【精品】PPT课件 核心网概述

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。
MSC/VLR E/G MS BSS A MSC/VLR
F
C/D
HLR
EIR
接口协议

MAP接口协议

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
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。
cell
Node B
Uu ME
SIM-ME i/f or Cu
SIM
USIM
MS
R99核心网络结构（2）
智 能 网 网 络 结 构
GMSC gsmSSF
C
gsmSRF
gsmSCF
HLR
D Gr
gsmSSF MSC
B
VLR
gprsSSF SGSN
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。

EIR
r
F
G
f
Gs
VLR
SGSN MSC
PIDntNernet
Gb
PCU Ater
BSS
BSC
Abis
BTS
BTS
20
UMTS(通用移动通讯系统) 网络结构
PSTN
VLR
MSC
A
GMSC
G
E A
VLR
MSC
Iu-CS
AU C
H
Gi
GGSN
C
HL
G
R
c
D
G
EIR
r
Gn Gp
F
Gs Iu-CS
G
f
SGSN
Iu r
Iub
Node B
Node B
Gb
BSS
BSC
BTS
Abi s
BTS
3
WCDMA基本网络结构
•
R99是在GPRS的基础上演变而来的,最新版本是2001.3发布的；R4/R5是全IP
的网络，正在标准化。
• 2．Ｒ99的核心网分两个部分：CS域和PS域
• １．WCDMA的核心网分两个阶段：R99和R4/R5
CN Mc-SC
GMSC
BTS
PSTN/ISDN
Node B
RNC
AUC
EIR
HLR
SGSN
GSGN
PDN/Internet
23
核心网网元实体与作用
网关MSC（GMSC）: 用于连接CS域与外部的
PSTN的实体,完成CN的CS域与PSTN的互通。
BSC BTS
Node B
RNC
SMS-GMSC SMS-IWMSC

架
• 大连接影响移动性管理和连接管理
构
• 低时延，影响移动性管理，连接管理，转发面
5G总体情况 5G核心网网络架构及网元功能 5G核心网关键技术 5G核心网演进思路
5G核心网网元（1）
5G核心网网元
功能描述
Unified Data Management (UDM) Authentication Server Function (AUSF)
3. 降低运维成本；
• 峰值10G
高带宽 • 均值1G
• 端到端< 10ms • 空口< 1ms
低时延
5G
• 百万连接
大连接
灵活开 放
• 部署灵活 • 新的业务增长点
5G应用场景需求
网络
3大应用场景
流量密度
连接数密度
时延
移动性
4G 0.1Mbps/m2 10万/km2 空口10ms 350Km/h
- 支持ARPF - 支持存储签约信息 - 支持5G功能增强后的其它签约数据
- 生成鉴权向量
与EPC网元 对应关系
类似于HSS
类于HSS的AuC功能
Policy Control function (PCF)
- 应用和业务数据流检测 - QoS控制、额度管理、基于流的计费 - 背景数据(Background data)传送策略协商 - 对通过NEF和PFDF从第三方AS配置进来的 PFD（Packet Filter Descriptor）进行管理 - 数据流分流管理（不同DN） - 具备UDR(User Data Repository )前端功能以提供用户签约 信息
5G候选提案征集
Release 15:满足eMBB基本功能

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。
R99核心网络－基本网络 （各功能实体的功能）（2）
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。
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）
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。
基
A uC
C
H
Gc
PSTN
PSTN
H LR
Gn
本
Gr
D
E IR
结
G
V LR
B
V LR
B
F
Gf
Gs
SG SN
M SC
M SC
构
E
CN
A

核心网组成
核心网主要由交换机、路由器、传输 设备和控制系统等组成，负责建立、 保持和释放通信连接，提供高质量、 大容量的通信服务。
核心网功能
路由交换
核心网的主要功能之一是路由交换， 根据路由协议和网络拓扑结构，选择 最佳路径，实现用户之间的通信连接 。
流量控制
安全管理
核心网提供安全保障功能，包括用户 身份认证、数据加密和防火墙等安全 措施，保护用户隐私和网络安全。
6G核心网技术将进一步拓展移动互联网和物联网的应用场景，促进各行业的数字 化转型和智能化升级。
核心网与云计算、大数据的融合发展
随着云计算和大数据技术的快速发展，核心网技术也在不 断与这些技术融合。通过将核心网与云计算、大数据等技 术相结合，可以实现更加灵活、智能的网络管理和服务提 供。
核心网与云计算、大数据的融合发展将进一步推动移动互 联网和物联网的创新发展，促进各行业的数字化转型和智 能化升级。
基于分组交换的核心网技术
优点
动态分配带宽，支持多媒体和互联网业务，可实现高效的分组数据处理和传输 。
缺点
实时性较差，可能存在传输延迟和丢包现象，对网络稳定性和可靠性有一定要 求。
基于软交换的核心网技术
优点
灵活性高，可实现分布式部署和模块化设计，有利于网络升级和扩展。
缺点
技术实现复杂度高，需要较高的软件开发和维护能力。
基于云技术的核心网技术
优点
资源利用率高，可实现快速弹性扩展和按需服务，有利于降 低网络建设和运营成本。
缺点
技术实现难度大，需要解决网络安全和隐私保护等问题。
03
核心网关键技术解 析
信令控制技术
1
信令控制技术是核心网的重要组成部分，用于实 现网络设备的协调和通信过程的管理。

1.2 BA负责把BAM告警送 到告警面板的软件，往往以一个窗口界面 的形式打开在BAM或应急工作站上。
• 注：如果是连接到告警面板的BAM端通信网关被关掉，告 警面板就会收不到交换机的告警信息，当告警面板发现收 不到某交换机的告警信息时就认为该交换机有重大故障， 会马上发出紧急告警声。
1.1告警面板
选择发声告警 级别按钮
信号输入 指示灯
暂停告警 音按钮
1.1告警面板
当设备有重要问题时,一般紧急告警灯 会亮,同时发出紧急告警的声音,我们 可以通过摁面板右下角的黑色按钮来 暂停告警声.告警面板左下角的黄色按 钮可以用来选择哪些级别的告警不发 声,但是紧急告警一定会发声。
1.1告警面板
2 话单服务器故障
• 如果BAU故障，停止向交换机索取原始话单数据， 原始话单就会停留堆积在交换机spm模块话单池。
• 话单池是交换机中一块内存区，用来存储主机产 生的话单，一块SPC板大约可以存储30万张话单。 在话单服务器与主机通信正常的情况下，话单一 产生马上就由主机送到话单服务器存储，只有当 主备话单服务器都与主机通信异常的情况下，话 单池中才会存储主机生成的话单。
• 由于天宁机房的空间限制，华为告警面板 只装了2个，其中一个告警面板连着 NBOD03, NBOD04和NBOB2三个交换机的 告警线，另外一个连着CC08(综合接入)交 换机的告警线，每个交换机有紧急告警的 时候，告警面板都会出告警，所以当有紧 急告警时，要弄清是哪个设备的紧急告警， 可以分别通过查看各个告警台窗口来确定。
AM/CM SPM/SRM
LAN
BAM
OFL
E1
LAN
……
……
SM
SM
SDH接口

4. 反馈网络堵塞的情况
5. 获取计费系统信息，反馈话 费使用情况等。
HSS
Home Subscriber Servers是存储用 户签约信息数据库，与2G/3G 中的HLR类似功能有：
1. 用户标识、编号和路由信息 2. 用户安全信息，用于鉴权和授
权的网络接入控制信息 3. 用户位置信息 4. HSS用于鉴权、完整性保护和
S1-U
eNodeB
HSS S-GW
PCRF
S9
Gx
S5/8
SGi
P-GW
热点商用部署阶段目标： 实现核心网2G/TD/LTE融合组网 验证核心网统一计费，统一运维 部署方案： 部署Diameter信令网；引入新号段，用于发展LTE用户 现网SGSN升级为SGSN/MME，GGSN升级为S-GW/P-GW 统一进行网管部署 与计费平台对接
Control plane User plane Internet
EPS规模部署
Gb
GPRS
BTS
Iu
BSC/PCU
MME POOL
TD
NodeB RNC
LTE
eNodபைடு நூலகம்B
S1-MME
S12 S11 S1-U
S6a
HSS
PCRF
S9
Gx
SGi
S-GW/P-GW POOL
Control plane User plane Internet
关）和MME（移动性管理） ❖ LTE与EPC多对多连接 8
2G/3G网络架构与LTE/EPC架构 的映射关系
9
EPS架构概述
SGSN
Gb
GPRS
BTS
Iu
BSC/PCU

第三代移动通信标准简介
IMT-2000标准化开展历程
❖ 1985年，提出FPLMTS概念，1996年更名为 IMT2000
❖ 1992年，WRC-92为IMT2000在2GHz分配 230MHz的带宽
❖ 1997年，在世界范围内征求RTT技术候选方案 ❖ 1998年，已提交RTT技术候选方案的技术性能评
cdma200
向
0-1x、3x
兼
容
GSM
W-CDMA
新 的
无
TD-CDMA/ 线
TD-SCDMA 接
口
第三代移动通信标准简介
ITU、3GPP、3GPP2的关系
ITU-R WP 8F
ITU
IMT-2000
ITU-T
WP 3/11、SG2、 SG13、SG16
3GPP
3GPP2
ETSI SMG
Europe
美 国 ： T1P1
5 GlobalCDMAII FDD
所 有 环 境
韩 国 ： TTA
6 TD-SCDMA
TDD
所 有 环 境
中 国 ： CATT
7 cdma2000
FDD、 TDD 所 有 环 境
美 国 ： TIA
8 GlobalCDMAI FDD
所 有 环 境
韩 国 ： TTA
9 UWC-136
FDD
所 有 环 境
美 国 ： TIA
10 EP-DECT
TDD
室 内 、 室 外 到 室 内欧 洲 ： ETSI DECT
计 划
第三代移动通信标准简介
核心网〔CN〕
核
IS-41核心网
心 网
(CDMA网络)

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。

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

R99核心网络

R99核心网络结构
接口协议

用户面协议栈(MS-GGSN)
E.g., IP, PPP Relay Relay GTP-U UDP/IP AAL5 ATM
Iu-PS
Application
E.g., IP, PPP
PDCP RLC MAC L1
Uu
PDCP RLC MAC L1 NhomakorabeaGTP-U UDP/IP AAL5 ATM
Transit Network Domain
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）
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。
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

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。
R99核心网络－CAMEL网络 （新增功能）
核心网概述
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
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
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。
接口协议
SM S-GM SC SM S-IW M SC
SM -SC
E
C
CA M EL GSM -
Gd
SCF
M SC/VLR
A
Iu
D Ge Gs
R
Uu
Iu
TE
MT
UTRA N
SGSN
TE
MT
BSS
R
Um
Gb Gp
Gn

5G网络技术升级
无线网
时隙结构优化 大规模天线 新型多址 高频段通信/全频谱接入 超密集组网 灵活双工（全双工） 新型多载波 终端直通技术 频谱共享 RAN侧的云化
核心网
通用硬件 SDN/NFV QoS机制 策略控制 网络切片 边缘计算 网络能力开放
移动通信系统标准演进
N2和N3连接。UE可执行小区选择、小区重选和PLMN选择。空 闲态AMF应能对非MO-only模式的UE发起寻呼，执行网络发起 的业务请求过程 • 连接态：UE所属的AN和AMF间的N2连接建立后，网络进入连 接态
Registration Reject
RM-DEREGISTERED
Registration Update Accept
- 会话管理、UP选择和控制 - SM NAS消息终止 - 下行数据通知
- Intra-RAT移动的锚点 - 数据报文路由、转发、检测及QoS处理 - 流量统计和上报
- 网络能力的收集、分析和重组 - 网络能力的开放
- 业务发现，从NF实例接收NF发现请求，并向 NF实例提供发现的NF实例的信息（被发现）
<GUAMI> := <MCC> <MNC> <AMF Region ID> <AMF Set ID> <AMF Pointer>
<5G-S-TMSI> := <AMF Set ID> <AMF Pointer> <5G-TMSI>
5G核心网状态模型
注册管理
5G核心网定义以下两种注册管理状态，用于反映UE与AMF间 的注册状态： • 去注册：此状态下，UE没有注册到核心网，AMF中的UE上下

包括MME、SGSN、HSS、S-GW、P-GW标识 MME的域名标识为：
mmec<MMEC>.mmegi<MMEGI>.mme.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC> 其它网元标识构造时，其后缀遵循标准构造方式：
传输层协议主要基于UDP和 SCTP
EPC标准架构网元功能
2G BTS
Gb Iu
BSC/PCU
SGSN
TD NodeB RNC
S6d S4 S3
MME
S10 S6a
HSS
S1-MME 控制面
S11
LTE
S1-U
SAE GW
S5/8
eNodeB
Serving GW PDN GW
承载面
（用户面）
CG
(3)MO ForwaGrdSSMM/GPR
DNS
LTE Mifi的新号段用户数据。纯2G/TD用户数据
LTE基础通信业务S网/ 络方案 AF寻址现有PCRFE机D制GE研（究+） SGSN
HL R
仍然存储在老HLR。
新建MME设备支持LTE用户接入。新建SAE
LTE基础通信业务网络方案
GGSN
GW/GGSN设备，作为LTE单模、LTE多模、LTE Mifi的锚定点，纯2G/TD用户仍然要锚定到老
M-TMSI
MCC MNC MME Group ID MME Code
29-24 23-16 15-0
GUTI
MCC MCC
RAI
LAC
RAI
MCC MCC
LAC
RAC RAC
29-24 23-16 15-0
P-TMSI
23-16

