我国移动核心网基本原理培训讲义

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1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,,Huawei Confidential,英文标题,:32-35pt,,颜色,: R153 G0 B0,,内部使用字体,:,,FrutigerNext LT Medium,,外部使用字体,: Arial,,,中文标题,:30-32pt,,颜色,: R153 G0 B0,,字体,:,黑体,,,,,英文正文,:20-22pt,,子目录,(2-5,级,) :18pt,,颜色,:,黑色,,内部使用字体,:,,FrutigerNext LT Regular,,外部使用字体,: Arial,,,中文正文,:

2、18-20pt,,子目录,(2-5,级,):18pt,,颜色,:,黑色,,字体,:,细黑体,,,,,,,配色参考方案：,,建议同一页面内不超过四种颜色，以下是,13,组配色方案，同一页面内只选择一组使用。（仅供参考）,,,,,客户或者合作伙伴的标志放在右上角,.,,,,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,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,,英文目录标题,:35-40pt,,颜色,: R153 G0 B0,,内部使用字体,:,,FrutigerNext LT Medium,,外部使用字体,: Arial

3、,,,中文目录标题,:35-40pt,,颜色,: R153 G0 B0,,字体,:,黑体,,,,英文目录正文,:28-30pt,,子目录,(2-5,级,) :20-30pt,,颜色,:,黑色,,内部使用字体,:,,FrutigerNext LT Regular,,外部使用字体,: Arial,,,中文目录正文,:28-30pt,,子目录,(2-5,级,):20-30pt,,颜色,:,黑色,,字体,:,细黑体,,,,,,,Thank you,,我国移动核心网基本原理培训,目录,系统结构和接口协议,,移动区域与编号计划,,典型流程介绍,,GPRS,介绍,,R4,核心网介绍,GSM,核心网网络结构与

4、功能,MSC,：,移动交换中心,BSS,：,GSM,基站子系统,VLR,：,拜访位置寄存器,NSS,：,网络子系统,SGSN,：,服务,GPRS,支持节点,HLR,：归属位置寄存器,GGSN,：,网关,GPRS,支持节点,PSTN,：,公用电话交换网,BTS,BSC,,SGSN,GGSN,A,Gb,HLR,,PSTN,IP,,backbone,BTS,BSS,NSS,C/D,MSC/VLR,GMSC,SS7/TDM,E,C/D,OSS,Page 3,,GSM,核心网电路域主要接口,A接口、Um接口为开放式接口，Abis接口一般不开放,,由于MSC/VLR一般合设，B接口一般为内部接口,,由于E

5、IR一般没有使用，F接口一般不使用,MS,BTS,EIR,BSC,BSC,MSC,VLR,MSC,VLR,HLR/AUC,Um,A,Abis,F,C,B,G,D,E,Page 4,GSM,核心网电路域主要接口协议,接口,协议,相关实体,功能,A,BSSAP,MSC /BSC,此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。,B,内部接口,MSC/VLR,用于移动业务交换中心（,MSC,）向访问用户位置寄存器（,VLR,）询问有关移动台（,MS,）当前位置信息或者通知访问用户位置寄存器（,VLR,）有关移动台（,MS,）的位置更新信息等。,C,MAP,MSC/HLR,用于传递路

6、由选择和管理信息,D,MAP,HLR/VLR,,,用于交换有关移动台位置和用户管理的信息，为移动用户提供的主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫,E,MAP,MSC/MSC,用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换,F,MAP,MSC/EIR,用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息,G,MAP,VLR/VLR,用于向分配临时移动用户识别码（,TMSI,）的访问用户位置寄存器（,VLR,）询问此移动用户的国际移动用户识别码（,IMSI,）的信息。,Page 5,目录,系统结构和接口协议,,移动区域与编号计划,,典型流程介绍,,GPRS,介绍,,R4,核心网介绍,小区,,解决频

