-CS,MSS,AAL2ATM,TDM,H.248IP,GCS,Mc,MGW,Nc,Nb,Mc,SigtranIP,ATM/IP: BICC TDM: ISUP,Mc: MSS-MGW之间的接口, 通过H.248协议实现MSS对MGW的控制 Nc: MSS/GCS-MSS/GCS之间的接口,呼叫控制协议为BICC或ISUP Nb: MGW-MGW之间的接口,承载可以为IP,ATM或TDM Sigtran: 实现了现有SS7信令

17、在IP网上的传输,MAP,CAP,MGW,RANAPAAL5/ATM,SS7,SigtranIP,H.248IP,3GPP R4 网络中的接口和协议,IP, ATM, TDM,R4核心网络-接口,（G）MSC Server与MGW之间的Mc接口：支持多种呼叫模式、多种媒体的灵活的连接处理。使用IETF MEGACO（即H.248） 协议。 MSC Server与（G）MSC Server之间的Nc接口：完成局间的呼叫控制。使用基于ISUP的BICC呼叫控制协议。 MGW之间的Nb接口：完成承载方式的控制和用户信息（语音、数据、图象、多媒体）的传送，完成不同媒体帧格式之间的转换。可以使用RTP/

18、UDP/IP或AAL2/ATM协议。 HSS(HLR)与RSGW之间的Mh接口：完成用户移动性管理信息、业务签约信息在不同网络（R99、R4、R5）之间的交换。,Control plane,Gateway plane,IPv6 Mobility Core,IP/MPLS,SGSN,SDH/PDH,Internet,GGSN,MGW,MSS,PSTN,全IP网络的第一步： 3GPP Release 5,GSM/EDGE WCDMA,3G SGSN,MGW,HLR,Control plane,Gateway plane,Mobility Core,PSTN,MSC,ADM/TM,Internet,

19、HLR,3G MSC,全IP网络,MGW,HSS,EDGE/WCDMA,SDH/PDH/DWDM,QoS-awareIP backbone,HSS,CPS,GCS,3GSGSN,3GPP R5核心网络,R5 主要变化体现在 无线接口：IP技术成为无线接入网络的承载技术 核心网络：大量新的功能实体的增加，改变了原有的呼叫流程。IP技术成为所有信令消息的承载技术。,ALL IP网络的出现：不但在核心网络实现IP，在无线接入部分也引入IP。 使用IPV6协议作为基本的IP承载协议。 为适应IP多媒体业务的出现，新增IPM子域。引入大量新的功能实体。 可连接多种无线接入技术。 智能业务的控制更加灵活。

20、,R5核心网络-功能实体(1),呼叫状态控制功能( Call State Control Function, CSCF ) 入呼叫网关功能(Incoming call gateway, ICGW) 是入呼叫的第一个入口点，完成入呼叫的选路 入呼叫业务触发（如呼叫屏蔽，无条件呼叫前转） 查询地址处理 与HSS进行通信,呼叫控制功能( Call Control Function, CCF) 呼叫建立/终结，以及状态/事件管理 与MRF交互，以便支持多方会话和其他业务 计费、审计、拦截等事件或其他事件的报告 接收和处理应用层注册 查询地址处理 向应用和业务网络提供业务触发机制（业务能力特性） 提供与

21、网络有关的位置服务 检查对于当前的预约登记，是否允许进行所请求的呼出通信,R5核心网络-功能实体(2),服务概要数据库功能(Serving Profile Database, SPD) 与归属地的HSS进行交互，接收Release 2000 全IP网络用户的概要信息，也可以依据与归属域达成的服务级别协定，存储这些信息 通知归属域用户的接入信息(包括CSCF信令传送地址，用户ID等) 缓存与用户接入有关的信息 地址处理功能(Address Handling, AH) 对地址进行分析、翻译修改(如果要求的话), 地址携带，别名地址映射 可以向网络间选路提供临时地址处理,R5核心网络-功能实体(3)

22、,归属用户服务器(Home Subscriber Server, HSS) HLR的功能：存储用户的标识、业务数据、位置数据等信息。 AUC/AAA的功能：对用户进行认证。 传送信令网关( Transport Signalling Gateway ， T-SGW)：是PSTN/PLMN网络的终结点，包括下列功能： 在IP层上对来自PSTN/PLMN的与呼叫有关的信令进行映射，然后将它发送给MGCF；或者接收来自于MGCF的与呼叫有关的信令，然后在IP层上对其进行映射，再将它发送给PSTN/PLMN 提供PSTN/PLMN与IP传输层之间的地址映射,R5核心网络-功能实体(4),媒体网关控制功能

