中国移动―3G培训 核心网网络结构和协议

3G培训教材之十一核心网网络结构和协议中国移动通信集团公司技术部2001年4月中国移动3G高级培训之十一„核心网络的定义及其核心网络的不同阶段„R99核心网络„R4核心网络„R5核心网络„核心网络的平滑演进中国移动3G高级培训之十一核心网络的定义UserEquipmentDomainAccessNetworkDomainCoreNetworkDomainInfrastructureDomainCuMobileEquipmentDomainUSIMDomainHomeNetworkDomainTransitNetworkDomainUuIu[Zu][Yu]ServingNetworkDomain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，物理实体包括（G）MSC、HLR、SCP、SMC、GSN等。核心网络又分为归属网络、拜访网络和传送网络3类。（参见3GPP规范23.101）中国移动3G高级培训之十一3G核心网络的不同阶段（1）„R99：„1999年4月3GPP完成第一个版本，之后对内容不断进行增补和修改，2001年3月最终冻结。但2000年12月之后的版本变动不大。„主要变化体现在新的无线技术的引入，核心网络无根本性改变。„R4：„2001年3月完成第一个版本。„主要变化„无线接口：TD－SCDMA无线技术的基本完成„核心网络：MSC被拆分为MSCServer和MGW两部分，开始实施向ALLIP网络的过渡中国移动3G高级培训之十一3G核心网络的不同阶段（2）„R5（又称ALLIP网络）„预计2001年12月完成第一个版本，根据目前的情况，可能会推迟到2002年初。„主要变化体现在„无线接口：IP技术成为无线接入网络的承载技术„核心网络：大量新的功能实体的增加，改变了原有的呼叫流程。IP技术成为所有信令消息的承载技术。中国移动3G高级培训之十一„核心网络的定义及其核心网络的不同阶段„R99核心网络„R4核心网络„R5核心网络„核心网络的平滑演进中国移动3G高级培训之十一R99核心网络„R99核心网络结构„基本结构„LCS网络结构„CAMEL网络结构„CBS网络结构„核心网络的功能实体„核心网络的接口协议„MobileIP中国移动3G高级培训之十一R99核心网络结构（1）BSSBSCRNSRNCCNNodeBNodeBAIuPSIurIubisUSIMMEMSCuUuMSCSGSNGsGGSNGMSCGnHLRGrGcCDEAuCHEIRFGfGiPSTNIuCSGbVLRBGpVLRGBTSBTSUmRNCAbisSIMSIM-MEi/forMSCBPSTNPSTNcell基本结构中国移动3G高级培训之十一R99核心网络结构（2）MSBSSE-MSC/VLRE-GMSCNodeBNodeBHLR/AUCE-GGSNPSTN/ISDNInternetAGbIubIubIurRNCRNCIucsIupsE-SGSN电路域分组域中国移动3G高级培训之十一R99核心网络结构（3）UENodeB(LMUTypeB)HLRGatewayMLCExternalLCSclientLeLgLgLhGatewayMLCOtherPLMNLMUTypeAUuIuIubgsmSCFLcCBCNote1)IuBC3G-SGSN3G-MSC/VLRRNCNodeB(LMUTypeB)IurIubSRNC(SMLCfunctio-nality)LCS网络结构中国移动3G高级培训之十一R99核心网络结构（4）MSCGMSCHLRCDVLRBgsmSCFgsmSSFgsmSSFgsmSRFSGSNgprsSSFGr智能网网络结构中国移动3G高级培训之十一Note1:Interfaceoutsidethescopeof3GPP/GSMUEIuBCBSSAbisBSCBTSBTSRNSIubRNCNodeBNodeBCNNote1CBCR99核心网络结构（5）CBS网络结构注：在GSM阶段，CBC（CellBroadcastCenter)不属于CN。