缩略语(20):
PSTN 公共电话交换网 Public Switch Telephone Network
PLMN 公共陆地移动网 Public Land Mobile Network
ITU 国际电信联盟
IN 智能网 Intellgent Network
3GPP 第三代合作伙伴计划 The 3rd Generation Partner Plan
MSC 消息序列图 Message Sequence Chart
IP 智能外设&IP协议
FPH 被叫付费业务
ACC记账卡呼叫业务
VPN 虚拟专用网业务
VOT 电话投票业务
MAS 大众呼叫业务
UPT 通用个人通信业务
WAC 广域集中用户交换机
SSP 业务交换点
SCP 业务控制点
STP 信令转换点
SMS 业务管理系统
SCE 业务生成环境
SF 业务特征
FPH 免费电话业务
SIB 业务独立构件
BCP 基本呼叫处理
GSL 总业务逻辑
AAB 自动更换记账
DFP 分布功能平面
SCF 业务控制功能
IMS IP多媒体系统
IFC 初始过滤规则
SBA 基于服务的系统构架
SDL 规范说明和描述语言
S-CSCF(Serving-CSCF,服务CSCF)
P-CSCF(Proxy-CSCF,接入CSCF)
I-CSCF(Interrogation-CSCF,问询CSCF)
HSS(Home Subscriber Server,归属用户服务器)
BGCF(Border Gateway Control Function,边界网关)
E-CSCF(Emergency CSCF,紧急CSCF)
MGCF(媒体网关控制器)
IM-MGW(IP Media MGW)
SBC(Session Border Controller)
SLF(Subscription Locator Function,签约用户定位服务)
MSC (Message Sequence Chart 消息序列图)
PP 物理平面
SAE 分组域核心网的演进项目
EPC 演进的分组核心网
EPS 演进的分组域系统
SDN 软件定义网络
(1)业务交换点(SSP)
(2)业务控制点(SCP)
(3)业务数据点(SDP)
(4)智能外设(IP)
(5)紧连控制点(AD)
(6)业务节点(SN)
(7)业务交换和控制点( SSCP)
(8)业务管理点(SMP)
(9)业务生成环境点(SCEP)
(10)业务管理接入点(SMAP)
NGN(Next Generation Network)下一代网络
1876 年3 月10日 发出了第一条电话信息
史瑞乔-进入交换机时代
PSTN(Public Switch Telephone Network)公用电话交换网,PSTN是电信服务系统
PLMN(Public Land Mobile Network)公共陆地交换网
本课程就是研究电信服务网络演进
ITU(International Telecommunication Union)国际电信联盟
电信业务:电信业务是指可以独立的、以商业形式提供给终端用户的服务。大多以呼叫形式完成某种通信或信息传递功能的服务。
补充业务:包括传统的电信业务和在其基础上附加某些新业务特征的新业务。
增值业务:新类型业务。
PSTN业务:
NGN是一个分组网络,它提供包括电信业务在内的多种业务,能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术,实现业务功能和底层传送技术的分离;它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入,并支持通用移动性,实现用户对业务使用的一致性和统一性。
简单描述为,四个融合,两个分离
四个融合:
两个分离:
移动性可以划分为两个级别:
涉及的软硬切换概念阐述:
3GPP(3rd Generation Partnership Project)第三代合作伙伴计划
R99:第一个3G标准,过渡版本,没有商用
R4:商用版本,在核心网电路域引入软交换,实现控制与承载分离
R5:在核心网引入了IMS网络,实现核心网的融合发展,未商用
R6:增强了IMS的功能,实现了商用
R8:提出了EPC,较为完善的EPC商用版本
主要是分析3G → 4G → 5G的演进过程:
3G到4G的演进主要是在接入网进行扁平化、IP化操作,去掉了RNC的物理实体,功能实体分解到了基站和核心网元,其中大部分的功能放在了E-NodeB,以减少时延和增强调度能力,少部分放在了核心网,加强移动性管理,核心网方面,为使得控制/承载分离,原有的SGSN实体分解为MME和Gateway,GGSN演进为PGW。
4G到5G,首先是架构上发生了变化,5G采用的是SBA架构,架构核心是把MME、HSS等控制面的功能与转发面的功能进行重新划分,形成新的控制面,即新控制功能,4G到5G在3G控制/承载分离的基础上进一步进行C/U分离,即从网络重构的角度,将控制功能集中化,进一步简化转发功能,降低成本,提高效率。
MSC(Message Sequence Chart)消息序列图
