移动通信3G核心网原理.ppt
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1、,WCDMA核心网原理,课程目的,1、了解WCDMA核心网的演进过程2、掌握R4 核心网设备功能3、了解核心网设备引入原则4、掌握核心网组网方案和路由原则5、了解WCDMA核心网新增号码,课程大纲,一、WCDMA核心网的演进 1、核心网定义 2、核心网结构特点 3、核心网演进路线二、WCDMA R4网络原理 1、R4网络特点 2、设备功能三、核心网接口与协议栈 1、核心网接口介绍 2、基于IP的七号信令网 3、信令网关 4、接口和协议介绍,四、核心网设备引入 1、核心网设备引入应考虑的因素 2、电路域设备引入 3、分组域设备引入 4、3G和2G共用的网络设备五、核心网的组网原则和路由计划 1、
2、核心网组网总体原则 2、本地网路由 3、国内路由 4、国际路由六、核心网编号方案 1、新引入号码 2、共用号码 3、MSISDN和IMSI号码对应关系,WCDMA核心网原理,一、WCDMA核心网的演进,1、核心网定义,用户终端,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。包括MSC、HLR、SGSN、GGSN等网元。,RNC,RNC,GSM,BSC,BSC,WCDMA,External,IP networks,IP,Backbone,PSTN/ISDN,Other PLMN,HLR,GGSN,R99网络结构,电路域,分组域,2、核心网结构特点,Transmit
3、MSC,3G MSC,SGSN,ATM,核心网络逻辑上分为CS电路域和PS分组域CS由GSM技术演进,PS由GPRS技术演进CS电路域仍然采用传统的电路交换技术PS电路域无重大改进核心网和接入网的Iu接口基于ATM技术,GSM,GPRS,CS电路域,PS分组域,3G核心网,2G核心网,R99核心网特点,RNC,GSM,BSC,WCDMA,MGW,ExternalIP networks,IP/ATM/TDMBackbone,MGW,PSTN/ISDN,Other PLMN,HLR,GGSN,HLR,分组域无重大改进,电路域采用承载与控制相分离的软交换方式组网,MSS,MSS,R4网络结构,IP,
4、IP,电路域采用承载与控制相分离的软交换结构分组域无重大改进电路域引入IP承载方式,分组域和电路域能够共用IP骨干网支持基于IP承载的NO.7信令支持TrFO(免编解码操作)技术,R4核心网特点,MSC,MSS,MGW,2G核心网,3G核心网,我是新成员,R5网络结构和特点,电路域,分组域,接入网,核心网电路域无变化,核心网分组域引入IP多媒体子系统IMS,HLR升级为HSS,IMS,HLR升级而来,IMS:IP Multimedia Subsystem IP多媒体子系统HSS:HLR Subscriber Server 归属用户服务器,3、WCDMA核心网的演进路线,电路域,分组域,2G,R
5、99,R4,R5,GSM技术,GPRS技术,引入CS的概念,仍采用传统的电路交换方式,引入PS的概念,无重大改进,采用承载与控制相分离的软交换方式组网,无重大改进,无重大改进,引入了IP多媒体子系统,电路域承载与控制相分离使核心网发生了革命性变化,4、中国移动的选择,中国移动3G网络将以3GPP R4版本以及R5中的HSDPA为基础,对于IMS等其他功能将在条件成熟时引入,R99?R4?R5?,Which one is our choice??,本章小结,本章主要讲解了WCDMA核心网的演进路线,简要阐述了WCDMA各个版本核心网的特点。请思考:WCDMA核心网发生根本性的变化的原因是什么?,
6、WCDMA核心网原理,二、WCDMA R4核心网原理,1、R4核心网特点,1、电路域:控制与承载相分离的软交换方式组网2、电路域:IP承载骨干网3、采用ATM承载和接入网相连接4、基于IP承载的NO.7信令5、电路域:TrFO(免编解码操作)新功能,B E A R E R(承载),UE,Node B,RNC,CN,承载的概念,什么是承载?,可以穿过不同的网元在不同的接口上传送的隧道称为承载逻辑上类似于2G的电路,承载和控制相分离是指什么?,IP/ATM/TDMBackbone,MGW,MGW,GSM,WCDMA,信令,承载,指控制面的信令和用户面的承载分别由独立的网元负责,升级方便,便于开展新
