无线核心网概况介绍

江姜北京邮电大学



无线核心网概况介绍

江姜
北京邮电大学

摘要：主要介绍了无线核心网的概念和各部分组成以及GPRS无线核心网的概念及各部分组成，以及其发展的前景。

1　无线核心网组成

1.1模块

主要是涉及呼叫的接续、计费，移动性管理，补充业务实现，智能触发等方面主体支撑在交换机。至于软交换则有两个很明显的概念，控制与承载的分离，控制信道与数据信道的分离。

1.2协议

从协议上规定就是起到核心交换或者呼叫路由功能的网元，对于2G/3G 核心网一般都是一样，在R4架构比如MSC SERVER 、MGW 、HLR、VLR 、EIR 及AUC等，主要作用是整个呼叫信令控制和承载建立。

2　无线核心网发展方向

核心网全面进入“IP”时代，IP、融合、宽带、智能、容灾和绿色环保是其主要特征。从电路域看，移动软交换已经全面从TDM的传输电路转向IP；从分组域看，宽带化、智能化是其主要特征；从用户数据看，新的HLR被广泛接受，逐步向未来的融合数据中心演进。另外，运营商纷纷将容灾和绿色环保提到战略的高度；移动网络在未来发展和演进上殊途同归，在4G时代，GSM和CDMA两大阵营将走向共同的IMS+SAE+LTE架构。

可以把移动网络划分为三个部分，基站子系统，网络子系统，和系统支撑部分比如说安全管理等这些。核心网部分就是位于网络子系统内，核心网的主要作用是把A口上来的呼叫请求或数据请求，接续到不同的网络上。

2.1演进和构成

核心网分成电路交换域和分组交换域。CS域需要的功能部件包括TRAU、MSC等，PS域需要的功能部件包括GGSN、SGSN和其它一些寄存器和服务器。规范中规定由RNC提供的Iu接口是开放的，在Iu CS域和Iu PS域上的信令和接口都是开放的。

在R4和R5版本中都将引进多媒体网关MGW和Call Server的概念。在R4中，将MSC中有关电路交换部分以及面向用户业务传递的话音中继平面和中继模块全部都取消了，只保留了信令处理单元――CPU处理单元。增加的二个控制功能可以是软件实现或通过板卡来实现，称为WGC和PSTN GC，完成二个MGW之间的话音通路建立的控制。

国内领先的通信技术论坛实现了R4版本后，将会用到TFO 和TrFO的功能。TFO称为Tandem Free Operation，TrFO称为Trancoder Free Operation。TFO功能指的是当移动打移动时，双方已经协商好通信的速率保持不变的前提下，无需通过TRAU功能完成码型转换，这个过程就称为TFO功能。

所谓R5版本，就是全IP的骨干网。无论是接入网络还是核心骨干网，底层都是基于IP的骨干网。IP效率比ATM要高，而且底层以太网技术发展较快。所以完全可以选择IP的骨干网，实现一体化的网络。在R5版本所以的交换都是软交换，也就是在分组骨干网中的节点都可以通过服务器来实现。协议栈的演进，R99版本中数据业务建立再IP，底层是AAL5以ATM为承载，话音选择AAL2以ATM为承载。

2.2协议支持

核心网的信令平面：在GSM中，面向BSS的协议是BSSAP协议，而在WCDMA中面向无线接入网络的协议是RANAP，功能完全等同于BSSAP，

是核心网与无线接入网之间的对话。RANAP协议同样在功能上被分成二部分，一部分是直接与RNC的对话，另一部分是透明的与移动台的对话。核心网内部的协议与GSM相比从上层角度来说没有任何变化，信令部分仍然使用MAP协议，各个到寄存器的协议MAP-B、MAP-C、MAP-D、MAP-E、MAP-F等都没变化，仍然是上层移动应用部分消息。

