中国移动核心网基本原理培训
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HON是用于两移动交换区（MSC区）间进行切换时，为建立MSC之间通 话链路而临时使用的号码
第11页，共47页。
IMEI (International Mobile Station Equipment Identification)
353306 01 062313 4
共15位
6位TAC
2位FAC
MSb.
呼叫建立 通话
第14页，共47页。
PSTN用户呼移动用户流程
PSTN GMSC HLR MSC/VLR BSS
取路由 建连
通话
⑴发IAM
⑵请求MSRN 请求MSRN
⑶返回MSRN
⑶返回MSRN
MS
⑷建立信令连接
⑸寻呼 ⑹寻呼证实
⑼响应呼叫
⑼响应呼叫
⑺连接证实 ⑻鉴权加密
呼叫建立
1. 主叫固定用户发起呼叫，发IAM 2. 网关GMSC向被叫所在的HLR/AUC请求MSRN号，
C
MAP MSC/HLR 用于传递路由选择和管理信息
D
MAP HLR/VLR 用于交换有关移动台位置和用户管理的信息，为移动用户提供的
主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫
E
MAP MSC/MSC 用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换
F
MAP MSC/EIR 用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息
PLMN区
MSC区... 位置区... 基站覆盖区...
小区
小区
解决频率复用问题，在相邻的小区使
用不同的频率，在相距较远的小区就
采用相同的频率
位置区
在位置区内移动台移动时，不
…
需要作位置更新。当寻 呼移动 用户时，位置区内全部基站可
以同时发寻呼信号
第5页，共47页。
编号计划
在GSM系统中，出于识别的目的，定义了如下的一些编号：
切换的决定主要由BSS作出，当BSS对当前BSS与移动用户的无线连接质量不满意，BSS根 据现场情况发起不同的切换要求，也可由NSS根据话务信息要求MS开始切换流程
第20页，共47页。
切换流程
源业务区
目的业务区
MS BTS BSC MSCa MSCb BSC BTS
请求
响应 证实
⑺切换命令
⑴切换请求 ⑵切换请求
请求
⑴请求（TMSI）
（2）请求IMSI和鉴权参数
（2）IMSI和鉴权参数
（3）鉴权
（4）位置更新请求
2. 向原VLR取IMSI和鉴权数 据
3. 鉴权 4. 发送位置更新请求
处理
证实
（8）位置更新接受
（5）存储VLR号码 （6）删除位置消息和确认 （7）插入用户数据和确认 （8）位置更新响应
5. 存储VLR号码 6. 取消原VLR的位置信息 7. 插入用户数据 8. 位置更新完成
6位SNR
1位SP
IMEI唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的设备，还可用于判断设备类型
TAC----型号批准码，由欧洲型号批准中心分配. FAC----最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码
SNR----序号码.这个数字的独立序号码唯一地识别每个移动设备的TAC和FAC的. SP------备用
GSM核心网网络结构与功能
BSS
BTS BTS
A BSC
Gb
NSS
HLR
MSC/VLR
C/D
C/D
E
SS7/TDM
GMSC
SGSN
IP backbone
GGSN
MSC：移动交换中心 VLR：拜访位置寄存器 SGSN：服务GPRS支持节点 GGSN：网关GPRS支持节点
BSS：GSM基站子系统 NSS：网络子系统 HLR：归属位置寄存器 PSTN：公用电话交换网
4. AUC送回五个三数组
5. VLR使用一个三数组进行鉴权，其余四组待用 6. MSC/VLR通过BSS向MS发RAND. 7. MS在SIM卡进行计算，得到SRES和KC值 8. MS将SRES和KC送回MSC/VLR进行核对 9. 若两个SRES一致，则鉴权成功，向MS返回接受消息：
TMIS、CKSN等
移动用户
永久性编码：IMSI、MSISDN 临时性编码：TMSI、MSRN、HON
网络组件
NSS：MSC Number、VLR Number、HLR Number
移动设备
IMEI
第6页，共47页。
IMSI (International Mobile Subscriber Identity)
OSS
PSTN
第1页，共47页。
GSM核心网电路域主要接口
Um MS
Abis
BTS
BSC
BSC
EIR
HLR/AUC
C
F
D
A
B
MSC
VLR
E
G
MSC
VLR
A接口、Um接口为开放式接口，Abis接口一般不开放 由于MSC/VLR一般合设，B接口一般为内部接口 由于EIR一般没有使用，F接口一般不使用
FACCH）
10. MS通过新BSC和新MSC向旧MSC发送切换成功信息
第21页，共47页。
移动始发短消息流程
第22页，共47页。
移动终结短消息流程
第23页，共47页。
目录
系统结构和接口协议 移动区域与编号计划 典型流程介绍 GPRS介绍 R4核心网介绍
第24页，共47页。
GPRS系统结构与接口
和应答消息（ANC）.
