中国移动核心网基本原理培训

中国移动核心网基本原理培训中国移动核心网基本原理(培训)目录目录p系统结构和接口协议p移动区域与编号计划p典型流程介绍pGPRS介绍pR4核心网介绍GSM核心网网络结构与功能核心网网络结构与功能MSC：移动交换中心BSS：GSM基站子系统VLR：拜访位置寄存器NSS：网络子系统SGSN：服务GPRS支持节点HLR：归属位置寄存器GGSN：网关GPRS支持节点PSTN：公用交换网BTSBSC SGSNGGSNAGbHLRPSTNIPbackboneBTSBSSNSSC/DMSC/VLRGMSCSS7/TDMEC/DOSSPage 33344Page 333444GSM核心网电路域主要接口核心网电路域主要接口lA接口、接口、Um接口为开放式接口，接口为开放式接口，Abis接口一般不开放接口一般不开放l由于由于MSC/VLR一般合设，一般合设，B接口一般为内部接口接口一般为内部接口l由于由于EIR一般没有使用，一般没有使用，F接口一般不使用接口一般不使用MSBTSEIRBSCBSCMSCVLRMSCVLRHLR/AUCUmAAbisFCBGDEPage 4GSM核心网电路域主要接口协议核心网电路域主要接口协议接口协议相关实体功能ABSSAPMSC /BSC此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。

B内部接口MSC/VLR用于移动业务交换中心（MSC）向访问用户位置寄存器（VLR）询问有关移动台（MS）当前位置信息或者通知访问用户位置寄存器（VLR）有关移动台（MS）的位置更新信息等 CMAPMSC/HLR用于传递路由选择和管理信息 DMAPHLR/VLR 用于交换有关移动台位置和用户管理的信息，为移动用户提供的主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫EMAPMSC/MSC用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换 FMAPMSC/EIR用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息 GMAPVLR/VLR用于向分配临时移动用户识别码（TMSI）的访问用户位置寄存器（VLR）询问此移动用户的国际移动用户识别码（IMSI）的信息Page 5目录目录p系统结构和接口协议p移动区域与编号计划p典型流程介绍pGPRS介绍pR4核心网介绍l小区小区p解决频率复用问题，在相邻的小区使用不同的频率，在相距较远的小区就采用相同的频率l位置区位置区p在位置区内移动台移动时，不需要作位置更新当寻 呼移动用户时，位置区内全部基站可以同时发寻呼信号区域定义… PLMN区区服务区服务区MSC区区...位置区位置区...基站覆盖区基站覆盖区...小区小区Page 7编号计划编号计划移动用户移动用户p永久性编码：IMSI、MSISDNp临时性编码：TMSI、MSRN、HON在在GSM系统中，出于识别的目的，定义了如下的一些编号：系统中，出于识别的目的，定义了如下的一些编号：网络组件pNSS：MSC Number、VLR Number、HLR Number移动设备pIMEIPage 8IMSI (International Mobile Subscriber Identity)lGSM系统分配给移动用户系统分配给移动用户(MS)的唯一的识别号的唯一的识别号l存储在存储在SIM卡、卡、HLR和和VLR中，在无线接口及中，在无线接口及MAP接口上传送接口上传送460 00 028 1234567MCCMNCMSIN最长15位Page 9TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)lTMSI是为了加强系统的保密性而在是为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时用户识别，在内分配的临时用户识别，在某一某一VLR区域内与区域内与IMSI唯一对应唯一对应.lTMSI分配原则：分配原则：p包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，其结构可由各运营部门根据当地情况而定p要避免在VLR重新启动后TMSI重复分配，可以采取TMSI的某一部分表示时间或在VLR重起后某一特定位改变的方法Page 10MSISDN (Mobile Subscriber International ISDN/PSTN