23、(Media Gateway Control Function, MGCF)： 对一个特定网络而言，媒体网关控制功能是PSTN/PLMN网络的终结点。它包括下列功能： 呼叫状态的控制，即对与MGW中的媒体信道连接有关的部分进行控制 与CSCF进行通信 对于来自传统网络的入呼叫，MGCF依据它们的路由号选择相应的CSCF 实现传统网络呼叫控制协议(如ISUP,R1/R2)和R00网络呼叫控制协议之间的转换 MGCF可以接收带外信息，然后将它发送给CSCF/MGW,多媒体资源功能(Multimedia Resource Function，MRF) 提供多方呼叫和多媒体会议功能。它与H.323网络中

24、的多点控制单元(MCU)的功能相同。 在多方/多媒体会议中，与GGSN和MGW共同负责承载业务控制。 可以与CSCF进行通信，对多方/多媒体会话进行业务认证(validation),R5核心网络-接口,Cx 参考点(HSS CSCF) 与分配服务CSCF有关的信息 与从HSS至CSCF的选路信息检索有关的信息 UE-HSS信息（以隧道方式通过CSCF） Gm 参考点(CSCF UE) 向CSCF注册 发起与接收呼叫 控制补充业务 Gi 参考点(GGSN 多媒体IP 网络) Mg 参考点(MGCF CSCF) ：采用IETF的 SIP协议。,Mm 参考点(CSCF 多媒体IP 网络)：接收来自于

25、另一个VoIP呼叫控制服务器或者终端的呼叫请求。 Mr 参考点(CSCF - MRF)：支持CSCF控制MRF中的资源。 Ms 参考点(CSCF R-SGW) Mw 参考点(CSCF CSCF),GSM网络结构简介 GSM核心网到3G的演进 TD-SCDMA网络结构简介 四川移动话务、信令网结构 成都移动话务、信令网结构,内容介绍,TD-SCDMA网络结构-核心网,TD-SCDMA核心网采用3GPP R4版本架构，由电路域(CS)和分组域(PS)组成。其中电路域由MSC server、MGW、VLR、HLR、AUC等功能单元组成。分组域由SGSN、GGSN、BG、CG、DNS、HLR、AUC等

26、功能单元组成。电路域和分组域共用HLR、AUC功能单元。,MSC Server,IP/MPLS backbone,MGW,IP router,机房1,机房n,DNS,SGSN GGSN .,机房3,机房2,信令承载在IP上,信令承载在IP上,物理传输可基于SDH.,机房内的连接,TD-SCDMA核心网基本业务和具备功能,2G基本功能主要包括：移动性管理功能、基本业务功能、多网多号的网络功能、信令的加密及完整性保护功能、运营商间业务互通功能、安全功能等。 3G新增功能主要包括：TD-SCDMA与2G互操作功能、TD-SCDMA系统所定义的服务质量机制、HSDPA、MBMS(Multimedia

27、Broadcast Multicast Service)功能、用户分类服务功能、视频类业务功能、五元组鉴权、双向鉴权等。,TD-SCDMA无线接入网络系统（RAN）由一组通过Iu连到核心网（CN）的无线网络子系统（RNS）组成。 一个RNS由一个基站控制器（RNC）和一个或多个基站Node B组成。 RNC和Node B之间通过Iub接口连接。UE通过空中接口（Uu）接入RNS。,TD-SCDMA网络结构-无线接入网,RNC 负责管理控制同一RNS内的小区资源，为移动用户提供接入控制和无线资源分配功能，并为控制信令和各种业务提供无线接入承载。 Node B可处理1个或多个小区，包含可选的宏分集

28、功能，通过空中接口Uu与移动终端接口。,RNC 和 Node B功能,Iub 接 口,Iub为RNC和NodeB之间的开放接口, 类似于GSM BSS中的Abis口， 它实现如下功能： Iub接口传输资源管理Node B逻辑操作维护 特定操作维护传输的实现系统信息管理 公共信道传输管理专用信道传输管理 共享信道传输管理定时与同步管理,目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下，NodeB与RNC 之间一般采用以下两种物理传输方式： E1 STM-1光传输 在逻辑上，Iub接口采用ATM PVC来承载控制面消息（AAL5）和用户面数（AAL2）。,Iub 接 口,Iu接口,Iu为RNC和CN之间的

29、开放接口。Iu接口包括两个域：Iu-CS和Iu-PS。Iu-CS域连接RNC和CN的电路域，为电路数据业务如话音、ISDN数据业务提供传输承载；Iu-PS为RNC与CN之间的分组数据业务如IP、X.25等提供传输承载。,Iu接口类似与GSM中的A接口，它具有如下功能： 无线接入承载（RAB）管理 无线资源管理 速率适配 Iu链路管理 Iu用户面管理 移动性管理 安全性管理 业务及网络接入功能,Iu接口,目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下，CN与RNC之间一般采用SDH传输如：STM-1/STM-4/STM-16等。 由于CN存在CS和PS两个域，CS数据采用PVC+AAL2方式承载；PS

