3G核心网基础讲座-曾睿

走近3G——3G核心网简介2006年1月曾睿规划设计院[e-mail]中国移动3G技术发展策略概况3G战略目标：坚持服务与业务领先，继续保持中国移动在移动通信领域的主导地位，努力争创世界一流通信企业3G发展的技术策略：紧紧围绕“技术领先，网络覆盖及网络质量保持优势”的目标3G发展的特色：“2G和3G长期共存”。3G技术的发展策略始终紧扣“2G、3G一张网”的原则注：以下所涉及的核心网功能、协议、网络组织均为集团公司选定的方案提纲一、WCDMAR4核心网概述二、WCDMAR4核心网电路域网元功能三、WCDMAR4核心网电路域接口及协议四、WCDMAR4核心网分组域网元功能五、WCDMAR4核心网分组域接口及协议WCDMA核心网概述-版本演进核心网（电路域）核心网（分组域）GSM/GPRS采用传统电路交换方式组网基于IP，通过SGSN和GGSN采用GTP协议组网3GPPR99无重大改进无重大改进3GPPR4采用控制与承载相分离的软交换方式组网无重大改进3GPPR5/R6无重大改进叠加了IP多媒体子系统（IMS），可提供IP多媒体的业务；核心网电路域、核心网分组域相互间具有一定的独立性，可根据业务发展的需要分别选择技术路线，各自演进WCDMAR4核心网概述-核心网架构控制和承载相分离MSC/VLR/SSP---》MSCserver/VLR/SSP+MGW引入IP承载按需拉TDM/E1---》IP承载网，天然的网状网基础TrFO功能引入无线子系统侧TC---》核心网MGW---》网络边缘WCDMAR4核心网概述-R4核心网特点R4网络的特点－承载控制分离电路交换模型呼叫控制SS7LineCardTrunkCardTimeSlot交换TDMTDM管理系统计费系统IPATM软交换SS7MGWMGWIPATMH.248/MGCPH.248/MGCPR4软交换模型TDMTDM分组网扩展业务管理系统计费系统将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分各自独立发展承载和控制的分离使核心网组网的概念发生根本的改变IPCoreCSCF3GRANMSC-SERVER/MGCF固定SIP终端CALLSERVER(GCF)AG/TG/IAD固定非SIP终端SGSN/GGSNMGWHSSSIPSIPSIPSIPSIPGCPH.248MAP/DIAMETER控制层边缘接入•R4在核心网电路域引入IP宽带承载，从传统电路交换向分组数据交换转变，形成以IPcore为基础的电信网络新框架R4网络的特点－IP承载的引入核心交换层端到端采用TrFO，避免语音编解码操作对于语音质量的损伤，有利于：•提高语音质量,免除核心网语音编解码操作对语音质量的影响•减少TC设备,降低设备投资成本；•降低语音传输带宽UETCTCUEAMRAMRPCMUEUEAMR传统的语音传送模式TrFO模式R4网络的特点－TrFO的引入提纲一、WCDMAR4核心网概述二、WCDMAR4核心网电路域网元功能1.MSC-Server2.MGW3.SG三、WCDMAR4核心网电路域接口及协议四、WCDMAR4核心网分组域网元功能五、WCDMAR4核心网分组域接口及协议McMcNbNcMSCServerMSCServerMGWMGWUTRANR99/GSM/PSTN继承R99MSC的所有电路域控制面功能，承载面的交换功能由MGW以多种承载方式实现；对外提供纯粹的信令接口；集成R99VLR功能，以处理移动用户业务及CAMEL相关数据；对MGW进行控制，是通过3G扩展的H.248协议来实现的；与其他MSCserver间通过BICC信令实现承载无关的局间呼叫控制；支持MGW及自身的登记及故障恢复操作，并可要求MGW主动上报其终端特性SGNO.7电路域网元功能:MSC-Server电路域网元功能:MSC-ServerMSC-Server