1、WCDMA核心網原理課程目的1、了解WCDMA核心網的演進過程2、掌握R4 核心網設備功能3、了解核心網設備引入原則4、掌握核心網組網方案和路由原則5、了解WCDMA核心網新增號碼課程大綱一、WCDMA核心網的演進 1、核心網定義 2、核心網結構特點 3、核心網演進路線二、WCDMA R4網絡原理 1、R4網絡特點 2、設備功能三、核心網接口與協議棧 1、核心網接口介紹 2、基于IP的七號信令網 3、信令網關 4、接口和協議介紹四、核心網設備引入 1、 核心網設備引入應考慮的因素 2、電路域設備引入 3、分組域設備引入 4、3G和2G共用的網絡設備五、核心網的組網原則和路由計劃 1、核心網組網

2、總體原則 2、本地網路由 3、國內路由 4、國際路由六、核心網編號方案 1、新引入號碼 2、共用號碼 3、MSISDN和IMSI號碼對應關系WCDMA核心網原理一、WCDMA核心網的演進1、核心網定義用戶終端核心網絡：由一系列完成用戶位置管理、網絡功能和業務控制等功能的物理實體組成。包括MSC、HLR、SGSN、GGSN等網元。RNCRNCGSMBSCBSCWCDMAExternalIP networksIPBackbonePSTN/ISDNOther PLMNHLR GGSNR99網絡結構電路域分組域2、核心網結構特點Transmit MSC3G MSCSGSNATM核心網絡邏輯上分為CS電

3、路域和PS分組域CS由GSM技術演進，PS由GPRS技術演進CS電路域仍然采用傳統的電路交換技術PS電路域無重大改進核心網和接入網的Iu接口基于ATM技術GSMGPRSCS電路域PS分組域3G核心網 2G核心網R99核心網特點SGSNRNCGSMBSCWCDMAMGWExternalIP networksIP/ATM/TDMBackboneMGWPSTN/ISDNOther PLMNHLRGGSNHLR分組域無重大改進 電路域采用承載與控制相分離的軟交換方式組網MSSMSSR4網絡結構IPIP電路域采用承載與控制相分離的軟交換結構分組域無重大改進電路域引入IP承載方式,分組域和電路域能夠共用I

4、P骨干網支持基于IP承載的NO.7信令支持TrFO(免編解碼操作)技術R4核心網特點MSCMSSMGW2G核心網3G核心網我是新成員R5網絡結構和特點電路域分組域接入網核心網電路域無變化核心網分組域引入IP多媒體子系統IMSHLR升級為HSSIMSHLR升級而來IMS:IP Multimedia Subsystem IP多媒體子系統HSS：HLR Subscriber Server 歸屬用戶服務器3、WCDMA核心網的演進路線電路域分組域2GR99R4R5GSM技術GPRS技術引入CS的概念，仍采用傳統的電路交換方式引入PS的概念，無重大改進采用承載與控制相分離的軟交換方式組網無重大改進 無重

5、大改進引入了IP多媒體子系統電路域承載與控制相分離使核心網發生了革命性變化4、中國移動的選擇 中國移動3G網絡將以3GPP R4版本以及R5中的HSDPA為基礎，對于IMS等其他功能將在條件成熟時引入R99 ? R4 ? R5 ?Which one is our choice？?本章小結 本章主要講解了WCDMA核心網的演進路線，簡要闡述了WCDMA各個版本核心網的特點。 請思考：WCDMA核心網發生根本性的變化的原因是什么？WCDMA核心網原理二、WCDMA R4核心網原理1、R4核心網特點1、電路域：控制與承載相分離的軟交換方式組網2、電路域：IP承載骨干網3、采用ATM承載和接入網相連接

6、4、基于IP承載的NO.7信令5、電路域：TrFO(免編解碼操作)新功能B E A R E R(承載)UENode BRNCCN承載的概念什么是承載？可以穿過不同的網元在不同的接口上傳送的隧道稱為承載邏輯上類似于2G的電路承載和控制相分離是指什么？IP/ATM/TDMBackboneMGW MGWGSMWCDMA信令承載指控制面的信令和用戶面的承載分別由獨立的網元負責升級方便，便于開展新業務MSS集中管理，提高維護效率組網靈活性強MSCMSCMSSMSSSGSNMGWIP骨干網MGWGGSNH.248H.248引入IP承載MGW之間支持多種承載方式ATM/IP/TDM，中移動選擇IP承載電路域

