ZXC103GCN网络结构.doc

 ZXC10 3GCN网络结构课程目标：l 课程目标1了解3GCN的网络结构l 课程目标2熟悉3GCN的编码计划和拨号方式l 课程目标3熟悉3GCN实现的业务和功能l 课程目标4 参考资料：l 参考资料1l 参考资料2l 参考资料3  目 录第1章 网络演进31.1 CDMA网络向全IP网络的演进31.2 Phase2阶段介绍71.2.1 PHASE2 SETP1阶段71.2.2 PHASE2 SETP2阶段111.2.3 PHASE2 SETP N阶段131.3 cdma2000 ALL-IP电路域核心网LMSD网络结构131.4 ALL-IP核心网展望13第2章 ZXC10 3GCN网络结构152.1 网络结构图152.2 网络实体说明162.3 接口说明17第3章 编号计划及拨号方式193.1 编号计划193.1.1 移动用户号码（MDN）193.1.2 国际移动用户识别码（IMSI）193.1.3 移动台识别码（MIN）193.1.4 临时本地用户号码（TLDN）203.1.5 电子序列号（ESN）203.1.6 系统识别码（SID）和网络识别码（NID）203.1.7 登记区识别码（REG_ZONE）203.1.8 GT号设置203.1.9 基站识别码（BSID）213.2 拨号方式21第4章 业务和功能224.1 CDMA网提供的业务224.1.1 用户电信业务224.1.2 补充业务224.1.3 WIN（无线智能网）业务234.1.4 增值业务234.2 网络功能234.2.1 支持业务的网络功能234.2.2 支持蜂窝运行的网络功能244.2.3 呼叫处理的附加网络功能254.2.4 鉴权功能254.2.5 不同制式间的漫游功能254.2.6 国际漫游25第1章 网络演进1.1 CDMA网络向全IP网络的演进随着移动通讯技术的迅速发展和各项业务的相继推出，人们对移动通讯的需求越来越高，除了高质量的语音服务外，还需要更丰富的数据和多媒体服务，这也对移动通讯的频谱效率提出了更高的要求。目前的GSM和CDMA等2G系统已无法满足移动通信的发展需求，在这样的背景下，第三代移动通讯系统3G应运而生。目前，ITU-T采纳的3G技术标准有：l欧洲的WCDMAl美国的cdma2000l中国的TD-SCDMA其中cdma2000是由2G的CDMA IS-95网络体系演进发展而来。CDMA技术体制从最初的IS-95向cdma2000系列演进，分为Phase0、Phase1、Phase2和Phase3阶段，最终实现cdma2000 ALL-IP网络。目前cdma2000正向着Phase2阶段演进。当前的Phase0/ Phase1阶段，空中接口历经了cdma2000 1x、cdma2000 1xEV-DO、cdma2000 1xEV-DV的技术演进过程；核心网侧增加了分组数据交换节点PDSN，但是支持话音和增强的电路交换型数据业务的MSC/VLR，相对变化不大。Phase2阶段是向ALL-IP演进的第一步，它又细分为Step-1、Step-2和Step-N，在这个阶段已经开始实现信令和承载的分离、接入网和核心网的分离。从总体上来说，STEP2阶段的核心网侧增加了传统移动域LMSD（Legacy MS Domain），采用IP交换技术，完成包括2G BSS和3G ALL IP BSS的接入，提供对传统MS业务的支持。CDMA网络向全IP网络的演进的四个阶段的过程图如图1.11所示。图1.11 CDMA网络的演进示意图1Phase0该阶段为传统的电路模式无线网，支持电路交换和分组交换技术。遵循的协议标准为N.S0005（TIA/EIA-41-D）、cdma2000 Release 0及IOS 4.0，具体如下：l核心网支持TIA-41网络，对分组数据网络的支持由IS-707规定的service option 33能力集来提供，不提供基于TIA-41网络的分组数据切换的支持。