含义:
图形语法:
棒棒图:MSC图实例
其中的解释:
Message有一个Input和Output的事件,Idle表示初始条件,Door unlocked表示结束条件。
MSC资料上的题目弄懂问题就不大
题目的意思是要画一个闹钟服务时的MSC图。
首先用户要设置一个闹钟服务,时间是自己定,闹钟到了预定的时间就开始服务,此时自动向用户振铃,用户摘机后听提示语音,则表明用户是醒的,此次服务结束。如果振铃一分钟没有人接听,则停止振铃,休息5分钟然后再次振铃,如果第二次过了一分钟还是没有人则自动取消服务。如果到了预定时间,电话正在被使用,表明用户已经醒了,服务取消。
以上的分析可以得出:
时间到就开始服务,呼叫用户,振铃,通话中忙音,则成功,服务结束。如果回复的是回铃音,表明未接听,此时启动一分钟振铃,一分钟发现用户摘机行为,则客户醒了,服务结束,一分钟振铃到了,还是没有人摘机,则表明人还在睡,此时挂机,休息5分钟,然后再次开启loop2的服务。每一次成功都会有一条虚线区分开来。
对应的SIP消息:
振铃:180消息
客户摘机表示成功:200
忙音:486
回铃音:488
回环:482
SDL(Specification Description Language)图是通信功能实体的行为描述。
SDL系统组成:
SDL图形基本框图表示的含义:
例题:
有一个双向门禁系统,进门出门都要验证。门禁系统有三部分组成前端读卡器和卡号输入键盘(有一个双向门禁系统,进门出门都要验证。门禁系统有三部分组成前端读卡器和卡号输入键盘(Input)、开关门驱动(GateDriver)后台服务器(Server )、管理员终端(Terminal)。
MSC图
一个客户来到门禁系统前,他的卡号为4位号码,他在卡号输入键盘上输入,但在输第3 个号码输入时超时(超过30秒),第二次输入正常,门开。画出这一场景的MSC。
**分析:**知道在第三个号码时一定会停顿30秒,也就意味这个第一个号码输入以后开始启动计时器,30s内第二个号码输入成功,第三个号码因为超时,也就是失败,门禁前端返回一个输入超时请重输,此时由于这是在已经启动了门禁前端的情况下,所以第一个卡号时候就开始计时,第二次正常所以所有的号码都在30s内输入完毕,最后合成完整卡号去服务器查询此卡号是否存储在数据库中,有的话,表示卡号合法,门开。
SDL图
请画出该双向门禁系统,后台服务器的执行逻辑的请画出该双向门禁系统,后台服务器的执行逻辑的SDL图。该门禁系统不允许有两个或超过两个以上的人持相同的卡进入或走出房间,(图。该门禁系统不允许有两个或超过两个以上的人持相同的卡进入或走出房间。(10分)
**分析:**首先程序开始框图,进门流程,输入卡号,输入框,卡号输入完毕,则到程序调用框,查询卡号是否合法,出现判断框,不合法,输出框输出非法警告,结束操作。合法的话,进一步判断是在室内还是室外,如果不在室外,表示不能进门,输出框非法警告,在室外,则输出框输出开门指示,此时人已经进门,程序调用框调用程序,将当前用户状态置为室内。结束操作。出门刷卡类似,不再赘述。
这里的管理员指示用户数据更新消息,因为要反馈给用户,用户需要输入更新的信息,肯定是输入框,然后到程序调用程序增删改查数据库操作,结束。
系统初始化的话,管理员要输入初始化指令,程序调用初始化程序执行,程度调用数据库中的操作,将所有用户都置为在室外状态,结束。
例题:
下图是一个有限状态机,它接收满足{AnBm CpD |n,m,p ∈N} 要求的序列信息,并打印“OK”,对不满足要求的信息系列,打印,对不满足要求的信息系列,打印“Error” 。
状态机:
画出对应的SDL图
分析:框图开始,表状态,
(所有的打印都是调用打印程序,使用的是程序调用框,使用输出框也是可以的,连接点使用的是圆框,上面SDL常用图形有解释)
智能网的定义:
智能网的业务简介:
智能网体系结构:
缩略语:
SSP (Service Switch Point) 业务交换点
SCP (Service Control Point) 业务控制点
STP (Signaling Transfer Point) 信令转接点
IP (Intelligent Peripheral) 智能外设
SMS (Service Management System) 智能管理系统
SCE (Service Creation Environment) 业务生成环境
800业务:是一种由被叫集中付费的业务,因为使用号码800作为该项业务的接入码,所以称为800业务。
800业务流程介绍:
业务平面:
业务特征:最基本的业务单元
业务与业务特征之间的关系:业务 = ∑ 业务特征
业务特征种类:
举出两个以上的业务特征:
免费电话业务(FPH)至少需要两个核心业务特征:其一是一个号码(One Number);其二为反向计费(Reverse Charging),由被叫集中计费,主叫用户无需付费。
智能网业务FPH: 核心就为一个号码,反向计费。
智能网业务触发方式:接入号
平面内容:
**业务独立构件SIB (Service Independence Blocks):**用来生成业务特征的标准的可再用的网络范围的能力
**基本呼叫处理BCP (Basic Call Processing): **实质就是交换机的呼叫处理功能,由它向业务逻辑上报发生的只能呼叫事件,再接收业务逻辑发回来的控制命令,完成一次呼叫。
自动更换记账AAB (Automatic Alternative Billing)
分布功能平面DFP (Distributed Functional Plane)
功能实体FE (Functional Entity)
物理平面PP (Physical Plane)
业务触发方式:拿起电话就触发
实现思路:
三个方面的工作:
逻辑号码DN (Directory Number) - 用户号码
用户物理号码LRN (Location Routing Number) - 路由号码
号码携带类业务:
业务流程:
具体流程:
首先1号机需要拨打二号机的电话,1号机的物理地址是6660001,电话号码是8888887,此时它先到SHLR中进行处理,传入信息需要拨打的号码88888888,SHLR中查询之后,获取到2号机的物理地址,然后传给1号机,也就是传入88888887,以及7770001,然后1号机和2号机根据这个物理地址通信。
SHLR解决思路:
SHLR作为用户属性数据库,保存主被用户叫智能业务的签约信息,本地网所有呼叫先发送到SHLR,由SHLR查询完用户的签约信息后将智能业务的接入码返回,交换机根据SHLR返回的智能业务接入码接续到SSP,实现智能业务的触发。
业务触发的两种模式:
软交换网络的系统架构图:
注意图中的SAC,软交换,信令网关。(上面的信令网前面有No.7也就是7号信令)
软交换主要设备的作用:
软交换控制平面可以采用以下两种组网结构:
路由种类:
媒体流和信令流的走向:
会话初始协议SIP(Session Initiation Protocol)
IMS含义:
IMS在3GPP的R5阶段引入,叠加在PS域上,目的是在基于全IP的网络上为移动用户提供多媒体业务。
中国移动系统架构图(重要):
注意图中的绿色模块
S-CSCF(Serving CSCF)服务CSCF:在IMS核心网中处于核心的控制地位,负责对UE的注册鉴权和会话控制,执行针对主叫端及被叫端IMS用户的基本会话路由功能,并根据用户签约的IMS触发规则,在条件满足时进行到SIP AS/OSA SCS的业务路由触发。
P-CSCF(Proxy CSCF)接入CSCF:提供注册和注销、鉴权和授权、信令压缩、媒体授权、信令路由、数据管理、紧急呼叫、Qos、计费等功能。提供代理功能,即接收业务请求并转发它们。
I-CSCF(Interrogation CSCF)问询CSCF:IMS的边界点,主要功能包括指派S-CSCF。提供本域用户服务节点分配、路由查询以及IMS域间拓扑隐藏功能。
这张图中的I-CSCF、P-CSCF、S-CSCF、SIP-AS、HSS注意看
媒体流的走向:GGSN-GGSN
信令流的走向:信令控制平台获取到响应的信息,此时经过IMS的边界点,(其中包括I-CSCF向HSS中查询,然后选择S-CSCF),由边界点指派并流向S-CSCF ,S-CSCF通知AS(SIP-AS基于SIP的应用服务器)进行第三方注册,AS从HSS获取到用户数据(可选项,图中没有获取),然后P-CSCF向S-CSCF订阅事件注册通知。
CSCF:呼叫会话控制单元,分为I-CSCF、P-CSCF、S-CSCF
HSS:归属用户服务器,存储IMS用户的签约数据以及无线用户的鉴权五元组
DNS:负责URI的地址到IP地址的解析,在IMS网络中负责将归属网络( I-CSCF)的SIP URI转换成归属网络的IP地址
AS:应用服务器,为IMS用户提供增值业务
业务触发方式:
(网上的)
(PPT)
2004年12月,3GPP在希腊雅典会议上启动了面向全IP的分组域核心网的演进项目SAE(System Architecture Evolution),其核心网也被称为演进的分组核心网EPC(Evolved Packet Core)。
LTE(Long Time Evolution)长期演进
演进的分组域系统 EPS(Evolved Packet System)
EPS = EPC + LTE接入网
核心网的用户面和控制面分离
MME( Mobility Management Entity)的主要功能:
S-GW(Serving Gateway)服务网关的主要功能:
P-GW(PDN Gateway)PDN网关的主要功能:
eMBB(Enhanced Mobile Broadband)增强移动带宽
mMTC(Massive Machine Type Communications)大规模物联网
uRLLC(Ultrareliable and Low Latency Communication)超可靠低时延连接
5G的优点:5G网络引入服务化功能设计,实现网络功能的灵活定制与组合;核心网通过控制和转发理念,降低简化用户面,实现高效转发;接入网通过CU/DU分离,实现无线资源的集中控制和协作。
