中國(guó)移動(dòng)核心網(wǎng)R4系列之架構(gòu)、協(xié)議和接口.ppt

中國(guó)移動(dòng)3g核心網(wǎng)r4系列之 r4技術(shù)體制 無線營(yíng)銷工程部楊聯(lián) r4網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能r4網(wǎng)絡(luò)接口和協(xié)議 3gr4組網(wǎng)架構(gòu) intranet internet 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) hlr scp nodeb rnc nodeb rnc iur iub iub iu cs iu ps nc mc mc nb 電路域 ip atm tdm gn gi iu cs 分組域 ip mgw mgw msc server msc server 呼叫控制和處理功能 軟交換設(shè)備為基本呼叫的建立 維持和釋放提供控制功能 包括呼叫處理 路由分析 連接控制 智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等 協(xié)議處理功能 軟交換設(shè)備提供豐富的協(xié)議功能 包括呼叫控制協(xié)議 傳輸控制協(xié)議 媒體控制協(xié)議 業(yè)務(wù)應(yīng)用協(xié)議以及維護(hù)管理協(xié)議 分別應(yīng)用于軟交換設(shè)備與其他網(wǎng)絡(luò)部件間 體現(xiàn)軟交換體系開放性這一重要特點(diǎn) 業(yè)務(wù)交換功能 識(shí)別智能呼叫并上報(bào)業(yè)務(wù)控制功能 最終由scf控制呼叫 從而保證軟交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶繼續(xù)享用現(xiàn)有智能業(yè)務(wù) 操作維護(hù)功能 操作維護(hù)功能是軟交換設(shè)備中負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理和操作維護(hù)的部分 是用戶使用 配置 管理 監(jiān)視軟交換設(shè)備運(yùn)行的功能集合 計(jì)費(fèi)功能 軟交換設(shè)備根據(jù)計(jì)費(fèi)對(duì)象進(jìn)行計(jì)費(fèi)和信息采集的功能 并負(fù)責(zé)將采集到的信息送往計(jì)費(fèi)中心 r4mscsrever功能 用戶面關(guān)口接入功能 mgw是3gr4核心網(wǎng)的用戶承載面的網(wǎng)關(guān)接入設(shè)備 位于3gcs核心網(wǎng)通往無線接入網(wǎng) utran bss 及傳統(tǒng)固定網(wǎng) pstn isdn 的邊界處 是iu接口 pstn plmn接口的關(guān)口承載通道 以及寬帶媒體流 如rtp流 的終結(jié)點(diǎn) 寬帶核心網(wǎng)接入功能 mgw以寬帶手段接入核心寬帶網(wǎng)絡(luò) ip atm 并提供qos的保證 用戶面媒體流映射功能 mgw可以支持媒體轉(zhuǎn)換 承載控制等功能 如gsm umts各類語音編解碼器 回音消除器 靜音壓縮 舒適噪音 iwf 接入網(wǎng)與核心網(wǎng)側(cè)終端媒體流的交換 會(huì)議橋 放音收號(hào)資源等 受控操作功能 mgw可通過h 248信令 接受來自mscserver的資源控制命令 管理和統(tǒng)計(jì)功能 受網(wǎng)管系統(tǒng)統(tǒng)一管理 向網(wǎng)管系統(tǒng)報(bào)告相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息 包括設(shè)備相關(guān)統(tǒng)計(jì)消息 端口相關(guān)的統(tǒng)計(jì)消息 連結(jié)或終結(jié)點(diǎn)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)消息等 r4mgw功能 信令承載轉(zhuǎn)換功能信令網(wǎng)關(guān) sg 在基于tdm的窄帶ss7信令網(wǎng)絡(luò)與基于ip的寬帶信令網(wǎng)絡(luò)之間 完成mtp3用戶的傳輸層信令協(xié)議棧的雙向轉(zhuǎn)換 sigtranm3ua sctp ipss7mtp3 2 1 sg在物理實(shí)現(xiàn)上可與 g mscserver或mgw合一設(shè)置 r4sg功能 r4關(guān)鍵特征 承載控制分離 ipatm 軟交換 ss7 mgw mgw ipatm h 248 mgcp h 248 mgcp