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移动通信核心网基础知识培训


移动通信核心网基础知识培训

? 核心网概况 ? GSM移动核心网基础 ? TD核心网概况

?网络演进发展

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核心网概况
移动通信发展历程
1. 专用移动通信系统,工作频率较低 2. 专用移动通信系统向公用移动网过渡,容量较小、人工接续 3. 大区制、中小容量,使用450MHz频段,实现了自动选频与自动接 续 4 蜂窝移动通信网 第一代模拟系统FDMA--第二代数字蜂窝移动 4. 通信系统TDMA和以IS-95为标准的CDMA ,大大提高了系统容量 5. 第一、第二代蜂窝移动通信系统不仅远远不能满足未来用户对数 据业务的需求和用户容量的发展需求 6. 另外,随着固定数据业务的发展,也将与移动通信系统接口 在此背景下,移动通信系统正不断发展与演进中。

目前中国移动网络处于2G成熟,3G试商用的阶段!
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核心网概况

核心网的基本作用 – 用户数据管理、鉴权 – 用户的移动性管理 – 用户行为(话音、数据)的控制和承 载接续 – 控制管理无线子系统 – 基本业务提供 – 提供计费和网管的原始数据
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核心网概况

目前核心网的组成(分散的架构)
电路域(控制、承载、业务合一) 分组域(接入网) 信令网(支撑网) HLR(用户数据库) 智能网、彩铃、短信平台等(电路域业务平台) 分组域业务平台(如彩信)

核心网的发展
- 终极目标架构IMS S(统一的目标架构)

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核心网概况

网络演进路线
子系统
进展 业务 无线 接入网 核心网 电路域 核心网 分组域 HLR 信令传输

GSM/GPRS
运营经验丰富 话音/窄带数据 FDD TDMA 30K-56Kbps数据 TDM 传输 分级网结构 IP 传输 SGSN/GGSN基 于GTP协议组网 支持GSM/GPRS

3GPP R99
协议成熟 有运营实例

3GPP R4
01年冻结,协议基本成熟 但运营实例较少

3GPP R5/R6
R5于02年冻结,R6尚 未冻结,协议还不成熟 IMS业务 ? HSDPA 10Mbps下行 ? IP-UTRAN

话音/流媒体/宽带数据业务 ? FDD WCDMA ? 384K-2Mbps数据 沿用GSM网络结 构,无重大改进 TD-SCDMA 承载与控制相分离 软交换网络结构 可采用IP承载

无重大改进

沿用 GPRS网络结构,无重大改进

在3G分组域上叠加基 于SIP协议的IMS网络 HSS->CS、PS、IMS 以SIP为主:基于IP传输 6

新的用户签约数据和多种业务增强

7号信令网:STP基于TDM链路组织 IP信令网:SIGTRAN 中国移动通信集团上海有限公司 China Mobile Group Shanghai Co., Ltd

核心网概况
网络总体发展愿景
业务网
能力层 位置 PSTN 其它PLMN 应用层 接入层 彩铃 语音 短信 数据中心
业务数据/DSMP HLR/HSS

支撑网

ISS

Internet/Internet2

核心网 承载网 传送网 接入网
NG-GSM

互通 R4软交换网

信令网 IMS网络 分组域

EAI
MSS

城域网
城域 MSTP/OTN

CMNET IP专网
GMPLS统一控制 骨干/省干 OTH/ROADM

城域网

EAI
BSS

城域 PTN/OT N PON LAN Fiber

EAI
OSS

WLAN TD-SCDMA 802.16m或 HSPA(TDD) LTE(TDD) 或LTE(FDD)

用户

个人 客户

家庭 客户

集团 客户 7

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核心网概况 中国移动核心网发展目标
传统电路域业务

会话类多媒体业务
IM PoC VoIP 多媒体会议

业务
SCP 短信中心 彩铃

Video Sharing

其他数据业务
WAP PIM 彩信

数据中心

业务数据

DSMP

MGCF IMS MGW

BGCF

I/SI/S -CSCF

MRFC MRFP

IMS域

P-CSCF

HLR

HSS

CMN MSS

RACS, PCC 信令网

核心网 IP承载 网

MGW

电路域

SGSN

GGSN

分组域

接入网
电路域:全IP化
? ?

宽带无线接入

OFFICE

固定接入

分组域:向SAE演进
PS S域向S SAE架构演进 非会话类数据业务直接基于PS域提供

IMS域:提供多媒体业务
? ? ? IMS S和R4软交换网长期共存并互通 HLR和HSS逐步融合 IMS逐渐吸收CS 域话务,可能逐渐替代CS网 8 络

网内全IP化,TDM资源全部 ? 迁移到核心网边缘 ? 信令网IP化按需建设

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核心网概况
SMS-GMSC SMS-IWMSC E Gd MSC/VLR Gs Gb TE R MT Um BSS Gn SGSN Gn Gp
D

SM-SC

GSM网络结构

C

HLR

A

Gr

Gc Gi GGSN Gf EIR PDN TE

SGSN

GGSN Signalling Interface Other PLMN Si lli and Signalling d Data D t Transfer Interface

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核心网概况
3GPP R99网络结构 (核心网不变)

RNC

MSC/VLR

GMSC

Iub
Node B

Iu CS Iu-CS
HLR/AuC

PSTN

I Iur

SS7

SCP

SGSN

GGSN
GPRS IP骨干网

Iub
Node B RNC

Iu-PS

CGF

BG

Inter-PLMN网络

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核心网概况
3GPP R99与R4网络差异 SC SCP
CAP Over TDM TUP/ISUP TDM

HLR
MAP Over TDM

SC SCP
CAP Over TDM/IP

HLR
MAP Over TDM/IP

MSC

MSC

MSC Server
H.248

TUP/ISUP/BICC TDM/ATM/IP

MSC Server
H.248

MGW

MGW

RAN

RAN

RAN

RAN

RAN

RAN

R99

R4

注:R99与R4的分组域无变化,图中未画出。 的分组域无变化 图中未画出
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核心网概况 CMCM -IMS体系架构