number)lMSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网PSTN号码l存储在存储在HLR和和VLR中，在中，在MAP接口上传送接口上传送86 135 0284 1234CCNDCSN目前国内为13位Page 11MSC-Number/VLR-Number和和HLR-NumberlMSC-Number/VLR-Numberp编码格式为nCC+NDC+LSPnCC、NDC含义同MSISDN的规定，LSP（locally significant part）由运营者自己决定p目前在网上网上MSC与与VLR都是合一都是合一的，所以MSC-Number与VLR-Number基本上都是一样的lHLR-Numberp编码格式为nCC+NDC+H0 H1 H2 H3 0000，既用户号为全零的，既用户号为全零的MSISDNnCC，NDC含义同MSISDN的规定. Page 12Roaming-Number (MSRN ) &Handover-Number ( HON )lMSRN（漫游号码）（漫游号码）p用于被叫寻址p在移动被叫或切换过程中由所在业务区的MSC/VLR临时分配临时分配，在接续完成后立即释放p编码格式为： 在MSC-Number的后面增加几个字节lHON（切换号码）（切换号码）pHON是用于两移动交换区（MSC区）间进行切换时，为建立MSC之间通话链路而临时使用的号码Page 13IMEI (International Mobile Station Equipment Identification)lIMEI唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的设备，还可用于判断设备类型唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的设备，还可用于判断设备类型lTAC----型号批准码，由欧洲型号批准中心分配型号批准码，由欧洲型号批准中心分配.lFAC----最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码lSNR----序号码序号码.这个数字的独立序号码唯一地识别每个移动设备的这个数字的独立序号码唯一地识别每个移动设备的TAC和和FAC的的.lSP------备用备用353306 01 062313 46位TAC2位FAC6位SNR1位SP共15位Page 14目录目录p系统结构和接口协议p移动区域与编号计划p典型流程介绍pGPRS介绍pR4核心网介绍移动用户呼移动用户流程移动用户呼移动用户流程1.移动台完成了信道请求，业务请求，移动台完成了信道请求，业务请求，鉴权请求，信道指配等步骤以后，鉴权请求，信道指配等步骤以后，发发MSISDN.2.MSCa向向HLR/AUC要要MSRN，，HLR/AUC向向VLRb转发该消息转发该消息3.VLRb 提供提供MSRN并回送至并回送至MSCa4.MSCa与与MSCb建立了连接建立了连接5.MSCb向向BSSb发出寻呼请求并找到发出寻呼请求并找到MSb.BSSMSC/VLRa发MSISDN请求MSRN建立信令连接寻呼BSSMSC/VLRbHLRMSMS请求MSRN返回MSRN返回MSRN呼叫建立取路由取路由建连建连通话通话主叫方主叫方被叫方被叫方Page 16PSTN用户呼移动用户流程用户呼移动用户流程1.主叫固定用户发起呼叫，发主叫固定用户发起呼叫，发IAM2.网关网关GMSC向被叫所在的向被叫所在的HLR/AUC请求请求MSRN号，号，HLR到被叫所在的到被叫所在的VLR请求请求MSRN.3.VLR回送回送GMSC漫游号漫游号 MSRN4.GMSC与被叫所在的与被叫所在的MSC建立连接建立连接.5.MSC向向BSS发寻呼请求，找到被叫移动台发寻呼请求，找到被叫移动台.6.被叫移动台通过被叫移动台通过BSS向向MSC发寻呼响应发寻呼响应.7.MSC连接证实（连接证实（CON-CONF））8.MSC完成被叫完成被叫MS的鉴权、加密、呼叫建立等的鉴权、加密、呼叫建立等过程过程.9.MSC向主叫向主叫PSTN呼叫响应发回地址全消息呼叫响应发回地址全消息（（ACM）和应答消息（）和应答消息（ANC））.GMSC⑴发IAM⑵请求MSRN⑷建立信令连接⑸寻呼BSSMSC/VLRHLRMS请求MSRN⑶返回MSRN⑶返回MSRNPSTN⑹寻呼证实⑺连接证实⑻鉴权加密⑼响应呼叫⑼响应呼叫取路由取路由建连建连通话通话呼叫建立Page 17鉴权鉴权l通过鉴权，系统可以为合法的用户提供服务，对不合法的用户拒绝通过鉴权，系统可以为合法的用户提供服务，对不合法的用户拒绝服务服务l当用户要进行呼叫，位置更新等操作时，先需对其鉴权当用户要进行呼叫，位置更新等操作时，先需对其鉴权lAUC不断地为每个用户提供一组参数（包括随即数不断地为每个用户提供一组参数（包括随即数RAND、符号响、符号响应应SRES 和密匙和密匙KC等三个参数）等三个参数） 在SIM卡中进行的算法： Ki (IMSI) + RAND + A3 ---------> SRES Ki (IMSI) + RAND + A8 ---------> KcPage 18HLR鉴权流程鉴权流程1.