1、WCDMA R4核心网技术交流,主讲人：张博,移动通信的特点,终端用户的移动性：需要随时知道用户当前位置，以完成呼叫、接续；用户在通话时的移动性，涉及到频道的切换。 无线接入方式：通信环境、传播条件恶劣造成用户同基站之间存在信号。 多移动台、多信道特点：同频干扰、互调干扰、 远近效应 漫游功能：移动通信网之间的漫游，移动网同其它网络的互通。有限频率资源与巨大用户数的矛盾,GSM发展历史,* 1979年 NMT(北欧移动电话服务公司)研制成功第一个蜂窝系统。* 1982年 欧洲邮电行政大会上成立了“移动通信特别小组”(GSM)* 8090年代 欧洲市场竞争导致大量互不兼容技术推出，促成ETSI（
2、欧洲电信标准协会）成立，要求欧洲采用单一技术标准-GSM，欧盟16个成员国签署同意。* 1989年 GSM标准生效。* 1991年 GSM系统正式在欧洲问世,网络开通运行。,目前处于运行中的四种数字标准,* GSM-TDMA 前已被129多个国家，300多个运营商采用，正在运营的250多个，用户达8000多 万户,每秒产生一个新用户。* DAMPS-TDMA34个国家，每10秒产生一个新用户(正在加速)。* PDC-TDMA 日本，覆盖24%。* IS-95-CDMA 7个国家。目前尚有某些模拟系统在运行： NMT，TACS，AMPS,GSM的优点,A. 频谱利用率高，话音质量高B. 容量大：
3、 比TACS高35倍C.可以在SIM卡基础上实现漫游D. 标准化程度高，开放接口E. 安全性高：TMSI、鉴权、加密,GSM 网络,HLR/AUC,EIR,BSC,BSC,PSTNISDN,GPRS系统,GSM系统构成,*交换子系统(MSS)移动交换中心（MSC）归属位置寄存器（HLR）拜访位置寄存器（VLR）鉴权中心（AUC）设备识别寄存器（EIR）*基站子系统(BSS)基站控制器（BSC）基站收发信台（BTS）*移动台系统(MS)SIM卡裸机,PLMN网络结构,Um,E,F,ABis,A,Q,C,B,N,D,M,N,MS,M,BT,S,B,S,C,PSTN,ISDN,PSDN,M,S,C,
4、EIR,M,S,C,VLR,HLR,AUC,MC,SME,SME,VLR,G,编号计划,1、移动台ISDN号码（MSISDN）2、国际移动用户标识码（IMSI）3、移动用户漫游号码（MSRN）4、临时移动用户识别码（TMSI）5、国际移动台设备识别码（IMEI）6、位置识别码（LAI）,编号计划,1、移动台ISDN号码（MSISDN）CC+NDC+SNSN=PQ（R）+ABCDCC为国家码我国为86。NDC为移动网号：识别不同的移动系统 ，目前中国移动网号为135-139；联通网为130 PQ(R)： 即H1H2H3，识别该移动系统中的交换局，这些交换局可能位于不同的地区ABCD：用户号码，由
5、各地管理分配 。,编号计划,2、国际移动用户标识码（IMSI）用来唯一标识一个移动用户的国际通用号码，由 MCC+MNC+MSIN 组成，其中： MCC表示国家代码 中国 MCC=460 ； MNC表示网络号 中国移动网=00，联通网=01 MSIN是用户标识 组成为H1H2H39XXXXXX，其中H1H2H3代表用户开户所在地，H1H2由邮电管理部门给各省分配，同一个省份可能不止一个H1H2，如江苏51、52、61、62、15，H3由各省/市根据管理情况自行分配。,编号计划,3、移动用户漫游号码（MSRN） 移动台漫游号给访问用户提供的一个临时号码，其作用是供移动交换机路由选择用。 固定交换
6、机根据被叫用户号码中的长途区号和交换局号(PQR)判知被叫所在地点，从而选择中继路由，固定用户的位置和其号簿号码有固定的对应关系。移动交换机由于移动台的位置不确定，VLR给用户分配一个MSRN，用 来进行路由选择和MSC间接续，当用户离开该VLR时，VLR就释放MSRN。,编号计划,4、临时移动用户识别码（TMSI） 为了对IMSI保密，MSC/VLR分配给来访移动用户一个唯一的TMSI号码，即为一个由MSC自行分配的4字节的BCD编码，仅限于在本MSC业务区内使用。,编号计划,5、国际移动台设备识别码（IMEI） 唯一地识别一个移动台设备的编码，为一个15位地十进制数字，结构：TAC+FAC
