核心网CS专业L1级GSM基本原理

1、CS核心网专业L1移动通信基本原理2课件简介课件名称移动通信基本原理适用专业及等级CS核心网L1级内容简介GSM原理及软交换介绍大纲网络架构-移动网中的号码-软交换基础版本1.2日期2015-12-10主要更新内容无负责人漆文惠遗留问题无3授课人简介个人照片基本资料基本资料姓名：漆文惠工作单位：浙江移动网管中心手机号码子邮箱：教育及培训经历教育及培训经历毕业院校：电子科技大学学历：硕士专业培训经历：NOKIA CDP专业特长专业特长1997年进入移动公司，从事无线网优及规划工作3年2002年开始从事交换设备维护至今，重点参与了软交换IP化改造以及TDSCDMA网的试点

2、工作。对CS域核心网维护、 故障以及相关投诉的处理有较丰富的实践经验。4第第1 1章章 GSMGSM基本知识基本知识2 2、GSMGSM网络架构网络架构第第2 2章章 软交换相关知识软交换相关知识目录5GSM主要特点漫游全球化GSM主要特点业务多元化支持电信业务、承载业务和补充业务；可以满足客户对信息多样化、个性化的需求。国际标准化采用欧洲电信标准化组织制订的国际标准；标准化程度高，接口开放；利于设备间互通，业务开发便利。通信保密化采用了鉴权、加密等技术；保证系统安全；保护用户权利。世界多数国家和地区采用了GSM系统，有利于国际间漫游。6q继承2G（GSM和GPRS）所有的业务和功能；q核心网

3、分CS电路域和PS分组域；q接入网引入UTRAN；q核心网和接入网之间的Iu接口基于ATM。q继承R99所有的业务和功能；q电路域结构的变化：控制和承载相分离，MSC可以用合一或MSC SERVER、MGW分离结构实现；组网形成类似NGN的四层结构；q电路域引入分组话音，支持多种传输技术：TDM，ATM，IP。q继承R4所有的业务和功能；q核心网增加IMS（IP多媒体域）；qRAN向IP方向发展；q增强的IP QoS能力，支持端到端的IP多媒体业务。R99R4R5200020012002协议版本的演进7第第1 1章章 GSMGSM基本知识基本知识1 1、GSMGSM主要主要特点特点第第2 2章

4、章 软交换相关知识软交换相关知识目录8GSM的四大组成部分缺一不可GSM系统的基本组成GSMNSS网络子系统MSC 移动交换机VLR拜访位置寄存器HLR归属位置寄存器AUC鉴权中心SCP智能业务控制点SMSC短消息中心BSS基站子系统BSC基站控制器BTS基站收发器天馈系统MS移动台GSM手机SIM卡OSS操作子系统操作维护台OMC网管系统9何为性能管理体系？为何建立性能管理体系？如何建立性能管理体系？GSM网络架构10MSMS部分部分GSM网络架构-主要网元介绍ME:移动台实现对空中GSM无线信号的解析ME类型：手持台、车载台ME有自己的身份识别码：IMEISIM卡MS的智慧部分带有存储和处

5、理功能的智能卡通过SIM卡来唯一识别用户SIM卡存储了大量数据：卡号、 PIN、PUK、IMSI、LAI、TMSI、Ki、A3、A811BSS部分部分GSM网络架构-主要网元介绍BTS（基站）无线接口设备向MS提供空中接口的收发信机负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。BSC（基站控制器）BSS的控制部分对一个或多个BTS进行控制负责无线网络资源管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等。12 完成电话交换功能 负责建立呼叫，路由选择，控制和终止呼叫 收集计费信息，生成话单 管理MSC覆盖区内用户信息的数据库。 VLR物理上和MSC放置在一起。 包含用户的

