核心网概述

1. 核心网概述

2. 主要内容 • 一、核心网络的定义及核心网络的不同阶段 • 二、R99核心网络 • 三、R4核心网络 • 四、R5核心网络 • 五、核心网络的平滑演进

3. 主要内容 • 一、核心网络的定义及其核心网络的不同阶段 • 二、R99核心网络 • 三、R4核心网络 • 四、R5核心网络 • 五、核心网络的平滑演进

4. 核心网络的定义 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）

5. 3G核心网络的不同阶段 • 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。

6. 3G核心网络的不同阶段 • 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MSC Server和MGW两部分，开始实施向ALL IP网络的过渡

7. 3G核心网络的不同阶段 • R5（又称ALL IP网络） • 预计2001年12月完成第一个版本。 • 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。

8. 一、核心网络的定义及其核心网络的不同阶段 • 二、R99核心网络 • 三、R4核心网络 • 四、R5核心网络 • 五、核心网络的平滑演进

9. R99核心网络 • R99核心网络结构 • 基本结构 • CAMEL网络结构 • 核心网络的功能实体 • 核心网络的接口协议

10. 基本概念 • 移动性管理状态：每个UE在CS和PS域分别有三个不同的状态，存在SGSN和VLR/MSC内 • Detached状态 网络内没有UE的位置信息，不进行路由区、位置区更新。如关机、没插SIM卡等时。 • Idle状态 核心网(MSC/SGSN)内有UE的位置信息，可对UE进行寻呼，进行路由区、位置区更新。 • Connected状态 UE和RNC之间有信令连接。

11. R99核心网络结构（1） 基本结构

12. R99核心网络结构（2） 智能网网络结构

13. 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。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包计划方式。它包括SGSN、GGSN以及与其它PLMN互连的BG等网络实体。

14. 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。

15. R99核心网络－基本网络（各功能实体的功能）（1）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、PDP ADDRESS、LUM INDICATOR、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SMS IMSC：SMS－GMSC用于保证短消息正确的由SC发送至移动用户。SMS IMSC用于保证短消息正确的由用户发送至SC。

16. R99核心网络－基本网络（各功能实体的功能）（2）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。

17. R99核心网络－基本网络（各功能实体的功能）（3）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、PDP ADDRESS）和位置信息（SGSN：VLR号码、CELL或ROUTING AREA； 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。

18. 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）

19. 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）

20. 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。

21. 接口协议

22. Iu接口: MSC/SGSN和RNC之间的接口 Gn接口: SGSN和GGSN之间的接口 Ga接口: SGSN和CG之间的接口 CAP接口: MSC、SGSN和SCP之间的接口 D接口: MSC和HLR之间的接口 Gr接口: SGSN和HLR之间接口 E接口: MSC与SMC/GMSC之间的接口 Gd接口: SGSN与SMC之间的接口 Gs接口: MSG和SGSN之间的接口(可选) Gi接口: GGSN与INTERNET之间的接口

23. 接口协议 • 同一PLMN内GSN之间通过Gn接口进行通信，不同PLMN之间中的SGSN和GGSN之间通过Gp接口通信 • 通过Gi接口外部分组数据网相连 • GGSN和HLR之间的Gc接口为可选接口 • SGSN和MSC/VLR之间为Gs接口为可选接口

24. 接口协议 • 用户面协议栈(MS-GGSN)

25. 接口协议 • 控制面协议栈(MS-SGSN)

26. 接口协议 • GSN之间控制面协议栈

27. 接口协议 • MAP接口 B、C、D、E、G、J、 Gr、Gd、Gc等传递MAP消息的接口统称为MAP接口，因其协议结构相同，统一描述这类接口。相关的网络实体包括MSC、VLR、SGSN、EIR、HLR和SCP。