30、数据采用IPOA+GTP-U方式传送分组数据。RNC和CN之间的信令连接由SCCP链路承载。,Iu接口,GSM网络结构简介 GSM核心网到3G的演进 TD-SCDMA网络结构 四川移动话务、信令网结构 成都移动话务、信令网结构,内容介绍,四川移动话路网结构,四川移动话路网结构(1),中国移动现有两张相对独立的长途汇接网，一张为TDM 汇接网，另一张为长途软交换汇接网。目前两张网采用按比例疏通长途业务的方式，由MSC、GMSC 将话务按比例分别送至两张网。 四川省一级汇接中心TMSC1(简称A局）目前有1对：TMSC1-1,TMSC1-2,省内二级汇接中心TMSC2（简称B）目前有2 对：TMS

31、C2-1，TMSC22和TMSC2-3 ，TMSC2-4 四川移动目前GSM 话路网为二、三级混合结构，省内各地的MSC、GMSC与所属汇接区的A 局、B 局、TMG均设有直达中继电路。成都A1、A2、TMG1-8 按照一定比例疏通省际话务，成都B1、内江B2 疏通省内长途话务，成都B3、成都B4 为省内业务汇接局，疏通彩铃业务、1860/1861 客服业务、天府卡充值业务等,四川移动话路网结构(2),TMSC2 与TMSC1 之间、TMSC1 与TMG/SG之间设置少量的过桥电路，在一对汇接中心有话务溢出时，可以通过备用电路转接到另一对汇接中心转接。 按计划，TMSC2-1 和TMSC22

32、以后将主要负责1860/1861 等业务，其上目前所承载的省内长途话务将逐步改为由TMG负责。 四川移动各本地网内MSC 与GMSC 之间设置直达中继，以疏通移动网与其他网之间的话务。 本地网内各MSC 之间设置直达电路，以疏通MSC 之间的直达呼叫或越局切换。,四川移动信令网结构,四川移动信令网结构,四川省移动信令网在成都设置一对高级信令转接点HSTP 和三对低级信令转接点LSTP,已成为标准三级网结构。 成都详细说明见后。 其他地市MSC/GMSC、HLR：按照大区制原则均以负荷分担的方式接入相对应的一对LSTP，省内消息直接通过LSTP 疏通，省际信令消息则通过LSTP 再转接至一对HS

33、TP疏通，其中川南、川西片区的信息量由LSTP1、LSTP2 转接，川东、川北片区的信息量由LSTP3、LSTP4 转接，两对LSTP 之间的信息量通过它们之间的B 链路进行转接。 业务平台（SGSN、SMSC、SCP 等）：根据设备提供的业务范围，分别与归属的LSTP连接，对于按照信令区设置的业务平台，按照信令区分区连接；对于无法细分到某一信令区的设备，与三个信令区的STP 设备连接,四川移动IP承载网结构,四川移动IP承载网结构,随着网络承载业务数量和网络业务流量的不断增加，为满足各业务的承载需要，打造高服务质量的多业务承载平台，中国移动正在进行IP专用承载网四期扩容改造和省内延伸二期工程

34、的建设，全网将覆盖全国31 个省市自治区所有约330个地市节点以及全国网管中心节点。 在北京、上海、广州、沈阳、南京、武汉、成都、西安、杭州9 个城市分别配置2台核心路由器（CR）或核心兼作汇聚路由器（CR/BR）构成9对核心层节点 在其他省省会城市以及厦门、广州、深圳、大连、无锡、青岛分别成对配置汇聚路由器（BR）或汇聚兼作接入路由器（BR/AR），构成27 对汇聚层节点； 在全国绝大部分地市成对配置接入路由器（AR），构成接入层节点。 IP专用承载网采用非对称的网络拓扑结构，采用BGP MPLS VPN作为全网业务、应用的统一组织方式，具备网络服务质量保障体系和业务故障恢复解决方案，逐步实

35、现中国移动软交换网内部管理系统、网络运营支撑系统和移动增值应用系统等业务承载。,GSM网络结构简介 GSM核心网到3G的演进 TD-SCDMA网络结构简介 四川移动话务、信令网结构 成都移动话务、信令网结构,内容介绍,成都移动话路网结构,成都移动话路网结构(1),成都本地话路网采用“汇接直连”的组网方式 2007 年之前建设的交换网元MSC1-18 以及GMSC1-4 之间，采用网状直连的话路组网方式； 2007 年建成软交换MSC19-27 以及GMSC5/6 之后，同一机房内MSC 间仍采用网状直连方式，而软交换MSC 与TDM-MSC 及异局址的软交换MSC 均通过软交换关口局D5/6 转接，即MSC19-27 与现有11 个传统制式TDM-MSC 间均通过软交换关口局D5/6 转接； MSC1