第15页，共47页。
鉴权
通过鉴权，系统可以为合法的用户提供服务，对不合法的用户拒绝 服务
当用户要进行呼叫，位置更新等操作时，先需对其鉴权 AUC不断地为每个用户提供一组参数（包括随即数RAND、符号响应
SRES 和密匙KC等三个参数）
在SIM卡中进行的算法： Ki (IMSI) + RAND + A3 ---------> SRES Ki (IMSI) + RAND + A8 ---------> Kc
CC+NDC+LSP CC、NDC含义同MSISDN的规定，LSP（locally significant part）由运营者自己决定
目前在网上MSC与VLR都是合一的，所以MSC-Number与VLR-Number基本上都是一样的
HLR-Number
编码格式为 CC+NDC+H0 H1 H2 H3 0000，既用户号为全零的MSISDN CC，NDC含义同MSISDN的规定.
建立信令连接
建连
MS
寻呼
1. 移动台完成了信道请求，业务请求，鉴 权请求，信道指配等步骤以后，发
MSISDN. 2. MSCa向HLR/AUC要MSRN，
HLR/AUC向VLRb转发该消息 3. VLRb 提供MSRN并回送至MSCa 4. MSCa与MSCb建立了连接 5. MSCb向BSSb发出寻呼请求并找到
G
MAP VLR/VLR 用于向分配临时移动用户识别码（TMSI）的访问用户位置寄存器
（VLR）询问此移动用户的国际移动用户识别码（IMSI）的信息。
第3页，共47页。
目录
系统结构和接口协议 移动区域与编号计划 典型流程介绍 GPRS介绍 R4核心网介绍
第4页，共47页。
区域定义
服务区
4. 新BSC激活BTS的一个TCH—业务信道 5. 新MSC收到BSC回送信息并与切换号一起转至旧MSC
6. 在MSC间建立连接（也许会通过PSTN网）
7. 旧MSC通过旧BSC向MS发送切换命令，其中包含频率，时
隙和发射功率
8. MS在新频率上发一接入突发脉冲（通过FACCH） 9. 新BTS收到后，回送时间提前量信息（通过
BTS
附着
MS
激活
HLR
MSC
Gr BSC
Ga
CG
Ga
Gb
Gn
PCU
TDMne
Gp
GGSN
Gp
Internet /service
企业网
DNS
Other PLMN
BSC：基站控制器 SGSN：服务GPRS支持节点 GGSN：网关GPRS支持节点
BG
DNS：域名服务器 CG：计费网关 BG：边缘网关
TMSI分配原则：
包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，其结构可由各运营部门根 据当地情况而定
要避免在VLR重新启动后TMSI重复分配，可以采取TMSI的某一部分表示 时间或在VLR重起后某一特定位改变的方法
第8页，共47页。
MSISDN (Mobile Subscriber International ISDN/PSTN number)
第19页，共47页。
切换
BSC/MSC
在MS通话阶段中MS小区的改变引起的系
统相应操作，包括：
小区内切换
同基站内小区间切换
同BSC内基站间切换
同MSC内基站间切换 同PLMN不同MSC之间切换
切换的依据是MS对周邻的BTS信号强度的测量报告和BTS对MS发射信号及通话质量 .BSS统一评价后决定是否进行切换.