网络结构-新疆联通移动网
核心网软交换设备分布现状
图例
厂家
阿朗 中兴
容量 (万户)
369 93
交换容量
3G容量 (万户)
VLR利用率
168
41.36%
20
61.95%
全网软交换覆盖，总容量462万；
设置主用MSS6台，备用MSS2台，阿朗 采用5+1备份，中兴采用1+1备份；
MGW16台，均为2G/3G共用；
其他PLMN
BSS
MAP
HLR DB HLR
MAP GMSC
MA SC/VLR
BSS
2G 2.5G
R99
R4
R5
网络演进 R6
R7
一个叠加的GPRS网络，提供端到端包数据的交换服务； PS域采用PPP/SDH, PPP/E1, FR over E1, ATM, LAN等接口；
其他PLMN
CS Domain
NodeB和RNC的功能合并。SAE(System architecure evolution) 主要侧重于CN
的功能拆分，提供多种接入方式之间的漫游。
VCC：研究IMS和CS语音呼叫之间的切换
PCC：研究IMS中计费和策略控制框架的合并
EC：研究通过IMS如何提供紧急呼叫
CSI：研究如何将CS承载和IMS结合起来为用户提供统一的业务。由于IMS在 无线Qos等方面存在的问题，该课题考虑主要利用CS来传递实时业务，而IMS 来传递非实时业务
网络结构-新疆联通移动网
核心网话路组织
网络结构-新疆联通移动网
核心网信令组织
提纲
1
系统组成
2
网络演进
3

圭塘Gi1 圭塘GGSN9 圭塘FW5-6 圭塘Gi2 VPDN平台 友谊路Gi1 友谊路GGSN10 友谊路FW7-8 友谊路Gi2 增值网 用户端 增值网

认证LNS在省运维VPDN平台，用户端服务器上行至VPDN平台7206；
多数企业VPDN采用该组网方式。 如渤海银行HNBHYH.WXSJ.HNAPN等 企业业务。
三、VPDN业务
4、VPDN组网方案二
4.2 认证LNS在企业端
圭塘Gi1
GGSN3 4 8 9
圭塘FW3-6
圭塘Gi2
CISCO 3560
用户端LNS

认证LNS在企业用户端，其上行接入思科3560路由器； 部分企业采用该组网方式，如高支队HNGZD.WXSJ.HNAPN。

三、VPDN业务
4、VPDN组网方案三


二、移动分组上网业务
3、典型应用：发E-mail
HLR/HSS
BTS/NodeB/e NodeB
BSC/RNC
SGSN/MME
Backbone
GGSN/SAEGW
MS
ISP Mail server
e-mail
目 录
一
数据网
二
移动分组上网业务
三
VPDN业务
三、VPDN业务
1、概述
VPDN是虚拟拨号专用网络(Virtual Private Dialup Network)的缩写， 通 过在GPRS/WCDMA/LTE网络中设置企业APN，利用VPDN技术（Virtual Private Dialup Network，虚拟拨号专用网络，利用二层隧道协议在拨号网络 中为用户构建虚拟专用网络的技术），实现企业专网向广域无线侧的延伸，为 企业客户提供了一种端到端的企业VPN无线接入解决方案。

eMBB
eMBB: 热点与高速率
视频/语音/互联网/视频电话 20Mbps速率的4K高清体验 @公路/铁路/村落/郊区/偏远地区
mMTC: 低功耗、高连接密度
mMTC
FTP/下载/超高清3D视频/VR/AR 100Mbps体验速率，峰值速率超过1Gbps @ 热点/室内/咖啡厅/办公室/体育场
• 网络切片管理实现了切片的设 计、实例化、运行时业务保障 和退服的全生命周期管理，提 升运维效率。
网络切片实现了统一物理设施支撑多种垂直行业，逻辑隔离的网络切片 为不同应用场景提供SLA的NaaS服务。
Dev: 在线设计网络切片
NS Design
NS Verification
TOSCA HOT YANG …
超高宽带
10G+bps 峰值速率/用户
eMBB
动态的体验管理
5G
业务定义的连接 按需的移动性
mMTC
低功耗 大连接通信
100万连接/km2
uRLLC
高可靠 低时延通信
1ms时延
快速的流量转发
5G时代的网络必须按需满足业务的多样性和相应性能需求。
eMBB/URLLC/mMTC全新数字体验
eMBB: 无缝广域覆盖
Design
Verify
Deploy
企业
分布式部署
Edge DC
Local DC
Central DC
服务化
eMBB 网络切片
AMF UDM
UPF
MQ
FW
HTTP ... DPI
URLLC 网络切片
AMF UDM
UPF
VPN
MQ
...
HTTP
企业网络切片