功能备注MSC-Server功能1呼叫处理功能呼叫连接功能、号码存储和分析功能、路由选择功能、过负荷保护功能等13SSP功能2移动性管理功能切换、登记、移动台隐式分离、移动台清除等14LCS定位功能3补充业务操作功能15GSM传真业务4安全保密功能鉴权、TMSI的使用、信息加密和信令的完整性保护、合法监听16移动用户2G/3G登陆方式识别及接入控制功能5Iu接口信道管理17MSCServer产生的话单中带有终端的IMEISV信息6A接口信道管理18停机拨打1860、138001380007媒体控制功能19免编解码操作（TRFO）功能8DTMF转换20业务编解码要求9非连续发送21可视电话业务相关功能10支持用户差异化服务功能对于2G以及3G接入的用户差异化服务功能22紧急呼叫业务相关功能11多信令点编码要求23网元级容灾功能12VLR功能用户数据管理,检索，位置登记，移动台去活，鉴权，提供MSRN，TMSI分配等24计费功能根据网络中的应用，MSCServer分类为以下几类：1)TMSCServer：汇接移动软交换机。在中国移动软交换汇接网中已有实际用。2)MSCServer：端局软交换机。3)IW-MSCServer：互通软交换机。4)CMN：呼叫协调节点。CMN：CallMediationNode的简称，中文名称：呼叫协调节点。主要完成MSCServer之间的信令链路汇聚和被叫号码分析功能，实现BICC消息在MSCServer之间的传递。电路域网元功能:MSC-ServerMcMcNbNcMSCServerMSCServerMGWMGWUTRANR99/GSM/PSTNSGNO.7是R4核心网承载面的网关设备，位于CS核心网通往无线接入网（UTRAN/BSS）及传统固定网（PSTN/ISDN）的边界处；是Iu、PSTN/PLMN接口的承载通道，以及分组网媒体流（如RTP流）的终结点MGW不负责任何移动用户相关的业务逻辑处理。而是通过H.248信令，接受来自MSCserver的控制命令MGW可以支持媒体转换、承载控制及业务交换等功能，如GSM/UMTS各类语音编解码器、回音消除器、IWF、接入网与核心网侧终端媒体流的交换，会议桥、放音收号资源等支持电路域业务在多种传输媒介（基于AAL2/ATM,TDM，或基于RTP/UDP/IP)上的实现，提供必要的承载控制电路域网元功能:MGW语音处理功能MGW应具有语音信号的编解码功能，支持G.711G.729G.723.1G.726（可选）UMTS_AMR/AMR2分组语音编解码之间的转换和互通。TDM网络侧PCM码流与IP网络侧语音编解码的相互转换。语音活动检测功能、静音压缩功能、产生舒适噪声功能。抖动消除：丢包补偿：提供DTMF信号的检测和发送能力。ITU-T建议编码方式比特率G.711PCM64kbit/sG.723.1ACELP5.3kbit/sMP-MLQ6.3kbit/sG.726ADPCM40,32,24,16kbit/sG.728LD-CELP16kbit/sG.729CS-ACELP8kbit/s电路域网元功能:MGW承载媒体资源转换功能R4MGW应支持在TDM网络和IP网络之间提供承载媒体转换功能。R4MGW也应支持在TDM交换网络之间提供PCM话路交换功能：承载通道处理功能MGW应能根据软交换设备的命令对它所连接的呼叫进行控制。MGW应有在软交换机控制下建立IP、TDM承载任意组合的承载通道的能力。MGW应能通过TDM方式完成与VMSC、GMSC及TMSC等设备的话路连接及话路交换功能。应支持如下协议栈：支持H.248/SCTP/IP；支持RTP/RTCP协议；支持ASN.1和文本方式（可选）两种编码格式。资源管理功能对系统中的各种资源进行管理，如资源的分配、释放和控制等.：IPQoS管理功能MGW设备的IP端口上支持DiffServ中的流分类功能。