7、+SNR+SPTAC=型号批准码，由欧洲型号认证中心分配。6位数字。FAC=工厂装配码，由厂家编码，表示生产厂家及其装配地，2位数字。SNR=序列码，由厂家分配。识别每个TAC和FAC中的某个设备，6位数字。SP=备用。1位数字。,编号计划,6、位置识别码（LAI） 位置区识别码用于移动用户的位置更新，其号码结构为： MCC+MNC+LAC。 MCC=移动用户国家码，同IMSI中的前三位数字。 MNC=移动网号，同IMSI中的MNC。 LAC=位置区号码，为一个2字节BCD编码。在一个GSM PLMN网中可定义65536个不同的位置区。,二、GSM系统介绍,系统结构 编号计划 位置标识 安全性
8、管理 移动性管理,位置标识,位置标识,GSM网路的最小不可分割的区域是由一个基站（全向天线）或一个基站的一个扇形天线所覆盖的区域，或称小区或cell。 若干个小区组成一个位置区（LAI），位置区的划分是由网路运营者设置的。一个位置区可能和一个或多个BSC有关，但只属于一个MSC。位置区信息存储于系统的MSC/VLR中，系统使用位置区识别码LAI识别位置区。 一个MSC业务区是其所管辖的所有小区共同覆盖的区域，可由一个或几个位置区组成。,PLMN（公用陆地移动通信网）业务区是由一个或多个MSC业务区组成。每个国家有一个或多个。我国各省邮电部门的数字PLMN构成邮电部全国GSM移动通信网络，以网络
9、号“00”表示；“中国联通公司”各省的数字PLMN构成“中国联通公司”全国GSM移动通信网络，网络号用“01”表示。 GSM业务区是由全球各个国家的PLMN网路所组成的。,位置标识,Iu-CS,Iu-CS,Iu-PS,Iu-PS,Iub,RNC,Node B,Node B,RNS,Iur,Iub,RNC,Node B,Node B,RNS,VLRMSC,A,GMSC,Abis,BSC,BTS,BTS,BSS,PSTN,PSTN,EIR,F,HLR,AUC,D,C,H,Abis,BSC,BTS,BTS,BSS,other PLMN,Gi,WCDMA基本网络结构,CS域,(“two RANAP i
10、nstances”),Two,Iu,signalling connections,One RRC connection,UTRAN,Common subscription,data base,3G MSC/VLR,CS 域,CS state,3G SGSN,PS 域,PS state,UE,PS state,CS state,HLR,CS location,PS location,UE在UMTS内注册和连接原理,Iu-CS,VLRMSC,A,GMSC,PSTN,PSTN,EIR,F,HLR,AUC,D,C,H,CS域网络结构,L1,MM/CM/SMS,CS域控制面结构,RRC,Uu,MS,UT
11、RAN,3G-MSC/VLR,MAC,RLC,Iu-cs,RANAP,RRC,RANAP,L1,MAC,RLC,MM/CM/SMS,CS域用户面结构,3G-MSC/VLR,Iu-cs,RNC,Node B,UE,Uu,Iu-b,ATM,AAL- 2 (I.363.2 and I.366.1),Radio Network Control Plane,Transport Network Control Plane,User PlaneData Services,SSCF-NNI (Q.2140),SSCOP (Q.2110),AAL-5 (I.363.5),MTP3-b (Q.2210),SCCP
12、 (Q.711),RANAP (TS 25.413),MM/SM/CM (TS 24.008),RLP (TS 24.022),User PlaneVoice Service,AMR Codec,TAF (TS 27.001/2),Iu UP (TS 25.415),ATM是提高传输速率的关键所在,Iu-cs面结构,从R99到R4核心网的变化,RNS,RNS,RNS,SCP,HLR,MSC,MSC,TUP/ISUPTDM,CAP Over TDM,MAP Over TDM,RNS,RNS,HLR,SCP,MSC Server,MSC Server,MGW,RNS,MAP Over TDM/IP