460 00 028 1234567
最长15位
MCC
MNC
MSIN
GSM系统分配给移动用户(MS)的唯一的识别号 存储在SIM卡、HLR和VLR中，在无线接口及MAP接口上传送
第7页，共47页。
TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)
TMSI是为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时用户识别，在 某一VLR区域内与IMSI唯一对应.
目前国内为13位
86 135 0284 1234
CC
NDC
SN
MSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拨的 号码，作用同于固定网PSTN号码
存储在HLR和VLR中，在MAP接口上传送
第9页，共47页。
MSC-Number/VLR-Number和HLRNumber
MSC-Number/VLR-Number 编码格式为
HLR到被叫所在的VLR请求MSRN. 3. VLR回送GMSC漫游号 MSRN 4. GMSC与被叫所在的MSC建立连接. 5. MSC向BSS发寻呼请求，找到被叫移动台. 6. 被叫移动台通过BSS向MSC发寻呼响应. 7. MSC连接证实（CON-CONF） 8. MSC完成被叫MS的鉴权、加密、呼叫建立等过程. 9. MSC向主叫PSTN呼叫响应发回地址全消息（ACM）
第2页，共47页。
GSM核心网电路域主要接口协议
接口 协议 相关实体
功能
A BSSAP MSC /BSC 此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接 续管理等。
B 内部接口 MSC/VLR 用于移动业务交换中心（MSC）向访问用户位置寄存器（VLR） 询问有关移动台（MS）当前位置信息或者通知访问用户位置寄存 器（VLR）有关移动台（MS）的位置更新信息等。
第16页，共47页。
鉴权流程
MS
MSC/VLR
HLR
AUC
取信息
⑴发IMSI到VLR ⑵IMSI判断 ⑶请求鉴权信息 ⑷返回鉴权信息
⑸选择三元组
⑹发RAND
鉴权
⑺鉴权计算
⑻发鉴权计算结果
1. 主叫用户发出IMSI号到VLR 2. MSC/VLR判断该IMSI是否为新.如为新卡，则向
AUC申请五个三数组；如为旧卡，则调用VLR中 的一个三数组. 3. VLR发请求三数组消息到AUC
⑶切换请求 ⑷激活信道
⑸切换响应
⑺发切换命令
⑹建立连接
⑻发接入脉冲 ⑼回时间信息
⑽切换成功响应
⑽切换成功信息 ⑽切换成功信息 ⑽切换成功信息
1. 旧BSC把切换目标小区标志和切换请求发至旧MSC
2. 旧MSC判断出小区属另一MSC管辖
3. 新MSC分配一个切换号（路由呼叫用），并 向新BSC发送切换请求
第25页，共47页。
地址
GPRS MS
PDP地址 NSAPI P-TMSI IMSI
TLLI
BSS
SS7编号
SGSN 内部PDP
第10页，共47页。
Roaming-Number (MSRN ) & Handover-Number ( HON )
MSRN（漫游号码）
用于被叫寻址 在移动被叫或切换过程中由所在业务区的MSC/VLR临时分配，在接续完
成后立即释放 编码格式为： 在MSC-Number的后面增加几个字节
HON（切换号码）
鉴权结果
⑼鉴权结果
第17页，共47页。
位置更新
位置更新
改变位置区及位置区的确认过程则称为位置更新
分类
常规位置更新
IMSI附着
M
S
IMSI分离
强迫登记（周期性位置更新）
隐式分离
第18页，共47页。
位置更新流程——常规位置更新
MS
新MSC/VLR
原 MSC/ VLR
HLR
1. 以TMSI为标识，发位置更 新请求
第12页，共47页。
目录
系统结构和接口协议 移动区域与编号计划 典型流程介绍 GPRS介绍 R4核心网介绍
第13页，共47页。
移动用户呼移动用户流程
主叫方
被叫方
BSS MSC/VLRa HLR MSC/VLRb BSS
MS
发MSISDN
请求MSRN
请求MSRN
取路由
返回MSRN 返回MSRN
第11页，共47页。
IMEI (International Mobile Station Equipment Identification)
353306 01 062313 4
共15位
6位TAC
2位FAC
MSb.