分组数据网络实现标准是P.R0001 Release A，实现simple IP和mobile IP接入技术，由AAA实现鉴权认证计费服务器功能。l接入网由IOS 4.0定义，详细定义了基于传统TIA-41网络的MSC与BSC间的接口以及PCF与PDSN间的接口。l空中接口由cdma2000 Release 0定义。2Phase1该阶段支持电路交换和最初的基于网络的分组交换技术，具体包括：l支持分组数据会话切换；l支持电路模式呼叫切换后发起分组数据的会话；l支持分组会话切换后发起或终结电路模式的话音呼叫；l支持电路交换话音呼叫与激活的分组会话的并发业务。此阶段支持的协议标准有N.S0005、N.S0029-0、cdma2000 Release A、IOS 4.1，具体如下：l核心网支持传统的TIA-41网络，由N.S0005和N.S0029-0共同定义，对于分组数据网络来说，其支持的无线IP网络数据标准协议为P.S0001 Release B。l接入网提供接入到传统TIA-41网络和分组数据网的接入网使用IP传输信令，信令链路和承载流相分离，承载的传输由IOS4.1标准来具体规定。l空中接口空中接口的演化独立于核心网的演化，基于cdma2000 Release 0或Release A。3Phase2该阶段引入传统的MS域LMSD概念，是向All-IP网络演进的第一步，信令和传输承载独立演进，核心网与接入网独立演进，核心网可继续使用已有的承载架构，提供对传统的TIA-41网络已有的业务的支持。l核心网核心网在Phase2阶段又细分为Step-1、Step-2和Step-N，分别对应于LMSD-Step 1、LMSD-Step 2和LMSD-Step N，每个Step其系统要求都有所差别。在Phase2阶段，MSC演进为MSCe和MGW/MRFP两个网络实体，新增加了一些接口，如xx、yy、zz和39，原有接口在功能上有所加强，承载方式发生了改变，如27接口对应于A2和A5接口、48接口对应于A1接口等。核心网Step-2及后续阶段提供对基于分组的TrFO和RTO的支持。l接入网支持LMSD，接入网与LMSDS（Legacy MS Domain Support）间的接口支持独立的信令链路和承载流传输，在Step-2和Step-N阶段向IP传输演进。& 说明：LMSD表示演进的一个阶段，LMSDS表示该阶段包括的MSCe/HLRe/SCPe实体。l空中接口独立于核心网演进。4Phase3该阶段是向ALL-IP演进过程的顶点，其显著标志是空中接口的扩展IP传输，且不再有LMSDS。& 说明：ZXC10 MSCe是按照Phase2的Step-2要求开发设计的，同时能够向下兼容Phase1、Phase0阶段功能，即向下兼容ZXC10-MSC/VLR产品功能。1.2 Phase2阶段介绍1.2.1 PHASE2 SETP1阶段图1.21 PHASE2 SETP1阶段的网络结构图从下图可以看出来，PHASE2 STEP1阶段核心网主要设备与2G相比发生了如下变化：以前的2G核心网中的MSC、HLR、SCP不见了，取而代之的是承载和控制分离的两大块：一块是控制相关的部分合在一起，成为LMSDS（传统移动台领域支持），包括MSCe、HLRe、SCPe，“e”的意思就是模拟。另外一大块是承载相关的部分，包括MGW和MRFP，分别是媒体网关和媒体资源功能控制器。增加了一些新的接口。其中13接口、14接口、27接口和34接口继续采用我们2G已有的接口规范，而39接口、xx、yy以及zz接口则是全新的接口，而且要新的接口规范了。下面将给予了详细描述。