[導讀]核心網;簡單點說，可以把移動網絡劃分為三個部分，基站子系統(tǒng)，網絡子系統(tǒng)，和系統(tǒng)支撐部分比如說安全管理等這些。核心網部分就是位于網絡子系統(tǒng)內，核心網的主要作用是把A口上來的呼叫請求或數據請求，接續(xù)到不同的網絡上。
核心網;簡單點說，可以把移動網絡劃分為三個部分，基站子系統(tǒng)，網絡子系統(tǒng)，和系統(tǒng)支撐部分比如說安全管理等這些。核心網部分就是位于網絡子系統(tǒng)內，核心網的主要作用是把A口上來的呼叫請求或數據請求，接續(xù)到不同的網絡上。
核心網全面進入“IP”時代，IP、融合、寬帶、智能、容災和綠色環(huán)保是其主要特征。從電路域看，移動軟交換已經全面從TDM的傳輸電路轉向IP;從分組域看，寬帶化、智能化是其主要特征;從用戶數據看，新的HLR被廣泛接受，逐步向未來的融合數據中心演進。另外，運營商紛紛將容災和綠色環(huán)保提到戰(zhàn)略的高度;移動網絡在未來發(fā)展和演進上殊途同歸，在4G時代，GSM和CDMA兩大陣營將走向共同的IMS+SAE+LTE架構。核心網的功能主要是提供用戶連接、對用戶的管理以及對業(yè)務完成承載，作為承載網絡提供到外部網絡的接口。用戶連接的建立包括移動性管理(MM)、呼叫管理(CM)、交換/路由、錄音通知(結合智能網業(yè)務完成到智能網外圍設備的連接關系)等功能。用戶管理包括用戶的描述、Qos(加入了對用戶業(yè)務Qos的描述)、用戶通信記錄(Accounting)、VHE(與智能網平臺的對話提供虛擬居家環(huán)境)、安全性(由鑒權中心提供相應的安全性措施包含了對移動業(yè)務的安全性管理和對外部網絡訪問的安全性處理)。承載連接(Access to)包括到外部的PSTN、外部電路數據網和分組數據網、Internet和Intranets、以及移動自己的SMS服務器等等 核心網可以提供的基本業(yè)務包括移動辦公、電子商務、通信、娛樂性業(yè)務、旅行和基于位置的服務、遙感業(yè)務(Telemetry)-簡單消息傳遞業(yè)務(監(jiān)視控制)等等。
演進和構成核心網分成電路交換域和分組交換域。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務器。規(guī)范中規(guī)定由RNC提供的Iu接口是開放的，在Iu CS域和Iu PS域上的信令和接口都是開放的。Iu CS域和Iu PS域上的信令平面都是RANAP協(xié)議，稱為RANAP-CS和RANAP-PS。CS域的業(yè)務平面對應的是話音，需要完成AMR的速率適配和TRAU的碼型轉換，而DATA業(yè)務無需碼型轉換直接送往SGSN完成相應功能。
北電網絡在實現(xiàn)網絡連接過程中引入了無線網關(Wireless Gateway)的概念，無線網關實際是設備的綜合節(jié)點，在R99版本，CS域TRAU部分需添加新的功能，MSC和SGSN不需發(fā)生變化。從RNC提供的接口是光纖接口，傳輸的是ATM信元，話音承載AAL2，數據承載AAL5。通過OC-3/STM-1板卡接入之后在內部分成二個分支，AAL2將送往TRAU來完成碼型轉換和速率適配，適配到64kbps的TDM流――E1電路的同步流來傳送用戶信息。對于分組域，由SGSN轉換成IP，業(yè)務將承載到IP骨干網上，送往GGSN。在Iu Cs接口上的信令對于TRAU來說是透明通過的，TRAU只是物理層的設備，不會分析信令消息。所以從信令角度來說，Iu CS上的信令是RNC和MSC之間的對話，透明穿過TRAU到達MSC，由MSC的CPU進行處理。