基本介紹
組成,模組,協定,發展方向,演進和構成,協定支持,
組成
模組
協定
從協定上規定就是起到核心交換或者呼叫路由功能的網元，對於2G/3G 核心網一般都是一樣，在R4架構比如MSC SERVER 、MGW 、HLR、VLR 、EIR 及AUC等，主要作用是整個呼叫信令控制和承載建立。
發展方向
核心網全面進入“IP”時代，IP、融合、寬頻、智慧型、容災和綠色環保是其主要特徵。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，寬頻化、智慧型化是其主要特徵；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保提到戰略的高度；行動網路在未來發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線、對用戶的管理以及對業務完成承載，作為承載網路提供到外部網路的接口。用戶連線的建立包括移動性管理（MM）、呼叫管理（CM）、交換/路由、錄音通知（結合智慧型網業務完成到智慧型網外圍設備的連線關係）等功能。用戶管理包括用戶的描述、Qos（加入了對用戶業務Qos的描述）、用戶通信記錄（Accounting）、VHE（與智慧型網平台的對話提供虛擬居家環境）、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務的安全性管理和對外部網路訪問的安全性處理）。承載連線（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伺服器等等 核心網可以提供的基本業務包括移動辦公、電子商務、通信、娛樂性業務、旅行和基於位置的服務、遙感業務（Telemetry）－簡單訊息傳遞業務（監視控制）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和其它一些暫存器和伺服器。規範中規定由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協定，稱為RANAP-CS和RANAP-PS。CS域的業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業務無需碼型轉換直接送往SGSN完成相應功能。北電網路在實現網路連線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點，在R99版本，CS域TRAU部分需添加新的功能，MSC和SGSN不需發生變化。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板卡接入之後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。對於分組域，由SGSN轉換成IP，業務將承載到IP骨幹網上，送往GGSN。在Iu Cs接口上的信令對於TRAU來說是透明通過的，TRAU只是物理層的設備，不會分析信令訊息。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，由於中間不需要速率適配和碼型轉換，所以Iu PS連線埠就存在於RNC和SGSN之間，直接的協定仍然是RANAP-PS協定。從SGSN到GGSN協定將直接轉換到GPRS的協定――GTP協定，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定。在WCDMA中，Gn接口上的GTP-U協定將會被延展至Iu Ps接口上。也就是從RNC開始，業務將分配一個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務傳遞的話音中繼平面和中繼模組全部都取消了，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體實現或通過板卡來實現，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的平台，最終將真正實現伺服器的處理平台。話音將通過WGC和PSTN-GC來完成建立在分組骨幹網上以異步數據流的方式傳遞。分組骨幹網選擇何種類型取決於規範的發展趨勢，按目前的趨勢來看都會Over在IP上。所以從骨幹承載來說，R4版本首先將話音和數據的傳遞方式實現了一體化。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之間來建立連線關係就可以了。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設定的網關。到R5版本之後，都將成為分組骨幹網的一個節點，不再區分不同的功能模組，每個節點都將分配一個IP位址，通過IP路由方案來定址並完成路由的建立。在R4版本中強調的是CS域的變化，並沒有強調對接入網路部分所需要發生的變化。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，回覆信息給Call Server，由Call Server完成內部控制，通知WGC和PSTN-GC建立MGCP協定，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了R4版本後，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，取決於二端速率是否協商。如一端用戶選擇的速率是12.2kbps，對端只有4.75kbps，經過分組骨幹網時，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功能就可實現一端不通過TRAU。而TrFO則需要事先協商好彼此的通信速率。MSCBSC 移動通信論壇2N9~,Z%S7f3j
協定棧的演進，R99版本中數據業務建立再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，實現的是100%的Over IP，數據鏈路層仍是ATM信元。
協定支持
核心網的信令平面：在GSM中，面向BSS的協定是BSSAP協定，而在WCDMA中面向無線接入網路的協定是RANAP，功能完全等同於BSSAP，是核心網與無線接入網之間的對話。RANAP協定同樣在功能上被分成二部分，一部分是直接與RNC的對話，另一部分是透明的與移動台的對話。核心網內部的協定與GSM相比從上層角度來說沒有任何變化，信令部分仍然使用MAP協定，各個到暫存器的協定MAP-B、MAP-C、MAP-D、MAP-E、MAP-F等都沒變化，仍然是上層移動套用部分訊息。MAP的底層仍然是TCAP（會話層能力套用部分），完成對上層各子系統（MAP-HLR、MAP-VLR等）的定址。業務控制部分SCCP是對第3層MTP3層網路定址的加強功能。唯一發生變化的是底層MTP3、MTP2和MTP1，GSM中MTP1、MTP2和MTP3完成的是No.7的完整的承載平台，在WCDMA中MTP3仍可以被選擇作底層承載或者選擇IP位址定址。數據鏈路層和物理層選擇的是ATM。在TCAP上層還會有CAP和INAP協定，與GSM完全一樣。INAP主要在固定網中套用，在移動網中已不再使用。INAP可以稱為智慧型網協定第1階段的規範，主要用於固定網，沒有對移動網的規範。GSM網路中使用的智慧型網協定採用的是Camel，協定稱為CAP，是在INAP協定的基礎之上提出了關於移動網業務的特性功能。目前已經完成了CAP2，到WCDMA 的R99版本可能會用CAP3或者CAP4。核心網與電話用戶部分的通信協定UP，目前選擇的都是TUP和ISUP協定。關於GPRS，分組核心網在Gn接口上的信令協定平面，仍然是GTP協定，封裝在UDP協定上，再封裝在IP網路層承載，底層仍可以是ATM承載或者其它。底層協定取決於實現方案。
在GPRS中，PDP Context（PDP場景）的激活過程是非常重要的，PDP場景由SGSN來管理，SGSN將管理每個用戶的PDP場景。用戶和外部網路要激活一個PDP場景，意味著在SGSN和GGSN之間為該用戶建立了GTP的通道。在現在的GPRS網路中，每個用戶只能激活1個PDP場景，不能同時激活多個。在3G規範中，提出1個用戶可以激活多個PDP場景，SGSN具有管理多個PDP場景的能力，如用戶通過GGSN1上了IP網路，同時它也可以通過GGSN2上自己的內部網。
智慧型網平台由三個主要的功能部分構成，分別是SSP、SCP和IP。SSP稱為業務交換點，相當於每個交換機，必須能夠提供到SCP點的接口。SCP是整個智慧型網業務邏輯的控制平台和它的環境存在，用來完成智慧型網業務邏輯的調用以及這個邏輯的存儲環境，是個大型的資料庫。IP稱為智慧型外圍，在SCP點的控制下來播放智慧型錄音通知。不同廠家IP實現的方法不同。對於智慧型網的生存環境有個名稱叫SMS――業務管理系統。SMS和工作終端將構成業務創建環境，也就是智慧型網的生成平台。通過業務創建環境可以產生新的智慧型網業務，並送入SCP資料庫中，來完成智慧型網邏輯的調用。在3G中，使用Camel3和Camel4，將智慧型網功能更加細化，由運營商在人機接口上給出想要生成業務的功能，就會自動生成該業務的邏輯平台。不像現在業務的實現要設備廠家完成軟體的編寫和更新，如預付費業務等等。