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核心网概况
固网 IN
SCP

初期架构
VoIP Centrex

移动:非实时业务
Video Sharing IM PoC

CS Network

HLR HSS

IMS Core
CSCF SBC

MSC Server

MGCF

IP
MGW CS PS

PS Network
GGSN

Enterprise

OFFICE

? 以固定或无线宽带接入方式接入家庭和企业用户,开展VoIP和IP Centrex等业务 ; ?建设初期向移动用户仅提供IMS的非实时业务,HLR和HSS独立设置; ?实现CS域与IMS域之间的语音互通,建设初期采用叠加网方式新建MGCF网元.
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核心网概况 网络架构-CM CM-IMS体系架构
S-CSCF 呼叫控制模块 I-CSCF BGCF 接入控制模块 P CSCF P-CSCF HSS 用户数据模块 SLF MGCF 互通模块 MGW MRFC 媒体资源模块 MRFP SBC 用户接入模块 SIP PBX IMS的核心控制网元,它位于用户归属网络,负责提供注册鉴权、会话控制、iFC业务触发等功能 运营商网络对所有外部连接(用户或其他运营商网络)的联系点,负责提供S-CSCF指派、转发等 功能 参与处理与CS域之间的会话,负责接收来自S-CSCF的请求,并选择到CS域的出口位置。 是IMS中对于用户的第 中对于用户的第一个接触点,负责直接接受所有来自 个接触点,负责直接接受所有来自UE的SIP信令,并转发给相应的S SCSCF或I-CSCF处理。 是IMS中所有与用户和服务器相关数据的主要存储服务器,负责存储IMS用户标识、用户鉴权信息、 业务触发信息等 当IMS系统中存在多个HSS时, 时 SLF负责接受来自I-CSCF I CSCF或S-CSCF S CSCF的查询请求,并转发给保存了 的查询请求 并转发给保存了 相应用户数据的HSS。 用于IMS域与CS域的互通,负责完成控制面信令流的互通,并控制IM-MGW完成用户面媒体流的 互通。 域承载之间的转换 并提供承载控制和媒 MGW负责在MGCF的控制下完成IMS用户面IP承载与CS域承载之间的转换,并提供承载控制和媒 体处理能力 作为控制面设备,负责控制MRFP上的媒体资源进行媒体处理和控制功能。 作为用户面设备 在MRFC控制下完成要求的媒体处 作为用户面设备,在 控制下完成要求的媒体处理和控制, 和控制 MRFP在实现 在实现上,可以和 可以和MRFC合 一。 SBC处于企业网和运营商网络间的边缘或两个运营商网络之间的边缘分界点,负责完成信令流和媒 体流的NAT穿越、业务级安全和QoS保障等功能。 SIP PBX在企业侧设置的可选设备。其主要功能是解决同 在企业侧设置的可选设备 其主要功能是解决同一个 个SIP PBX下企业短号码呼叫和部分实 现补充业务。这些呼叫和补充业务直接由SIP PBX提供,不需要核心控制层介入控制,以节省核心 控制层的开销。

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核心网概况
不同子系统可分别选择关键技术、各自演进
无线接入网 GSM/GPRS 最高达72k到144kbps无 线数据传输 核心网(电路域) 采用传统电路交换方式组 网 核心网(分组域) 基于IP,通过SGSN和GGSN 采用GTP协议组网 无重大改进

3GPP R99

FDD WCDMA;最高 达384k到2Mbps无线 数据传输 增加了TD-SCDMA

无重大改进

3GPP R4

采用控制与承载相分离的 无重大改进 软交换方式组网
无重大改进

3GPP R5/R6

增加了高速下行分组 数据接入方式 (HSDPA)

迭加了IP多媒体子系统 (IMS),可提供移动多媒 体的业务;

无线接入网、核心网电路域、核心网分组域相互间具有一定的独立性, 无线接入网、核心网电路域、核心网分组域相互间具有 定的独立性, 可根据业务发展的需要分别选择技术路线,各自演进
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GSM移动通信基础
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 号码标准 网络结构及系统组成 上海移动网络结构 GSM网络典型流程 局数据简介和基本统计概念

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号码标准 1、IMSI: 国际移动用户识别码 –E.212
International Mobile Subscriber Identity
3 位 MCC 1 或 2 位 MNC NMSI IMSI 15 位 MSIN

460001619123456、460028200123456(cmcc) 4600116191234(unicom)
IMSI是一个用户真正的唯一识别号,这个号码存在SIM卡 中,用户并不知道。在用户进行位置登记时需要使用该号码。
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号码标准

2、MSISDN:

移动台国际ISDN号码-E.164

Mobile Station International ISDN Number/ Temporary Mobile Station Identity

CC

NDC 13 位

SN

EG:861390161ABCD、861340820ABCD 86135-86139、861340-861348、158、159(cmcc)
MSISDN用来建立呼叫,以及被GMSC用来向HLR查询用户的位 置登记。
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号码标准
3、MSRN : 移动台漫游号码 -E.164 Mobile Station Roaming Number 8613900M1M2M3 ABC 861374M0M1M2M3 ABC MSRN并不是用户号码,在HLR进行位置查询时,这个号 码被临时分配给用户并传给主叫方,用来进行呼叫接 续。 ? 例如8613900734123,其中8613900734是MSC的识别 号,而123则是接续时随机分配的号码,此处734是 M1M2M3。

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号码标准
4、HONR : 切换号码 -E.164 Handover Number 8613900M1M2M3 ABC 861374M0M1M2M3 ABC ? HON(HANDOVER NUMBER)在手机进行越局切 换时,被用来建立两个MSC之间的联系。 ? 号码形式同MSRN,可以合用。