5G的系统架构图:
UDM: Unified Data Management,统一数据库
AUSF: Authentication Server Function,认证服务器功能
AMF:Core Access and Mobility Management Function,接入及移动性管理,终端接入权限和切换等由它来负责。
SMF:Session Management Function,会话管理,提供服务连续性,服务的不间断用户体验,包括IP地址和/或锚点变化的情况。
UPF:User Plane Function,用户面功能
NEF:Network Exposure Function,网络开放功能
NRF:Network Repository Function,网络仓库功能
5G与4G的核心区别:基于服务的架构/控制面与转发面完全分离
NR(New Radio)新无线电
以下图片和解释引自:https://www.iyiou.com/intelligence/insight75105.html
选项3主要使用的是4G的核心网络,分为主站和从站,与核心网进行控制面命令传输的基站为主站。 由于传统的4G基站处理数据的能力有限,需要对基站进行硬件升级改造,变成增强型4G基站,该基站为主站,新部署的5G基站作为从站进行使用。
选项7和选项3类似,唯一的区别是将选项3中的4G核心网变成了5G核心网,传输方式是一样的。
**选项5可以理解为先部署5G的核心网,**并在5G核心网中实现4G核心网的功能,先使用增强型4G基站,随后再逐步部署5G基站。
**选项4与选项3的不同之处就在于,选项4的4G基站和5G基站共用的是5G核心网,5G基站作为主站,4G基站作为从站。**由于5G基站具有4G基站的功能,所以选项4中4G基站的用户面和控制面分别通过5G基站传输到5G核心网中,而选项4a中,4G基站的用户面直接连接到5G核心网,控制面仍然从5G基站传输到5G核心网。
简单的理解就是看组网方式中部署的核心网是不是新一代的无线网,如果核心网都是5G的就意味着这就是独立子网,运用了4G核心网的都是非独立子网。
网络切片是端到端的逻辑功能集合和其所需的物理或虚拟资源,包括接入网、核心网功能等,甚至需要回传网络和IP网络的协同支持,网络切片可以认为是5G网络中的虚拟化“专网”。
从单一移动性管理到按需的个性话移动性管理
相对于4G网络,5G网络采用了CU分离,即控制面与用户面分离,目的是让网络摆脱“中心化”的囚禁,使其即可灵活的部署于核心网(中心数据中心),也可部署于接入网(边缘数据中心),最终实现可分布式部署。
边缘计算:优化网络架构,使内容更靠近用户,提升用户体验,结合能力开放提供增值服务
5G业务连续性:定义多种会话和业务连续性模式,为应用提供按需的连续性
4G基于承载的Qos 控制粒度较粗,无法满足5G业务精细的Qos控制需求
核心网取消承载概念,基于流Qos管控更精细
5G网络在第一阶段已经形成了以PCF为集中策略节点的策略控制架构
从2G/3G -> 4G -> 5G,移动核心网的控制和转发逐代分离,逐代扁平
具体实现:
将核心网控制面内各网元内的用户上下文中,相对静态的消息(Data)(如用户状态、网络给用户分配的临时ID、鉴权信息、路由信息等)从负责逻辑处理(Compute)的网元中剥离出来单独部署,供控制面各网元共享调用。
分离的优势:
SIP(Session Initiation Protocol)协议,会话初始协议
作用:作为信令;作为传输层协议
SIP的特点:
信令建立与能力协商分离,可支持多种会话能力支持
SIP消息分为消息头和消息体
消息头部分:路由选择或业务标识
消息体:会话能力协商
SIP消息的消息体一般采用会话描述协议(SDP),随着应用的不断扩展,也可以采用其他协议。
常用的SIP请求消息如下:
响应消息共分为 6 大类:
1xx:Provisional—请求已经接收到,正在处理 (临时的);
2xx:Success—请求已经收到、理解,并接收;
3xx:Redirection—为完成请求,还需进行下一步动作,用在重定向场合;
4xx:Client Error—请求有语法错误或不能被此服务器执行;
5xx:Server Error—服务器不能执行明显的有效请求;
6xx:Global Failure—网络中所有的服务器不能执行请求。
SIP将1xx定义为临时响应,也就是不需要用ACK去确认,除特殊情况,如彩铃。
SIP会话呼叫流程
描述语言–乔姆斯基做出了巨大贡献
通信语言(信息)的语法描述技术:
BNF的语法:
1 在双引号中的字(“word”)代表着这些字符本身。而double_quote用来代表双引号。
2 在双引号外的字(有可能有下划线)代表着语法部分。
3 尖括号( < > )内包含的为必选项。
4 方括号( [ ] )内包含的为可选项。
5 大括号( { } )内包含的为可重复0至无数次的项。
6 竖线( | )表示在其左右两边任选一项,相当于"OR"。
7 ::= 是“被定义为”。
举例: