核心网基本常识

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简单点说，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，核心网的主要作用把A口上来的呼叫请求或数据请求，接续到不同的网络上。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。
　　核心网 从协议上规定就是其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 ，AUC等，主要作用是整个呼叫信令控制和承载建立。
　　核心网的发展方向 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。
　　核心网的功能主要是提供用户连接、对用户的管理以及对业务完成承载，作为承载网络提供到外部网络的接口。用户连接的建立包括移动性管理（MM）、呼叫管理（CM）、交换/路由、录音通知（结合智能网业务完成到智能网外围设备的连接关系）等功能。用户管理包括用户的描述、Qos（加入了对用户业务Qos的描述）、用户通信记录（Accounting）、VHE（与智能网平台的对话提供虚拟居家环境）、安全性（由鉴权中心提供相应的安全性措施包含了对移动业务的安全性管理和对外部网络访问的安全性处理）。承载连接（Access to）包括到外部的PSTN、外部电路数据网和分组数据网、Internet和Intranets、以及移动自己的SMS服务器等等 核心网可以提供的基本业务包括移动办公、电子商务、通信、娱乐性业务、旅行和基于位置的服务、遥感业务（Telemetry）－简单消息传递业务（监视控制）等等。
　　1、核心网络的演进和构成
　　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。Iu CS域和Iu PS域上的信令平面都是RANAP协议，称为RANAP-CS和RANAP-PS。CS域的业务平面对应的是话音，需要完成AMR的速率适配和TRAU的码型转换，而DATA业务无需码型转换直接送往SGSN完成相应功能。北电网络在实现网络连接过程中引入了无线网关（Wireless Gateway）的概念，无线网关实际是设备的综合节点，在R99版本，CS域TRAU部分需添加新的功能，MSC和SGSN不需发生变化。从RNC提供的接口是光纤接口，传输的是ATM信元，话音承载AAL2，数据承载AAL5。通过OC-3/STM-1板卡接入之后在内部分成二个分支，AAL2将送往TRAU来完成码型转换和速率适配，适配到64kbps的TDM流――E1电路的同步流来传送用户信息。对于分组域，由SGSN转换成IP，业务将承载到IP骨干网上，送往GGSN。在Iu Cs接口上的信令对于TRAU来说是透明通过的，TRAU只是物理层的设备，不会分析信令消息。所以从信令角度来说，Iu CS上的信令是RNC和MSC之间的对话，透明穿过TRAU到达MSC，由MSC的CPU进行处理。作为PS域来说，由于中间不需要速率适配和码型转换，所以Iu PS端口就存在于RNC和SGSN之间，直接的协议仍然是RANAP-PS协议。从SGSN到GGSN协议将直接转换到GPRS的协议――GTP协议，包括GTP-C和GTP-U。与GSM最大的不同，作为GPRS来说，SGSN和GGSN之间是GTP-U，而SGSN和PCU之间仍然是帧中继的协议。在WCDMA中，Gn接口上的GTP-U协议将会被延展至Iu Ps接口上。也就是从RNC开始，业务将分配一个Tunnel ID，在Iu Ps和Gn接口上使用。
　　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App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。CPU集中处理中心称为Call Server。Call Server在初期仍然是原来MSC的平台，最终将真正实现服务器的处理平台。话音将通过WGC和PSTN-GC来完成建立在分组骨干网上以异步数据流的方式传递。分组骨干网选择何种类型取决于规范的发展趋势，按目前的趋势来看都会Over在IP上。所以从骨干承载来说，R4版本首先将话音和数据的传递方式实现了一体化。在这种情况下需要完成话音通信时，信令仍然通过Call Server实现通信，话音的通路只需要在不同的WGC之间或者是在不同的WGC和PSTN GC之间来建立连接关系就可以了。PSTN GC的引入就是提供专门到PSTN的64kbps 2M的话音电路中继的交换。移动拨打移动时只需要通过WGC之间完成，PSTN GC是针对PSTN设置的网关。到R5版本之后，都将成为分组骨干网的一个节点，不再区分不同的功能模块，每个节点都将分配一个IP地址，通过IP路由方案来寻址并完成路由的建立。在R4版本中强调的是CS域的变化，并没有强调对接入网络部分所需要发生的变化。如移动打固定时，移动用户呼叫，信令将送往Call Server进行相应处理，完成与公网之间的No.7信令的转移和对话，对端震铃，用户摘机，回复信息给Call Server，由Call Server完成内部控制，通知WGC和PSTN-GC建立MGCP协议，控制WG和PSTN G之间建立一条Voice over IP的通路，用户开始通信。Call Server将有路由分析的功能，确定不同WG和PSTNG之间的通路。
　　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。实现这一功能的前提是使用异步流的传送方式。TFO是可选的，指的是移动打移动时，是否需要通过码型转换将作为可选项，取决于二端速率是否协商。如一端用户选择的速率是12.2kbps，对端只有4.75kbps，经过分组骨干网时，承载的速率都是64kbps。在这种情况下二端都需要通过TRAU。如果中间有一端不通过TRAU，启动TFO功能就可实现一端不通过TRAU。而TrFO则需要事先协商好彼此的通信速率。MSCBSC 移动通信论坛2N9~,Z%S7f3j
　　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。服务器平台包括HLR（归属位置寄存器）、SCP（智能网业务控制点平台）、UAS（播放录音通知平台），这些平台之间仍然通过No.7信令连接的，所以需要一个USP，USP功能相当于GPRS中SIG的功能，也就是No.7到IP的网关协议转换服务器。
　　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。R99+版本，数据选择的是MPLS，底层仍是ATM作承载，话音没有变化。到R4版本，对话音有二个选项，话音既可以Over在IP上，也可以仍然选择AAL2的承载。最终到R5版本，实现的是100%的Over IP，数据链路层仍是ATM信元。