1.2.1.1 特殊网元功能描述1LMSDS处理移动性管理消息和从网络侧和无线侧发过来的移动台始呼和终呼的呼叫控制消息；通过IP方式控制接入网络和MGW以及MGW和PDSN之间的语音承载建立和桥控制（控制会议呼叫时的资源）；通过IP方式控制MRFP进行放音；执行VLR的功能；执行HLR的功能；执行SCP的功能；执行移动台的鉴权；执行从一个LMSDS到另外一个LMSDS的SIP呼叫传递；具有MSC具有的各种业务控制功能；2MGW/MRFP终结从PSTN、无线接入侧的话音承载信道；终结从分组网络过来的媒体流；执行媒体网关功能（仅限于语音和电路型媒体流）；通过连接媒体流从一个网络终端连接到另外一个网络终端执行承载信道的交换；转换网络终端的媒体类型；通过39和xx接口受控于MSCe；通过LMSDS的控制通过yy接口实现呼叫传递；执行IWF功能；实现放音功能；1.2.1.2 特殊接口描述139/xx接口39接口：MGW与LMSDS的接口（仅仅为传统MS域的信令接口）；xx接口：提供IP信令为MSCe控制MGW/MRFP播放语音或者在承载上插入通知音；协议栈遵循如下方式：图1.22 39/xx接口协议栈2yy接口MGW和其它MGW之间的接口，采用IP承载的方式（承载流）；协议栈遵循如下方式：图1.23 yy接口协议栈3zz接口MSCe 与MSCe 之间的信令接口,支持 SIP-T协议;协议栈遵循如下方式：图1.24 zz接口SIP-T协议栈zz接口也支持MAP协议，协议栈遵循如下方式：图1.25 zz接口MAP协议栈1.2.2 PHASE2 SETP2阶段图1.26 PHASE2 SETP2阶段的网络结构图我们可以看出来，从新增网元上只要是增加了PS（分组域）的一些网元。对于CS域，没有新增网元，但是功能上有所扩展：支持3GPP2 参考点48（cdma2000接入网和LMSD MSCe之间的信令）；支持3GPP2 参考点27（cdma2000接入网和媒体网关之间的承载业务）；对参考点39的扩展支持MSCe和MGW建立无线编解码（如13K，EVRC，SMV等）协商的信令；可选支持3GPP2 yy 的传输层（如ATM）；对基于包交换的远程编解码操作的支持提高分组交换核心网的效率。为了通过分组网络传送无线语音和实行带宽利用RTO使编解码器可以放在RAN（BSC）外；对基于包交换的自由编解码操作的支持提高传输的效率和移动呼叫的语言质量。TrFO使当移动对移动都使用相同编解码的一个呼叫可以旁路编解码器；由传统网络提供的所有传统业务功能，应该用现有的方式支持或者适合在LMDS Step 2 结构传输包的方式支持。1.2.2.1 Ap接口协议栈1A1p接口协议栈图1.27 A1p接口协议栈2A2p接口协议栈图1.28 A2p接口协议栈1.2.3 PHASE2 SETP N阶段图1.29 PHASE2 SETP3阶段的网络结构图1.3 cdma2000 ALL-IP电路域核心网LMSD网络结构1.4 ALL-IP核心网展望从3GPP2标准来看，LMSD将演进到MMD（多媒体域），此时LMSD会消失，AGW（FA）和HA网元为多媒体域业务提供IP承载路径，多媒体域网络是个纯粹的SIP软交换网络。HLR和AAA也演变成统一的HSS，多媒体呼叫涉及到的网元设备主要为CSCF。因此，在网络构架上，MMD与软交换是一致的，将网络划分为业务层、控制层、承载层和接入层。在这种分层结构中，业务提供分离出来，由各种应用服务器和认证服务器来提供业务生成、业务计费等，在业务层均对外提供标准的接口，便于第三方提供业务。cdma2000 Phase2将朝着网络结构和传输控制方式趋向全IP化、业务趋向多样化、业务实现方式多样化、和NGN融合的方向发展。从Phase2到Phase3，是cdma2000 ALL-IP网络演进的顶点。在该阶段，从空中接口、接入网到核心网均为IP承载。第2章 ZXC10 3GCN网络结构2.1 网络结构图ZXC10 3GCN的网络结构是cdma2000 ALL-IP电路域核心网结构，即LMSD，网络结构如图2.11所示。图2.11 LMSD Step-2基本网络结构图图中粗虚线和粗实线包围的部分是LMSD的网元实体，连接实体间的粗虚线表示LMSD的网元之间的接口。