呼叫建立 通话
第14页，共47页。
PSTN用户呼移动用户流程
PSTN GMSC HLR MSC/VLR BSS
取路由 建连
通话
⑴发IAM
⑵请求MSRN 请求MSRN
⑶返回MSRN
⑶返回MSRN
MS
⑷建立信令连接
⑸寻呼 ⑹寻呼证实
⑼响应呼叫
⑼响应呼叫
⑺连接证实 ⑻鉴权加密
呼叫建立
1. 主叫固定用户发起呼叫，发IAM 2. 网关GMSC向被叫所在的HLR/AUC请求MSRN号，
C
MAP MSC/HLR 用于传递路由选择和管理信息
D
MAP HLR/VLR 用于交换有关移动台位置和用户管理的信息，为移动用户提供的
主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫
E
MAP MSC/MSC 用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换
F
MAP MSC/EIR 用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息
PLMN区
MSC区... 位置区... 基站覆盖区...
小区
小区
解决频率复用问题，在相邻的小区使
用不同的频率，在相距较远的小区就
采用相同的频率
位置区
在位置区内移动台移动时，不
…
需要作位置更新。当寻 呼移动 用户时，位置区内全部基站可
以同时发寻呼信号
第5页，共47页。
编号计划
在GSM系统中，出于识别的目的，定义了如下的一些编号：
切换的决定主要由BSS作出，当BSS对当前BSS与移动用户的无线连接质量不满意，BSS根 据现场情况发起不同的切换要求，也可由NSS根据话务信息要求MS开始切换流程
第20页，共47页。
切换流程
源业务区
目的业务区
MS BTS BSC MSCa MSCb BSC BTS
请求
响应 证实
⑺切换命令
⑴切换请求 ⑵切换请求
请求
⑴请求（TMSI）
（2）请求IMSI和鉴权参数
（2）IMSI和鉴权参数
（3）鉴权
（4）位置更新请求
2. 向原VLR取IMSI和鉴权数 据
3. 鉴权 4. 发送位置更新请求
处理
证实
（8）位置更新接受
（5）存储VLR号码 （6）删除位置消息和确认 （7）插入用户数据和确认 （8）位置更新响应
5. 存储VLR号码 6. 取消原VLR的位置信息 7. 插入用户数据 8. 位置更新完成
6位SNR
1位SP
IMEI唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的设备，还可用于判断设备类型
TAC----型号批准码，由欧洲型号批准中心分配. FAC----最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码
SNR----序号码.这个数字的独立序号码唯一地识别每个移动设备的TAC和FAC的. SP------备用
GSM核心网网络结构与功能
BSS
BTS BTS
A BSC
Gb
NSS
HLR
MSC/VLR
C/D
C/D
E
SS7/TDM
GMSC
SGSN
IP backbone
GGSN
MSC：移动交换中心 VLR：拜访位置寄存器 SGSN：服务GPRS支持节点 GGSN：网关GPRS支持节点
BSS：GSM基站子系统 NSS：网络子系统 HLR：归属位置寄存器 PSTN：公用电话交换网
4. AUC送回五个三数组
5. VLR使用一个三数组进行鉴权，其余四组待用 6. MSC/VLR通过BSS向MS发RAND. 7. MS在SIM卡进行计算，得到SRES和KC值 8. MS将SRES和KC送回MSC/VLR进行核对 9. 若两个SRES一致，则鉴权成功，向MS返回接受消息：
TMIS、CKSN等
移动用户
永久性编码：IMSI、MSISDN 临时性编码：TMSI、MSRN、HON
网络组件
NSS：MSC Number、VLR Number、HLR Number
移动设备
IMEI
第6页，共47页。
IMSI (International Mobile Subscriber Identity)
OSS
PSTN
第1页，共47页。
GSM核心网电路域主要接口
Um MS
Abis
BTS
BSC
BSC
EIR
HLR/AUC
C
F
D
A
B
MSC
VLR
E
G
MSC
VLR
A接口、Um接口为开放式接口，Abis接口一般不开放 由于MSC/VLR一般合设，B接口一般为内部接口 由于EIR一般没有使用，F接口一般不使用
FACCH）
10. MS通过新BSC和新MSC向旧MSC发送切换成功信息
第21页，共47页。
移动始发短消息流程
第22页，共47页。
移动终结短消息流程
第23页，共47页。
目录
系统结构和接口协议 移动区域与编号计划 典型流程介绍 GPRS介绍 R4核心网介绍
第24页，共47页。
GPRS系统结构与接口
和应答消息（ANC）.