作為PS域來說，由于中間不需要速率適配和碼型轉換，所以Iu PS端口就存在于RNC和SGSN之間，直接的協(xié)議仍然是RANAP-PS協(xié)議。從SGSN到GGSN協(xié)議將直接轉換到GPRS的協(xié)議――GTP協(xié)議，包括GTP-C和GTP-U。與GSM最大的不同，作為GPRS來說，SGSN和GGSN之間是GTP-U，而SGSN和PCU之間仍然是幀中繼的協(xié)議。在WCDMA中，Gn接口上的GTP-U協(xié)議將會被延展至Iu Ps接口上。也就是從RNC開始，業(yè)務將分配一個Tunnel ID，在Iu Ps和Gn接口上使用。在R4和R5版本中都將引進多媒體網關MGW和Call Server的概念。在R4中，將MSC中有關電路交換部分以及面向用戶業(yè)務傳遞的話音中繼平面和中繼模塊全部都取消了，只保留了信令處理單元――CPU處理單元。增加的二個控制功能可以是軟件實現(xiàn)或通過板卡來實現(xiàn)，稱為WGC和PSTN GC，完成二個MGW之間的話音通路建立的控制。CPU集中處理中心稱為Call Server。Call Server在初期仍然是原來MSC的平臺，最終將真正實現(xiàn)服務器的處理平臺。話音將通過WGC和PSTN-GC來完成建立在分組骨干網上以異步數據流的方式傳遞。分組骨干網選擇何種類型取決于規(guī)范的發(fā)展趨勢，按趨勢來看都會Over在IP上。所以從骨干承載來說，R4版本首先將話音和數據的傳遞方式實現(xiàn)了一體化。在這種情況下需要完成話音通信時，信令仍然通過Call Server實現(xiàn)通信，話音的通路只需要在不同的WGC之間或者是在不同的WGC和PSTN GC之間來建立連接關系就可以了。
PSTN GC的引入就是提供專門到PSTN的64kbps 2M的話音電路中繼的交換。移動撥打移動時只需要通過WGC之間完成，PSTN GC是針對PSTN設置的網關。到R5版本之后，都將成為分組骨干網的一個節(jié)點，不再區(qū)分不同的功能模塊，每個節(jié)點都將分配一個IP地址，通過IP路由方案來尋址并完成路由的建立。在R4版本中強調的是CS域的變化，并沒有強調對接入網絡部分所需要發(fā)生的變化。如移動打固定時，移動用戶呼叫，信令將送往Call Server進行相應處理，完成與公網之間的No.7信令的轉移和對話，對端震鈴，用戶摘機，回復信息給Call Server，由Call Server完成內部控制，通知WGC和PSTN-GC建立MGCP協(xié)議，控制WG和PSTN G之間建立一條Voice over IP的通路，用戶開始通信。Call Server將有路由分析的功能，確定不同WG和PSTNG之間的通路。國內領先的通信技術論壇實現(xiàn)了R4版本后，將會用到TFO和TrFO的功能。TFO稱為Tandem Free Operation，TrFO稱為Trancoder Free Operation。TFO功能指的是當移動打移動時，雙方已經協(xié)商好通信的速率保持不變的前提下，無需通過TRAU功能完成碼型轉換，這個過程就稱為TFO功能。實現(xiàn)這一功能的前提是使用異步流的傳送方式。TFO是可選的，指的是移動打移動時，是否需要通過碼型轉換將作為可選項，取決于二端速率是否協(xié)商。如一端用戶選擇的速率是12.2kbps，對端只有4.75kbps，經過分組骨干網時，承載的速率都是64kbps。