7、和分組域可以共用骨干網統計復用，提高帶寬利用率話路不需要分級匯接全IP是發展目標缺少大規模IP骨干網的商用經驗MSSMSSATM承載SGSNRNCWCDMAMGWIP/ATM/TDMBackboneMGWGGSNIP核心網和接入網之間采用ATM承載服務質量有保證提高帶寬的利用率但目前ATM網絡不如TDM和IP網絡成熟，管理復雜與RNC相連的設備都是ATM交換機MSSMSSATMATMATMTrFO功能UETCTCUEAMRAMRG.711UEUEAMR傳統的語音傳送模式TrFO模式避免TC對語音質量的損傷，有利于提高語音質量節省TC開銷，降低設備投資成本節省傳輸帶寬TrFO=Transcode

8、r Free Operation 免編解碼操作2、R4核心網設備功能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、計費、移動性管理、智能SSF功能、支持ISUP協議MSCMSS新增加媒體資源控制功能只提供信令接口支持BICC信令支持MGW的故障恢復和登記 MSS指MSC SERVER,移動軟交換網中端局呼叫控制節點MGW的功能MGW：Media Gateway，即媒體網關MGW完成MGW兩側通路的承載控制語音處理功能承載媒體資源轉換功能播放錄音通知回聲抑制IP QOS功能：將媒體流和信令流分開MSSCMN：Call Mediatio

9、n Node,即呼叫協調節點MGW負責傳遞MSS之間的呼叫控制信令被叫號碼分析功能3G初期，CMN可以由軟交換的SERVER來兼作CMN的功能MGWMSSMSSCMN 呼叫控制信令IW-MSS/IW-MGW的功能主要負責轄區內TDM網“就遠出R4網、就近入R4網”話務與R4軟交換機之間的互通3G初期，當端局MGW與TDM交換機之間不具備直達TDM電路時，也通過IW-MSS/IW-MGW實現互通MGWIW-MGWMSSIW-MSS2G MSC或GMSCTDM網絡媒體路由本章小結本章主要講解了R4核心網的特點和設備功能請思考:R4核心網有哪些特點？并分別描述WCDMA核心網原理三、WCDMA核心網

10、接口與協議RNCBSCMGWIWMGWHLRSCPSGSNTDM交換機NODEBBTSI u -c sAMcNbMcNcJJC/DGsEAI u- p sGGSNGn1、R4核心網網絡接口圖CGGaINTERNETGiGrIu接口Mc接口Nc接口Nb接口Gn接口Gs接口RANAPRANAPGTPGTPRTPH.248H.248BICCCAPCAPMAPMAPBSSAP+BSSAPMAPIW-MSSMSSSGSNMGWHLRGGSNSIGTRAN什么是SIGTRAN?SIGTRANSIGTRANSIGTRANSIGTRANSIGTRANIPIPIPIPIPSignalling Transfer

11、over IP的縮寫，是NO.7信令消息在IP網絡傳送的適配協議的總稱M3UASCTPIPSIGTRAN協議適配消息傳輸M3UA=MTP3 User Adaptation MTP3用戶適配層SCTP=Stream Control Transmission Part 流控制傳輸協議2、基于IP的NO.7信令MGWMSSMSS信令網關：英文Signalling gateway，縮寫為SG轉接NO.7信令網和IP信令網之間的信令消息中移動在3G初期引入MGW內置的信令網關RNCBSCMGWIWMGWBTSI u -c sAMcNbMcNcARANAPRTPH.248H.248BICCBSSAPBSS