r4軟交換模型 tdm tdm 分組網(wǎng) 擴(kuò)展業(yè)務(wù) 管理系統(tǒng) 計(jì)費(fèi)系統(tǒng) 將傳統(tǒng)交換機(jī)的功能模塊分離成為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)部件 各個(gè)部件可以按相應(yīng)的功能劃分各自獨(dú)立發(fā)展 而傳統(tǒng)交換將控制 承載和交換封閉在同一實(shí)體之內(nèi) 相互之間的制約使用戶的業(yè)務(wù)能力受限 承載和控制的分離使核心網(wǎng)組網(wǎng)的概念發(fā)生根本的改變 msc server可以基于方便控制和業(yè)務(wù)開展的原則集中設(shè)置 而mgw則可以基于方便接入和互通的原則分散設(shè)置 ipcore cscf 3gran msc server mgcf 固定sip終端 callserver gcf ag tg iad 固定非sip終端 sgsn ggsn mgw hss sip sip sip sip sip gcp h 248 map diameter 控制層 邊緣接入 r4在核心網(wǎng)電路域引入ip寬帶承載 從傳統(tǒng)電路交換向分組數(shù)據(jù)交換轉(zhuǎn)變 形成以ipcore為基礎(chǔ)的電信網(wǎng)絡(luò)新框架 是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向ngn演進(jìn)的必經(jīng)之路 tdm核心到ip核心的轉(zhuǎn)變將引發(fā)核心網(wǎng)運(yùn)營(yíng) 規(guī)劃 管理 維護(hù)上深刻的變化 r4關(guān)鍵特征 ip承載的引入 核心交換層 r4關(guān)鍵特征 trfo的引入 transcoderfreeoperation trfo 是一種帶外的transcoder控制協(xié)議 通過帶外信令建立免編解碼的通道 tandemfreeoperation tfo 是一種帶內(nèi)的通信協(xié)議 通過帶內(nèi)信令建立免編解碼器操作 但是通話中需要tc單元繼續(xù)工作 trfo可以避免有損的語音編解碼操作 提升語音質(zhì)量 同時(shí)可以大大減少tc資源的配置 降低設(shè)備投資成本 mscserver mgw mscserver mgw amrvoice amr amr rnc rnc amr amr oobcodecnegotiation oobcodecnegotiation oobcodecnegotiation ranap ranap 節(jié)省了tc資源及帶來的話質(zhì)損失 節(jié)省了tc資源及帶來的話質(zhì)損失 amr結(jié)合靜音檢測(cè)技術(shù) 節(jié)省2 3左右?guī)?r4網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能r4網(wǎng)絡(luò)接口和協(xié)議mc接口 協(xié)議和流程 nc接口 協(xié)議和流程 nb接口 協(xié)議和流程 sigtran協(xié)議 mc接口及其協(xié)議棧 nb nc mgw mgw mscserver mscserver mc mc mc接口主要由三個(gè)協(xié)議定義 h 248 megaco 由itu t和ietf共同制定 主要定義了基本的協(xié)議框架和基礎(chǔ)包 有很強(qiáng)的擴(kuò)展性 q 1950由itu t制定 主要針對(duì)voip業(yè)務(wù)以及和bicc協(xié)議的配合 對(duì)h 248的參數(shù)取值和包進(jìn)行了擴(kuò)充 同時(shí)定義了nb接口的bcp控制過程 3gppts29 232由3gpp制定 主要定義了無線應(yīng)用中的h 248包以及q 1950在3gr4階段的相關(guān)應(yīng)用 mc接口的特點(diǎn) mc接口提供了 g mscserver在呼叫處理過程中控制mgw中各類傳輸方式 ip atm tdm 的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)資源的能力 包括終端屬性 終端連接交換關(guān)系及其承載的媒體流 h 248協(xié)議是非常靈活的協(xié)議 同樣的功能可以用不同的方式實(shí)現(xiàn) 因此對(duì)于mc接口的檢查主要應(yīng)集中在對(duì)h 248 29 232協(xié)議的遵從性即消息中參數(shù)的正確使用 mc接口提供了獨(dú)立于呼叫的mgw狀態(tài)維護(hù)與管理能力 mc接口的協(xié)議消息編碼采用二進(jìn)制方式或文本方式 由于在用戶面ip承載的情況下 需要mc接口支持ipbcp sdprfc2327 而該部分只支持文本方式 底層傳輸機(jī)制將采用mtp3b 基于atm的信令傳輸 或sctp 基于ip的信令傳輸 為其提供協(xié)議承載 mc接口的基本概念 在r4網(wǎng)絡(luò)連接模型中 對(duì)mgw內(nèi)可被mscserver所控制的實(shí)體或?qū)ο蟮拿枋?