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号码标准

5、TMSI : 临时移动用户识别码 Temporary Mobile Subscriber Identity 结构是运营商自行选择,长度不超过4Bytes 6、MGT : 全局码 -E.214数据 Mobile Globle Title 861391619123456、861388200123456

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号码标准

7、IMEI : 国际移动设备识别码 (全球唯一) International Equipment Machine Identity

6位 TAC

2位 FAC

6位 SNR IMEI 15 位

1位 SP

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号码标准
8、CGI :小区全球识别码 Cell Globle Identity y LAI: 位置区域码 location Area Identity

3位
MCC

2-3 位 MNC
LAI

6位 LAC CGI 15 位

16 位 CI

LAC 最长6比特, CI 最长16比特46000 46000*633612305 633612305 网内使用,理论上网内不重复即可,但应遵从规范!
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号码标准
9、IMSI IMSI-MGT-MSISDN MGT MSISDN关联关系(经历了10位升位到11位) E.164 E.214 E.212
8613SH0H1H2H3 S=5-9 86134H0H1H2H3 86158H0H1H2H3 86159H0H1H2H3 H0 =0 86139SH1H2H3 46000H1H2H3S H0 =1~9 86139H1H2H3(S-5) 46000H1H2H3(S-5) 861380H0H1H2 861388H0H1H2 861389H0H1H2 460020H0H1H2 460028H0H1H2 460029H0H1H2

? ? ?

1349已分配给中宇全球星用户。 中国移动134号段为1340~1348 1340 1348,故H0为0~8 0 8,S=0 S 0;S=1~8 S 1 8保留为以后 申请的用户IMSI使用;159号段S=9; XXXXX为MSISDN号码中ABCD扰码得到,扰码方法由各省自定义。
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网络结构及系统组成 电路域系统结构
整个GSM网络是由交换系统、基站系统和移动终端设 备组成的,交换系统包括MSC(移动交换中心)、 HLR(用户归属寄存器)、VLR(访问位置寄存器)、 AC(鉴权中心)、EIR(终端设备寄存器)。
VLR D HLR C MSC A B A-bis BSC F E MSC EIR GMSC PSTN BTS Um MS Sm

网络节点间的接口

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网络结构及系统组成
接口定义
(1).A接口 MSC与BSC间接口为A接口,它使用2Mbit/s数字接口,主要传递呼叫处理和对移动性管 理,接口信令采用BSSAP协议。 (2).A-bis接口 A-bis接口用于BSC与BTS之间,主要进行基站管理和移动台管理。使用的也是2Mbit/s数字 接口,但每个64Kbit/s的通道上有4个(16Kbit/s)用户信息,接口信令采用LAPD协议。 (3).B ( ) 接口 B接口用于MSC、VLR之间,MSC通过该接口对VLR中登记的用户进行漫游定位管理,接 口信令采用MAP协议。 (4).C接口 C接口用于MSC与HLR之间,用于管理及路由选择的信令交换,接口协议采用MAP协议。 (5).D接口 D接口是HLR与VLR之间,用于移动用户的位置数据和其他用户数据传递的接口。该接口 使用MAP协议。 (6).E接口 E接口是MSC之间的接口,主要用于移动用户在MSC之间进行越局切换时交换有关信息。 (7).F接口 F接口用于MSC和EIR之间的信令交换,主要用于对设备的鉴权、中国一般不用,接口协 议也是MAP。 (8) Um接口 (8).Um 此接口习惯上也称无线接口,是BTS与MS之间的空中接口,采用LAPDm信令协议。 (9).Sm接口 该接口是指用户与移动设备之间的输入输出接口。 (10) MSC与GMSC、GMSC与PSTN之间的接口 (10).MSC 主要实现移动网与其他电信网的互通。接口采用的协议为TUP或ISUP信令协议。 中国移动通信集团上海有限公司 China Mobile Group Shanghai Co., Ltd 26

网络结构及系统组成
交换系统SS:Switch System 主要功能块: 移动业务交换中心MSC Mobile Service Switch Center 拜访位置寄存器VLR Visitor Location Register g 归属位置寄存器HLR Home Locate Register 鉴权中心AUC Authentication Center 设备识别寄存器EIR Equipment Identification Register

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网络结构及系统组成
MSC: 是对它所覆盖的区域中的手机进行控制、交换的功能实体,也是移 动通信系统与其他公用通信网之间的接口。它除了完成固定网中交换中 心所要完成的呼叫控制等功能外,还要完成无线资源的管理,移动性管 理等功能。它可控制多个基站控制器BSC,并控制移动用户至PSTN、 ISDN、PLMN、公用数据网的呼叫。移动汇接和网络入口功能都由MSC 来实现,为建立手机的呼叫路由,它还应具有入口MSC(GMSC)的功 能,即查询位置信息的功能。 MSC功能: 负责移动电话的呼叫控制 负责交换机间的切换 负责各类补充业务 采集计费信息和统计信息 负责HLR和VLR间的信息交换 控制一定数量的基站子系统

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网络结构及系统组成
VLR: 是一个动态数据库,它是MSC为处理所管辖区域中 的MS的来话去话呼叫,所需检索信息数据库,它包含了 当前位于相应的 MSC 服务区的全部 MS 与呼叫处理相关 的信息( MSISDN 码、 IMSI 码和位置信息 LAI )。 VLR 还包括当前的MSC SC中该MS S的更为详细的位置信息。 VLR的功能: 当一个MS在VLR服务区漫游时通知HLR,接受 HLR传送的用户数据 VLR同MSC相连,是一个动态数据库,主要包括: 其服务区内现存移动用户的详细信息,如IMSI、TMSI、 鉴权参数、允许业务等;用户位置信息,如MSRN、小 区编码等。
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网络结构及系统组成
HLR: 是管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用 户都应在某个 HLR 注册登记。 HLR 主要存储两类信息: 一是有关用户的参数,二是有关用户当前位置的信息,以 便建立至手机的呼叫路由,例如手机的漫游号码,VLR地 址等。 HLR功能: HLR是交换系统中的一个数据库 主要包括: 所有用户详细信息,如IMSI、MSISDN、用户功能、 鉴权参数等。 关于用户位置的信息(VLR号码),即用户当前停留 在哪个MSC区,这一信息将随用户的移动而相应改变。