6、号码信息、业务信息、位置信息。GSM网络架构-主要网元介绍 HLR是GSM系统的中央数据库 存储该HLR控制范围内的所有移动客户的相关数据 数据包括用户信息和位置信息NSS部分13 AUC是HLR的一个功能单元部分 产生并存储鉴权信息和加密密钥，防止无权用户非法接入系统 是NSS的补充，是智能网的核心网元。 MSC负责业务的接续，SCP负责业务的控制和变化。 常见的智能网业务有虚拟网短号呼叫，亲情网等。GSM网络架构网络架构-主要网元介绍主要网元介绍 SMSC是处理短消息收发的核心部分 SMSC具有存储、转发短消息的功能 NSS部分（续）14图中：图中：INAP：智能网应用部分：智能网应用部分

7、 OMAP：操作维护应用部分：操作维护应用部分 CAP：CAMEL应用部分应用部分 MAP：移动应用部分：移动应用部分 TCAP：事务处理能力应用部分：事务处理能力应用部分 BSSAP：基站子系统应用部分：基站子系统应用部分 ISUP：ISDN用户部分用户部分 TUP： 电话用户部分电话用户部分 SCCP：信令连接控制部分：信令连接控制部分 MTP：消息传递：消息传递 ISP：中间服务部分：中间服务部分L7：应用层：应用层L6：表示层：表示层L5：会话层：会话层L4：传输层：传输层L3：网络层：网络层L2：数据链路层：数据链路层L！：物理层！：物理层15第三级功能级第三级功能级第二级功能级第二

8、级功能级第一级功能级第一级功能级用户部分用户部分消息消息传递传递部分部分MTP的的主要任务是保的的主要任务是保证信令消息的可靠传送，证信令消息的可靠传送，它可分为三级：它可分为三级：信令数据链路信令数据链路(MTP-1)信令链路功能信令链路功能(MTP-2)信令网功能信令网功能(MTP-3)16支持电话业务，控制电话网的接续和运行，如呼叫的建立、支持电话业务，控制电话网的接续和运行，如呼叫的建立、监视、释放等。监视、释放等。TUP在移动网中使用时有一些特别的要求。故称在移动网中使用时有一些特别的要求。故称MTUP。在在ISDN环境中提供话音和非话业务所需的功能，以支持环境中提供话音和非话业务所

9、需的功能，以支持ISDN基本业务及补充业务。基本业务及补充业务。ISUP具有具有TUP的所有功能，因此可以代替的所有功能，因此可以代替TUP。17SCCP的设计宗旨是和的设计宗旨是和MTP-3结合，提供增加的网络功能，主结合，提供增加的网络功能，主要是提供增强的寻址功能，如增加了按要是提供增强的寻址功能，如增加了按GT方式寻址功能。方式寻址功能。扩充了扩充了MTP的用户部分，的用户部分，SCCP内部支持不同的子业务系统。内部支持不同的子业务系统。SCCP也为也为MTP提供了附加功能，提供数据的无连接和面向连提供了附加功能，提供数据的无连接和面向连接业务。接业务。无连接业务是指不需预先建立连接就

10、可传递消息。如智能网中无连接业务是指不需预先建立连接就可传递消息。如智能网中帐号查询、移动网中用户鉴权等许多适时性很强的消息就是利帐号查询、移动网中用户鉴权等许多适时性很强的消息就是利用无连接业务传送的。用无连接业务传送的。面向连接业务是指预先建立连接，再大量传送消息。如移动网面向连接业务是指预先建立连接，再大量传送消息。如移动网的的A接口消息主要采用面向连接来传送。接口消息主要采用面向连接来传送。目前目前TCAP协议只建立在无连接业务上协议只建立在无连接业务上18TCAP是是No.7信令系统为各种通信网络业务提供的接口，如移信令系统为各种通信网络业务提供的接口，如移动业务、智能业务等。动业务