13、,CAP Over TDM/IP,TUP/ISUP/BICCTDM/ATM/IP,TDM/ATM/IP,MGW,H.248 Over ATM/IP,H.248 Over ATM/IP,R4核心网新增的组件（1）,Mc,Mc,Nb,Nc,MSC Server,GMSC Server,MGW,MGW,R99/GSM/ PSTN,继承R99 MSC的所有电路域控制面功能，而承载面的交换功能由由MGW以多种承载方式实现； 对外提供纯粹的信令接口； 集成R99 VLR功能，以处理移动用户业务数据及CAMEL相关数据； 对电路域基本业务及补充业务涉及的MGW中承载终端及媒体流的控制，是通过3G扩展的H.2
14、48协议来实现的； 与其他MSC server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,NO.7,R4核心网新增的组件（2）,Mc,Mc,Nb,Nc,MSC Server,GMSC Server,MGW,MGW,R99/GSM/ PSTN,NO.7,由GMSC的呼叫控制和移动控制组成，只完成GMSC的信令处理功能。 具有查询位置信息的功能。如MS被呼时，网络如不能查询该用户所属的HLR，则需要通过GMSC server查询，然后将呼叫转接到目前登记的MSC server中。 通过H.248协议控制MGW中媒体通道的接
15、续。 支持BICC与TUP/ISUP的协议互通。,R4核心网新增的组件（3）,Mc,Mc,Nb,Nc,MSC Server,GMSC Server,MGW,MGW,R99/GSM/ PSTN,NO.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(G)MSC server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
16、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,R4核心网新增的组件（4）,信令网关SGW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 (SIGTRAN M3UA /SCTP/IP SS7 MTP3/2/1)。 SGW在物理实现上可与(G)MSC server或MGW合一,Mc,Mc,Nb,Nc,MSC Server,GMSC Server,MGW,MGW,R99/GSM/ P
17、STN,NO.7,R4主要的信令接口,R4核心网新增的接口Mc接口,Mc遵循的协议标准ITU_T及IETF联合制定的H.248协议， 如H.248(RFC3015)和ITU-T的Q.1950（CBC）针对3GPP特殊需求的H.248扩展事务（Transaction）及包（Package）定义（TS29.232）H.248消息编码方式： 采用ASN.1BER或文本方式；H.248功能:相当于R99中MSC的控制模块对中继模块的内部控制信令是MSC Server控制MGW建立呼叫的信令注册/监视、控制、状态和事件上报H.248底层传输机制：ATM：采用MTP3BIP：SCTPIP/ATM：M3UA
18、,Mc接口的协议模型H.248,MSC Server,MGW,H.248连接模型,R4核心网新增的接口Nc接口,Nc接口相当于R99中MSC之间的信令部分是MSC Server之间的呼叫控制信令接口协议选择3GPP标准没有指定Nc接口采用哪一种信令，但业界一般采用BICC (ITU-T Q.1901)中国CWTS标准：BICC必选，SIP-T可选BICC (Bearer Independent Call Control)BICC提供在宽带转输网上等同ISUP的信令功能BICC可承载在ATM或IP上,BICC在Nc接口上的应用,为什么采用BICC而不用SIP-T？BICC是3GPP标准中唯一被提