主要通過 關(guān)聯(lián) 和 終端 2個(gè)抽象概念來描述 終端 termination 一個(gè)終端是mgw中媒體 控制流的起源或終結(jié)點(diǎn) 一個(gè)終端由一系列特征屬性來描述 而相關(guān)特征屬性則通過包含在命令中的一系列描述符來表征 每個(gè)終端都擁有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符 terminationid 關(guān)聯(lián) context 一個(gè)關(guān)聯(lián)是一組終端的關(guān)聯(lián)的抽象 若上下文關(guān)聯(lián)中包含了多于一個(gè)的承載終端 則該上下文描述了終端間的拓?fù)潢P(guān)系 如誰聽取 看到誰 媒體混合和 或交換參數(shù) h 248協(xié)議的消息機(jī)制 message 消息 transactioni 事務(wù) transactionidn contextid1 關(guān)聯(lián) contextidn cmd1 命令 cmdn des n des 1 描述符 mc接口的消息機(jī)制 消息 message h 248協(xié)議發(fā)送或接受的信息單元稱為消息 消息從消息頭 header 開始 后面是若干個(gè)事務(wù) 消息內(nèi)的事務(wù)是相互獨(dú)立的 當(dāng)多個(gè)被獨(dú)立處理時(shí) 消息沒有規(guī)定處理的先后次序 事務(wù) transaction server和mgw之間的一組命令構(gòu)成事務(wù) 事務(wù)由transactionid進(jìn)行標(biāo)識(shí) 事務(wù)包含一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作 一個(gè)動(dòng)作由一系列局限于一個(gè)關(guān)聯(lián)的命令組成 這些動(dòng)作必須順序執(zhí)行 若某動(dòng)作中的一個(gè)命令執(zhí)行失敗 該事務(wù)中以后的命令將終止執(zhí)行 optional命令除外 引入事務(wù)的一個(gè)重要功能是可以保證命令的順序執(zhí)行 動(dòng)作 action 動(dòng)作是由一系列局限于一個(gè)關(guān)聯(lián)的命令組成 動(dòng)作由contextid進(jìn)行標(biāo)識(shí) 在一個(gè)動(dòng)作內(nèi) 命令需要順序執(zhí)行 mc接口的消息機(jī)制 命令 command 是h 248消息的主要內(nèi)容 實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)聯(lián)和終端屬性的控制 包括指定終端報(bào)告檢測(cè)到的事件 通知終端使用什么信號(hào)和動(dòng)作 以及指定關(guān)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等 h 248協(xié)議定義了八個(gè)命令 add 增加一個(gè)termination到一個(gè)context中 當(dāng)不指定contextid時(shí) 或第一次增加一個(gè)termination 將生成一個(gè)context 然后加入termination modify 修改一個(gè)termination的屬性 事件和信號(hào)參數(shù) 如 修改終端的編碼類型 通知終端檢測(cè)摘機(jī) 掛機(jī)事件 修改終端的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 雙向 單向 隔離等 substract 從一個(gè)context中刪除一個(gè)termination 同時(shí)返回termination的統(tǒng)計(jì)狀態(tài) 如果context中再?zèng)]有其它的termination 將刪除此context notify 允許mg將檢測(cè)到的事件通知給mgc 例如 mgw將檢測(cè)到的摘機(jī)事件上報(bào)給mgc move 將一個(gè)termination從一個(gè)context轉(zhuǎn)移到另一個(gè)context中 auditvalue 