11、、智能业务等。TCAP为这些网络业务的应用提供信息请为这些网络业务的应用提供信息请求、响应等对话能力。求、响应等对话能力。TCAP是一种公共的规范，与具体应用无关。具体应用部分通过是一种公共的规范，与具体应用无关。具体应用部分通过TCAP提供的接口实现消息传递。如移动通信应用部分提供的接口实现消息传递。如移动通信应用部分MAP通通过过TCAP完成漫游用户的定位等业务。完成漫游用户的定位等业务。TCAP在于提供了一个标准的消息封装机制。在于提供了一个标准的消息封装机制。MAP、CAP等不等不同的应用对应于同的应用对应于TCAP消息中不同的成份。消息中不同的成份。MTP消息消息SCCP消息消息TC

12、AP消息消息MAP消息消息19MAP是公用陆地移动网（是公用陆地移动网（PLMN）在网内）在网内以及与其他网间进行互连而设计的移动网以及与其他网间进行互连而设计的移动网特有的信令协议规范。特有的信令协议规范。MAP使使GSM网络实体可以实现移动用户的网络实体可以实现移动用户的位置更新、鉴权、加密、切换等功能，使位置更新、鉴权、加密、切换等功能，使移动用户可以正确地接入网络、发起和接移动用户可以正确地接入网络、发起和接收呼叫。收呼叫。20INAP智能网应用部分，应用于有线智能网智能网应用部分，应用于有线智能网;INAP规定了有线智能网规定了有线智能网SCF与与SSF互连的接口规程。互连的接口规程

13、。CAP是是CAMEL 的应用部分，它基于智能网的的应用部分，它基于智能网的INAP协议，应用于移动智能网协议，应用于移动智能网;CAP规定了规定了gsmSSF、gsmSRF与与gsmSCF互连互连的接口规程的接口规程21GSM 各网元内部协议栈各网元内部协议栈TypeUnitOrDepartmentHereTypeYourNameHereTypeDateHereMSC/VLRHLR/EIR/ACPSTNExchangeBSCMAP / INAPTCAPSCCPMTPBSSAPMAP/INAPTCAPSCCPMTPTUPNUPISUPSCCPMTPBSSAPSCCPMTPTUPNUPISUP2

14、2MAP接口接口23我国信令网组网结构我国信令网组网结构24移动移动网络的主要号码网络的主要号码介绍介绍 MSISDNMSISDN（国际移动用户ISDN号码）CCNDCSN国内有效ISDN号码国内号码格式MSISDN国际号码格式8613905710571CC：国家码，如中国为86NDC：国内接入号，如135139等SN：用户号码，如0571057125移动移动网络的主要号码网络的主要号码介绍介绍 IMSIIMSI（国际移动用户标识码）IMSI常用在制卡和换卡中，实际代表了一张SIM卡在网络中的标识。IMSI是在PLMN网中唯一识别一个移动用户的号码，由15位数字组成：何为性能管理体系？3 个数

15、字2 个数字 I M S IMCCMNCMSIN10 个数字MCC移动国家号码，唯一的识别移动用户所属的国家。MNC移动网号，用于识别移动用户所归属的移动网。中国移动GSM网为00、02、07，联通GSM PLMN网为01。MSIN移动用户识别号码，是运营商对某一个移动用户的唯一识别码。IMSI存储在HLR、VLR和SIM卡中。460005710571407MSISDN:8613905710571IMSI:26移动网络的主要号码介绍-TMSITMSI（Temporary Mobile Subscriber Identity） 临时移动用户标识码由MSC/VLR分配，在一个MSC范围内有效，用来

16、替代IMSI。为什么要用TMSI替代IMSI?优 选 IMSI TMSI号码长15位（大约7字节）在空中传递，可以被截获IMSI唯一对应某个用户号码长4字节BCD码在空中传递，可以被截获在MSC范围临时有效，可重复使用，和用户没有绑定关系27中国移动.GSM服务区 PLMN区MSC区.（杭州）.MSC区.位置区.位置区.（上城区）.基站覆盖区.基站覆盖区.小区小区. 移动移动网络网络的位置区域的位置区域28u一个MSC区可以由一个或若干个位置区组成。uMSC是由一个移动业务交换中心所控制的所有小区共同覆盖的区域构成PLMN网的一部分；u一般一个BSC的范围为一个LAC区，由多个小区覆盖的区域构

