核心网基础知识和网络结构介绍.ppt

核心网基础知识及网络结构介绍 核心网络维护室陈章耀2011 6 9 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 并介绍MSCInPOOL的一些知识 前言 主要内容 GSM网络基础 GSM网络模型 GSM网络演进 网络接口及协议呼叫接续基本原理信令网简介话务网简介MIP基本知识 GSM网络模型 交换网络子系统 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 MSC VLR HLR BSC是 在GSM网中起何作用 GSM网络模型 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 GSM网络模型 移动汇接局 完成国际 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 主要内容 GSM网络基础 GSM网络模型 GSM网络演进 网络接口及协议呼叫接续基本原理信令网简介话务网简介MIP基本知识 GSM核心网络结构演进 关键特征 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 功能实体 MSCServer 控制 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 功能实体 媒体网关MGW 控制 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 IPSS7MTP3 2 1 承载与控制分离的优势 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 主要内容 GSM网络基础 GSM网络模型 GSM网络演进 网络接口及协议呼叫接续基本原理信令网简介话务网简介MIP基本知识 网络主要接口及协议 接口 A Mc Nc Nb 协议 MAP BSSAP CAP TUP ISUP BICC H 248 协议接口列表 传统GSM网络接口协议 MTP 消息传递部分提供可靠的消息传递 TUP 电话用户部分用于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 综合业务用户部分用于ISDN 传统GSM网络接口协议 MAP移动电话用户部分在移动网络中 用户身份验证 漫游等功能就是在移动交换局及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 BSSAP 基站应用部分用于A口消息 BSSAP层被分为两部分 BSS管理应用部分 BSSMAP 和数据直传应用部分 DTAP 传统GSM网络接口协议 MGW 软交换网络接口协议 Mc接口及其协议栈 PSTN PLMN Nb Nc Mc BSSAP ISUP PHY L2 IP SCTP BSC MSCServer MGW MSCServer H 248 MGW 软交换网络接口协议 Nc接口及其协议栈 Nb Nc MSCServer MGW MSCServer Mc Mc BICC Nc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 MGW 软交换网络接口协议 Nb接口及其协议栈 Nb Nc MSCServer MGW MSCServer Mc Mc 物理层 PHY 物理层 PHY UDP IP RTP NbUP IPBCP 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 主要内容 GSM网络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 编号方式 为了将一个呼叫接至某个移动用户 需要调用相应的实体 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 编号方式 以下号码的编号方式 8613922212345MSISDN460002214206510IMSI460 00 9489 10055CGI460 00 9998LAI 编号方式 1 移动台的国际身份号码 MSISDN 公用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 MAX15digits CC NDC SN NationalMSNO InternationalMSISDN 编号方式 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 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 编号方式 3 移动台漫游号码 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 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 编号方式 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 编号方式 7 小区全球识别码 CGI 用于识别一个位置区内的小区 CGI MCC MNC LAC CI 服务区域 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的区域 一个位置区可以包含若干小区 思考题 为什么要引入LA 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 因此就引入了位置区的概念 为什么要引入LA GSM网络被划分为不同的位置区 一个位置区可以包含一个或多个小区 位置标识 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的当前位置区 以作为将来寻呼该MS的位置消息 决定在什么范围内寻呼该MS 普通位置更新IMSIAttachIMSIDetach周期性位置更新 空闲状态的移动台从一个位置区移动至另一个位置区时 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 不同MSC VLR业务区间的位置更新 位置更新 同MSC VLR不同位置区的位置更新 IMSIAttachIMSI附着 4 IMSIdetachIMSI分离 位置更新 手机做主叫时的信令流程从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 手机作主叫 PSTN拨打手机的接续流程 1 MSISDN号码送到GMSC分析 手机作被叫 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的位置信息 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申请分配一个漫游号码 4 选定漫游号码MSRN MSC收到IMSI后临时给被叫用户B分配一个漫游号码并将此号码送回HLR 再由HLR发给GMSC使用 5 连接呼叫至被叫所在的MSC GMSC收到MSRN后 用此号码选择一条出中继路由至MSC MSC将负责本次呼叫的建立和计费功能 6 MSC命令被叫所在位置区内的所有基站发寻呼信息 MSC内记录用户所在的位置区 并通知位置区内的所有无线基站 由每个基站向被叫用户B发呼叫信号 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信道发射 MS接收到寻呼后向基站发回响应信号 8 呼叫连接 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 呼叫流程演示 主要内容 GSM网络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 信令网结构 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 HSTP 高级信令转接点LSTP 低级信令转接点 信令网结构 A链 指SP MSC HLR等 与LSTP之间的链路 B链 指同一平面内各LSTP之间的链路 C链 指A B平面互为配对的LSTP之间或HSTP之间的链路 D链 指HSTP与LSTP之间的链路 广东信令网结构 广州LSTP3 广州LSTP4 深圳LSTP3 深圳LSTP4 A B C D 广东信令网结构 国际信令网由ISTP组成 省际信令网由全国各省HSTP组成 省内或地区移动网由LSTP组成 市内或地市内移动网由MSC BSC HLR等组成 移动网与电信 联通 铁通等运营商间的网间信令链路 主要内容 GSM网络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 话务网介绍 本地网 干线网 端局 MGW 关口局 广州SS CMN1 2 5 6 9 10 广州SS CMN3 4 7 8 11 12 一干长途软交换 对于广州 本地汇接 省内汇接 省级汇接 关口局及互联互通 联通 铁通来去话 电信来话 电信去话 主要内容 GSM网络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 MIP基本概念 POOL资源池网络结构 多个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 根据MSC的容量进行话务负荷的分配 BSC RNC把漫游进入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 MIP基本概念 用于标识POOL内的MS UE与MSC节点的关系 NRI位于TMSI的第23bit 14bit MIP关键技术 NRI NRI与TMSI容量关系 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MS