7、率复用问题，在相邻的小区使用不同的频率，在相距较远的小区就采用相同的频率,,位置区,,在位置区内移动台移动时，不需要作位置更新。当寻 呼移动用户时，位置区内全部基站可以同时发寻呼信号,区域定义,,…,,PLMN,区,,服务区,MSC,区,...,位置区,...,基站覆盖区,...,小区,Page 7,编号计划,移动用户,,永久性编码：,IMSI,、,MSISDN,,临时性编码：,TMSI,、,MSRN,、,HON,在,GSM,系统中，出于识别的目的，定义了如下的一些编号：,网络组件,,NSS,：,MSC Number,、,VLR Number,、,HLR Number,移动设备,,IMEI,P

8、age 8,IMSI,(International Mobile Subscriber Identity),GSM,系统分配给移动用户,(MS),的唯一的识别号,,存储在,SIM,卡,、,HLR,和,VLR,中，在无线接口及,MAP,接口上传送,460,,00,,028 1234567,MCC,MNC,MSIN,最长,15,位,Page 9,TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity),TMSI,是为了加强系统的保密性而在,VLR,内分配的临时用户识别，,在某一,VLR,区域内与,IMSI,唯一对应,.,,TMSI,分配原则：,,包含四个字节，可以由八

9、个十六进制数组成，其结构可由各运营部门根据当地情况而定,,要避免在,VLR,重新启动后,TMSI,重复分配，可以采取,TMSI,的某一部分表示时间或在,VLR,重起后某一特定位改变的方法,Page 10,MSISDN (Mobile Subscriber International ISDN/PSTN number),MSISDN,是指主叫用户为呼叫,GSM PLMN,中的一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网,PSTN,号码,,存储在,HLR,和,VLR,中，在,MAP,接口上传送,86,,135,,0284 1234,CC,NDC,SN,目前国内为,13,位,Page 11,MSC-Nu

10、mber/VLR-Number,和,HLR-Number,MSC-Number/VLR-Number,,编码格式为,,CC+NDC+LSP,,CC,、,NDC,含义同,MSISDN,的规定，,LSP,（,locally significant part,）由运营者自己决定,,目前在,网上,MSC,与,VLR,都是合一,的，所以,MSC-Number,与,VLR-Number,基本上都是一样的,HLR-Number,,编码格式为,,CC+NDC+H0 H1 H2 H3 0000,，既用户号为全零的,MSISDN,,CC,，,NDC,含义同,MSISDN,的规定,.,Page 12,Roaming

11、-Number (MSRN ) &Handover-Number (,,HON ),MSRN,（漫游号码）,,用于被叫寻址,,在移动被叫或切换过程中由所在业务区的,MSC/VLR,临时分配,，在接续完成后立即释放,,编码格式为：,在,MSC-Number,的后面增加几个字节,,HON,（切换号码）,,HON,是用于两移动交换区（,MSC,区）间进行切换时，为建立,MSC,之间通话链路而临时使用的号码,Page 13,IMEI (International Mobile Station Equipment Identification),IMEI,唯一地识别一个移动台设备，,用于监控被窃或无效

12、的设备，还可用于判断设备类型,,TAC----,型号批准码，由欧洲型号批准中心分配,.,,FAC----,最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码,,SNR----,序号码,.,这个数字的独立序号码唯一地识别每个移动设备的,TAC,和,FAC,的,.,,SP------,备用,353306,,01,,062313,,4,6,位,TAC,2,位,FAC,6,位,SNR,1,位,SP,共,15,位,Page 14,目录,系统结构和接口协议,,移动区域与编号计划,,典型流程介绍,,GPRS,介绍,,R4,核心网介绍,移动用户呼移动用户流程,移动台完成了信道请求，业务请求，鉴权请求，信

13、道指配等步骤以后，,发,MSISDN,.,,MSCa,向,HLR/AUC,要,MSRN,，,HLR/AUC,向,VLRb,转发该消息,,VLRb,提供,MSRN,并回送至,MSCa,,MSCa,与,MSCb,建立了连接,,MSCb,向,BSSb,发出寻呼请求并找到,MSb.,BSS,MSC/VLRa,发,MSISDN,请求,MSRN,建立信令连接,寻呼,BSS,MSC/VLRb,HLR,MS,MS,请求,MSRN,返回,MSRN,返回,MSRN,呼叫建立,取路由,建连,通话,主叫方,被叫方,Page 16,PSTN,用户呼移动用户流程,主叫固定用户发起呼叫，,发,IAM,,网关,GMSC,向被