可将信令流和媒体流分为不同的类别。电路域网元功能:MGW根据网络中的具体应用可分为以下几类：•TMG：即中继媒体网关,在中国移动软交换汇接网中已有应用；•MGW：即端局媒体网关；•IW-MGW：即互通媒体网关。电路域网元功能:MGW信令网关SG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用户的传输层信令协议栈的双向转换(SIGTRANM3UA/SCTP/IP=SS7MTP3/2/1)。SG在物理实现上可与MSCserver或MGW合一McMcNbNcMSCServerMSCServerMGWMGWUTRANR99/GSM/PSTNSGNO.7SG电路域网元功能:SG网元引入原则MSCserver、MGW设备以新建为主所有软交换机均兼有VLR以及SSP功能与TDM网络互通的IW-MSCserver、IW-MGW建议与MSCserver、MGW设备合设，初期不单独设置与GSM共用GMSC实现与其它运营商网络的互通，现网GMSC不需升级即可支持HLR设备以升级为主，3G、2G共用电路域核心网－网络组织原则以省为单位进行网络建设。确保不同网络之间的互通，切换质量以及高质量业务的提供，确保网络的平滑演进。3G电路域核心网整体划分为多个层面进行组织•承载层−MGW、IW-MGW采用IP承载，采用全网扁平化一级组网模式•控制层−MSCserver、IW-MSCserver、CMN采用IP承载目标网引入CMN节点，根据建设情况，分阶段实施•信令网−3G初期，与2G共用7号信令网，进行CAP、MAP信令的传递电路域核心网－网络组织承载层采用全网扁平化一级组网模式主要物理功能实体为各省所属的媒体网关MGW设备3G网络内省内以及省际之间的媒体流，均由底层IP专用承载网直接在主叫所归属的媒体网关和被叫所归属的媒体网关之间直接疏通，不再进行转接。控制层负责呼叫控制处理，完成BICC信令的传送。控制层网络省内部分采用平面组网方式，不再设CMN节点进行转接。控制层网络省际部分，在目标网方案下，引入CMN节点进行省际BICC信令的转接。3G网络初期，可根据实际工程需求分阶段实施提纲一、WCDMAR4核心网概述二、WCDMAR4核心网电路域网元功能三、WCDMAR4核心网电路域接口及协议1.Mc：H.2482.Nc：BICC3.Nb：RTP四、WCDMAR4核心网分组域网元功能五、WCDMAR4核心网分组域接口及协议MGWMcMcNbNcMSCServerMGWMSCServerBICCMTP3MTP3BM3UAMTP2SSCF/SSCOPSCTPMTP1AAL5/ATMIPRTPAAL2语音帧UDP/IPATMPCMH.248SCTPUDPMTP3BIPSSCF/SSCOP/AAL5R4核心网络接口协议电路域协议:BICCBICC是基于N-ISUP的信令协议，在不影响现有网的接口和端到端的业务的情况下在宽带网上支持窄带ISDN业务。BICC协议是在窄带ISUP协议的基础上发展来的，可以认为是将窄带ISUP协议去掉具体的电路控制部分改编而成，但它不能与ISUP对等兼容。ISUP同时携带呼叫控制和承载控制信息，用CIC标识物理承载电路。BICC把呼叫控制和承载控制分离（BICC信令的传送独立于承载控制信令的传送）或者说承载传送透明于BICC信令协议――BICC并不知道具体的承载技术。BICC可以和任何承载互操作，如ATM、IP、TDM。理论上，BICC协议可部署在各种各样的信号传输协议栈之上，提供与具体业务承载无关的呼叫控制。目前比较成熟的可承载BICC协议的传输协议是：MTP3/MTP3b/M3UA和SCTP等。电路域协议:BICCBICC承载建立方式前向承载建立方式(ForwardBearerSetup)快速隧道方式(FastTunnel)延迟隧道方式(DelayedForwardTunnel)后向承载建立方式