在這種情況下二端都需要通過TRAU。如果中間有一端不通過TRAU，啟動TFO功能就可實現(xiàn)一端不通過TRAU。而TrFO則需要事先協(xié)商好彼此的通信速率。MSCBSC 移動通信論壇2N9~,Z%S7f3j所謂R5版本，就是全IP的骨干網。無論是接入網絡還是核心骨干網，底層都是基于IP的骨干網。IP效率比ATM要高，而且底層以太網技術發(fā)展較快。所以完全可以選擇IP的骨干網，實現(xiàn)一體化的網絡。在R5版本所以的交換都是軟交換，也就是在分組骨干網中的節(jié)點都可以通過服務器來實現(xiàn)。服務器平臺包括HLR(歸屬位置寄存器)、SCP(智能網業(yè)務控制點平臺)、UAS(播放錄音通知平臺)，這些平臺之間仍然通過No.7信令連接的，所以需要一個USP，USP功能相當于GPRS中SIG的功能，也就是No.7到IP的網關協(xié)議轉換服務器。協(xié)議棧的演進，R99版本中數據業(yè)務建立再IP，底層是AAL5以ATM為承載，話音選擇AAL2以ATM為承載。R99+版本，數據選擇的是MPLS，底層仍是ATM作承載，話音沒有變化。到R4版本，對話音有二個選項，話音既可以Over在IP上，也可以仍然選擇AAL2的承載。最終到R5版本，實現(xiàn)的是100%的Over IP，數據鏈路層仍是ATM信元。
演進和構成核心網分成電路交換域和分組交換域。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務器。規(guī)范中規(guī)定由RNC提供的Iu接口是開放的，在Iu CS域和Iu PS域上的信令和接口都是開放的。Iu CS域和Iu PS域上的信令平面都是RANAP協(xié)議，稱為RANAP-CS和RANAP-PS。CS域的業(yè)務平面對應的是話音，需要完成AMR的速率適配和TRAU的碼型轉換，而DATA業(yè)務無需碼型轉換直接送往SGSN完成相應功能。
北電網絡在實現(xiàn)網絡連接過程中引入了無線網關(Wireless Gateway)的概念，無線網關實際是設備的綜合節(jié)點，在R99版本，CS域TRAU部分需添加新的功能，MSC和SGSN不需發(fā)生變化。從RNC提供的接口是光纖接口，傳輸的是ATM信元，話音承載AAL2，數據承載AAL5。通過OC-3/STM-1板卡接入之后在內部分成二個分支，AAL2將送往TRAU來完成碼型轉換和速率適配，適配到64kbps的TDM流――E1電路的同步流來傳送用戶信息。對于分組域，由SGSN轉換成IP，業(yè)務將承載到IP骨干網上，送往GGSN。在Iu Cs接口上的信令對于TRAU來說是透明通過的，TRAU只是物理層的設備，不會分析信令消息。所以從信令角度來說，Iu CS上的信令是RNC和MSC之間的對話，透明穿過TRAU到達MSC，由MSC的CPU進行處理。作為PS域來說，由于中間不需要速率適配和碼型轉換，所以Iu PS端口就存在于RNC和SGSN之間，直接的協(xié)議仍然是RANAP-PS協(xié)議。從SGSN到GGSN協(xié)議將直接轉換到GPRS的協(xié)議――GTP協(xié)議，包括GTP-C和GTP-U。與GSM最大的不同，作為GPRS來說，SGSN和GGSN之間是GTP-U，而SGSN和PCU之間仍然是幀中繼的協(xié)議。在WCDMA中，Gn接口上的GTP-U協(xié)議將會被延展至Iu Ps接口上。也就是從RNC開始，業(yè)務將分配一個Tunnel ID，在Iu Ps和Gn接口上使用。在R4和R5版本中都將引進多媒體網關MGW和Call Server的概念。在R4中，將MSC中有關電路交換部分以及面向用戶業(yè)務傳遞的話音中繼平面和中繼模塊全部都取消了，只保留了信令處理單元――CPU處理單元。增加的二個控制功能可以是軟件實現(xiàn)或通過板卡來實現(xiàn)，稱為WGC和PSTN GC，完成二個MGW之間的話音通路建立的控制。CPU集中處理中心稱為Call Server。Call Server在初期仍然是原來MSC的平臺，最終將真正實現(xiàn)服務器的處理平臺。