Voice & Message Core Network 2020 - UFF SJT - Parte 01 - 01 08

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Setembro/2020
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor1
MBA em Serviços de 
Telecomunicações
Especialização em
Comunicações Móveis
Voice & Message Core Network
Core Network Prof: Rogerio Pahoor2
Core Network
Professor Rogerio Pahoor 
 Pós-Graduado pela Fundação Getulio Vargas – MBA em Gestão
Empresarial (2008); Engenheiro Eletrônico pela Universidade Mackenzie
(1994) e Técnico em Telecomunicações pela Escola Técnica Federal de
São Paulo (1989);
 Atua no setor de Telecomunicações desde 1992, passando pela Vivo,
Ericsson, e atualmente ocupa a Gerencia Executiva Nacional de Core &
Infrastructure Development na Tim, onde atuou também como Gerente
de Plataformas de Serviços de Valor Agregado e Gerente de
Planejamento Técnico;
 Lecionou no Curso Superior de Tecnologia em Redes de
Telecomunicações na Universidade Cidade de São Paulo e desde 2005
leciona nos cursos de Especialização em Comunicações Móveis e MBA em
Serviços de Telecomunicações da Universidade Federal Fluminense
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor3
Avaliação
Core Network
 Prova com 20 questões de múltipla escolha (4 alternativas)
 Sem consulta e individual
 As questões serão formuladas com base nos slides desta apresentação
marcados com
 Será aplicada na ultima aula deste módulo
Os alunos que não comparecerem no dia determinado, deveram efetuar
a avaliação em outro horário
Os alunos que não obtiverem a nota mínima (7,0), deverão apresentar
um trabalho com tema a ser definido. Neste caso, a nota final será a
média entre a nota da prova e a nota do trabalho
Core Network Prof: Rogerio Pahoor4
 Voice Core Network – Circuit Core
 Fixed Telephony
 Mobile Telephony
• Introduction
• Architecture
• Interfaces
• Signaling
• Protocols
• Traffic Cases
 Core All IP (3GPP Release 4)
 Short Message Service Core Network 
 IP Multimedia Subsystem – IMS (3GPP Release 5)
 Voice Core Network – Packet Core (Voice over LTE – VoLTE)
 Circuit Switch Fallback
 Single Radio Voice Call Continuity
 Embedded SIM – eSIM
Índice
Core Network
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor5
Core Network
Comutação de Circuitos
Fixed Telephony
Core Network
Core Network Prof: Rogerio Pahoor6
Fixed Telephony
O que é “Comutação”
Comutação: “do Latim commutatio” Substituição de uma coisa por outra; permutação, 
troca (Dicionário Larousse)
Comutação de Circuito: Alocação de recursos de transmissão de forma dedicada e 
permanente durante o período de transmissão da informação (voz ou dados)
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor7
Comutação Telefônica – Manual
Mesa de Comutação Telefônica Manual: Evolução das mesas de comutação de linhas 
telegráficas. O Hungaro Tivadar Puskás criou uma das primeiras em 1877
Fixed Telephony
Core Network Prof: Rogerio Pahoor8
Comutação Telefônica – Manual
Fixed Telephony
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor9
Comutação Telefônica – Manual
Fixed Telephony
Core Network Prof: Rogerio Pahoor10
Comutação Telefônica – Manual
Tronco Inter Central
Painel de 
Comutação 
Manual
Operadora
Operadora
Painel de 
Comutação 
Manual
Fixed Telephony
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor11
Comutação Telefônica – Manual
Troncos Inter Central
Painel de 
Comutação 
Manual
Painel de 
Comutação 
Manual
Operadora Operadora
Fixed Telephony
Core Network Prof: Rogerio Pahoor12
Comutação Telefônica – Eletromecânica 
 A Mesa de Comutação Telefônica Manual é substituída por um sistema de comutação
automático, que comuta a chamada baseado nos números discados pelo usuário
 As primeiras centrais automáticas foram as “passo a passo”, baseadas em seletores rotativos,
inventada por Almon Strowger in 1888 e patenteada em 1891
 Para o acionamento automático das centrais “passo a passo” foi criado o telefone com disco
rotativo
Central 
Passo a 
Passo
Seletor 
Passo a 
Passo
Fixed Telephony
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor13
Comutação Telefônica – Eletromecânica 
Motivação para o desenvolvimento da central
eletromecânica automática:
Strowger alegava que uma operadora da nova mesa
de comutação manual de Connecticut
intencionalmente direcionava as suas chamadas para
um competidor (alegação originada do fato da
operadora ser casada (ou ser filha) do seu
concorrente)
Strowger mudou-se para Kansas City, onde ele
esperava que a sua nova funerária iria enriquecê-lo.