智能网平台由三个主要的功能部分构成，分别是SSP、SCP 和IP。SSP称为业务交换点，相当于每个交换机，必须能够提供到SCP点的接口。SCP是整个智能网业务逻辑的控制平台和它的环境存在，用来完成智能网业务逻辑的调用以及这个逻辑的存储环境，是个大型的数据库。IP称为智能外围，在SCP点的控制下来播放智能录音通知。不同厂家IP实现的方法不同。对于智能网的生存环境有个名称叫SMS――业务管理系统。SMS和工作终端将构成业务创建环境，也就是智能网的生成平台。通过业务创建环境可以产生新的智能网业务，并送入SCP数据库中，来完成智能网逻辑的调用。在3G中，使用Camel3和Camel4，将智能网功能更加细化，由运营商在人机接口上给出想要生成业务的功能，就会自动生成该业务的逻辑平台。不像现在业务的实现要设备厂家完成软件的编写和更新，如预付费业务等等。

3　GPRS核心网

3.1一般支撑功能

GPRS 核心网提供在 GSM 和 WCDMA 网络中的移动性管理、会话管理，以及 IP 数据包的传输业务。该核心网同时还为其它附加的功能提供支撑，包括计费和合法监听。GPRS 核心网曾一度被建议要在美国的 D-AMPS TDMA 系统中支持分组无线业务，但事实上，所有这些网络都已经被转换为 GSM，因此该选项已经与它无关了。

PRS模块是一个开放标准驱动的系统。它的标准化主体是3GPP。

3.2GPRS隧道协议(GTP)

GPRS 隧道协议是 GPRS 核心网目前定义的基于 IP 的协议。大体上说，这个协议允许 GSM 或WCDMA 网络的最终用户可以随处移动，而同时持续地连接到因特网，如同只是从 GGSN 的同一个位置进行的。

它通过承载从当前正在为签约用户提供服务的 SGSN到当前正在处理该签约用户的会话的 GGSN 的签约用户数据来实现。GPRS 核心网使用三种形式的 GTP。

GTP-U：用于在多个独立的隧道中为每个 PDP 上下文（Packet Data Protocol context）传输用户数据。

GTP-C：用于控制目的，包括：PDP 上下文的建立和删除、GSN 可及性的验证、更新；例如，当一个签约用户从一个 SGSN移动到另一个的时候

GTP’：用于从各个 GSN 向计费功能传输计费数据。

GGSN 和 SGSN在 UDP 端口 2123 上监听 GTP-C 消息，而在端口 2152 上监听 GTP-U 消息。这个通信直接在一个单独的网络中进行，或者在国际漫游的有情况下，通过一个 GPRS漫游交换进行。

计费网关功能在 TCP 或 UDP 端口 3386 上监听发送自各个 GSN 的 GTP' 消息。核心网向 CGF 发送的计费信息，通常包含 PDP 上下文激活次数和最终用户所传输的数据的质量。然而，发生在同一个网络内的这个通信可能不完全按照标准进行，甚至可能，根据供应商和配置选项的不同，使用私有的编码甚至完全私有的系统。

GTP 版本 0 支持在同一个消息头下面同时包含信令和用户数据。它可以在已注册的 3386 端口上同时和UDP 或 TCP 一起使用。GTP 版本 1 仅在 UDP 上使用。

3.3GPRS支撑节点

一个 GSN 是一个网络节点，它支持在 GSM 核心网中对GPRS 的使用。所有的GSN都应当拥有一个 Gn 接口，并支持GPRS 隧道协议。GSN 有两个关键的变种，即网关和业务GPRS支撑节点。

GGSN：网关 GPRS 支撑节点是 GRPS 网络的一个主要组件。GGSN 负责在 GPRS 网络和外部包交换网络之间的互联，例如在因特网和X.25 网络之间。

SGSN：一个业务 GPRS 支撑节点负责在它的地理位置服务区域内从移动台接收或向其发送数据包。它的任务包括数据包路由和传输、可移动性管理、逻辑链路管理以及鉴权和计费功能。SGSN 的位置寄存器存储所有在它上面注册的 GPRS 用户的位置信息和用户概要。

参考文献

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关键字：无线核心网 GPRS无线核心网