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网络结构及系统组成
AUC: 是为认证移动用户身份而产生相应鉴权参数 (随即号码RAND、符号响应SRES、密钥KC) 的功能实体。 AUC功能: AUC单元与HLR相连,可看作HLR的一个补 充,其主要功能为: 包含独立的用户标识密匙 为HLR和VLR提供鉴权参数 对呼叫进行鉴权和加密
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网络结构及系统组成
? EIR:设备识别寄存器 通过对照禁止使用网络的某个或者成批的移动 台号码的清单,来禁止某些非法移动台的使用。 其中,白名单登记对于可在本运营网内使用的移 动设备,灰名单登记由运营者决定的包括故障的、 未经型号验证的或者属于淘汰的移动设备,黑名 单登记应被禁止使用的,如报失、失盗或非法使 用的移动设备。

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网络结构及系统组成 分组域系统结构

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网络结构及系统组成
概念
? GPRS:(General GPRS (G l Packet P k t Radio R di Service) S i )通用分组无线业务 通用分组无线业务是在现有的GSM移动通信系统基础上发展起来的一种移 动分组数据业务。GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换的功能 实体,以完成用分组方式进行的数据传输。GPRS系统可以看作是对原有的 GSM电路交换系统的基础上进行的业务扩充,以支持移动用户利用分组数据移 动终端接入Internet或其它分组数据网络的需求 GPRS在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络,通过在新的网络上增加 一些硬件设备,并同时对原有网络软件升级,形成了一个新的网络逻辑实体, 提供端到端,广域的无线IP连接。通俗的讲,GPRS是一项高速数据处理技术, 它以分组交换技术为基础,用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数 据业务,包括收发E-Mail,进行Internet浏览,WAP业务、电子商务、信息查 询、远程监控等等。

?

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网络结构及系统组成
? PCU(packet Control Unit)
– – – – LLC层PDU和MAC/RLC Block之间转换 上下行自动重传请求(ARQ)功能 信道接入控制功能 无线信道管理功能,如:功率控制,拥塞控制.

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网络结构及系统组成
? SGSN:服务GPRS支持节点,是为移动台提供业务的节点 (即Gb接口由SGSN支持) (1)鉴权功能 (2)许可控制功能 (3)记费信息收集功能 (4)会话管理 (5)压缩分组数据功能 (6)加密功能 (7)存储转发功能 (8)用户数据管理 (9)移动性管理功能 (10) 逻辑链路管理功能 (11) 路径管理功能

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网络结构及系统组成
? GGSN:网关GPRS支持节点 是G GPRS S网络与外部PDN N相连的网关,它具有以下功能: (1)网络接入控制 (2)路由选择和转发功能 (3)用户数据管理 (4)移动性管理功能 (5)其他功能(GGSN具有为MS动态分配IP地址的功能,或者通过接入 DHCP服务来实现动态分配IP地址的功能。)

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网络结构及系统组成
? CG计费网关
SGSN/GGSN产生的话单记录(CDRs)发送给计费网关(CG),话单 经过计费网关预处理和暂存后,发送给计费中心设备(Billing System y )。一个计费网关可以为多个GGSN和SGSN服务,共收集5 类CDR:
9 GGSN 产生G-CDR(数据业务话单) 9 SGSN产生:S-CDR S CDR(数据业务话单) M-CDR(移动性管理话单) S-SMT-CDR(移动台终止的短消息话单) S-SMO-CDR(移动台发起的短消息话单)

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网络结构及系统组成
? Gb接口:SGSN和BSS间接口 通过该接口SGSN完成移动性管理、无线资源管理、逻 辑链路管理及分组数据呼叫转发管理功能。 ? Gr接口:SGSN和HLR间接口 Gr接口采用7号信令MAP方式。SGSN通过Gr接口从 HLR取得关于MS的数据,HLR保存GPRS用户数据和 路由信息,当HLR中数据有变动时,也将通过SGSN, SGSN会进行相关的处理。

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网络结构及系统组成
? Gn:GRPS支持节点间接口 即SGSN间、GGSN间、SGSN和GGSN间接口,该 接口采用TCP/IP协议。 ? Gi:GPRS和分组网接口 GPRS通过Gi接口以X.25、X.75或IP协议和各种公 众分组网实现互联。

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网络结构及系统组成
? Gs接口:MSC/VLR和SGSN间接口 Gs接口采用7号信令MAP方式。SGSN通过GS接口 和MSC配合完成对MS的移动性管理功能,SGSN 传送位置信息到MSC,接收从MSC来的寻呼信息。 ? Gd:SMS_GMSC、SMS_INMSC和SGSN间接 口。 通过该接口,SGSN能接收短消息,并将它转发给 MS、SGSN和短消息业务中心-GMSC,通过Gd 接口配合完成在GPRS上的短消息业务。 ? Gp p:GPRS网间接口 不同GPRS网间采用Gp接口互连联,由网关和防火 墙组成。
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网络结构及系统组成
? ? ? ? ? ? SGSN:维护SGSN MM上下文;提供移动性管理;维护SGSN PDP上下文;提供寻路功能;鉴权、加密、计费; GGSN:维护GGSN PDP上下文;提供路由选择;分配IP地址; 实现与外部网络协议等的转换; Attach(附着) PDP激活 PDP上下文 APN(接入点名称)

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上海移动网络结构
设备分布(包括交换、传输和动力)
– – – – 中区:电信大楼、长寿大楼 南区:漕溪大楼、钦州、怒江 东区:浦东大楼、金桥 西北区:横浜大楼、平顺、万荣