返回termination的當(dāng)前的properties events signals statistics auditcapabilities 返回mg中termination特性的能力集 servicechange 允許mg向mgc通知一個(gè)或者多個(gè)終端將要脫離或者加入業(yè)務(wù) 用來mg向mgc進(jìn)行注冊(cè) 重啟通知 mgc可以使用serviecechange對(duì)mg進(jìn)行重啟 mgc可以使用servicechange通知mg注銷一個(gè)或一部分的termination mc接口呼叫流程示例 假定mgw1的關(guān)聯(lián)c1 t1 t2 mgw2的關(guān)聯(lián)是c2 t3 t4 呼叫模型 呼叫建立流程 ue1 rnc1 mscserver1 mgw1 mgw2 mscserver2 rnc2 ue2 setup callproceeding 與hlr交互 cot 尋呼和鑒權(quán)加密過程 setup callproceeding add req c add rsp c2 t3 add req c add rsp c1 t2 承載建立過程 apm nbupinitreq nbupinitack rab assign req rab assign rsp 承載建立 iuup初始化 ntf req t2 ntf rsp t2 ntf req t3 ntf rsp t3 add req t add rsp t1 準(zhǔn)備承載 建立承載 準(zhǔn)備承載 iam 呼叫建立流程 續(xù) ue1 rnc1 mscserver1 mgw1 mgw2 mscserver2 rnc2 ue2 rab assign req rab assign rsp 承載建立 iuup初始化 add req t add rsp t4 alerting acm alerting mod req t3 mod rsp t3 connect mod req t4 mod rsp t4 mod req t3 mod rsp t3 anc mod req t2 mod rsp t2 mod req t1 mod rsp t1 connect 準(zhǔn)備承載 送回鈴音 激活承載 停回鈴音并激活 激活承載 激活承載 r4網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能r4網(wǎng)絡(luò)接口和協(xié)議mc接口 協(xié)議和流程 nc接口 協(xié)議和流程 nb接口 協(xié)議和流程 sigtran協(xié)議 nc接口及其協(xié)議棧 nb nc mgw mgw mscserver mscserver mc mc nc接口主要由四個(gè)協(xié)議定義 q 1902 bicccs2 由itu t制定 主要定義了和承載無關(guān)呼叫信令的基本框架 參數(shù)和流程 q 1990 q 1970 ipbcp bctp 由itu t制定 對(duì)ip承載控制以及隧道方式的定義 q 765 5 apmforbicc 由itu t制定 主要定義app承載相關(guān)參數(shù)在bicc中的使用 nc接口mscserver間的標(biāo)準(zhǔn)接口 運(yùn)行itu t制定的bicc協(xié)議 為umts gsm的窄帶電路域業(yè)務(wù)提供獨(dú)立于用戶面承載技術(shù)及控制面信令傳輸技術(shù)的局間呼叫控制能力 nc接口的bicc信令在在對(duì)基本呼叫流程及補(bǔ)充業(yè)務(wù)特性的支持方面基本向下兼容isup協(xié)議 bicc協(xié)議和isup協(xié)議中的cic的含義是不同的 bicc協(xié)議中cic是呼叫實(shí)例碼 指為本次呼叫所分配的一個(gè)邏輯號(hào) 不對(duì)應(yīng)物理電路 而isup中cic指電路識(shí)別號(hào) 對(duì)應(yīng)唯一的物理電路 nc接口采用bicc協(xié)議可以支撐用戶面采用ip atm承載方式 如果用戶面采用tdm承載 則nc接口應(yīng)采用isup協(xié)議 原因是isup協(xié)議必須明確呼叫所對(duì)應(yīng)的物理電路 bicc新增的 應(yīng)用信息傳輸 apm 機(jī)制使得nc接口兩端的呼叫控制節(jié)點(diǎn)間可以交互承載相關(guān)的信息 包括承載地址 連接參考 承載特性 承載建立方式及支持的codec列表等 bicc可為mgw間的承載信令在nc接口提供控制面隧傳功能 理論上 bicc協(xié)議可部署在各種各樣的信號(hào)傳輸協(xié)議棧之上 提供與具體業(yè)務(wù)承載無關(guān)的呼叫控制 目前比較成熟的可承載bicc協(xié)議的傳輸協(xié)議是 