14、叫所在的,HLR/AUC,请求,MSRN,号,，,HLR,到被叫所在的,VLR,请求,MSRN.,,VLR,回送,GMSC,漫游号,MSRN,,GMSC,与被叫所在的,MSC,建立连接,.,,MSC,向,BSS,发,寻呼,请求，找到被叫移动台,.,,被叫移动台通过,BSS,向,MSC,发,寻呼响应,.,,MSC,连接证实（,CON-CONF,）,,MSC,完成被叫,MS,的,鉴权、加密、呼叫建立,等过程,.,,MSC,向主叫,PSTN,呼叫响应,发回地址全消息（,ACM,）和应答消息（,ANC,）,.,GMSC,⑴发,IAM,⑵请求,MSRN,⑷建立信令连接,⑸寻呼,BSS,MSC/VLR,H

15、LR,MS,请求,MSRN,⑶返回,MSRN,⑶返回,MSRN,PSTN,⑹寻呼证实,⑺连接证实,⑻鉴权加密,⑼响应呼叫,⑼响应呼叫,取路由,建连,通话,呼叫建立,Page 17,鉴权,通过鉴权，系统可以为合法的用户提供服务，对不合法的用户拒绝服务,,当用户要进行呼叫，位置更新等操作时，先需对其鉴权,,AUC不断地为每个用户提供一组参数（包括随即数RAND、符号响应SRES 和密匙KC等三个参数）,,在,SIM,卡中进行的算法：,,,Ki (IMSI) + RAND + A3 ---------> SRES,,Ki (IMSI) + RAND + A8 -------

16、--> Kc,Page 18,HLR,鉴权流程,主叫用户发出,IMSI,号到,VLR,,MSC/VLR,判断该,IMSI,是否为新,.,如为新卡，则向,AUC,申请五个三数组；如为旧卡，则调用,VLR,中的一个三数组,.,,VLR,发请求三数组消息到,AUC,,AUC,送回五个三数组,,VLR,使用一个三数组进行鉴权，其余四组待用,,MSC/VLR,通过,BSS,向,MS,发,RAND.,,MS,在,SIM,卡进行计算，得到,SRES,和,KC,值,,MS,将,SRES,和,KC,送回,MSC/VLR,进行核对,,若两个,SRES,一致，则鉴权成功，向,MS,返回接受消息：,TMIS,、,C

17、KSN,等,MS,MSC/VLR,⑴发,IMSI,到,VLR,⑶请求鉴权信息,⑷返回鉴权信息,⑺鉴权计算,⑻发鉴权计算结果,⑸选择三元组,⑹发,RAND,⑼鉴权结果,AUC,⑵,IMSI,判断,取信息,鉴权,鉴权结果,Page 19,位置更新,位置更新,,改变位置区及位置区的确认过程则称为位置更新,,分类,,常规位置更新,,IMSI,附着,,IMSI,分离,,强迫登记（周期性位置更新）,,隐式分离,MS,Page 20,位置更新流程,——,常规位置更新,以,TMSI,为标识，发位置更新请求,,向原,VLR,取,IMSI,和鉴权数据,,鉴权,,发送位置更新请求,,存储,VLR,号码,,取消原,V

18、LR,的位置信息,,插入用户数据,,位置更新完成,MS,新,MSC/VLR,⑴请求（,TMSI,）,（,2,）请求,IMSI,和鉴权参数,（,4,）位置更新请求,（,8,）位置更新响应,（,8,）位置更新接受,请求,处理,证实,原,MSC/VLR,HLR,（,2,）,IMSI,和鉴权参数,（,6,）删除位置消息和确认,（,7,）插入用户数据和确认,（,5,）存储,VLR,号码,（,3,）鉴权,Page 21,切换,切换的依据是,MS,对周邻的,BTS,信号强度的测量报告和,BTS,对,MS,发射信号及通话质量,.BSS,统一评价后决定是否进行切换,.,,切换的决定主要由,BSS,作出，当,BS

19、S,对当前,BSS,与移动用户的无线连接质量不满意，,BSS,根据现场情况发起不同的切换要求，也可由,NSS,根据话务信息要求,MS,开始切换流程,BSC/MSC,在,MS,通话阶段中,MS,小区的改变引起的系统相应操作，包括：,,小区内切换,,同基站内小区间切换,,同,BSC,内基站间切换,,同,MSC,内基站间切换,,同,PLMN,不同,MSC,之间切换,Page 22,切换流程,旧,BSC,把切换目标小区标志和切换请求发至旧,MSC,,旧,MSC,判断出小区属另一,MSC,管辖,,新,MSC,分配一个切换号（路由呼叫用），并向新,BSC,发送切换请求,,新,BSC,激活,BTS,的一个,

20、TCH—,业务信道,,新,MSC,收到,BSC,回送信息并与切换号一起转至旧,MSC,,在,MSC,间建立连接（也许会通过,PSTN,网）,,旧,MSC,通过旧,BSC,向,MS,发送切换命令，其中包含频率，时隙和发射功率,,MS,在新频率上发一接入突发脉冲（通过,FACCH,）,,新,BTS,收到后，回送时间提前量信息（通过,FACCH,）,,MS,通过新,BSC,和新,MSC,向旧,MSC,发送切换成功信息,MS,BTS,MSCa,⑴切换请求,⑶切换请求,⑵切换请求,⑷激活信道,⑻发接入脉冲,⑽切换成功响应,⑹建立连接,⑼回时间信息,⑺发切换命令,MSCb,BTS,BSC,BSC,⑸切换响

21、应,⑺切换命令,⑽切换成功信息,⑽切换成功信息,⑽切换成功信息,请求,响应,证实,源业务区,目的业务区,Page 23,移动始发短消息流程,Page 24,移动终结短消息流程,Page 25,目录,系统结构和接口协议,,移动区域与编号计划,,典型流程介绍,,GPRS,介绍,,R4,核心网介绍,GPRS,系统结构与接口,BTS,BSC,PCU,IP Backbone,MS,SGSN,GGSN,Internet,,/service,企业网,Firewall,HLR,CG,Gr,Gb,TDM,Gn,Gi,Ga,Ga,BG,DNS,Other PLMN,Gp,Gp,MSC,附着,激活,BSC,：,基站

22、控制器,DNS,：,域名服务器,SGSN,：,服务,GPRS,支持节点,CG,：,计费网关,GGSN,：,网关,GPRS,支持节点,BG,：,边缘网关,Page 27,地址,MS,的,PDP,地址与所接入的外部网络相对应,,MS,的,PDP,地址可以静态分配，也可以由,GGSN,动态分配,BSS,SS7,,GPRS,骨干网,GPRS MS,,,PDP,地址,,NSAPI,,P-TMSI,,IMSI,TLLI,SS7,编号,,,,SGSN,,,内部,PDP,,地址,SS7,编号,,,,GGSN,,,内部,PDP,,地址,TID =,,IMSI+NSAPI,X.25/X.75,网,,,X.121,

23、地址,IP,网,,,,IP,地址,外部地址,Page 28,APN,结构定义,APN,网络标识定义了,GGSN,所连接的外部网络，是,APN,的必选项,,APN,运营商标识定义了,GGSN,位于的,GPRS,骨干网，是,APN,的可选项,,包含了网络标识和运营商标识的,APN,对应一个,GGSN,的域名,cmwap.,mnc.mcc.gprs,APN,网络,,标识,APN,运营商,,标识,Page 29,GPRS,手机附着规程,(1),Attach_request,(IMSI),Triplet request,Authentication,Update_location,IMSI « curr

24、ent SGSN,,SGSN,MS,空闲状态,HLR,Page 30,GPRS,手机附着规程,(2),Insert_subscriber_data,Update_location_ack,IMSI «,TLLI,+ current RA,,+ subscription data,,SGSN,Attach_accept (TLLI),MS « TLLI,MS,就绪,HLR,Page 31,PDP,上下文激活规程,(1),Activate_PDP_context_req(,NSAPI,1,,type [+ @ of PDP] ,,APN,, QoS),TLLI ® (NSAPI,1,+ PDP