No entanto, ele sofreu um problema parecido lá, ele
acreditava que as operadoras davam,
intencionalmente, sinal de ocupado aos seus clientes
Com esses fatos, Strowger decide acabar com os
sistemas manuais, contrata vários técnicos
eletromecânicos que criam a primeira central
automática em 1 ano. Como resultado, o telefone
tornou-se mais rápido, mais fácil de usar e mais
privado para todos
Fixed Telephony
Core Network Prof: Rogerio Pahoor14
 As centrais automáticas “passo a passo” evoluíram para as centrais “crossbar”
 As primeiras centrais automáticas “crossbar” foram desenvolvidas a partir de 1915
 As centrais “crossbar” eram mais silenciosas, mais rápidas e mais compactas que as centrais
“passo a passo”
 As centrais “crossbar”, apesar de serem mais modernas que as “passo a passo”, ainda são
classificadas com central eletromecânica
Seletor 
Crossbar
Comutação Telefônica – Eletromecânica 
Fixed Telephony
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor15
Troncos Inter Central
Comutação Telefônica – Eletromecânica 
Central de 
Comutação 
Automática 
Eletromecânica
Central de 
Comutação 
Automática 
Eletromecânica
Telefone 
Decádico ou 
de Pulso
Telefone 
Decádico ou 
de Pulso
Fixed Telephony
Core Network Prof: Rogerio Pahoor16
Comutação Telefônica – Eletrônica
 As centrais eletromecânicas automáticas evoluem para as centrais eletrônicas, conhecidas no
Brasil por CPA – Central de Programa Armazenado
 As primeiras centrais eletrônicas foram produzidas no final da década de 60 e tiveram a
implantação em larga escala no inicio da década de 70 (no exterior) e na década de 80 (no
Brasil)
 Permitiram a substituição dos telefones de pulso por telefones de tom (DTMF – Dual Tone
Multi Frequency)
Fixed Telephony
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor17
Troncos Inter Central
Comutação Telefônica – Eletrônica
Central de 
Comutação 
Automática 
Eletrônica
Central de 
Comutação 
Automática 
Eletrônica
Telefone 
DTMF ou 
de Tom
Telefone 
DTMF ou 
de Tom
Fixed Telephony
Core Network Prof: Rogerio Pahoor18
Core Network
Comutação de Circuitos
Mobile Telephony
Core Network
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor19
Mobile Telephony
Comutação Telefônica – Móvel
 A comutação da telefonia móvel teve como base a comutação automática eletrônica, ou seja,
as centrais de comutação da rede fixa, sofreram adaptações para suportar também (mas não
de modo simultâneo) a comutação móvel
 A comutação da rede móvel, alem de gerenciar a comutação das chamadas telefônicas,
deve controlar também a mobilidade do cliente e a rede de radio que substituiu a rede de
fios que conectava o cliente da rede fixa a central
Troncos Inter Central
Central de 
Comutação 
Automática 
Eletrônica
Central de 
Comutação 
Automática 
Eletrônica
Rede 
de 
Radio
Telefone 
Móvel
Telefone 
Móvel
Rede 
de 
Radio
Core Network Prof:Rogerio Pahoor20
Fases do GSM – Global System for Mobile Communications 
IdéiaIdéia PadronizaçãoPadronização Implementação/ UsoImplementação/ Uso
1989 1991 1995 1996 1997 1998
Fase 1
Fase 2
Fase 2+
Fase 1:
 Telefonia Comum (Voz)
 Roaming Internacional
 Serviço de Fax e Dados via circuito até 9,6Kbps 
(CSD – Circuit Switch Data)
 Encaminhamento de chamadas (Call Forwarding)
 Bloqueio de chamadas
 Short Message Service – SMS (Torpedo)
 Subscriber Identity Module (SIM Card)
Fase 2:
 Calling Line Identification (BINA)
 Chamada em espera (Call Waiting)
 Call hold
 Chamada em conferencia
Fase 2+:
 High Speed Circuit Switch Data (HS-CSD)
 General Packet Radio Service (GPRS)
 EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution)
Mobile Telephony
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor21
Core Network
Comutação de Circuitos
Arquitetura
Core Network
Core Network Prof: Rogerio Pahoor22
Principais Elementos do NSS – CS
BTS’s
BSC’s
Node’s B
RNC’s
Rede de Acesso 2G Rede de Acesso 3G
SGSNSGSNSGSN
HLR
AuC
MSCMSCMSCGGSNGGSNGGSN
Anel Ótico
MSCMSCMSC MSCMSCMSC
EIR
Centro de 
Gerencia
Internet
GTWGTWGTW
Sistema de 
Tarifação
Pré
Pós
NSS - CS
Core de
Circuito
NSS - PS
Core de
Pacotes
ARQUITETURA
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor23
 Mobile Services Switching Center – MSC
 Executa a função de controle e comutação das chamadas internas da rede
móvel e também externas (redes móveis de outras operadoras móveis, fixas
ou de longa distancia)
 MSC: Função Gateway
 Executa o roteamento de/para redes externas. A função gateway pode ser
exercida por uma central dedicada ou pode ser colocada em uma MSC
 Visitor Location Register – VLR
 Base de dados colocada na MSC, que contem as informações de todos os
clientes que encontram-se nela em determinado momento. Existe um VLR
para cada MSC. O VLR armazena temporariamente os dados do cliente,
recebendo uma cópia dos dados mantidos no HLR. No momento em que o
cliente passa para o controle de outra MSC/VLR os dados do VLR da MSC
anterior são apagados
Principais Elementos do NSS – CS
MSCMSCMSC
GTWGTWGTW
VLR
ARQUITETURA
Core Network Prof: Rogerio Pahoor24
 Home Location Register – HLR
 Base de dados da rede móvel. Armazena e gerencia as informações dos
clientes móveis pertencentes a determinada operadora. É uma base
permanente para os dados do cliente que só tem os seus dados removidos do
HLR em caso de cancelamento do serviço junto a operadora
 A função HLR pode ser colocada a MSC, mas normalmente funciona em uma
plataforma de hardware exclusiva
 Authentication Center – AuC
 Base de dados normalmente colocada ao HLR, que armazena as Chaves
Individuais (Individual subscriber authentication Key – Ki) e prove os
parâmetros de autenticação e cifragem para a rede. A principal função do
AuC é a de autenticar os clientes que solicitam acesso a rede móvel.
 Equipment Identity Register – EIR
 Base de dados que contem informações sobre o Mobile Terminal – MT
(telefone celular ou outro dispositivo de radio). A principal função do EIR é a
de bloquear a acesso a rede de MT roubados. A utilização de um EIR na rede
móvel é opcional
Principais Elementos do NSS – CS
HLR
AuC
EIR
ARQUITETURA
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor25
 Signaling Transfer Point – STP
 Tem como função simplificar a conexão entre os elementos de rede de core,
atuando como um concentrador dos links e como um roteador das
mensagens de sinalização
 Base de Dados Operacional – BDO
 Base de dados de portabilidade da operadora, espelha os dados da Base de
Dados Nacional de Referência da Portabilidade (BDR) e tem como função
identificar o operadora a qual pertence determinado cliente
 Service Control Point – SCP
 Principal elemento de “Rede Inteligente”, tem como função prover serviços
especiais para a rede de comutação, através do controle do fluxo da
chamada telefônica
Demais Elementos do NSS – CS
BDO
STPSTPSTP
ARQUITETURA
Core Network Prof: Rogerio Pahoor26
 Mobile Services Switching Center – Server (MSC-S)
 Executa a função de controle das chamadas internas da rede móvel e também
externas (redes móveis de outras operadoras móveis, fixas ou de longa
distancia)
 Media Gateway – MGW
 Executa a função de comutação das chamadas internas da rede móvel e
também externas (redes móveis de outras operadoras móveis, fixas ou de
longa distancia)
Os elementos acima representam uma evolução da MSC, comumente conhecida
com “Tecnologia Split” em contraponto a “Tecnologia “Monolitica” das MSCs.
Também é conhecida como Release 4, por terem sido especificadas no Release 4
do 3GPP
Demais Elementos do NSS – CS
MSC-SMSC-SMSC-S
MGWMGWMGW
ARQUITETURA
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor27
ARQUITETURA
 Principal elemento do NSS – CS, responsável pelas seguintes funções:
 Comutação e roteamento das chamadas: A MSC controla o estabelecimento,
supervisão e desconexão das chamadas, podendo interagir com outras MSCs para o
correto estabelecimento da chamada. Isso inclui chamadas com origem ou destino na MS
incluindo origem ou destino em outras operadoras móveis ou fixas
 Tarifação: A MSC registra informações da chamada, tais como: No de origem; No de
destino; data e horário; duração; etc, e envia estas informações para o Billing & Support
System, de maneira off line (CDRs) ou Online (Sinalização). A MSC, normalmente com
suporte de sistemas externos, também pode enviar parâmetros adicionais para a
tarifação, tais como:
• Áreas de fronteira
• Áreas de tarifação especial (com desconto ou sopre preço)
• Indicação se o cliente é pré pago ou pós pago
 Gerenciamento de Serviços Suplementares: A MSC prove, provisiona e gerencia o
funcionamento de serviços suplementares, tais como: chamada em espera; transferência
condicional ou incondicional de chamada; etc
 Comunicação com o HLR: Como por exemplo no estabelecimento de chamadas
terminadas em uma MS, quando a MSC solicita informações de roteamento ao HLR. Neste
caso a MSC atuará com a função gateway
Mobile Services Switching Center – MSC MSCMSCMSC
Core Network Prof: Rogerio Pahoor28
ARQUITETURA
 Principal elemento do NSS – CS, responsável pelas seguintes funções:
 Comunicação com o VLR: Apesar de colocado a MSC, o VLR é considerado como uma
função independente da MSC e nos casos de estabelecimento e supervisão de chamada, a
MSC comunica-se com ele para obtenção/envio de informações
 Comunicação com outras MSCs: Para uma correta gestão do handoff entre duas MSCs
é necessário que elas se comuniquem
 Controle das BSCs/RNCs: Considerando que o BSS (Base Station Sub System) é a
interface entre a MS e o NSS, a MSC tem a função de controlar a BSC/RNC para o correto
estabelecimento, supervisão e desconexão da chamada, assim como nos processos de
handoff
 Acesso a internet: A MSC, através da conexão com o RAS, pode prover acesso de dados
via comutação de circuito (CSD – Circuit Switch Data e/ou HS-CSD – High Speed Circuit
Switch Data)
 Conexão de PABX: As MSCs podem ter PABX’s conectados diretamente, provendo assim
um serviço de comunicação empresárial
OBS: As MSCs possuem interfaces TDM E1 para conexão com outros elementos
Mobile Services Switching Center – MSC MSCMSCMSC
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Core Network Prof: Rogerio Pahoor29
ARQUITETURA
 Elemento colocado a MSC, responsável pelas seguintes funções:
 Armazenar os dados de clientes sob controle da MSC: A função do VLR na rede é de agir
como uma base de armazenamento temporária das informações dos clientes que estão sob
controle da MSC ao qual o VLR é vinculado
As informações ficam armazenadas no VLR somente enquantoo cliente esta sob controle da
MSC associada a ele. Assim que o cliente deixa a área da MSC (ao desligar o telefone ou passar
para outra MSC) os dados no VLR são imediatamente apagados
As informações que o VLR armazena de forma temporária inclui, alem da cópia dos dados do
HLR, informações de conhecimento exclusivo do próprio VLR, como a Location Area em que o
cliente se encontra
 Auxiliar no estabelecimento das chamadas: Considerando que o VLR tem uma cópia dos
dados do HLR de determinado cliente, a MSC não precisa solicitar informações dos clientes ao
HLR para que determinada chamada seja estabelecida, pois todos os dados necessários para o
estabelecimento da chamada estão na base de dados interna da MSC (VLR)
OBS: Centrais que atual somente com a função de Gateway não possuem VLR
Visitor Location Register – VLR VLR
Core Network Prof: Rogerio Pahoor
VLR
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ARQUITETURA
Visitor Location Register – VLR VLR
MSCMSCMSC
VLR
MSCMSCMSC
VLR
MSCMSCMSC
GTWGTWGTW GTWGTWGTW
HLR
BSC’s/
RNC’s
BSC’s/
RNC’s
BSC’s/
RNC’s
Cliente A
IMSI
Ki
Cliente A
IMSI
MSISDN
LA
...
Cliente B
IMSI
MSISDN
LA
...
Cliente B
IMSI
Ki
Cliente A
Cliente B