主叫用户发出主叫用户发出IMSI号到号到VLR2.MSC/VLR判断该判断该IMSI是否为新是否为新.如为新卡，则向如为新卡，则向 AUC申请五个三数组；如为旧卡，则调用申请五个三数组；如为旧卡，则调用VLR中的一中的一个三数组个三数组.3.VLR发请求三数组消息到发请求三数组消息到AUC4.AUC送回五个三数组送回五个三数组5.VLR使用一个三数组进行鉴权，其余四组待使用一个三数组进行鉴权，其余四组待用用6.MSC/VLR通过通过BSS向向MS发发RAND.7.MS在在SIM卡进行计算，得到卡进行计算，得到SRES和和KC值值8.MS将将SRES和和KC送回送回MSC/VLR进行核对进行核对9.若两个若两个SRES一致，则鉴权成功，向一致，则鉴权成功，向MS返回接受消返回接受消息：息：TMIS、、CKSN等等MSMSC/VLR⑴发IMSI到VLR⑶请求鉴权信息⑷返回鉴权信息⑺鉴权计算⑻发鉴权计算结果⑸选择三元组⑹发RAND⑼鉴权结果AUC⑵IMSI判断取信息取信息鉴权鉴权鉴权结果鉴权结果Page 19位置更新位置更新l位置更新位置更新p改变位置区及位置区的确认过程则称为位置更新l分类分类p常规位置更新pIMSI附着pIMSI分离p强迫登记（周期性位置更新）p隐式分离MSPage 20位置更新流程位置更新流程——常规位置更新常规位置更新1.以以TMSI为标识，发位置为标识，发位置更新请求更新请求2.向原向原VLR取取IMSI和鉴权数和鉴权数据据3.鉴权鉴权4.发送位置更新请求发送位置更新请求5.存储存储VLR号码号码6.取消原取消原VLR的位置信息的位置信息7.插入用户数据插入用户数据8.位置更新完成位置更新完成MS新MSC/VLR⑴请求（TMSI）（2）请求IMSI和鉴权参数（4）位置更新请求（8）位置更新响应（8）位置更新接受请求请求处理处理证实证实原MSC/VLRHLR（2）IMSI和鉴权参数（6）删除位置消息和确认（7）插入用户数据和确认（5）存储VLR号码（3）鉴权Page 21切换切换l切换的依据是切换的依据是MS对周邻的对周邻的BTS信号强度的测量报告和信号强度的测量报告和BTS对对MS发射信号及发射信号及通话质量通话质量.BSS统一评价后决定是否进行切换统一评价后决定是否进行切换.l切换的决定主要由切换的决定主要由BSS作出，当作出，当BSS对当前对当前BSS与移动用户的无线连接质量与移动用户的无线连接质量不满意，不满意，BSS根据现场情况发起不同的切换要求，也可由根据现场情况发起不同的切换要求，也可由NSS根据话务信息根据话务信息要求要求MS开始切换流程开始切换流程BSC/MSCl在在MS通话阶段中通话阶段中MS小区的改变小区的改变引起的系统相应操作，包括：引起的系统相应操作，包括：p小区内切换p同基站内小区间切换p同BSC内基站间切换p同MSC内基站间切换p同PLMN不同MSC之间切换Page 22切换流程切换流程1.旧旧BSC把切换目标小区标志和切换请求发至旧把切换目标小区标志和切换请求发至旧MSC2.旧旧MSC判断出小区属另一判断出小区属另一MSC管辖管辖3.新新MSC分配一个切换号（路由呼叫用），并向新分配一个切换号（路由呼叫用），并向新BSC发送切换请求发送切换请求4.新新BSC激活激活BTS的一个的一个TCH—业务信道业务信道5.新新MSC收到收到BSC回送信息并与切换号一起转至旧回送信息并与切换号一起转至旧MSC6.在在MSC间建立连接（也许会通过间建立连接（也许会通过PSTN网）网）7.旧旧MSC通过旧通过旧BSC向向MS发送切换命令，其中发送切换命令，其中包含频率，时隙和发射功率包含频率，时隙和发射功率8.MS在新频率上发一接入突发脉冲（通过在新频率上发一接入突发脉冲（通过FACCH））9.