主要网络设备供应商
ALCATEL-端局、H/LSTP SIEMENS-端局 ERICSSON-端局、HLR、GPRS NOKIA-端局、HLR、GPRS 华为-H/LSTP、软交换关口局、智能网、彩铃

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上海移动网络结构

上海移动话务网拓扑图
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上海移动网络结构
1、上海移动话路网呈三层网状结构
第一层 省际汇接局
省际汇接局包括:A1、A2、A3、A4、SSA1、SSA2。它承担至外 省的移动、电信、联通、铁通长途话务和国际的话务以及至 172XX(17200、17201、17266)的话务。

第二层

省内汇接局

省内汇接局包括:软交换关口汇接局及AIP局。软交换关口汇接局 由SSA01/02及下辖MGA01~04组成,AIP局包括AIP1~6。 本地关口局负责网间与互联互通方向和网内与其他平台的汇接 网内汇接局负责疏通端局至彩铃管理流程接入号、彩铃试听业务、 彩铃被叫用户、上海语音平台(娱音在线、青牛平台)、综 合VPN业务,及本地关口局至改号服务的话路路由;另外, 还有一个重要 的功能便是负责端局间的话务疏通。 AIP局包括AIP1~AIP6。AIP1、AIP2负责网内的放音业务(包括 彩铃呼叫业务、彩铃试听业务、二卡合一放音业务、改号通 知业务),AIP3负责至彩铃和彩话的管理等。

第三层

端局

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上海移动网络结构

上海移动信令网拓扑图
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上海移动网络结构

2、信令网的组成
No.7信令网由下列的基本部分组成: ?信令点(SP) ); ?信令转接点(STP); ?信令链路(Link)。

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上海移动网络结构 ? 组成: ? 结构:
STP 、 SP及信令链路 三级结构:HSTP、LSTP、SP 直联 准直联

? 链路连接方式:

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上海移动网络结构
STP

SP

直联

SP

SP 准直联

SP

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上海移动网络结构

? 设置地点: HSTP: DC1(TMSC1)所在地, 成对设置
LSTP: DC2(TMSC2)所在地, 成对设置 SP: LS,TS,INTS, MSC,TMSC , SCP,HLR,VLR,IP,SMSC… …

? 组网方式: HSTP: 双平面,同平面网状网,不同平面同对
相连 LSTP: 与HSTP固定相连且连一对HSTP SP: 至少连一对HSTP或LSTP

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上海移动网络结构

A

LSTP
C A

D

HSTP
C

B

HSTP
C

LSTP

SP

SP
LSTP

LSTP

D

HSTP

B

HSTP

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上海移动网络结构
? ? ? ? STP要分散设置,并成对设置 STP之间要有三条物理路由 SP与STP间要有两条物理路由 我国目前电路情况难以保证,采用变通 措施

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上海移动网络结构

CMNET
CISCO4507-1 CISCO4507-2 Cisco6509-1 Cisco6509-2

IP2255-1/2/3/4

计费中心、网管中心

网管中心

GGSN9

CG1

CISCO7204 CG3

CISCO7206 CG2

CG4

GGSN10

GGSN8

CISCO2650-1/2

GGSN5 Alpine3804-2

Alpine3804-1

Alpine3804-3

GGSN6 Alpine3804-4

GGSN7 Cisco6509-1

CG1………CG7.. Cisco6509-2

计费中心
DNS1 NTP1 DNS2 NTP2

IP740

SGSN1

SGSN2 SGSN8

SGSN15 SGSN17

SGSN3

SGSN4 SGSN7 SGSN16 SGSN18

SGSN5

SGSN6 SGSN9

SGSN10 SGSN11 SGSN12 SGSN13 SGSN14 钦州76号3楼DDF机架

浦东大楼10楼南DDF机架

GPRS爱立信区

HLR/BSC

GPRS诺基亚区

上海移动GPRS网拓扑图
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GSM鉴权原理和操作机制
? 鉴权是VLR通过比较MS提供的鉴权响应和AUC提供的鉴权三参 数组之间是否一致进行判断的,通过鉴权,可以防止非法用户 (比如盗用IMSI和KI复制而成的卡)使用网络提供的服务。 ? AUC的基本功能是产生三参数组(RAND、SRES、Kc),其中: RAND由随机数发生器产生; SRES由RAND和Ki由A3算法得出; Kc由RAND和Ki用A8算出。

?

SIM卡中:固化IMSI,Ki,A3、A8安全算法。这些内容不会更 改。
移动终端 网 络 Ki 算法 A3 SRES'
SRES

RAND

随机数发生器
Ki

算法 A3

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局数据原则简介

3、本地移动网络话务原则
为双频上下平面的端局开设直达电路和信令 局间话务量超过80爱尔兰的开设直达电路和信令 话务: 端局以及汇接局0.4-0.6爱尔兰每线 ( (max1) ) 关口局与汇接局、与TMSC1 0.5-0.7爱尔兰每线 互联中继<0.7爱尔兰每线

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局数据原则简介
4、本地移动网络信令原则
信令: 64k通道每线双向负荷小于0.4爱尔兰(max2) 2M通道每线双向负荷小于0.2爱尔兰(max2) ( )

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统计概念

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

话务量 爱尔兰 每线话务量-爱尔兰 交换机话务量-爱尔兰 信令负荷-爱尔兰 Paging成功率 切换成功率 TCH分配成功率 VLR登记用户 ATTACH用户 PDP激活用户

? ? ? ? ? ? ?

试呼次 占用次 应呼比-应占比 BHCA BHSM MTP处理能力 GT处理能力

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? 核心网概况 ? GSM移动核心网基础 ? TD核心网概况

?网络演进发展

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核心网总体技术方案

?

总 体 架 构 1

?

?