第15页，共47页。
鉴权
通过鉴权，系统可以为合法的用户提供服务，对不合法的用户拒绝 服务
当用户要进行呼叫，位置更新等操作时，先需对其鉴权 AUC不断地为每个用户提供一组参数（包括随即数RAND、符号响应
SRES 和密匙KC等三个参数）
在SIM卡中进行的算法： Ki (IMSI) + RAND + A3 ---------> SRES Ki (IMSI) + RAND + A8 ---------> Kc
CC+NDC+LSP CC、NDC含义同MSISDN的规定，LSP（locally significant part）由运营者自己决定
目前在网上MSC与VLR都是合一的，所以MSC-Number与VLR-Number基本上都是一样的
HLR-Number
编码格式为 CC+NDC+H0 H1 H2 H3 0000，既用户号为全零的MSISDN CC，NDC含义同MSISDN的规定.
建立信令连接
建连
MS
寻呼
1. 移动台完成了信道请求，业务请求，鉴 权请求，信道指配等步骤以后，发
MSISDN. 2. MSCa向HLR/AUC要MSRN，
HLR/AUC向VLRb转发该消息 3. VLRb 提供MSRN并回送至MSCa 4. MSCa与MSCb建立了连接 5. MSCb向BSSb发出寻呼请求并找到
G
MAP VLR/VLR 用于向分配临时移动用户识别码（TMSI）的访问用户位置寄存器
（VLR）询问此移动用户的国际移动用户识别码（IMSI）的信息。
第3页，共47页。
目录
系统结构和接口协议 移动区域与编号计划 典型流程介绍 GPRS介绍 R4核心网介绍
第4页，共47页。
区域定义
服务区
4. 新BSC激活BTS的一个TCH—业务信道 5. 新MSC收到BSC回送信息并与切换号一起转至旧MSC
6. 在MSC间建立连接（也许会通过PSTN网）
7. 旧MSC通过旧BSC向MS发送切换命令，其中包含频率，时
隙和发射功率
8. MS在新频率上发一接入突发脉冲（通过FACCH） 9. 新BTS收到后，回送时间提前量信息（通过
BTS
附着
MS
激活
HLR
MSC
Gr BSC
Ga
CG
Ga
Gb
Gn
PCU
TDMne
Gp
GGSN
Gp
Internet /service
企业网
DNS
Other PLMN
BSC：基站控制器 SGSN：服务GPRS支持节点 GGSN：网关GPRS支持节点
BG
DNS：域名服务器 CG：计费网关 BG：边缘网关
TMSI分配原则：
包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，其结构可由各运营部门根 据当地情况而定
要避免在VLR重新启动后TMSI重复分配，可以采取TMSI的某一部分表示 时间或在VLR重起后某一特定位改变的方法
第8页，共47页。
MSISDN (Mobile Subscriber International ISDN/PSTN number)
第19页，共47页。
切换
BSC/MSC
在MS通话阶段中MS小区的改变引起的系
统相应操作，包括：
小区内切换
同基站内小区间切换
同BSC内基站间切换
同MSC内基站间切换 同PLMN不同MSC之间切换
切换的依据是MS对周邻的BTS信号强度的测量报告和BTS对MS发射信号及通话质量 .BSS统一评价后决定是否进行切换.