28. 接口协议 • MAP接口协议

29. R99核心网络－CAMEL网络（各功能实体的功能） • 包括gsmSCF、gsmSSF和gsmSRF功能实体，作用及其设置原则与GSM移动智能网一样。 • 新增gprsSSF功能实体，作用与gsmSSF类似，与gsmSCF配合完成对GPRS用户智能业务的控制。 • 目前CAMEL3已冻结，CAMEL4正在制定。CAMEL3中新增大量消息，一方面用于实现短消息智能业务和GPRS智能业务，一方面增强智能业务的灵活性。

30. R99核心网络－CAMEL网络（新增功能） • 新功能的增加体现在多种CSI（CAMEL签约信息）的出现 • D－CSI：用户通过设定的电话号码触发智能业务。 • GPRS－CSI：GPRS用户触发智能业务。 • SMS－CSI：短消息用户作主叫时触发智能业务。 • M－CSI：用户可以在位置更新时（如开机引起的位置更新、通话过程中的周期性位置更新以及局间切换引起的位置更新）触发智能业务。 • VT－CSI：用户在VMSC处触发智能业务。如被叫用户忙、被叫用户寻呼不到时均可触发智能业务。 以上CSI信息均定义在HLR中。 • N－CSI：由拜访网络运营商定义的号码触发智能业务。

31. 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

32. R4核心网络－网络结构

33. R4核心网络－特色 • 将MSC拆分为MSC Server和MGW，在CS域首先向ALL IP网络迈进一步。PS域没有变化。 • 新增T－SGW和R－SGW功能实体，为IM(IP Multimedia)域的引入进行准备。

34. 3G R4 MSC SREVER功能 • 继承了R99 MSC的所有电路域控制面功能，不在其内部实现承载面的交换功能（由MGW以多种承载方式实现）； • 对外提供纯粹的信令接口； • 集成了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.248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

35. 3G R4 GMSC SREVER功能 • 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中媒体通道的接续。 • 支持BICC与ISUP的协议互通；

36. 3GR4 MGW功能 • MGW是3G R4核心网的用户承载面的网关交换设备，位于3G 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接口、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。 • 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。 • MGW可通过H.248信令，接受来自 MSC server及 GMSC server的资源控制命令。 • 支持电路域业务在多种传输媒基介（基于AAL2/ATM, TDM，或于RTP/UDP/IP)上的实现，提供必要的承载控制。

37. 3GR4 SG功能 • 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 (SIGTRAN M3UA /SCTP/IP <=> SS7 MTP3/2/1)。 • SG在物理实现上可与(G)MSC server或MGW合一

38. R4核心网络－接口协议 • （G）MSC Server与MGW之间的Mc接口：支持多种呼叫模式、多种媒体的灵活的连接处理。使用IETF MEGACO（即H.248） 协议。 • MSC Server与（G）MSC Server之间的Nc接口：完成局间的呼叫控制。使用基于ISUP的BICC呼叫控制协议。 • MGW之间的Nb接口：完成承载方式的控制和用户信息（语音、数据、图象、多媒体）的传送，完成不同媒体帧格式之间的转换。可以使用RTP/UDP/IP或AAL2/ATM协议。 • HSS(HLR)与R－SGW之间的Mh接口：完成用户移动性管理信息、业务签约信息在不同网络（R99、R4、R5）之间的交换。

39. 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

40. R5核心网络－网络结构

41. GERAN CSCF IP多媒体子系统 MRF MGCF IP 分组域 UTRAN PSTN/ISDN E-SGSN IP E-GGSN VoIP/VoATM MGW MGW Internet VMSC server GMSC server Iu 传统话音代理域 R5核心网络－网络结构

42. R5核心网络－特色 • ALL IP网络的出现：不但在核心网络实现IP，在无线接入部分也引入IP • 使用IPV6协议作为基本的IP承载协议。 • 为适应IP多媒体业务的出现，新增IPM子域。引入大量新的功能实体。 • 可连接多种无线接入技术（UTRAN、ERAN）。 • 智能业务的控制更加灵活，CAMEL4完成。