12、APSGPSTNSG123RANAP:ATM/IPBSSAP:TDM/IPISUP:TDM/IP3、信令網關MAPCAPINAPTCAPBSSAPRANAPSCCPBICCISUPM3UAH.248SIPSCTPTCPUDPIPv4, IPv6Ethernet4、MSS協議棧新增協議RNC和CS域之間的接口，采用ATM承載，控制層采用AAL5適配，用戶平面采用AAL2適配無線資源管理、移動性管理、安全功能、Iu口鏈路管理和用戶平面管理RNCSGATMAAL5SCCPbSSCF-NNISSCOPMTP3bSCTPIPM3UA SCCPbATMATMAAL5SCCPbSSCF-NNISSCOPMT

13、P3bRANAPSCTPM3UA SCCPbRANAPIPIPL1L1MGWATMIPIu-CS接口控制平面信令協議棧Iu-CS5、Iu_CS接口MSSIu_CS接口用戶平面信令協議棧RNCMGWATM/AAL5ATMAAL5SSCF-NNISSCOPMTP3bATMATMAAL5AAL2 SIGSSCF-NNISSCOPMTP3bAAL2 SIGRNCMGWATM/AAL2ATMAAL2ATMATMAAL2用戶平面協議用戶平面協議Iu_CS接口用戶平面協議棧什么是AAL2 SIG?AAL2 SIG是用戶平面的控制信令協議通過一系列攜帶AAL2鏈路的ATM VCC來建立、釋放、維護AAL2端到

14、端的連接的信令Iu-CS接口：用戶平面RNCATMSGSNATMAAL5SCCPbSSCF-NNISSCOPMTP3bRANAPATMAAL5SCCPbSSCF-NNISSCOPMTP3bRANAPATMIu-PSIu_PS接口控制平面信令協議棧Iu-PS:RNC和SGSN之間的接口，采用ATM承載,控制平面和用戶平面都采用AAL5適配控制平面采用RANAP協議移動性管理、安全管理、安全資源管理、Iu口鏈路管理和用戶平面管理 6、Iu_PS接口：控制平面RNCATMIu-PSSGSNAAL5ATMIP/UDPGTP-UAAL5ATMIP/UDPGTP-UATM用戶平面采用GTP-U（GPRS

15、Tunnel Protocol）協議傳送用戶數據Iu_PS接口：用戶平面GTP：GPRS Tunnel Protocol GPRS隧道協議7、R4軟交換引入的新接口MGWMGWMcNbNcMcBICCRTPH.248H.248R4軟交換架構引入了Mc、Nc、Nb三個接口MSSMSSMGWIW-MGWMcNbNcMcBICCRTPH.248H.248MSS和MGW之間的接口，基于IP承載，應用層采用H.248協議MSS通過該接口在呼叫過程中控制MGW的靜態及動態資源MSS通過該接口進行MGW的狀態維護和管理8、Mc接口MSSIW-MSSMSS和MGW，IW-MSS和IW-MGW之間的接口SCTP

16、H.248 IPEthernetSCTPH.248 IPEthernetIPMcH.248MGWMc接口協議棧H.248消息格式可以是文本或者二進制，中移動選擇二進制的方式H.248的兩個重要概念： 終端（termination）和關聯（context）Mc接口：協議棧MSS終端是位于媒體網關中的一個邏輯實體，可以發送/接收媒體和（或）控制流。類似于GSM的電路終端分為永久性終端和臨時性終端關聯是用來描述一個終端集之間的關系一個關聯必須包含一個終端一個終端只能屬于一個關聯Mc接口：協議棧MSSNc（IW-）MSSBICCCMNCMNNcBICCNcBICCNcBICCSCTPBICC IPEt

17、hernetSCTPBICC IPEthernetIPNc接口協議棧MSS之間、MSS和IW-MSS之間、CMN之間、CMN和IW-MSS之間的接口基于IP承載，采用BICC協議BICC：Bearer Independent Call Control， 與承載獨立的呼叫控制,由窄帶ISUP發展而來8、Nc接口M3UAM3UAVSBICCISUP 可部署在各種傳輸協議之上如MTP3/MTP3b/M3UA只能部署在MTP3傳輸協議之上傳輸協議CIC呼叫實例碼(Call Instance Code )指示對等BICC實體間的信令關系不對應實際的物理電路不存在對一個CIC進行閉塞解閉塞唯一識別一個呼叫