25、ctxt) « (,TID,+ IP@ of GGSN1,),,TLLI,Activate_PDP_ctxt,DNS_query (APN),DNS_response,(IP@ of GGSN1),DNS,,SGSN,MS,处于准备,,或就绪状态,Page 32,PDP,上下文激活规程,(2),Create_PDP_context response,(IP @),TID,1,,,IP @,,current SGSN,Activate_PDP_context_accept,(IP @),Create_PDP_context_req(type [+ @ of PDP] , APN, QoS)

26、,TLLI,1,« NSAPI + PDP context,,TID,1,Create_PDP_ctxt,,GGSN1@,,SGSN,,GGSN,Page 33,数据业务流程：彩信,发送方接入,GPRS,系统（附着、激活）,MSC,SGSN,GGSN,彩信中心,短信中心,彩信接收方,彩信发送方,发送方将彩信发送给彩信中心（彩信中心地址在手机中配置）,彩信中心通过短消息方式通知接收方有彩信到达,接收方接入,GPRS,系统（附着、激活）,接收方到彩信中心上下载彩信,①,⑤,④,③,②,Page 34,目录,系统结构和接口协议,,移动区域与编号计划,,典型流程介绍,,GPRS,介绍,,R4,核心网介

27、绍,R4,核心网网络结构与功能,MSC Server,：,MSC,服务器,UTRAN,：,通用陆地无线接入网,MGW,：,媒体网关,NSS,：,网络子系统,SGSN,：,服务,GPRS,支持节点,PS,：,分组交换域,GGSN,：,网关,GPRS,支持节点,CS,：,电路交换域,HLR,：,归属位置寄存器,PSTN,：,公用电话交换网,MGW,MGW,NodeB,RNC,,SGSN,GGSN,Iu-cs,Iu-ps,HLR,,PSTN,GMSC Server,MSC Server,IP,,backbone,BTS,UTRAN,CN,CS,PS,C/D,Nc,Mc,Mc,BSC,A,Gb,Nb,

28、Gp,SGSN,Gn,Page 36,R4,核心网主要接口协议,接口,协议,协议承载方式,相关实体,功能,Mc,H.248,IP,MSC Server-MGW,媒体网关控制接口，,MSC Server,控制,MGW,的资源等。,Nc,BICC,IP,、,ATM,、,TDM,MSC Server-(G)MSC Server,呼叫控制接口，与具体承载相独立。,Nb CP,IPBCP,隧道,MGW-MGW,承载控制接口，,IP,承载控制面功能。,,Q.AAL2,AAL5/ATM,MGW-MGW,承载控制接口，,ATM,承载控制面功能,Nb UP,RTP,IP,MGW-MGW,承载业务接口，,IP,承

29、载时用户面功能。,,AAL2,AAL2/ATM,MGW-MGW,承载业务接口，,ATM,承载时用户面功能。,Iu CP,RANAP,AAL5/ATM,RNC-MSC Server,Iu,控制面协议，传送信令。,Iu UP,Iu UP,AAL2/ATM,RNC-MGW,Iu,用户面协议，传送业务。,C/D,MAP,TDM,MSC Server-HLR,MSC Server,与,HLR,之间信令交互。,Page 37,R4,与,R99,核心网差异,R99,R4,MSC,SCP,HLR,MSC,RAN,RAN,RAN,TDM,MSC Server,SCP,HLR,RAN,RAN,RAN,TDM/AT

30、M/IP,MGW,MGW,MSC Server,TUP/ISUP/BICC,TUP/ISUP,H.248,H.248,MAP Over TDM,MAP Over TDM/IP,CAP Over TDM,CAP Over TDM/IP,R4,核心网引入了软交换，实现承载与控制分离,,MSC,分为,MSC Server,和,MGW,,两者之间采用,H.248,协议,Page 38,R4,新增,CS,接口及协议栈,MGW,Mc,Mc,Nb,Nc,MSC,,Server,MGW,GMSC,,Server,BICC/ISUP/TUP,,,MTP3,MTP3B,M3UA,MTP2,SSCF/SSCOP,S