中国移动3G高级培训之十一R99核心网络－特色及核心技术（1）„核心网络分为CS域和PS域。CS域以原有的GSM网络为基础，PS域以原有的GPRS网络为基础。„CS域：用于向用户提供电路型业务的连接，实现方式包括TDM方式和ATM方式。它包括MSC/VLR、GMSC等交换实体以及用于与其它网络互通的IWF实体等。„PS域：用于向用户提供分组型业务的连接，实现方式为IP包分组方式。它包括SGSN、GGSN以及与其它PLMN互连的BG等网络实体。中国移动3G高级培训之十一R99核心网络－特色及核心技术（2）„MSC与SGSN两个功能实体可以合设也可独立设置。„呼叫控制部分的信令增强了对多媒体业务的支持。„移动性管理仍沿用MAP信令，只是由于对CAMEL、GPRS等功能的增强而对MAP信令做了相应的补充。中国移动3G高级培训之十一R99核心网络－基本网络（各功能实体的功能）（1）„CS域和PS域共用的功能实体„HLR：完成移动用户的数据管理（MSISDN、IMSI、PDPADDRESS、LUMINDICATOR、签约的电信业务和补充业务及其业务的的适用范围）和位置信息管理（MSRN、MSC号码、VLR号码、SGSN号码、GMLC等）„VLR：处理当前用户的各种数据信息„AUC：存储用户的鉴权信息（密钥）„EIR：存储用户的IMEI信息„SMS－GMSC和SMSIMSC：SMS－GMSC用于保证短消息正确的由SC发送至移动用户。SMSIMSC用于保证短消息正确的由用户发送至SC。中国移动3G高级培训之十一R99核心网络－基本网络（各功能实体的功能）（2）„CS域功能实体„MSC：完成电路交换型业务的交换功能和信令控制功能。„GMSC：在某一个网络中完成移动用户路由寻址功能的MSC。GSMC可以与MSC合设，也可分设。„IWF：与MSC紧密相关的一个功能实体。完成PLMN网络与ISDN、PSTN、PDN网络之间的互通（主要完成信令转换功能），其具体功能可以根据业务和网络种类的不同进行规定。中国移动3G高级培训之十一R99核心网络－基本网络（各功能实体的功能）（3）„PS域功能实体„GSN（SGSN、GGSN）：完成分组业务用户的分组包的传送。存储用户的签约信息（IMSI、PDPADDRESS）和位置信息（SGSN：VLR号码、CELL或ROUTINGAREA；GGSN：SGSN号码）。„BG：完成两个GPRS网络之间的互通，保证网络互通的安全性。中国移动3G高级培训之十一R99核心网络－基本网络（网络接口）（1）„基本网络„核心网络与接入网络间接口„A接口：完成BSS管理、移动性管理和呼叫控制功能。（08系列）„Gb接口：完成分组数据传输和移动性管理功能。（08.14、08.16、08.18）„Iu-cs接口：完成RNS管理、移动性管理和呼叫控制功能。（25.41系列）„Iu-ps接口：同Iu-cs接口。（25.41系列）中国移动3G高级培训之十一R99核心网络－基本网络（网络接口）（2）„基本网络„核心网络内部接口－CS域„MSC与VLR之间的B接口：完成用户的移动性管理、位置更新和补充业务的激活等功能。此接口为内部接口，标准不规范。„MSC与HLR之间的C接口：获取用户的MSRN和与智能业务相关的用户状态、用户位置等信息。（29.002、23.078）„VLR与HLR之间的D接口：获取用户的MSRN和与智能业务相关的用户状态、用户位置等信息。（29.002、23.078）„MSC之间的E接口：用于两个MSC之间的切换过程。同时，若一个MSC兼作SC，当向一个用户发送或接受短消息时，也需在此接口传送信息。（29.002）„MSC与EIR之间的F接口：交换相关信息，用于EIR验证用户的IMSI状态信息。„VLR之间的G接口：当用户从一个VLR移动至另一个VLR时，用于交换用户的IMSI和鉴权参数信息。