mtp3 mtp3b和sctp等 nc接口特點(diǎn) bicc模型簡(jiǎn)介 bicc網(wǎng)絡(luò)兩種模型 sn模型 cmn模型 cmn和sn的區(qū)別是cmn不控制網(wǎng)關(guān) sn要控制網(wǎng)關(guān) sn模型對(duì)應(yīng)對(duì)r4的移動(dòng)端局 關(guān)口局模型 而cmn模型對(duì)應(yīng)于r4的匯接局模型 bicc消息結(jié)構(gòu) cic 呼叫實(shí)例碼 用來標(biāo)識(shí)兩局之間屬于同一呼叫的消息messagetypecode 消息類型 如 iam apm acm anm等消息mandatoryfixedpart 強(qiáng)制固定長(zhǎng)度參數(shù)部分mandatoryvariablepart 強(qiáng)制可變長(zhǎng)度參數(shù)部分optionalpart 可選參數(shù)部分 bicc主要消息 按照q 1902 3中定義 bicc協(xié)議大約有40多消息 其中呼叫過程中最?？吹降南⒂?iam 初始化地址消息apm 應(yīng)用傳輸消息acm 地址全參數(shù)anm 應(yīng)答參數(shù)rel 釋放消息rlc 釋放完成消息 五種不同的承載建立方式 ip三種 atm兩種 ipbearer快速前向延遲后向 支持trfo 延遲前向 支持trfo atmbearer后向前向 支持trfo 對(duì)于中國(guó)移動(dòng)而言 由于r4建設(shè)必然采用ip承載方式 所以可以只考慮ip承載的建立方式 同時(shí)由于考慮對(duì)trfo的支持 所以承載建立模式應(yīng)該優(yōu)先考慮延遲前向或者延遲后向模式 面向連接的atm有一個(gè)承載控制協(xié)議 bcp 即q 2630 所以ip也就有了相應(yīng)的看法為了實(shí)現(xiàn)承載分離要開發(fā)一個(gè)基于ip的承載控制協(xié)議 ipbcp q 1970 ipbcp不允許直接在mgw之間傳遞 它必須使用隧道的方法經(jīng)由mc nc接口傳輸 因此隧道承載控制協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生 bctp q 1990 可實(shí)際上這個(gè)控制協(xié)議只是一個(gè)有2字節(jié)的頭 bicc承載建立方式 q 1902 1 tunnelinfo 5 apm tunnel data 2 iam tunnel data 4 tunnelinfo 6 tunnelinfo 3 tunnelinfo csf bcf csf bcf ip快速前向隧道建立模型 請(qǐng)求隧道 h 248addreply bicciam action connectforward bncchar ip codec g 711 tunneldata ipbcprequest h 248addtunnelingoption 1 h 248addtunnelingoption 1ipbcprequest h 248notifyipbcprequest h 248addreply h 248notifyipbcpaccepted biccapm action connectforward codec g 711 tunneldata ipbcpaccepted ip快速前向隧道建立方式 h 248modifyreply h 248modifyipbcpaccepted nbupinit nbupinitack 3 tunnelinfo 2 apm 1 iam 6 tunnelinfo 8 tunnelinfo 5 tunnelinfo csf bcf csf bcf 4 apm tunnel data 7 apm tunnel data ip延遲前向隧道建立模型 發(fā)送codec列表 h 248addreply bicciam action connectforward bncchar ip supportedcodecs umts amr g 711 tunnelingtobeused h 248addtunnelingoption 1 h 248addtunnelingoption 1ipbcprequest h 248notifyipbcprequest h 248addreply h 248notifyipbcpaccepted biccapm action connectforward tunneldata ipbcprequested biccapm action connectforward selectedcodec umts amr availablecodecs umts amr g 711 ip延遲前向隧道建立方式 trfo h 