18、電路識別碼(Circuit Indentification Code )指示局間實際的物理電路可以對單個CIC進行閉塞解閉塞唯一識別一個呼叫消息新增APM消息(Application transport message)不再使用閉塞消息BLO和閉塞證實BLA信令消息使用TDM承載，需要使用與電路狀態相關的管理消息Nc接口：協議隧道原理隧道機制簡單地說，就是承載信息被封裝在控制平面的信令消息里來傳送承載信息在Mc接口被封裝在H.248信令消息中承載信息在Nc接口被封裝在BICC信令消息中傳送Nc接口:隧道機制用戶數據 BICC協議定義了三種隧道承載建立方式：前向快速、前向延遲、后向延遲。中移動規

19、定前向快速為必選。承載建立的方向與IAM消息發送的方向一致IAM消息中已經攜帶了隧道數據。在IAM消息中的APP參數的“動作指示語”信息單元中指示為“前向連接”前向快速承載建立方式隧道承載建立方式：前向快速MSSMGWMSSMGW2、IAM(tunnel data)5、APM(tunnel data)4、Tunnel Info3、Tunnel Info6、Tunnel Info1、Tunnel Info承載建立的方向與IAM消息發送的方向一致隧道數據在IAM消息之后的第一個前向APM消息中攜帶。在IAM消息中的APP參數的“動作指示語”信息單元中指示為“前向連接”前向延遲承載建立方式隧道承載建

20、立方式：前向延遲MSSMGWMSSMGW1、IAM2、APM4、APM(tunnel data)7、APM(tunnel data)6、Tunnel Info5、Tunnel Info8、Tunnel Info3、Tunnel Info后向延遲承載建立方式承載建立的方向與IAM消息發送的方向相反隧道數據在IAM消息之后的第一個后向APM消息中攜帶。在IAM消息中的APP參數的“動作指示語”信息單元中指示為“后向連接”隧道承載建立方式：后向延遲MSSMGWMSSMGW 1、IAM3、APM(tunnel data)2、Tunnel Info7、Tunnel Info4、Tunnel Info5、

21、Tunnel Info6、APM(tunnel data)MGWNbRTP/UDP/IPMGWIW-MGWNbRTP/UDP/IPUDPRTP IPEthernetUDPRTPIPEthernetIPNb接口協議棧MGW之間，MGW和IW-MGW之間的接口可以采用TDM/ATM/IP承載，中移動采用IP承載Nb接口主要用于MGW之間媒體流的傳送RTP：Real Time Protocol實時傳輸協議9、 Nb接口GGSNSGSNSGSNOther PLMNGGSNGnGnGpGTPGTPGTPEthernetEthernetIPIPTCP/UDPTCP/UDPGTPGTPGn/Gp接口協議棧G

22、n接口：同一個運營商內的SGSN和GGSN以及SGSN之間的接口采用GTP V1協議，做到了信令和數據面分離，即信令面和數據面使用不同的端口號負責傳送移動性管理、位置管理信令消息傳送PS域用戶數據Gp接口：不同運營商的SGSN和GGSN以及SGSN之間的接口，其應用協議和作用都和Gn接口相同10、 Gn/Gp接口GTP：GPRS Tunnel Protocol GPRS隧道協議3G PS域中，GTP分為GTP-C和GTP-UGTP控制面的功能GTP用戶面的功能路徑管理隧道管理位置管理移動性管理收發SGSN和GGSN間的上下行數據收發SGSN和SGSN間的切換數據Gn/Gp接口：GTPGTP-C

23、：GTP Control GTP 控制面GTP-U: GTP User GTP 用戶面SGSNMSSBSSAP+GsSGSN和MSS之間的接口應用層采用BSSAP+協議該接口只傳送信令消息，用于聯合的移動性管理和尋呼BSSAP+MTP2MTP1SCCPMTP3BSSAP+MTP2MTP1SCCPMTP3Gs接口協議棧11、 Gs接口（可選）12、CS域的信令流程RNCWCDMAMGWMGWMSC ServerMSC ServerWCDMARNC1. RANAP: Setup2. Digit analysis:outgoing call - select MGW4. H.248: Reserve