与传统的电路域MSS系统相比，LMSD最大的变化在于呼叫控制和承载的分离，用分组网技术替换TDM技术。LMSDS包括MSCe、HLRe、SCPe三个网络实体。传统的MSC网元演进成MSCe和MGW，MSCe提供呼叫控制和移动性管理功能，MGW提供媒体控制功能，并提供传输资源，具有媒体流操纵功能。LMSDS核心网提供对3G BSS系统的接入，提供对传统的2G BSS系统接入，提供与TIA/EIA/IS-41网络的互通，提供对GSM MAP网络的互通，提供对固定PSTN网络的互通。2.2 网络实体说明与传统的电路域MSS系统相比，LMSD最大的变化在于呼叫控制和承载的分离，用分组网技术替换TDM技术。传统MS的LMSD域所包含的网络实体包括：lMSC仿真（MSCe）MSCe是多种逻辑功能实体的集合，支持移动性管理，提供呼叫控制、连接、VLR及部分业务功能，是本阶段电路域实时语音/数据业务的呼叫、控制、业务提供的核心设备。l媒体网关（MGW）MGW为核心网中的分组环境和PSTN网络中的电路交换环境提供承载业务支持，提供话音编解码的声码器功能，提供调制解调器MODEM/IWF功能（在电路音频modem音和数字音频字节流之间相互转换），也提供终结PPP连接的能力。l媒体资源功能处理器（MRFP）传统MS域中的MRFP与控制实体MSCe一起提供多方会议桥接、通知回放和语音回放业务。lHLR仿真（HLRe）在HLR基础上，HLRe增加了IP信令接口，管理用户的语音业务和数据业务特征，管理用户的位置和可接入性信息。lSCP仿真（SCPe）SCPe提供IP信令接口，处理WIN过程中的呼叫控制和定制业务请求，与其它的功能实体交互来接入附加的逻辑，获得处理呼叫及业务逻辑实例所需要的信息。l信令网关（SGW）SGW在核心网中完成SS7的信令传输（SS7 MTP）和基于IP的信令传输（SIGTRAN SCTP/IP）之间的转换，为不同网络之间的业务融合提供了有效的保障。2.3 接口说明传统MS域电路核心网可以提供对3G BSS系统的接入，和对传统的2G BSS系统接入；传统MS域LMSD可提供与TIA/EIA/IS-41网络的互通，与GSM MAP网络的互通，与固定PSTN网络的互通。具体包括如下接口：l13接口MSCe与PSTN之间的信令接口，采用SS7的ISUP信令。l14接口MSCe和TIA/EIA-41网络的信令接口，采用ANSI/TIA/EIA-41 Revision D信令。l27接口MGW与BSS之间的接口（支持话音承载和电路数据承载），采用IOS（A2和A2p）信令。l34接口MGW与PSTN之间的接口（媒体流）。l39接口MGW与LMSDS的接口（仅仅为传统MS域的信令接口）。l48接口cdma2000接入网和LMSDS之间的信令接口。lxx接口MRFP与LMSDS之间的信令接口。MSCe通过该接口控制MRFP播放语音，或者在承载上插入通知音。lyy接口MGW和其它MGW之间的接口，采用IP的承载方式（媒体流）。lzz接口MSCe与MSCe之间的信令接口，支持SIP-T协议。第3章 编号计划及拨号方式3.1 编号计划3.1.1 移动用户号码（MDN）MDN号码为本网移动用户做被叫时，主叫用户所需拨的号码。MDN号码的结构如下： CC：国家码，中国为86MAC：移动接入码，如13XH0H1H2H3：HLR识别码，其编码由运营商分配ABCD：移动用户号码3.1.2 国际移动用户识别码（IMSI）IMSI是CDMA数字移动网中唯一地识别一个移动用户的号码，IMSI号码结构如下： MCC：移动国家码，中国为460MNC：移动网络码，如0XMSIN：移动用户识别码，是11位十进制数字。3.1.3 移动台识别码（MIN）MIN是沿用AMPS标准定义的移动台识别，MIN号码结构如下： NPA：编号计划区H0H1H2H3：与DN号码中的H0H1H2H3相同ABCD：用户号码3.1.4 临时本地用户号码（TLDN）当呼叫一个移动用户时，为使网络进行路由选择，MSC临时分配给移动用户的一个号码。