TD-SCDMA TD SCDMA系统无线侧采用TD-SCDMA TD SCDMA标准,核心网采用3GPP R4标准的体系 架构,分为电路域和分组域,分别承载传统话音业务和数据业务。 电路域由MSC server、MGW、VLR、HLR、AUC等功能单元组成。分组域由 SGSN、GGSN、BG、CG、DNS、HLR、AUC等功能单元组成。电路域和分组 域共用HLR、AUC功能单元。 试验网MSC SERVER和MGW之间、MSC SERVER间及MGW间信令流和媒体 流采用IP承载方式,与其它运营商试验网间的话务通过各运营商现有网络之间 的互连互通电路进行转接;与现有GSM网络(包括现有业务平台)之间的话务 通过与关口局、汇接局(软交换汇接局)之间设置直达电路来疏通,MAP信令 消息通过LSTP及HSTP疏通;与其它运营商试验网间互通漫游信令通过青岛和 保定的HSTP、其它运营商网间STP疏通。

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核心网总体技术方案

?

总 体 架 构 2
?

?

本工程8个城市试验网均建设分组域设备,包括SGSN、GGSN、CG、DNS等设 备,试验网分组域设备间采用IP承载方式,同一城市内、不同城市的分组域设 备间(Gn接口)根据设备所在局址可通过局域网或IP专用承载网实现互连;分 组域设备与业务平台之间的Gi接口可通过局域网或CMNET互连。试验网分组 域和中国移动现有GPRS网间通过TD所设的BG实现互连。 当不同运营商试验网用户漫游至其他运营商TD-SCDMA试验网内,使用数据业 务时,需要由其归属网络GGSN接入至业务平台,因此需要不同运营商试验网 的SGSN、GGSN之间的Gn接口互连,本工程通过中国移动和其它运营商网内 分别设置的BG实现互联。 TD试验网PS域接口示意图见TD-SCDMA规模网络技术应用试验分组域总体架 构图; TD试验网PS域关口组织见TD试验网分组域网络组织示意图。

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核心网总体架构

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核心网总体技术方案
业务功能与 业务开放及漫游范围
? 提供基本业务、补充业务、O ODB业务和增值业务。 ? 支持基本业务和移动性管理等网络功能 ? 业务范围包括:普通话音业务 、可视电话业务 、短消息业务 、 多媒体消息业务及其它数据业务 ? 试验网用户可在中国移动八个城市试验网及中国网通青岛、中 国电信保定试验网漫游,实现以上业务;使用TDSCDMA/GSM/GPRS双模终端的试验网用户可在中国移动全国 GSM/GPRS网中漫游。

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核心网节点设置方案 核 网节点设置方案
电路域 节点设置方案
? ? 在上海2个MSC SERVER,分区负责上海的TD-SCDMA试验网用户的话务处理。 上海新建4个MGW,每个MSC SERVER管辖2个MGW。
管辖 RNC RNC191 、 192 、 193 、 194 、 195 RNC196 、 197 、 198 、 199 、 19A RNC181 、 182 、 184 、 185 、 18A(地 铁) RNC183 、 186 、 187 、 188 、 189 MGW MGW1 MGW2 MGW3 MGW4 容量 (万用户) 25 25 25 25 归属 MSC Server MSC Server1 (浦东) MSC Server2 (钦州) Server容量 (万用户) 50

50

HLR

新建2个HLR, HLR 每个HLR容量100万户。

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核心网节点设置方案 核 网节点设置方案
分组域 节点设置方案
? ? 在上海2个SGSN,分区负责RNC设备的接入,供上海的TD-SCDMA试验网的用户使用。 上海新建1套GGSN,双机配置,供全部PDP上下文激活用户使用。
接入RNC RNC191 、192 、193 、194 、195 、196 、197 、198 、199 、19A RNC181 、182 、183 、184 、185 、186 、187 、188 、18A(地铁) SGSN SGSN01 (浦东) SGSN02 (钦州) 容量 (万用户) 75 75 本地Gn接口方向 GGSN01 (浦东) GGSN01 (浦东) GGSN容量 (万PDP) 60 60

CG DNS

新建2套双机配置的服务器作为S-CDR和G-CDR的统计计费关口。其中 CG01负责采集SGSN01产生的S-CDR和GGSN01产生的G-CDR;CG02 负责采集SGSN02产生的S-CDR。 新建2套DNS设备作为上海区TD试验网PS域的DNS服务器。

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64

网络组织方案 网络 织方案(Iu_cs接 接口)
?

核心网CS域通过Iu_cs接口与RNC相连,经MGW实现与RNC间的互

通,MGW与RNC间采用ATM接口协议,采用STM-1。
?

每套RNC与同机房MGW采用2个STM-1接口连接。 浦东和钦州机房的CS域与RNC之间各配置2台ATM交换机,用于

?

Iu_cs接口带宽的收敛。每套RNC电路域的控制面和用户面消息承载在 2个ATM STM-1链路上,采用负荷分担方式分别连接至2台ATM交换 机。每套SG和MGW(下辖5套RNC)至2套ATM交换机共有2个控制 面消息和4个用户面消息的ATM STM-1链路,并且控制面消息ATM STM-1链路之间和用户面消息ATM STM-1链路之间也都是负荷分担的。

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BICC ←?? →

网络组织方案(话路网网络组织)
网内:控制层MSC Server之间的BICC信令直接互通,不通过CMN汇 接,承载层由IP承载网在MGW之间直接疏通,不经过其它MGW汇接。
?

与其它运营商试验网间:遵循现有网间互连的原则,通过双方在各本 地网设置的关口局实现互连,遵循就远入网的原则。
?

与现有网络(包括GSM网络和其他运营商网)之间:与现网软交换关 口局的8个MGW均设置直达中继,其中与本地GSM网络通过 MGB101/102/201/202转接;长途话务,通过长途软交换网疏通。
?

与业务平台:网节点MSC SERVER、MGW与新建的试验网专用业务 平台间将通过IP承载网直接互连。与本地彩铃平台间通过上海软交换 关口局转接,与外地彩铃平台通过TMG转接。
?