新新BTS收到后，回送时间提前量信息（通过收到后，回送时间提前量信息（通过FACCH））10.MS通过新通过新BSC和新和新MSC向旧向旧MSC发送切换成功信发送切换成功信息息MSBTSMSCa⑴切换请求⑶切换请求⑵切换请求⑷激活信道⑻发接入脉冲⑽切换成功响应⑹建立连接⑼回时间信息⑺发切换命令MSCbBTSBSCBSC⑸切换响应⑺切换命令⑽切换成功信息⑽切换成功信息⑽切换成功信息请求请求响应响应证实证实源业务区源业务区目的业务区目的业务区Page 23移动始发短消息流程移动始发短消息流程Page 24移动终结短消息流程移动终结短消息流程Page 25目录目录p系统结构和接口协议p移动区域与编号计划p典型流程介绍pGPRS介绍pR4核心网介绍GPRS系统结构与接口系统结构与接口BTSBSCPCUIP BackboneMSSGSNGGSNInternet/service企业网FirewallHLRCGGrGbGbTDMGnGiGaGaBGDNSOther PLMNGpGpMSC附着附着激活激活BSC：基站控制器DNS：域名服务器SGSN：服务GPRS支持节点CG：计费网关GGSN：网关GPRS支持节点BG：边缘网关Page 27地址地址lMS的PDP地址与所接入的外部网络相对应lMS的PDP地址可以静态分配，也可以由GGSN动态分配BSSSS7GPRS骨干网GPRS MSPDP地址NSAPIP-TMSIIMSITLLISS7编号SGSN内部PDP地址SS7编号GGSN内部PDP地址TID =IMSI+NSAPIX.25/X.75网X.121地址IP网IP地址外部地址Page 28APN结构定义结构定义lAPN网络标识定义了GGSN所连接的外部网络，是APN的必选项lAPN运营商标识定义了GGSN位于的GPRS骨干网，是APN的可选项l包含了网络标识和运营商标识的APN对应一个GGSN的域名 cmwap.mnc.mcc.gprsAPN网络标识APN运营商标识Page 29GPRS附着规程附着规程 (1)Attach_request (IMSI)Triplet requestAuthenticationUpdate_locationIMSI « current SGSNSGSNMS 空闲状态空闲状态HLRPage 30GPRS附着规程附着规程 (2)Insert_subscriber_dataUpdate_location_ackIMSI « TLLI + current RA + subscription dataSGSNAttach_accept (TLLI)MS « TLLIMS 就绪就绪HLRPage 31PDP上下文激活规程上下文激活规程 (1)Activate_PDP_context_req(NSAPI1,type [+ @ of PDP] , APN, QoS) TLLI ® (NSAPI1 + PDP ctxt) « (TID + IP@ of GGSN1)TLLIActivate_PDP_ctxt DNS_query (APN)DNS_response (IP@ of GGSN1)DNSSGSNMS 处于准备处于准备或就绪状态或就绪状态Page 32PDP上下文激活规程上下文激活规程 (2)Create_PDP_context response (IP @)TID1  IP @  current SGSNActivate_PDP_context_accept (IP @)Create_PDP_context_req(type [+ @ of PDP] , APN, QoS) TLLI1 « NSAPI + PDP contextTID1Create_PDP_ctxt GGSN1@SGSNGGSNPage 3333数据业务流程：彩信数据业务流程：彩信1.发送方接入发送方接入GPRS系统（附着、激活）系统（附着、激活）MSCSGSNGGSN彩信中心短信中心彩信接收方彩信接收方彩信发送方彩信发送方2.发送方将彩信发送给彩信中心（彩信中心地址在中配置）3.彩信中心通过短消息方式通知接收方有彩信到达4.接收方接入GPRS系统（附着、激活）5.接收方到彩信中心上下载彩信①⑤④③②Page 34目录目录p系统结构和接口协议p移动区域与编号计划p典型流程介绍pGPRS介绍pR4核心网介绍R4核心网网络结构与功能核心网网络结构与功能MSC Server：MSC服务器UTRAN：通用陆地无线接入网MGW：媒体网关NSS：网络子系统SGSN：服务GPRS支持节点PS：分组交换域GGSN：网关GPRS支持节点CS：电路交换域HLR：归属位置寄存器PSTN：公用交换网MGWMGWNodeBRNC SGSNGGSNIu-csIu-psHLRPSTNGMSC ServerMSC ServerIPbackboneBTSUTRANCNCSPSC/DNcMcMcBSCAGbNbGpSGSNGnPage 36R4核心网主要接口协议核心网主要接口协议接口协议协议承载方式相关实体功能McH.248IPMSC Server-MGW媒体网关控制接口，MSC Server控制MGW的资源等。