7、业务,MSS集中管理,提高维护效率,组网灵活性强,MSC,MSC,MSS,MSS,MGW,IP骨干网,MGW,GGSN,H.248,H.248,引入IP承载,MGW之间支持多种承载方式ATM/IP/TDM,中移动选择IP承载,电路域和分组域可以共用骨干网,统计复用,提高带宽利用率,话路不需要分级汇接,全IP是发展目标,缺少大规模IP骨干网的商用经验,MSS,MSS,ATM承载,RNC,WCDMA,MGW,IP/ATM/TDMBackbone,MGW,GGSN,IP,核心网和接入网之间采用ATM承载,服务质量有保证提高带宽的利用率但目前ATM网络不如TDM和IP网络成熟,管理复杂,与RNC相连的
8、设备都是ATM交换机,MSS,MSS,ATM,ATM,ATM,TrFO功能,TC,TC,AMR,AMR,G.711,AMR,传统的语音传送模式,TrFO模式,避免TC对语音质量的损伤,有利于提高语音质量节省TC开销,降低设备投资成本节省传输带宽,TrFO=Transcoder Free Operation 免编解码操作,2、R4核心网设备功能,1、MSS的功能2、MGW的功能3、CMN的功能4、IW-MSS/IW-MGW的功能,MSS的功能,呼叫控制、计费、移动性管理、智能SSF功能、支持ISUP协议,MSC,MSS,新增加媒体资源控制功能只提供信令接口支持BICC信令支持MGW的故障恢复和登
9、记,MSS指MSC SERVER,移动软交换网中端局呼叫控制节点,MGW的功能,MGW:Media Gateway,即媒体网关,MGW,完成MGW两侧通路的承载控制语音处理功能承载媒体资源转换功能播放录音通知回声抑制IP QOS功能:将媒体流和信令流分开,MSS,CMN:Call Mediation Node,即呼叫协调节点,MGW,负责传递MSS之间的呼叫控制信令被叫号码分析功能3G初期,CMN可以由软交换的SERVER来兼作,CMN的功能,MGW,MSS,MSS,CMN,呼叫控制信令,IW-MSS/IW-MGW的功能,主要负责辖区内TDM网“就远出R4网、就近入R4网”话务与R4软交换机之
10、间的互通3G初期,当端局MGW与TDM交换机之间不具备直达TDM电路时,也通过IW-MSS/IW-MGW实现互通,MGW,IW-MGW,MSS,IW-MSS,2G MSC或GMSC,TDM网络,媒体路由,本章小结,本章主要讲解了R4核心网的特点和设备功能请思考:R4核心网有哪些特点?并分别描述,WCDMA核心网原理,三、WCDMA核心网接口与协议,RNC,BSC,MGW,IWMGW,HLR,SCP,SGSN,TDM交换机,NODEB,BTS,I u-c s,A,Mc,Nb,Mc,Nc,J,J,C/D,Gs,E,A,I u-p s,GGSN,Gn,1、R4核心网网络接口图,CG,Ga,INTER
11、NET,Gi,Gr,Iu接口Mc接口Nc接口Nb接口Gn接口Gs接口,RANAP,RANAP,GTP,GTP,RTP,H.248,H.248,BICC,CAP,CAP,MAP,MAP,BSSAP+,BSSAP,MAP,IW-MSS,MSS,MGW,HLR,GGSN,SIGTRAN,什么是SIGTRAN?,SIGTRAN,SIGTRAN,SIGTRAN,SIGTRAN,SIGTRAN,IP,IP,IP,IP,IP,Signalling Transfer over IP的缩写,是NO.7信令消息在IP网络传送的适配协议的总称,M3UA,SCTP,IP,SIGTRAN,协议适配,消息传输,M3UA=
12、MTP3 User Adaptation MTP3用户适配层SCTP=Stream Control Transmission Part 流控制传输协议,2、基于IP的NO.7信令,MGW,MSS,MSS,信令网关:英文Signalling gateway,缩写为SG转接NO.7信令网和IP信令网之间的信令消息中移动在3G初期引入MGW内置的信令网关,RNC,BSC,MGW,IWMGW,BTS,I u-c s,A,Mc,Nb,Mc,Nc,A,RANAP,RTP,H.248,H.248,BICC,BSSAP,BSSAP,SG,PSTN,SG,1,2,3,RANAP:ATM/IPBSSAP:TDM/
13、IPISUP:TDM/IP,3、信令网关,4、MSS协议栈,新增协议,RNC和CS域之间的接口,采用ATM承载,控制层采用AAL5适配,用户平面采用AAL2适配无线资源管理、移动性管理、安全功能、Iu口链路管理和用户平面管理,RNC,SG,ATM,AAL5,SCCPb,SSCF-NNI,SSCOP,MTP3b,SCTP,IP,M3UA,SCCPb,ATM,ATM,AAL5,SCCPb,SSCF-NNI,SSCOP,MTP3b,RANAP,SCTP,M3UA,SCCPb,RANAP,IP,IP,L1,L1,MGW,ATM,IP,Iu-CS接口控制平面信令协议栈,Iu-CS,5、Iu_CS接口,M