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66

网络组织方案 网络 织方案(Iu_p ps接 接口)
?

核心网PS域通过Iu_ps接口与RNC相连,实现分组域设备与RNC间的

互通,SGSN与RNC间采用ATM接口协议,采用STM-1方式连接。
?

每套RNC与同机房SGSN采用2个STM-1接口连接。 浦东和钦州机房的PS域与RNC之间各配置2台ATM交换机,用于

?

Iu ps接口带宽的收敛。每套RNC分组域的控制面和用户面消息承载在 Iu_ps 2个单模ATM STM-1链路上,采用负荷分担方式分别连接至2台ATM 交换机。每套SGSN(下辖10套RNC)至2套ATM交换机共有2个控制 面消息和6个用户面消息的多模ATM STM-1链路,并且控制面消息 ATM STM-1链路之间和用户面消息ATM STM-1链路之间也都是负荷 分担的。

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BICC ←?? →

网络组织方案(PS域网络组织)
? ? ? Gr接口:SGSN与TDHLR设置直达2M高速信令链路实现TD用户的MAP信令的通信; SGSN与LSTP5/6设置2M高速信令链路实现TD SGSN与信令网的访问。 Gn接口:浦东PS域与钦州PS域之间、本地与外省PS域之间的Gn接口通过IP承载网互访。 物理连接为SGSN、GGSN网元通过GE电口连接至核心交换机CISCO3750;浦东与钦州的 PS域通过CE路由器CISCO3745连接至浦东及金桥的IP承载网的AR路由器7750。 Gi接口:上海TD试验网PS域的Gi接口通过浦东CMNET接入交换机CISCO6509实现与公 网的互访。物理连接为浦东PS域核心交换机局CISCO3750通过多模GE光口连接至局域网 内的NS500防火墙,防火墙再以单模GE光口的形式连接至浦东CMNET CISCO6509接入交 换机。 Ga接口:浦东PS域设备的Ga接口通过本地局域网通信;钦州PS域设备的CG设备Ga接口 通过浦东与钦州之间的CISCO3825路由器进行沟通。物理连接为CG通过FE口接入至核心 交换机CISCO3750;浦东与钦州的 CISCO3825 路由器间通过E1方式连接。 Gom接口:浦东PS域设备直接通过核心交换机CISCO3750以FE的形式连接至本机房TD网 管接入路由器CISCO3825;钦州PS域设备通过本地CISCO3825路由器以E1的形式连接浦 东TD试验网机房的TD网管接入路由器CISCO3825,完成网管中心对TD试验网PS域设备 的监控与管理。 与BOSS系统的接口:CG设备通过浦东TD试验网核心交换机CISCO3750 设备以FE的形式 与同机房内TD BOSS系统接口机互联实现BOSS系统对PS域CDR的采集。

? ?

?

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BICC ←?? →

网络组织方案(信令 信令网网络组织- 网网络组织-CS域)
网内: ? MSC SERVER之间通过IP网相连,采用BICC CS2协议通信 ;同一城市两套MSC SERVER间存在切换MAP信令,考虑到安全可靠,在两个SERVER间开设TDM直联信 令链路。 ? MGW与MSC SERVER之间需Mc接口的H.248信令消息和经过MGW进行透传的RNC与 MSC SERVER之间的Iu_cs接口的RANAP信令消息。 ? MSC SERVER通过2M信令与上海TD HLR及上海HSTP1/2设置直达链路,用于疏通上海 TD HLR及外地TD HLR之间的信令。 ? 与TD-SCDMA专用业务平台间采用BICC信令互通,采用扁平模式组网,即发端MSC SERVER直接通过IP承载网与业务平台互通BICC信令消息。 与现网信令点间的信令网络组织: ? 与所连接的GMSC、长途软交换局间需互通ISUP消息,通过与MGW合设的SG来转接, 与这些局间设置直联信令链路。 ? 与现网信令点(包括现网HLR、短信中心、智能网SCP等)间的MAP信令消息通过现网 的LSTP5/6(本地)、HSTP1/2(省际)转接。 中国移动TD-SCDMA试验网及现有2G网与其它运营商TD-SCDMA试验网间信令网组织: ? 将由中国移动山东和河北的HSTP转接漫游信令消息至其它运营商TD-SCDMA试验网。 信令路由计划 (详见设计)。

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BICC ←?? →

网络组织方案(信令 信令网网络组织- 网网络组织-PS域)
试验网分组域的信令路由仅有MAP信令路由,涉及SGSN ? ? TD SGSN与TD HLR之间的MAP信令通过直达信令链路进行传递 2G 、TD SGSN互操作时2G SGSN与TD HLR之间的MAP信令可通过LSTP与 HSTP的D-LINK进行传递 ? 可见中继方式图

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编号计划 -CS
电路域编号 ? 网络下发的PLMN标识 试验网,网络下发的PLMN标识为07 。在中国移动现有 GSM/GPRS网络,对于中国移动TD-SCDMA试验网用户以 及其他运营商TD-SCDMA TD SCDMA试验网用户,均按国际漫游用户 考虑处理。 ? 国际移动用户识别码(IMSI) 460077H0H1H2H3XXXXX,其中H0H1H2H3号码与MSISDN 中的相同。 ? 移动用户的ISDN号码(MSISDN) 157H0H1H2H3ABCD,上海已分配H0H1H2H3为1010-1019, ABCD由省公司分配 。 ? 移动用户漫游号码(MSRN S N) 启用新的号码段:1574 M0M1M2M3 ABC