24、 user plane resources3. BICC: IAM8. BICC: APM9. Setup AAL2 bearer6. RANAP: Setup5. Digit analysis:UE terminated - select MGW7. H.248: Reserve user plane resources本章小結本章主要講解了R4核心網的接口和協議請思考：1、R4軟交換的引入增加了哪些接口？應用層采用什么協議？2、Iu_CS和Iu_PS接口控制層和用戶層分別采用那種ATM適配層？ 應用層的協議是什么？3、Gn接口有什么變化？WCDMA核心網原理四、WCDMA核心網設備的引入1

25、、核心網設備引入考慮因素WCDMA核心網設備引入方法：升級和新建升級新建VS保護既有投資并利舊盡量不影響3G/2G系統間切換的切換質量應盡量提高網絡管理維護的效率應盡量降低對于2G網絡穩定性的風險應有利于引入先進技術、提高設備集成度3G網元應盡量具備向R5/R6的后續演進能力應協調考慮2G、3G網絡的發展，滿足3G網絡的容量要求MSS和MGW的設備引入以新建為主R4電路域采用控制與承載相分離的架構，網絡設置原則一般采用MSS集中設置在省會城市，MGW根據話務情況設置在分公司，與目前本地網的組網結構不同，對現網改造量大現網GSM的網絡設備利用率都比較高，難以滿足3G網絡的容量要求 2、電路域設備

26、引入1、3G初期，IW-MSS和IW-MGW的設備建議不單獨設置，由MSS和MGW兼做2、3G發展后期，可根據業務發展情況設置獨立的IW-MSS和IW-MGWIW-MSS和IW-MGW的引入原則原因：原則： 3G網絡初期，3G與TDM之間的話務量較小，為保持網絡結構簡潔，可制定某個MSS和MGW來完成與TDM話務的匯接SGSN設備的引入以新建為主，應支持3G到GPRS的切換3G SGSN專注于大數據量包轉發，與GPRS SGSN功能差距大，設備結構設計不同升級的SGSN設備容量比新建3G SGSN小，而3G用戶的數據吞吐量一般遠比GPRS用戶大 愛立信和諾基亞的GPRS SGSN設備不支持向3

27、G SGSN的升級。其他廠家雖然聲稱支持升級，但需要大幅度的板卡調整，且設備容量受限 SGSN設備升級操作對網絡穩定性的影響較大3、分組域設備引入GGSN設備的引入以升級為主 3G GGSN與2G GGSN區別較小，主要是GTP版本需從V0升級到V1，一般經軟件升級即可實現分組域設備引入（續）HLR/AUC設備的引入以升級為主2G和3G將共用用戶號碼資源是HLR/AUC以升級方式引入的主要原因目前的目標網升級項目已將HLR升級為同時支持2G和3G業務國外已有網絡GSM的3G運營商普遍采用設備升級2G HLR來引入3G HLR4、公共域設備引入3G核心網與2G網絡共用現有的智能網、短信中心、移動

28、數據業務平臺等業務網資源3G核心網的MAP/CAP消息仍基于TDM與2G網絡共用七號信令網3G網絡與2G網絡共用HLR3G核心網電路域與GSM網絡共用與其它運營商互連互通的GMSC5、2G和3G共用的網絡設備業務：信令網：號段：互通：本章小結本章主要講解了核心網設備的引入原則請思考：1、MSS和MGW的引入原則是什么？2、SGSN和GGSN的引入原則是什么？3、HLR的引入原則是什么？WCDMA核心網原理五、WCDMA核心網的組網原則和路由計劃1、路由總體原則電路域分組域國內話務: 主叫為3G用戶，就遠出R4網絡被叫為3G用戶，就近入R4網絡國際話務: 國際來話，通過長途匯接網就遠入R4網絡國