248modifyreply h 248modifyipbcpaccepted nbupinit nbupinitack biccapm action connectforward tunneldata ipbcpaccepted ip延遲前向隧道建立方式 trfo 續(xù) 5 tunnelinfo 3 apm tunnel data 1 iam 2 tunnelinfo 4 tunnelinfo 7 tunnelinfo csf bcf csf bcf 6 apm tunnel data ip延遲后向隧道建立模型 發(fā)送codec列表 h 248addreply bicciam action connectbackward bncchar ip supportedcodecs umts amr g 711 tunnelingtobeused h 248addtunnelingoption 1ipbcprequest h 248notifyipbcpaccepted biccapm action connectbackward selectedcodec umts amr availablecodecs umts amr g 711 tunneldata ipbcprequest ip延遲后向隧道建立方式 trfo nbupinit nbupinitack biccapm action connectbackward tunneldata ipbcpaccepted ip延遲后向隧道建立方式 trfo 續(xù) 承載建立方式的比較說明 前向承載建立表示承載建立請(qǐng)求 ipbcprequest 發(fā)送的方向與iam的方向相同 后向承載建立意味著承載建立請(qǐng)求 ipbcprequest 發(fā)送的方向與iam的方向相反 呼叫始發(fā)局將在iam中指示采用哪種承載建立方式 快速方式表示ipbcpreqeust必須在iam消息中攜帶 同時(shí)傳送 因此快速方式只可能是前向的 同時(shí)iam消息就開始承載建立 因此沒有codec協(xié)商機(jī)會(huì) 快速方式不能支持trfo 延遲方式表示ipbcpreqeust可以在后續(xù)的apm消息中攜帶 因此延遲方式可以是雙向的 可以進(jìn)行codec協(xié)商支持trfo r4網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能r4網(wǎng)絡(luò)接口和協(xié)議mc接口 協(xié)議和流程 nc接口 協(xié)議和流程 nb接口 協(xié)議和流程 sigtran協(xié)議 nb接口及其協(xié)議棧 nb nc mgw mgw mscserver mscserver mc mc 物理層 phy atm aal5 sscop sscf nni mtp3b sctp ip ipbcp atm ip stc alcap tdm 無 物理層 phy atm aal2 nbup udp ip amr atm ip rtp amr tdm nbup pcm g 711 nbup bcp mgw間的nb接口用來在r4核心網(wǎng)內(nèi)承載用戶業(yè)務(wù)流 并以承載控制信令管理業(yè)務(wù)流連接的建立 釋放與維護(hù) nb接口可選擇采用atm ip或tdm作為物理承載方式 對(duì)于atm承載 傳輸網(wǎng)絡(luò)用戶面業(yè)務(wù)流的協(xié)議棧為aal2sar sscs i 366 1 aal2 i 363 2 atm 承載控制信令的協(xié)議棧為q aal2 q 2630 2 stc q 2150 1 mtp3b sscf nni sscop aal5 atm 對(duì)于ip承載 傳輸網(wǎng)絡(luò)用戶面業(yè)務(wù)流的協(xié)議棧為rtp udp ip 承載控制信令的協(xié)議棧為q 1970 sctp ip 或通過mc接口及nc接口以q 1990bctp協(xié)議在mgw間實(shí)現(xiàn)承載控制信令的隧傳 nbup協(xié)議在承載面mgw間提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的組幀 差錯(cuò)校驗(yàn) 速率匹配及定時(shí)控制等功能 與iuup基本相同 支持壓縮語音 數(shù)據(jù)流的傳輸 nb接口特點(diǎn) ip承載情況下網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及承載建立機(jī)制 nodeb rnc iub iu mgw mgw tmscserver tmscserver ipbackbone 承載控制 ipbcp bicc bicc bicc h 248 h 248 vmscserve