19、到的Nc接口信令（TS 23.205）；是电路交换网向分组网络演进时为了在分组网络中支持传统的话音业务而产生的，尤其适合对分组话音的控制BICC除了作为Nc接口信令，还提供隧道机制为IP BCP和BCTP提供透明传输，如果Nc采用其他信令（例如SIP-T），就必须制定相应的补充标准，而3GPP对此是没有相关的补充标准BICC的作用BICC由ISUP演进而来，用于在MSC Server之间传递呼叫信息，如主叫、被叫地址等BICC和H.248一起为IP BCP和BCTP提供透明传输隧道,BICC和ISUP的区别,相同点：都有入局呼叫进行来话处理及呼叫的释放过程；出局呼叫进行去话处理及呼叫的释放过程
20、 不同点：CIC标识不同承载参数传输方式不同承载路径不同,R4核心网新增的接口Nb接口,MSC Server,GMSC Server,MGW,MGW,Nb,R99/GSM/ PSTN,接口功能：相当于R99中MSC之间的中继电路部分，用来在R4核心网内承载用户的话音媒体流，并以承载控制信令管理媒体流连接的建立、释放与维护； Nb接口协议：TS 29.415：定义用户面（Nb-UP）；Nb-UP在承载面MGW之间提供业务数据流的组帧、差错校验、速率匹配及定时控制等功能，与Iu-UP基本相同，支持压缩语音、数据流的传输TS 29.414：定义承载控制平面，有IP与ATM承载两种方式。ATM 承载和
21、IP承载，媒体流建立过程及使用的信令完全不同,Nb用户面Nb-UP的底层传输,ATM,IP,MGW,MGW,Nb,R99/GSM/ PSTN,TDM,ATM/IP/TDM,ATM,TDM,Iu,Ai,Nb控制面ATM承载控制信令,MGWA,MGWB,Nb,R99/GSM/ PSTN,ATM,Iu,Q.2630.1作用：用户面AAL2连接建立、释放等，业务流程如下：,Nb控制面IP承载控制信令,MGWA,MGWB,Nb,R99/GSM/ PSTN,IP,Iu,IP uses IPBCP tunnelled （BCTP:Q.1990） across Mc-Nc-Mc,R4引入新的信令H.248/B
22、ICC/ALCAP,MSC A,MSC B,A,B,A,B,MSCA建立A用户和出中继链路之间的连接MSCB建立B用户和入中继链路之间的连接,MSC Server A通过H.248发送“A用户和出中继需要连接”的命令给MGWA，MGWA建立A用户和出中继链路之间的连接MSC Server B通过H.248发送“B用户和入中继需要连接”的命令给MGWB，MGWB建立B用户和入中继链路之间的连接,H.248,H.248,MSC Server A,MSC Server B,MGW A,MGW B,BICC,ALCAP,R4控制和承载分离对无线接入网没有任何影响,RNC1,MSC Server/VLR
23、1,MGW1,RNC1,RANAP,Iu-UP,RANAP,Iu-UP,H.248,MSC/VLR1,RNC2,RANAP,AMR,MSC/VLR2,MSC Server/VLR2,MGW2,RNC2,RANAP,Iu-UP,H.248,TUP/ISUP,BICC/TUP/ISUP,PCM,Nb-UP,Q.2630.1,Q.2630.1/IPBCP,Q.2630.1,MGW,MGW,R4大本地网组网模式,区号1,HLR1,NO.7,HLR2,MGW1,MGW2,MSC Server1,MSC Server2,R4核心网和其他网络的互通,R4核心网和其他运营商网络互通R4核心网和中国移动GSM网
24、络的互通,R4核心网和其他运营商网络互联互通,利用GMSC实现和其他运营商网络互通话路路由原则遵循现有网间互通的路由原则，即：受端入网MGW同时配置IP路由（到IP承载网络）和TDM路由（到GMSC），由于3G到3G的呼叫比例很少（510），因此每个MGW都需要配置大量的编解码单元,Mc,一个行政本地网,MGW,MGW,MGW,其他运营商网络,GMSC,Mc/Nb,TUP/ISUP,IP,GMSC,R4核心网和GSM网络的互联互通,R4和GSM网络互通点在GMSC，GMSC作为3G和2G话路的隔离点R4话路采用IP承载，2G话路采用TDM承载R4和GSM话务互通遵循“就近入网”的路由原则，降低