29、際去話，通過軟交換長途匯接網疏通到國際局，就遠出R4網絡網絡結構和路由原則和2G一樣2、具體路由原則本地網路由省內路由省際路由國際路由3、本地網內路由原則3G 3G信令路由：MSSMSSBICC媒體路由：MGW IPMGW3G 2G TDM1、端局MGW和TDM交換機之間有直達TDM的路由信令路由：MSS2G MSC或者GMSCISUP媒體路由：MGWTDM2G MSC或者GMSC本地網內路由原則（續） 3、本地網沒有單獨的GMSC，或者IW-MGW與本地網內任一TDM交換機都沒有直達TDM電路，IW-MGW通過與TMSC之間的TDM電路疏通話務信令路由：IW-MSS媒體路由：IW-MGW2G

30、 MSC或者GMSCISUPTMSCISUP TDMTMSCTDM2G MSC或者GMSC2、端局MGW和TDM交換機之間沒有直達TDM路由，通過IW-MSS或者IW-MGW疏通信令路由：MSS媒體路由：MGW2G MSC或者GMSCBICCIW-MSSISUP IPMGWTDM2G MSC或者GMSC3G 2G TDML/HSTP河南省鄭州MSSMSS商丘MGWMGW3、本地網內路由:3G 3G信令路由媒體路由BICCIP信令路由媒體路由本地網內路由：3G 2G TDM(1)端局MGW和TDM交換機之間有直達TDM的路由以濮陽3G 2G為例 MGWMGWMSSMSSGMSC鄭州河南省洛陽濮陽

31、本地網三門峽本地網信令路由媒體路由ISUPTDM信令路由媒體路由本地網內路由：3G 2G TDM(2)端局MGW和TDM交換機之間沒有直達TDM路由，通過IW-MSS或者IW-MGW疏通MGWIW-MGWIW-MSSMSSMGWMGWGMSC洛陽（區域中心）濮陽本地網鄭州河南省以濮陽3G 2G為例信令路由媒體路由BICCISUPIPIPTDM信令路由媒體路由本地網內路由：3G 2G TDM(3) 本地網沒有單獨的GMSC，或者IW-MGW與本地網內任一TDM交換機都沒有直達TDM電路，IW-MGW通過與TMSC之間的TDM電路疏通話務IW-MGWIW-MSSMSSMGWMGWGMSC三門峽本地

32、網洛陽（區域中心）鄭州河南省以三門峽3G 2G為例信令路由媒體路由BICCISUPIPTDMISUPTDM媒體路由信令路由4、省內路由原則3G 3G信令路由：MSSMSSBICC媒體路由：MGW IPMGW3G 省內異地2G TDM信令路由：MSSIW-MSS媒體路由：MGW IP收端本地網IW-MGWBICC ISUP2G MSC或GMSC TDM2G MSC或GMSC省內異地2G TDM 3G 信令路由：2G MSC或GMSCIW-MSS媒體路由： 2G MSC或GMSCBICC ISUPMSS TDM發端本地網IW-MGW IPMSS省內路由(3G 3G)MGWMSSMSSMGWMGWL

33、/HSTP信令路由媒體路由BICCIP信令路由媒體路由5、控制層組網原則省內控制層由各省的MSC SERVER和IW-MSC SERVER構成省際控制層省際控制層網絡由省際CMN節點構成，3G初期是否 引入CMN節點由實際工程決定6、省際路由原則以引入CMN節點方式來講解3G 3G信令路由：MSSCMNBICC媒體路由：MGW IPMGW3G 省際2G TDM信令路由：MSSIW-MSS媒體路由：MGW IP收端本地網IW-MGWBICC ISUP2G MSC或GMSC TDM2G MSC或GMSC省際異地2G TDM 3G 信令路由：2G MSC或GMSCIW-MSS媒體路由： 2G MSC或GMSCBICC ISUPMSS TDM發端本地網IW-MGW IPMSSCMNBICCMSSBICCMGWMSSMSSMSSMSSMGWL/HSTP省際路由: 3G 3G信令路由媒體路由 BICC BICC BICC IP信令路由媒體路由7、國際路由原則信令路由:國際局京/粵/滬TMSC1ISUP媒體路由:國際局國際去話ISUP國際來話用戶拜訪地所在省的TM