具体结构由运营商规定，通常其号码结构如下： 3.1.5 电子序列号（ESN）电子序列号是唯一地识别一个移动台设备的号码，每个移动台分配一个唯一的电子序号。它包含32比特，设备序列号由移动台的生产厂家设置。3.1.6 系统识别码（SID）和网络识别码（NID）在CDMA网中由一对识别码（SID，NID）共同标识一个移动业务本地网。系统识别码（SID）包含15比特。SID和NID由运营商分配；NID的0和65535保留。0用作表示某个SID区中不属于特定NID区的那些基站。65535用作表示移动用户可在整个SID中进行漫游。3.1.7 登记区识别码（REG_ZONE）在一个SID区或NID区中唯一识别一个位置区的号码，包含12bit，由运营商分配，只要在SID或NID范围内不重复。3.1.8 GT号设置在所有的消息中，SCCP层的GTI（GT Indicator）设置为4。当移动台漫游到一个新的拜访MSC后，拜访MSC第一次向HLR发送消息（登记消息和登记鉴权消息）。这个消息SCCP层的主叫GT应当设置为这个MSC的MSC号码，其中TT（翻译类型）设置为0；SCCP层的被叫GT应当设置为移动台的IMSI号码，其中TT设置为0。当移动台被叫的时候，始发MSC向HLR发送消息的时候。这个消息SCCP层的主叫GT应当设置为这个始发MSC的MSC号码，其中TT设置为0；SCCP层的被叫GT应当设置为被叫移动台的MDN号码，其中TT设置为0。当移动台发送短消息的时候，消息可以经过主叫移动台归属的MC转发。这条发送给MC的消息SCCP层的被叫GT应当设置为移动台的MDN号码，其中TT设置为128。主叫GT应当设置为主叫移动台服务MSC的MSC号码，其中TT设置为0。当移动台接收短消息的时候，消息经过被叫移动台归属的MC转发。这条发送给MC的消息SCCP层的被叫GT应当设置为移动台的MDN号码，其中TT设置为128。移动应用部分（ANSI41）消息中的MSC IN、Sender IN和Destination Address参数应当设置为相应的GT号码。其他移动应用部分和无线智能网的消息中的SCCP层都应当设置相应的GT信息。3.1.9 基站识别码（BSID）一个16bit整数，唯一识别一个NID下属的基站，由运营商分配。3.2 拨号方式拨号方式也有各运营商具体规定，通常：移动用户本地固定及模拟网用户：PQR（S）ABCD 或 0XYZPQR（S）ABCD移动用户外地固定及模拟网用户：0XYZPQR（S）ABCD移动用户移动用户：13XH0H1H2H3ABCD固定及模拟网用户本地移动用户：13X H0H1H2H3ABCD固定及模拟网用户外地移动用户：013X H0H1H2H3ABCD移动用户特服业务：0XYZ 1XX对于119，110，120，122等紧急呼叫，均直接拨叫。第4章 业务和功能4.1 CDMA网提供的业务4.1.1 用户电信业务CDMA网络应能向用户提供以下电信业务：1语音业务话音编码器采用EVRC。为了支持长城网的旧用户，在原来开通了长城网的地区应当支持8K QCELP。2短消息业务短消息业务应当支持移动台发送短消息业务、移动台接收短消息业务。短消息业务也可以支持小区广播短消息业务（IS824）。短消息业务应当支持中文（GB13000）短消息业务。4.1.2 补充业务4.1.2.1 补充业务的种类能够向用户提供以下补充业务：表4.11 补充业务种类业务名称备注遇忙呼叫前转（CFB）隐含呼叫前转（CFD）无应答呼叫前转（CFNA）无条件呼叫前转（CFU）呼叫转移（CT）呼叫等待（CW）主叫号码识别显示（CNIP）主叫号码识别限制（CNIR）会议电话（CC）消息等待通知（MWN）用于语音音箱业务三方呼叫（3WC）取回语音信息（VMR）用于语音音箱业务4.1.2.2 补充业务的操作1操作定义在CDMA系统中定义了七种业务操作。（1）提供：业务提供者使业务对用户成为可用的操作。