話音將通過WGC和PSTN-GC來完成建立在分組骨干網上以異步數據流的方式傳遞。分組骨干網選擇何種類型取決于規(guī)范的發(fā)展趨勢，按趨勢來看都會Over在IP上。所以從骨干承載來說，R4版本首先將話音和數據的傳遞方式實現(xiàn)了一體化。在這種情況下需要完成話音通信時，信令仍然通過Call Server實現(xiàn)通信，話音的通路只需要在不同的WGC之間或者是在不同的WGC和PSTN GC之間來建立連接關系就可以了。
PSTN GC的引入就是提供專門到PSTN的64kbps 2M的話音電路中繼的交換。移動撥打移動時只需要通過WGC之間完成，PSTN GC是針對PSTN設置的網關。到R5版本之后，都將成為分組骨干網的一個節(jié)點，不再區(qū)分不同的功能模塊，每個節(jié)點都將分配一個IP地址，通過IP路由方案來尋址并完成路由的建立。在R4版本中強調的是CS域的變化，并沒有強調對接入網絡部分所需要發(fā)生的變化。如移動打固定時，移動用戶呼叫，信令將送往Call Server進行相應處理，完成與公網之間的No.7信令的轉移和對話，對端震鈴，用戶摘機，回復信息給Call Server，由Call Server完成內部控制，通知WGC和PSTN-GC建立MGCP協(xié)議，控制WG和PSTN G之間建立一條Voice over IP的通路，用戶開始通信。Call Server將有路由分析的功能，確定不同WG和PSTNG之間的通路。國內領先的通信技術論壇實現(xiàn)了R4版本后，將會用到TFO和TrFO的功能。TFO稱為Tandem Free Operation，TrFO稱為Trancoder Free Operation。TFO功能指的是當移動打移動時，雙方已經協(xié)商好通信的速率保持不變的前提下，無需通過TRAU功能完成碼型轉換，這個過程就稱為TFO功能。實現(xiàn)這一功能的前提是使用異步流的傳送方式。TFO是可選的，指的是移動打移動時，是否需要通過碼型轉換將作為可選項，取決于二端速率是否協(xié)商。如一端用戶選擇的速率是12.2kbps，對端只有4.75kbps，經過分組骨干網時，承載的速率都是64kbps。
在這種情況下二端都需要通過TRAU。如果中間有一端不通過TRAU，啟動TFO功能就可實現(xiàn)一端不通過TRAU。而TrFO則需要事先協(xié)商好彼此的通信速率。MSCBSC 移動通信論壇2N9~,Z%S7f3j所謂R5版本，就是全IP的骨干網。無論是接入網絡還是核心骨干網，底層都是基于IP的骨干網。IP效率比ATM要高，而且底層以太網技術發(fā)展較快。所以完全可以選擇IP的骨干網，實現(xiàn)一體化的網絡。在R5版本所以的交換都是軟交換，也就是在分組骨干網中的節(jié)點都可以通過服務器來實現(xiàn)。服務器平臺包括HLR(歸屬位置寄存器)、SCP(智能網業(yè)務控制點平臺)、UAS(播放錄音通知平臺)，這些平臺之間仍然通過No.7信令連接的，所以需要一個USP，USP功能相當于GPRS中SIG的功能，也就是No.7到IP的網關協(xié)議轉換服務器。協(xié)議棧的演進，R99版本中數據業(yè)務建立再IP，底層是AAL5以ATM為承載，話音選擇AAL2以ATM為承載。R99+版本，數據選擇的是MPLS，底層仍是ATM作承載，話音沒有變化。到R4版本，對話音有二個選項，話音既可以Over在IP上，也可以仍然選擇AAL2的承載。最終到R5版本，實現(xiàn)的是100%的Over IP，數據鏈路層仍是ATM信元。
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