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71

编号计划-CS域
M0M1M2M3的分配见集团M1M2分配表 上海各网元的MSC ID和设备信令点编码分配如下表所示

局名

24位编码 0B-F4-64 0B-F4-66 0B-F4-67 0B-F4-65 0B-F4-69 0B-F4-6A 0B-F4-68 0B-F4-70

14位编码 200 300 400 201 301 401

MSC ID 8615740160/8615740161

SHCS1 SHCM11 SHCM12 SHCS2 SHCM21 SHCM22 TD HLR1 TD HLR2

8615740162/8615740163

861571010000 待定

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编号计划 -PS
分组域编号 (1)路由区标识(RAI) ? 路由区标识(RAI)由位置区标识(LAI)加上路由区域码(RAC)组成,由于位置区标识(LAI)由 MCC+MNC+LAC三部分组成,因此,路由区标识是由以下四部分组成的:MCC+MNC+LAC+RAC。 RAC是一个固定长度为1字节的标识,用于标识一个位置区内的一个路由区,RAC在该位置区中应是唯一 的。RAC由各RNC自行分配。 ? (2)APN APN是用户通过分组域网络接入外部数据网络的标识,本工程试验网开放的分组域业务主要利用现有2G网 的业务平台,因此使用2G网已有的APN为主。 根据目前集团公司业务部门的规划,对于TD试验网用户分组数据业务的通用APN分配如下表所示:

APN名 cmwap cmnet cmsip cmmail

业务说明 WAP业务 终端+数据卡上网业务 Video Sharing业务、POC业务 PUSH MAIL业务

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73

编号计划-PS域
M0M1M2M3的分配见集团M1M2分配表 上海分组域设备的MSC ID和设备信令点编码分配如下表所示

局名 TD SGSN1

24位编码 0B-F4-6B

14位编码 500

MSC ID 8615740164

TD SGSN2

0B-F4-6C

501

8615740165

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74

电路域IP地址规划
原则
地址段
根据《中国移动核心网软交换设备站点接入原则(暂行稿)》需要将软交换系统IP地址分成信令 段和媒体段两部分,原则上各启用独立的B类地址段,信令段从最小的B类地址开始划分,媒体段 从最大的B类地址开始划分,其它B类地址留作备用。网管、计费用本系统地址段、不用软交换系 统业务地址段

站点内部IP地址规划
? ? ? ? ? ? 1、同一站点(一对CE及与其连接的所有软交换设备)内部,每台CE的规划地址各使用以1/2个C类地址段为最小单位的连续的地址段。 2、连接到CE1上的所有设备IP地址从CE1的规划地址段内分配,每个软交换设备采用独立的地址段;连接到CE2上的所有设备IP地址从CE2 的规划地址段内分配,每个软交换设备采用独立的地址段。地址段的大小应根据软交换设备的数量以及每个软交换设备所需要的IP地址数 量,并考虑一定的预留。 3、业务地址采用从小到大的顺序分配。 4、如果CE1与CE2之间启用VRRP,则网关的地址使用该网段的第一个可用地址,物理接口使用该网段的第二、第三个地址,业务地址从 第四个地址开始使用。如果CE1与CE2之间不启用VRRP,则网关的地址使用该网段的第一个可用地址,业务地址从第二个地址开始使用。 同一站点内部的信令接口掩码建议28位,媒体接口掩码建议30位。 5、配对CE设备之间的互联地址使用该业务VPN网段的最大地址,掩码30位。 6、CE与AR之间的互联地址由IP承载网维护人员进行统一分配。

具体设备及CE各VLAN的IP地址分配详见设计文档

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分组域IP地址规划——设备地址
原则
站点内部IP地址规划
? ? ? Gi接口:Gi接口采用公有IP地址,由上海根据本地CMNet C 地址使用情况进行分配;从集团给上海分 配的CMNet省网地址中分配。 Gn接口:Gn接口采用公有IP地址,Gn接口的IP地址原则上从集团统一分配的1个B的Gn网段中分配, 目前集团已经给各省划分了这个B中各省应当使用的地址段,各省可根据业务需求为试验网设备分 配相应的IP地址。 Gn接口采用CE设备接入IP专用承载网,站点接入方式的IP地址分配原则如下:
- 同一站点(一对CE及与其连接的所有设备)内部,根据需求每个站点1对CE设备至少分配1个C类地址段。 - 连接到CE上的所有设备IP地址从CE设备的规划地址段内分配,地址段的大小应根据分组域设备的数量以及每个 分组域设备所需要的IP地址数量,并考虑一定的预留。 - 业务地址采用从小到大的顺序分配。 - 如果交换机设备之间、CE1与CE2之间启用VRRP,则网关的地址使用该网段的第一个可用地址,物理接口使用 该网段的第二、第三个地址,业务地址从第四个地址开始使用。如果CE1与CE2之间不启用VRRP,则网关的 地址使用该网段的第一个可用地址,业务地址从第二个地址开始使用。 - 交换机设备之间、CE1与CE2之间的互联地址使用该业务VPN网段的最大地址,掩码30位。 - CE与AR之间的互联地址由IP承载网维护人员进行分配。

?

具体地址见设计文档表1.4-17

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分组域IP地址规划 ——用户地址池

原则
本期工程采用为用户分配动态IP地址的方式,即在用户签约时不为其分配IP 地址,在HLR中标识用户IP地址为空,只有在使用PS业务时,才由GGSN为 用户分配一个IP地址,在业务使用过程中,此IP地址被此用户独占,在业务 使用完后,网络回收此IP地址,此回收的IP地址可再分配给其他用户使用。 对于本工程提供的CMWAP和CMNet业务,TD试验网用户使用动态IP地址, 从各省从现有GPRS网络中为用户分配的IP地址段中分配,IP地址段与现 GPRS网络中为用户分配的IP地址段相对独立,参照上海GPRS现网中的IP地 址分配比例(1:10),本次上海试验网的用户IP地址分配按1:20取定,计 算基数为最大PDP并发次数,计算过程为:地址需求=最大PDP并发次数 ×1/20=60万次×1/20=3万≈1/2个B类地址 具体地址段为:(1)CMWap10.65.128.0/17 C 10 6 128 0/1 (2)CMNet 10.80.0.0/17

?

?

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