31、CTP,MTP1,AAL5/ATM,IP,H.248,,,SCTP,UDP,MTP3B,IP,,SSCF/SSCOP/AAL5SCTP,BICC/ISUP/TUP,,,RTP,AAL2,语音帧,UDP/IP,ATM,PCM,Page 39,Nc,接口及其协议栈,Nb,Nc,Node B,RNC,Iub,Node B,RNC,Iub,Iu,MGW,MGW,MSC Server,MSC Server,Mc,Nc,接口是,MSC server,间的标准接口，运行,BICC,协议，完成局间呼叫控制。,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。,BICC,,,MTP3B,SCT

32、P,MTP3,SAAL-NNI,IP,,ATM,L2,MTP2,PHY,PHY,MTP1,Page 40,BICC,承载建立方式,两种承载建立方式,:,前向承载和后向承载,Node B,RNC,Iub,Nb,Nc,MGW,MGW,MSC Server,MSC Server,Mc,Mc,Node B,RNC,Iub,呼叫方向,前向承载建立方向,后向承载建立方向,RANAP,BICC,RANAP,前向承载：承载建立的方向和呼叫接续的方向相同,,后向承载：承载建立的方向和呼叫接续的方向相反,Page 41,Mc,Mc,Nb,Nc,Node B,RNC,Iub,Node B,RNC,Iub,,Iu,M

33、GW,MGW,MSC Server,MSC Server,,Nb UP,Nb CP,物理层（,PHY,）,ATM,AAL2,Nb UP,UDP,IP,AMR,ATM,IP,RTP,AMR,TDM,Nb UP,PCM,G.711,物理层（,PHY,）,ATM,TDM,无,L2,IP,SCTP,IPBCP,ATM,SAAL-NNI,MTP-3B,STC,ALCAP,IP,Nb,接口及其协议栈,Page 42,IP,PSTN/PLMN,Nb,Nc,Node B,RNC,Iub,Node B,RNC,Iub,Iu,MGW,MGW,MSC Server,MSC Server,,Mc,,Iu,,ISUP,

34、PHY,IP,SCTP,3G,拓展的,H.248,RANAP,PHY,IP,SCTP,M3UA,SCCP,ISUP,PHY,IP,SCTP,M2UA,MTP3,M3UA,Mc,接口及其协议栈,Page 43,SIGTRAN,协议族,SIGTRAN,本身不是一个协议而是一个协议簇，它包含两层协议：传输协议和适配协议，前者就是,SCTP/IP,，后者如,M3UA,（适配,MTP3,用户）、,IUA,（适配,Q.921,用户）等。,,Page 44,M3UA,协议（,Server,与信令网间）,SEP,：信令端点,SG,：信令网关,MGC,：媒体网关控制器,SEP,MGC,ISUP,MTP3,MTP

35、2,MTP1,ISUP,SS7,SIGTRAN,SG,NIF,MTP3,MTP2,MTP1,M3UA,SCTP,IP,M3UA,SCTP,IP,TDM,IP,Page 45,M3UA,协议栈（,Server,与,RNC,间）,RNC,Server,RANAP,MTP3B,SAAL,ATM,RANAP,ATM,IP,SG,MTP3B,SAAL,ATM,M3UA,SCTP,IP,M3UA,SCTP,IP,SCCP,SCCP,Page 46,M2UA,协议栈介绍,BSC,BSSAP,SCCP,MTP3,MTP2,MTP1,MGW,MTP1,MTP2,,,M2UA,SCTP/IP,SERVER,BSSAP,SCCP,MTP3,M2UA,SCTP/IP,TDM,IP,Page 47,小结,网络主要网元组成：,,CS,：,MSC(MSC Server + MGW)/VLR,，,HLR,，,GMSC(GMSC Server+ MGW),,,PS,：,SGSN,GGSN,,网络主要接口：,,,GSM,：,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,、,G,,,GPRS,：,Gb,、,Gn,、,Gp,,UMTS,：,Iu,、,Mc,、,Nb,、,Nc,、,C,、,D,,典型消息流程：,,呼叫流程、位置更新、鉴权、切换、短消息,Page 48,