17、成；uLAI是用来识别位置区的；uLAI = MCCMNCLAC 移动移动网络的主要号码网络的主要号码介绍介绍 LAILAC位置区29何为性能管理体系？为何建立性能管理体系？如何建立性能管理体系？移动网络的主要号码介绍 MSRN.中国移动GSM服务区 MSC区（杭州MSC2） 位置区1（上城区）位置区2（西湖区）基站覆盖区1区.基站覆盖区2区.基站覆盖区3区.基站覆盖区11区.基站覆盖区12区.基站覆盖区13区.位置区21（下城区）位置区22（滨江区）基站覆盖区4区.基站覆盖区5区.基站覆盖区6区.基站覆盖区14区.基站覆盖区15区.基站覆盖区16区.MSRN（动态漫游号码）为移动用户被叫进行

18、路由选择， VLR临时分配给移动用户的一个号码。此号码只在某一时间范围比如30秒内有效。该号码在接续完成后即可释放给其他用户使用。MSRN的结构为13900（或者1374013749，或1344）M1M2M3ABC。M1M2M3为MSC的号码。30数据对比HLRHLRVLRVLR存储的业务数据存贮用户的全部业务业务信息（包含主叫、被叫、收发短消息、呼转GPRS等）只存贮部分业务信息（主要涉及主叫、发短消息、有条件呼转等）存贮的位置信息只存贮用户登记的VLR信息（粒度细化到某个MSC）存贮用户登记的详细位置信息（粒度细化到某个位置区LAC）VLR和HLR中存储数据对比：GSM网络架构网络架构-重

19、要概念对比重要概念对比31对比MSISDNMSISDNIMSIIMSI代表的含义代表用户的一个业务和用户的某个SIM卡关联实际代表一个用户手机丢失，换卡MSISDN（业务号码）不变IMSI改变改号，不换卡MSISDN（业务号码）改变IMSI不变存放位置HLR、VLRHLR、AUC、VLR、SIM卡MSISDN和IMSI的关系：GSMGSM网络架构网络架构- -重要概念对比重要概念对比32第第1 1章章 GSMGSM基本知识基本知识1 1、GSMGSM主要主要特点特点2 2、GSMGSM网络架构网络架构目录33GSMGSM核心网络结构演进核心网络结构演进关键特征：软交换架构，承载与控制分离关键特

20、征：软交换架构，承载与控制分离u承载与控制分离构架，支持BICC协议的电路域IP呼叫信令u多种承载方式：支持TDM、ATM 、IP承载34功能实体：功能实体：MSC ServerMSC Server控制+承载控制承载n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；n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；nSSF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；n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；n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。35功能实体：媒体网关功能实体

21、：媒体网关MGWMGW控制+承载控制承载n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。n资源受控功能：接受来自 MSC Server的资源控制命令。 n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。n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 (SIGTRAN M3UA /SCTP/IP SS7 MTP3/2/1)。36承载与控制分离的优势承载与控制分离的优势n

22、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。nMSC Server主要处理信令，容量更大，处理能力更高。nMGW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。n支持分布式组网，可以集中维护。优势在哪里？优势在哪里？37软交换网络接口软交换网络接口UTRANSS7PSTN/ISDNBSSSIGTRANSCPSMSSCEHLRAPP ServerH.248BICCVMSC ServerIP(ATM) BackboneMGW MGW AMR/RTP(AAL2)GMSC ServerH.248RANAPGSM/R99 PLMNIP NetworkTDMAAL2TDMTDMIPBSSAPMAP/CAPNcMcIu UPIu CSNbISUP38ATM networkPSTN/ISDNMSC ServerMGW_AMGW_BRNCMTP3ISUPM3UAISUP