460 00 028 1234567
最长15位
MCC
MNC
MSIN
GSM系统分配给移动用户(MS)的唯一的识别号 存储在SIM卡、HLR和VLR中，在无线接口及MAP接口上传送
第7页，共47页。
TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)
TMSI是为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时用户识别，在 某一VLR区域内与IMSI唯一对应.
目前国内为13位
86 135 0284 1234
CC
NDC
SN
MSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拨的 号码，作用同于固定网PSTN号码
存储在HLR和VLR中，在MAP接口上传送
第9页，共47页。
MSC-Number/VLR-Number和HLRNumber
MSC-Number/VLR-Number 编码格式为
HLR到被叫所在的VLR请求MSRN. 3. VLR回送GMSC漫游号 MSRN 4. GMSC与被叫所在的MSC建立连接. 5. MSC向BSS发寻呼请求，找到被叫移动台. 6. 被叫移动台通过BSS向MSC发寻呼响应. 7. MSC连接证实（CON-CONF） 8. MSC完成被叫MS的鉴权、加密、呼叫建立等过程. 9. MSC向主叫PSTN呼叫响应发回地址全消息（ACM）
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GSM核心网电路域主要接口协议
接口 协议 相关实体
功能
A BSSAP MSC /BSC 此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接 续管理等。
B 内部接口 MSC/VLR 用于移动业务交换中心（MSC）向访问用户位置寄存器（VLR） 询问有关移动台（MS）当前位置信息或者通知访问用户位置寄存 器（VLR）有关移动台（MS）的位置更新信息等。
第16页，共47页。
鉴权流程
MS
MSC/VLR
HLR
AUC
取信息
⑴发IMSI到VLR ⑵IMSI判断 ⑶请求鉴权信息 ⑷返回鉴权信息
⑸选择三元组
⑹发RAND
鉴权
⑺鉴权计算
⑻发鉴权计算结果
1. 主叫用户发出IMSI号到VLR 2. MSC/VLR判断该IMSI是否为新.如为新卡，则向
AUC申请五个三数组；如为旧卡，则调用VLR中 的一个三数组. 3. VLR发请求三数组消息到AUC
⑶切换请求 ⑷激活信道
⑸切换响应
⑺发切换命令
⑹建立连接
⑻发接入脉冲 ⑼回时间信息
⑽切换成功响应
⑽切换成功信息 ⑽切换成功信息 ⑽切换成功信息
1. 旧BSC把切换目标小区标志和切换请求发至旧MSC
2. 旧MSC判断出小区属另一MSC管辖
3. 新MSC分配一个切换号（路由呼叫用），并 向新BSC发送切换请求
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地址
GPRS MS
PDP地址 NSAPI P-TMSI IMSI
TLLI
BSS
SS7编号
SGSN 内部PDP
第10页，共47页。
Roaming-Number (MSRN ) & Handover-Number ( HON )
MSRN（漫游号码）
用于被叫寻址 在移动被叫或切换过程中由所在业务区的MSC/VLR临时分配，在接续完
成后立即释放 编码格式为： 在MSC-Number的后面增加几个字节
HON（切换号码）
鉴权结果
⑼鉴权结果
第17页，共47页。
位置更新
位置更新
改变位置区及位置区的确认过程则称为位置更新
分类
常规位置更新
IMSI附着
M
S
IMSI分离
强迫登记（周期性位置更新）
隐式分离
第18页，共47页。
位置更新流程——常规位置更新
MS
新MSC/VLR
原 MSC/ VLR
HLR
1. 以TMSI为标识，发位置更 新请求
第12页，共47页。
目录
系统结构和接口协议 移动区域与编号计划 典型流程介绍 GPRS介绍 R4核心网介绍
第13页，共47页。
移动用户呼移动用户流程
主叫方
被叫方
BSS MSC/VLRa HLR MSC/VLRb BSS
MS
发MSISDN
请求MSRN
请求MSRN
取路由
返回MSRN 返回MSRN