43. R5核心网络－功能实体（1） • 呼叫状态控制功能( Call State Control Function, CSCF ) • 入呼叫网关功能(Incoming call gateway, ICGW) • 是入呼叫的第一个入口点，完成入呼叫的选路 • 入呼叫业务触发（如呼叫屏蔽，无条件呼叫前转） • 查询地址处理 • 与HSS进行通信

44. R5核心网络－功能实体（2） • - 呼叫控制功能( Call Control Function, CCF) • 呼叫建立/终结，以及状态/事件管理 • 与MRF交互，以便支持多方会话和其他业务 • 计费、审计、拦截等事件或其他事件的报告 • 接收和处理应用层注册 • 查询地址处理 • 向应用和业务网络提供业务触发机制（业务能力特性） • 提供与网络有关的位置服务 • 检查对于当前的预约登记，是否允许进行所请求的呼出通信

45. R5核心网络－功能实体（3） • —服务概要数据库功能(Serving Profile Database, SPD) • 与归属地的HSS进行交互，接收Release 2000 全IP网络用户的概要信息，也可以依据与归属域达成的服务级别协定，存储这些信息 • 通知归属域用户的接入信息(包括CSCF信令传送地址，用户ID等) • 缓存与用户接入有关的信息 • - 地址处理功能(Address Handling, AH) • 对地址进行分析、翻译修改(如果要求的话), 地址携带，别名地址映射 • 可以向网络间选路提供临时地址处理

46. R5核心网络－功能实体（4） • 归属用户服务器(Home Subscriber Server, HSS) • HLR的功能：存储用户的标识、业务数据、位置数据等信息。 • AUC/AAA的功能：对用户进行认证。 • 传送信令网关( Transport Signalling Gateway ， T-SGW)：是PSTN/PLMN网络的终结点，包括下列功能： • 在IP层上对来自PSTN/PLMN的与呼叫有关的信令进行映射，然后将它发送给MGCF；或者接收来自于MGCF的与呼叫有关的信令，然后在IP层上对其进行映射，再将它发送给PSTN/PLMN • 提供PSTN/PLMN与IP传输层之间的地址映射

47. R5核心网络－功能实体（5） • 媒体网关控制功能(Media Gateway Control Function, MGCF)： 对一个特定网络而言，媒体网关控制功能是PSTN/PLMN网络的终结点。它包括下列功能： • 呼叫状态的控制，即对与MGW中的媒体信道连接有关的部分进行控制 • 与CSCF进行通信 • 对于来自传统网络的入呼叫，MGCF依据它们的路由号选择相应的CSCF • 实现传统网络呼叫控制协议(如ISUP,R1/R2)和R00网络呼叫控制协议之间的转换 • MGCF可以接收带外信息，然后将它发送给CSCF/MGW

48. R5核心网络－功能实体（6） • 多媒体资源功能(Multimedia Resource Function，MRF) • 提供多方呼叫和多媒体会议功能。它与H.323网络中的多点控制单元(MCU)的功能相同。 • 在多方/多媒体会议中，与GGSN和MGW共同负责承载业务控制。 • 可以与CSCF进行通信，对多方/多媒体会话进行业务认证(validation)

49. R5核心网络－接口协议（1） • Cx 参考点(HSS – CSCF) • 与分配服务CSCF有关的信息 • 与从HSS至CSCF的选路信息检索有关的信息 • UE-HSS信息（以隧道方式通过CSCF） • Gm 参考点(CSCF – UE) • 向CSCF注册 • 发起与接收呼叫 • 控制补充业务 • Gi 参考点(GGSN –多媒体IP 网络) • Mg 参考点(MGCF – CSCF) ：采用IETF的 SIP协议。

50. R5核心网络－接口协议（2） • Mm 参考点(CSCF –多媒体IP 网络)：接收来自于另一个VoIP呼叫控制服务器或者终端的呼叫请求。 • Mr 参考点(CSCF - MRF)：支持CSCF控制MRF中的资源。 • Ms 参考点(CSCF – R-SGW) • Mw 参考点(CSCF – CSCF)