NcBICCIP、ATM、TDMMSC Server-(G)MSC Server呼叫控制接口，与具体承载相独立Nb CPIPBCP隧道MGW-MGW承载控制接口，IP承载控制面功能Q.AAL2AAL5/ATMMGW-MGW承载控制接口，ATM 承载控制面功能Nb UPRTPIPMGW-MGW承载业务接口，IP承载时用户面功能AAL2AAL2/ATMMGW-MGW承载业务接口，ATM承载时用户面功能Iu CPRANAPAAL5/ATMRNC-MSC ServerIu控制面协议，传送信令Iu UPIu UPAAL2/ATMRNC-MGWIu用户面协议，传送业务C/DMAPTDMMSC Server-HLRMSC Server与HLR之间信令交互Page 37R4与与R99核心网差异核心网差异R99R4MSCSCPHLRMSCRANRANRANTDMMSC ServerSCPHLRRANRANRANTDM/ATM/IPMGWMGWMSC ServerTUP/ISUP/BICCTUP/ISUPH.248H.248MAP Over TDMMAP Over TDM/IPCAP Over TDMCAP Over TDM/IPlR4核心网引入了软交换，实现承载与控制分离lMSC分为MSC Server和MGW,两者之间采用H.248协议Page 38R4新增新增CS接口及协议栈接口及协议栈McMcNbNcBICC/ISUP/TUPMTP3MTP3BM3UAMTP2SSCF/SSCOPSCTPMTP1AAL5/ATMIPH.248SCTPUDPMTP3BIPSSCF/SSCOP/AAL5SCTPBICC/ISUP/TUPRTPAAL2语音帧UDP/IPATMPCMPage 39Nc接口及其协议栈接口及其协议栈NbNcNode BRNCIubNode BRNCIubIuMGWMGWMSC ServerMSC ServerMcnNc接口是MSC server间的标准接口，运行BICC协议，完成局间呼叫控制。

BICC呼叫控制独立于用户面承载技术，也独立于控制面信令传输技术BICCMTP3BSCTPMTP3SAAL-NNIIPATML2MTP2PHYPHYMTP1Page 40BICC承载建立方式承载建立方式l两种承载建立方式两种承载建立方式: :前向承载和后向承载前向承载和后向承载Node BRNCIubNbNcMGWMGWMSC ServerMSC ServerMcMcNode BRNCIub呼叫方向前向承载建立方向后向承载建立方向RANAPBICCRANAPn前向承载：承载建立的方向和呼叫接续的方向相同n后向承载：承载建立的方向和呼叫接续的方向相反Page 41McMcNbNcNode BRNCIubNode BRNCIubIuMGWMGWMSC ServerMSC ServerNb UPNb CP物理层（PHY）ATMAAL2Nb UPUDPIPAMRATMIPRTPAMRTDMNb UPPCMG.711物理层（PHY）ATMATMTDMTDM无L2IPSCTPIPBCPATMSAAL-NNIMTP-3BSTCALCAPIPIPNb接口及其协议栈接口及其协议栈Page 42IPIPPSTN/PLMNNbNcNode BRNCIubNode BRNCIubIuMGWMGWMSC ServerMSC ServerMcIuISUPPHYIPSCTP3G拓展的拓展的H.248RANAPPHYIPSCTPM3UASCCPISUPPHYIPSCTPM2UAMTP3M3UAMc接口及其协议栈接口及其协议栈Page 43SIGTRAN协议族协议族lSIGTRAN本身不是一个协议而是一个协议簇，它包含两层协议：传输协议和适配协议，前者就是SCTP/IP，后者如M3UA（适配MTP3用户）、IUA（适配Q.921用户）等。

Page 44M3UA协议（协议（Server与信令网间）与信令网间）SEP：信令端点SG：信令网关MGC：媒体网关控制器SEPMGCISUPMTP3MTP2MTP1ISUPSS7SIGTRANSGNIFMTP3MTP2MTP1M3UASCTPIPM3UASCTPIPTDMIPPage 45M3UA协议栈（协议栈（Server与与RNC间）间）RNCServerRANAPMTP3BSAALATMRANAPATMIPSGMTP3BSAALATMM3UASCTPIPM3UASCTPIPSCCP SCCP Page 46。