（29.002）中国移动3G高级培训之十一R99核心网络－基本网络（网络接口）（3）„基本网络„核心网络内部接口－PS域„SGSN与HLR之间的Gr接口：完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理。同C接口功能相似。（29.002）„SGSN与GGSN之间的Gn、Gp接口：采用GTP协议，在GSN设备间建立隧道，传送数据包。（29.060）„GGSN与HLR之间Gc的接口：可选接口。„SGSN与EIR之间的Gf接口：„GGSN与外部网络之间的Gi接口：„CS域、PS域共用的接口„MSC/VLR与SGSN之间的Gs接口：用于MSC与SGSN之间的联合位置更新。（29.016、29018）„HLR与AUC之间的H接口：用于鉴权和加密。内部接口，不规范。中国移动3G高级培训之十一R99核心网络－基本网络（与PHASE2＋阶段的比较）（1）„CS域：„在R99中，呼叫控制仍采用ISUP等协议，移动性管理仍采用MAP协议。„ISUP等协议没有什么改动，MAP协议与与GSMMAPPhase2+相比，由于在R99阶段引入了一些新的业务和功能，为此，MAP定义了新的接口、程序和参数。新引入的业务包括：定位业务，号码可携性业务，智能业务的增强等。„增加了基于ATM传输技术的IuCS接口。中国移动3G高级培训之十一99核心网络基本网络（与PHASE2＋阶段的比较）（2）„PS域„IuPS接口：Gb接口变成IuPS接口，接口采用全新的协议栈，底层基于ATM传输，用户数据的传输采用GTP/UDP/IP隧道传输方式，相关的一些地址、编号与标识也有所改变；„GTP格式改变，由原来的20字节固定长度的格式改为8－12字节可变长度的格式，并增加了扩展字头功能。此外，整个GTP字头的比特分配也发生了较大改动，去除了流标志等字段。信令消息和信息单元有增删。„利用隧道端点标识TEID取代2GGPRS系统中的隧道标识TID，用于标识传送PDP上下文用户数据和信令的隧道。与TID相比，TEID与IMSI和NSAPI没有固定的对应关系，它只是由接收端指定的一个隧道端点标识，在相应的信令消息中告知对端，令其在发送相关数据或信令时使用该TEID所标识的隧道。„增加了CAMEL的支持：在各工作流程中定义了CAMEL相关的业务触发点。中国移动3G高级培训之十一99核心网络基本网络（与PHASE2＋阶段的比较）（3）„PS域„移动性管理：„2GGPRS在MS与SGSN之间实施加密，而R99UMTSPS则放在MS与RNC之间实施，加密算法也不同；„定义了新的移动性管理状态模型；„由于UTRAN增加了Iur接口用于切换，分组数据业务在切换时的位置管理程序也作了相应的改变；„增加了2G与3G系统间切换的程序；„对Internet接入支持功能的增强：R99UMTSPS网络强调了对Internet的支持能力而去除了对其它网络业务如X.25的支持能力，删除了需求不大的业务方式如匿名接入，而对于逐渐兴起的Internet业务如MIP则增加了相关的功能和业务流程。„QoS方面：2GGPRS对分组数据业务所定义的QoS参数和要求比较复杂，不便于实施。UMTS将它所要支持的各种业务分成四大类，分别考虑其QoS要求及保证机制。但在QoS相关的协商和修改业务流程上，R99UMTSPS与原GPRS基本相似。中国移动3G高级培训之十一99核心网络基本网络（与PHASE2＋阶段的比较）（4）UEMSCGSNGSMCCGSMSMGSMCCGSMSMMultimediaProtocolGK/GatewayMultimediaProtocolMultimediaProtocolMultimediaProtocol对多媒体业务的有力支持（CS域、PS域）：在原有的呼叫控制协议（24.008）和原有的会话管理协议(23.060)的基础上，增加多媒体控制协议。中国移动3G高级培训之十一R99网络－CS域呼叫流程（1）H.324MMSC/VLRMSC/VLRH.324MGSTN04