25、路由迂回,Mc,一个行政本地网,MGW,MGW,MGW,Mc/Nb,它网,GMSC,TMSCA,TMSCB,2GMSC,2GMSC,IP,GMSC,R4核心网接口和协议 R4核心网各种业务流程 R4核心网规划 中兴R4核心网解决方案,汇 报 提 纲,ZXW10核心网总体架构,TUP/ISUP/BICC/SIP-T,PCM,ZXWN MSCS,ZXWN MGW,ZXWN GMSCS,ZXWN MGW,ZXWN SGSN,ZXWN GGSN,PSTN,TUP/ISUP,H.248,H.248,RNS,BSS,TDM/ATM/IP,核心网立足于R4，提供面向移动NGN组网需求的所有网元MSC Ser
26、ver、MGW、HLR/HSS、SGSN、GGSN、CG、DNS、SGW、CSCF、MGCF。SGW可独立可内置在MSC Server或MGW，满足多种组网需求,IP,CG,DNS,ZXW10核心网系列产品,电路域：MSC Server：ZXWN （G）MSCSMGW：ZXWN （G）MGW分组域：SGSN：ZXWN SGSNGGSN：ZXWN GGSNHLR：ZXWN HLRIMS域：CSCF：ZXWN CSCFMGCF：ZXWN MGCF统一网管和计费系统ZXWN OMCSZXWN CG,完善的核心网系列产品提供完整的解决方案,一级交换采用Crossbar交换，完成各种分组数据包的路由、转
27、发功能，提供80G的接口交换容量，保证系统无阻塞交换能力针对不同的组网要求提供不同的接口板；由接口板屏蔽各种业务流的特征差异当MGW作为网关局，为了兼容TDM组网以及和其他TDM网络互通的要求，系统可根据需要提供电路交换网,资源交换,资源交换,资源交换,TDM,IP,ATM,协议处理单元,用户管理单元,业务处理单元,骨干IP交换,ATM接入,IP接入,ATM接入,IP接入,IP接入,ATM接入,系统控制单元,TDM接入,TDM接入,TDM接入,基于3G统一硬件平台的ZXW10核心网硬件架构,ZXWN (G)MGW的系统结构,N*E1,STM-1,IP,交换平台,IMA接入模块,OMC-S,窄带
28、,信令,模块,主控模块/资源控制,声码,器模,块,信令,主控,模块,ATM接入,时钟,模块,监控,模块,数字,中继,接口,IWF,模块,MRM,资源,模块,电路交换网,IP接入模块,POS/GE/FE,N*E1,支持IP信令，并可以平滑升级到R5 HSS,NMS,DB Server,DB Server,近端操作维护台,OMC服务器,NO.7,磁盘阵列,ZXWN HLR,SMP,SMP,SMP,SMP,UIM,UIM,SMP,SMP,SMP,SMP,SMP,OMP,OMP,CLK,CLK,SMP,SMP,UIM,UIM,IPI,IPI,SPB,SPB,SPB,SPB,HLR前置机结构,SPB,S
29、PB,IPI,IPI,IPI,IPI,USI,USI,IPI,IP信令接入,NO.7信令接入,软件升级支持R5 HSS功能,IP Sigtran,前置机,前置机,前置机,平滑的全IP演进路线,Iu-ps,Gn,UTRAN,GSM BSS,Gb,Gi,Iu-cs,ISUP,UTRAN,A,GSM BSS,MAP, CAP,ISUP,TDM,TDM,应用服务器,HLR SCP OSA,IP or ATM骨干网,Gs,Gp,Other PLMN,ZXWN MSCS,ZXWN MGW,ZXWN MSC,ZXWN GMSCS,ZXWN MGW,ZXWN GMSC,ZXWN SGSN,ZXWN GGSN,将基于R4 开发的MSC Server 和MGW合成为用于R99组网的MSC, ZXWN从R99平滑升级到R4,H.248,SS7,分组骨干网,ZXWN SGSN,ZXWN GGSN,RNS,ZXWN IMMGW,PSTN/ ISDN/PLMN,SCP,OSA,ZXWN MGCF,ZXWN CSCF,SIP,SIP,应用服务器,HSS,MSCServer,ZXWN MSCS,ZXWN MGW,平滑的全IP演进路线,ZXWN从R4平滑升级到R5,
