3G培训教材--核心网络(0418)

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1、,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,中国移动3G高级培训之十一,3G培训教材之十一,核心网网络结构和协议,中国移动通信集团公司技术部,2001年4月,核心网络的定义及其核心网络的不同阶段,R99核心网络,R4核心网络,R5核心网络,核心网络的平滑演进,2,核心网络的定义,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，物理实体包括（G）MSC、HLR、SCP、SMC、GSN等。核心网络又分为归属网络、拜访网络和传送网络3类。（参见3GPP规范23.101）,3,3G核心网络的不同阶段（1）,R99：,1999年4

2、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。,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。,R4：,2001年3月完成第一个版本。,主要变化,无线接口：TDSCDMA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，开始实施向ALL IP网络的过渡,4,3G核心网络的不同阶段（2）,R5（又称ALL IP网络）,预计2001年12月完成第一个版本，根据目前的情况，可能会推迟到2002年初。,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

3、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。,5,核心网络的定义及其核心网络的不同阶段,R99核心网络,R4核心网络,R5核心网络,核心网络的平滑演进,6,R99核心网络,R99核心网络结构,基本结构,LCS网络结构,CAMEL网络结构,CBS网络结构,核心网络的功能实体,核心网络的接口协议,Mobile IP,7,R99核心网络结构（1）,基本结构,8,R99核心网络结构（2）,MS,BSS,E-MSC/VLR,E-GMSC,NodeB,NodeB,HLR/AUC,E-GGSN,PSTN/ISDN,Internet,A,Gb,Iub,Iub,Iur,RNC,RNC,Iu

4、cs,Iups,E-SGSN,电路域,分组域,9,R99核心网络结构（3）,LCS网络结构,10,R99核心网络结构（4）,智能网网络结构,11,R99核心网络结构（5）,CBS网络结构,注：在GSM阶段，CBC（Cell Broadcast Center)不属于CN。,12,R99核心网络特色及核心技术（1）,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

5、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。,13,R99核心网络特色及核心技术（2）,MSC与SGSN两个功能实体可以合设也可独立设置。,呼叫控制部分的信令增强了对多媒体业务的支持。,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。,14,R99核心网络基本网络（各功能实体的功能）（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（MS

6、RN、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发送至移动用户。SMS IMSC用于保证短消息正确的由用户发送至SC。,15,R99核心网络基本网络（各功能实体的功能）（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、P

7、STN、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。,16,R99核心网络基本网络（各功能实体的功能）（3）,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、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。,17,R99核心网络基本网络（网络接口）（1）,基本网络,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。（08系列）,

8、Gb接口：完成分组数据传输和移动性管理功能。（08.14、08.16、08.18）,Iu-cs接口：完成RNS管理、移动性管理和呼叫控制功能。（25.41系列）,Iu-ps接口：同Iu-cs接口。（25.41系列）,18,R99核心网络基本网络（网络接口）（2）,基本网络,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、用户位置等信息。（29.002、23.078）,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

9、户状态、用户位置等信息。（29.002、23.078）,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。（29.002）,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。（29.002）,19,R99核心网络基本网络（网络接口）（3）,基本网络,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。（29.002）,S

10、GSN与GGSN之间的Gn、Gp接口：采用GTP协议，在GSN设备间建立隧道，传送数据包。,（29.060）,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。（29.016、29018）,HLR与AUC之间的H接口：用于鉴权和加密。内部接口，不规范。,20,R99核心网络基本网络,（与PHASE 2阶段的比较）（1）,CS域：,在R99中，呼叫控制仍采用ISUP等协议，移动性管理仍采用MAP协议。,ISUP等协议没有什么改动

11、，MAP协议与与GSM MAP Phase2+相比，由于在R99阶段引入了一些新的业务和功能，为此，MAP定义了新的接口、程序和参数。新引入的业务包括：定位业务，号码可携性业务，智能业务的增强等。,增加了基于ATM传输技术的Iu CS接口。,21,R99核心网络基本网络,（与PHASE 2阶段的比较）（2）,PS域,Iu PS接口：Gb接口变成Iu PS接口，接口采用全新的协议栈，底层基于ATM传输，用户数据的传输采用GTP/UDP/IP隧道传输方式，相关的一些地址、编号与标识也有所改变；,GTP格式改变，由原来的20字节固定长度的格式改为812字节可变长度的格式，并增加了扩展字头功能。此外，