14、SS,Iu_CS接口用户平面信令协议栈,RNC,MGW,ATM/AAL5,ATM,AAL5,SSCF-NNI,SSCOP,MTP3b,ATM,ATM,AAL5,AAL2 SIG,SSCF-NNI,SSCOP,MTP3b,AAL2 SIG,RNC,MGW,ATM/AAL2,ATM,AAL2,ATM,ATM,AAL2,用户平面协议,用户平面协议,Iu_CS接口用户平面协议栈,什么是AAL2 SIG?,AAL2 SIG是用户平面的控制信令协议通过一系列携带AAL2链路的ATM VCC来建立、释放、维护AAL2端到端的连接的信令,Iu-CS接口:用户平面,RNC,ATM,SGSN,ATM,AAL5,S
15、CCPb,SSCF-NNI,SSCOP,MTP3b,RANAP,ATM,AAL5,SCCPb,SSCF-NNI,SSCOP,MTP3b,RANAP,ATM,Iu-PS,Iu_PS接口控制平面信令协议栈,Iu-PS:RNC和SGSN之间的接口,采用ATM承载,控制平面和用户平面都采用AAL5适配控制平面采用RANAP协议移动性管理、安全管理、安全资源管理、Iu口链路管理和用户平面管理,6、Iu_PS接口:控制平面,RNC,ATM,Iu-PS,SGSN,ATM,用户平面采用GTP-U(GPRS Tunnel Protocol)协议传送用户数据,Iu_PS接口:用户平面,GTP:GPRS Tunne
16、l Protocol GPRS隧道协议,7、R4软交换引入的新接口,MGW,MGW,Mc,Nb,Nc,Mc,BICC,RTP,H.248,H.248,R4软交换架构引入了Mc、Nc、Nb三个接口,MSS,MSS,MGW,IW-MGW,Mc,Nb,Nc,Mc,BICC,RTP,H.248,H.248,MSS和MGW之间的接口,基于IP承载,应用层采用H.248协议MSS通过该接口在呼叫过程中控制MGW的静态及动态资源MSS通过该接口进行MGW的状态维护和管理,8、Mc接口,MSS,IW-MSS,MSS和MGW,IW-MSS和IW-MGW之间的接口,SCTP,H.248,IP,Ethernet,S
17、CTP,H.248,IP,Ethernet,IP,Mc,H.248,MGW,Mc接口协议栈,H.248消息格式可以是文本或者二进制,中移动选择二进制的方式H.248的两个重要概念:终端(termination)和关联(context),Mc接口:协议栈,MSS,终端是位于媒体网关中的一个逻辑实体,可以发送/接收媒体和(或)控制流。类似于GSM的电路终端分为永久性终端和临时性终端关联是用来描述一个终端集之间的关系一个关联必须包含一个终端一个终端只能属于一个关联,Mc接口:协议栈,MSS,Nc,(IW-)MSS,BICC,CMN,CMN,Nc,BICC,Nc,BICC,Nc,BICC,SCTP,B
18、ICC,IP,Ethernet,SCTP,BICC,IP,Ethernet,IP,Nc接口协议栈,MSS之间、MSS和IW-MSS之间、CMN之间、CMN和IW-MSS之间的接口基于IP承载,采用BICC协议BICC:Bearer Independent Call Control,与承载独立的呼叫控制,由窄带ISUP发展而来,8、Nc接口,M3UA,M3UA,VS,BICC,ISUP,可部署在各种传输协议之上如MTP3/MTP3b/M3UA,只能部署在MTP3传输协议之上,传输协议,CIC,呼叫实例码(Call Instance Code)指示对等BICC实体间的信令关系不对应实际的物理电路不
19、存在对一个CIC进行闭塞解闭塞唯一识别一个呼叫,电路识别码(Circuit Indentification Code)指示局间实际的物理电路可以对单个CIC进行闭塞解闭塞唯一识别一个呼叫,消息,新增APM消息(Application transport message)不再使用闭塞消息BLO和闭塞证实BLA信令消息,使用TDM承载,需要使用与电路状态相关的管理消息,Nc接口:协议,隧道原理,隧道机制简单地说,就是承载信息被封装在控制平面的信令消息里来传送承载信息在Mc接口被封装在H.248信令消息中承载信息在Nc接口被封装在BICC信令消息中传送,Nc接口:隧道机制,用户数据,BICC协议定义
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