（2）撤消：与提供操作相反，业务提供者使业务对用户成为不可用的操作。（3）登记：业务提供者或用户进行，使业务可以执行的一种操作。主要包括输入必要的信息。（4）删除：业务提供者或用户进行的一种操作。用来删除登记时输入的信息。（5）激活：使业务进入“准备提供服务”状态。（6）去活：与激活操作相反的操作。（7）请求：业务的执行过程。2用户的操作在上述操作中，提供和取消一般由运营者进行。登记、删除、激活、去活和请求可以由用户在移动台上操作。4.1.3 WIN（无线智能网）业务无线智能网为CDMA系统中采用智能网方式实现智能业务提供基本平台。需要实现的WIN业务包括：预付费业务（Pre-Paid Charging）虚拟专用网（VPN）被叫集中付费电话（Freephone）4.1.4 增值业务CDMA网络提供的语音信箱应提供信箱留言、信箱留言操作、自动应答、定时邮送、留言通知和布告栏等业务。CDMA网络提供的短消息业务平台应当能够向用户提供面向应用的无线数据。例如：天气预报、股市信息等CDMA网络应当能够根据需要提供其他增值业务。4.2 网络功能4.2.1 支持业务的网络功能支持漫游以后与PSTN、PLMN等建立通信的呼叫处理。在每次登记、呼叫建立时进行鉴权。支持5.1节中提出的电信业务和补充业务。对移动台与基站之间交换的重要信令单元有保护措施，以防止无权者得到此类信令信息。支持无线智能网（WIN），并可以根据需要提供无线智能网有关的业务。支持语音信箱和短消息业务，并能根据需要增加其他新的增值业务。4.2.2 支持蜂窝运行的网络功能4.2.2.1 漫游漫游是指移动台离开它所归属的移动业务本地网。移动台通过SID判定它是否在漫游，并可提示用户处于漫游状态。为了网络能持续跟踪移动台所处的位置，移动台应当能进行位置登记。其位置登记方式有以下几种：移动台开机登记、关机登记、周期性登记、基于距离的登记、基于区域的登记、参数变化登记、隐含登记和受命登记等。4.2.2.2 切换切换是指将一个正在进行的呼叫从一个小区转移到另一个小区的过程。切换是用于无线传播、业务分配、激活操作维护、设备故障等原因而产生。CDMA系统中的切换有两类：硬切换和软切换。（1）软切换软切换是指在切换过程中，在中断与旧的小区的联系之前，先用相同频率建立与新的小区的联系。软切换包括以下四种情况：同一基站的两个扇区之间；不同基站的两个小区之间；不同基站的小区和扇区之间的三方切换；不同基站控制器之间（此项作为可选项）；（2）硬切换硬切换是指在切换的过程中，业务信道有瞬时的中断的切换过程。硬切换包括以下两种情况：同一MSC中的不同频道之间；不同MSC之间。4.2.3 呼叫处理的附加网络功能应具备对用户的话音信道加密功能。此功能的实现不能影响设备的购置、系统及全网的开通、运行和其它功能。从移动台至网络方向，当话音通路建立后，系统应支持用户按键的DTMF信号的发送（将DTMF信号转换成在无线接口上传送的信令消息）。4.2.4 鉴权功能移动台和系统都应当支持鉴权功能，鉴权算法采用CAVE算法。移动台和系统都应当支持SSD更新功能。系统应当支持SSD共享和非共享功能。4.2.5 不同制式间的漫游功能CDMA系统的移动台可以采用双模式，即CDMA模式和AMPS模式工作。具有双模式功能的移动台可以在CDMA网覆盖区和AMPS覆盖区内自动漫游。4.2.6 国际漫游系统应当支持国际漫游业务。为了支持国际漫游业务，系统至少应当支持以下功能：能够分析IMSI/MIN号码，确定是否为国际漫游用户，进行相应的处理。发送国际TLDN号码（包括国家码）。在国际关口局提供中国七号信令、ITU七号信令和ANSI七号信令间的转换。计费系统提供适当的计费格式转换功能。根据不同国家的用户决定是否使用鉴权功能，决定是否使用SSD共享功能。移动台可以支持国际漫游业务。为了支持国际漫游，移动台至少应当支持以下功能：适当的话音编码器，我国要求使用EVRC。采用符合MIN based IMSI原则的编号计划。支持适当的频率配置。