12、整个GTP字头的比特分配也发生了较大改动，去除了流标志等字段。信令消息和信息单元有增删。,利用隧道端点标识TEID取代2G GPRS系统中的隧道标识TID，用于标识传送PDP上下文用户数据和信令的隧道。与TID相比，TEID与IMSI和NSAPI没有固定的对应关系，它只是由接收端指定的一个隧道端点标识，在相应的信令消息中告知对端，令其在发送相关数据或信令时使用该TEID所标识的隧道。,增加了CAMEL的支持：在各工作流程中定义了CAMEL相关的业务触发点。,22,R99核心网络基本网络,（与PHASE 2阶段的比较）（3）,PS域,移动性管理：,2G GPRS在MS与SGSN之间实施加密，而R

13、99 UMTS PS则放在MS与RNC之间实施，加密算法也不同；,定义了新的移动性管理状态模型；,由于UTRAN增加了Iur接口用于切换，分组数据业务在切换时的位置管理程序也作了相应的改变；,增加了2G与3G系统间切换的程序；,对Internet接入支持功能的增强：R99 UMTS PS网络强调了对Internet的支持能力而去除了对其它网络业务如X.25的支持能力，删除了需求不大的业务方式如匿名接入，而对于逐渐兴起的Internet业务如MIP则增加了相关的功能和业务流程。,QoS方面：2G GPRS对分组数据业务所定义的QoS参数和要求比较复杂，不便于实施。UMTS将它所要支持的各种业务分

14、成四大类，分别考虑其QoS要求及保证机制。但在QoS相关的协商和修改业务流程上，R99 UMTS PS与原GPRS基本相似。,23,R99核心网络基本网络,（与PHASE 2阶段的比较）（4）,对多媒体业务的有力支持（CS域、PS域）：在原有的呼叫控制协议（24.008）和原有的会话管理协议(23.060)的基础上，增加多媒体控制协议。,24,R99网络CS域呼叫流程（1）,H.324终端到H.324终端的呼叫流程,呼叫控制,能力交换,逻辑信道信令过程,信息传送,呼叫释放,25,R99网络CS域呼叫流程（2）,H324终端支持语音、数据、图象等多媒体信息的传送。,H324协议是ITUT定义的适

15、用于GSTN（普通交换电话网络）的，用于,描述低速率多媒体终端通信过程的通信协议。包括H223复用协议、H245多媒体控制协议、H263图象编码协议和G.723.1语音编码协议等。,整个呼叫流程分为呼叫建立过程、能力交换过程、逻辑信道信令过程、信息传送过程和呼叫释放过程5个阶段。,呼叫建立仍使用0408规定的呼叫建立过程。,能力交换过程和逻辑信道信令过程均为H245定义的多媒体控制过程。,能力交换用于在逻辑信道建立前，对发送端设备和接收端设备的能力进行协商，以使多种媒体流能正确的在两端进行传送。,26,R99网络CS域呼叫流程（3）,逻辑信道的信令过程包括逻辑信道的打开和关闭，采用证实协议过程

16、实现。其设计思路是首先建立连接，确保接收方能够接收并已准备好接收对端发送的数据后，才开始媒体数据的传送。在新的逻辑信道建立时，接收方必须确保原有逻辑信道的通信不受影响。,逻辑信道均是单向的，语音业务要求的双向逻辑信道有一对单向逻辑信道构成，占用两个逻辑信道号。,所谓逻辑信道的打开，就是通信双方通过逻辑信道打开消息和证实消息交换各自分配的端口号。,逻辑信道的关闭由发送方发起。,信息传送使用H223复用协议，将多个逻辑信道复用为一个物理信道进行传输，同时进行一定的差错控制。,27,R99网络PS域呼叫流程（1）,H.323终端到H.323终端的呼叫流程,注：参考流程，R99并未真正实现PS域的多媒体业务。,呼叫接纳控制,呼叫控制,能力交换/逻辑信道信令过程/信息传送,呼叫释放,28,R99网络PS域呼叫流程（2）,H323协议是ITUT定义的适用于分组网络的多媒体通信协议。H323协议假设基于的分组网络不确保业务的QOS。H323协议包括H225 RAS协议、H225呼叫信令、H245多媒体控制协议和音视编码协议。,整个呼叫流程分为呼叫接纳控制、呼叫控制、能力交换、逻辑信道信令过程、信息传