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1、 EPC网络原理概述 课程内容 ? LTE/EPC发展与演进 ? LTE/EPC网络结构 ? EPC主要接口和协议栈 ? EPC关键技术 WCDMA协议版本的演进 R4 R5 R99 ?继承2G（GSM和 GPRS）所有的业 务和功能 ?核心网分CS电路域 和PS分组域 ?接入网引入 WCDMA UTRAN ?核心网和接入网之 间的Iu接口基于 ATM ?继承WCDMA R99所有 的业务和功能 ?电路域结构的变化：控 制和承载相分离，MSC 可以用合一或SERVER、 MGW分离结构实现 ?电路域引入分组话音， 支持多种传输技术： TDM，ATM，IP ?继承WCDMA R4所有的业 务和功
2、能 ?核心网增加IM（IP多媒体 域） ?RAN向IP方向发展 ?增强的IP QoS 能力，支持 端到端的IP多媒体业务 200020012002规范完成时间 WCDMA R99系统基本结构 HLR GMSC MSC /VLR MSC/VL R AuC GGSN InternetPSTN Other PLMN SGSN GSN BTSBTSNode BNode B Iu-CS RNC Iu- PS Gb BSC A Gs Gr Gn GcC D H E G Gp IubAbis Um Uu RNC Iur PS域 Node B Iub Gi WCDMA R4系统基本结构 AuC GGSN In
3、ternet PSTN Other PLMN SGSN GGSN Node BNode B Iu-CS RNC Iu-PS Gb A Gs Gr Gn GcC D Gp Iub BTSBTS BSC Abis Um Uu RNC Iur CS域PS域 Node B Iub Nb Nc MGW GMSC Server Mc MSC Server/ VLR Mc H HLR MGW Gi WCDMA R5系统基本结构 CS域PS域 MSC Server GMGW HSS GGSN SGSN WCDMA 无线接入 MGW GMSC Server IMS域 IMS- MGW SGW MGCF CSCF
4、 PSTN No.7 ?无线接入技术的带宽的量级从10k100k1M10M100M不断提升 ?系统容量和分组业务频谱利用率的不断提升使得每bit分组业务承载成本逐步降低 ?多种无线接入技术长期共存 IMT Advance 4G CDMA2000 Evolution 2001-20052006 HSDPA Phase I 1.8M/3.6Mbps HSDPA Phase II 7.2/14.4Mbps HSUPA 2M/5.76Mbps LTE DL:100Mbps UL:50Mbps GSM/GPRS EDGE 171/384kbps WCDMA R99/R4 384kbps WCDMA Ev
5、olution 200720082009 HSPA+ DL 40Mbps UL 10Mbps 1xEV-DO Rev. 0 DL: 2.4Mbps UL:153.6kbps DO Rev. B (MC DO) DL：46.5Mbps UL: 27Mbps 1xEV-D0 Rev. A DL: 3.1Mbps UL: 1.8Mbps CDMA 1X 153kbps 20102011 IEEE802.16e 70Mbps IEEE802.16m DL:100Mbps UL: 50Mbps WiMAX Evolution IEEE802.16d 20Mbps 无线接入技术逐步宽带化 1 用户面两级结
6、构 2 控制面和用户面合一 3 通常采用TDM /ATM链路承载 普通2/3G核心网 1 扁平化的核心网 2 部分控制承载分离 3 ALL IP承载 3G DTS模式核心网 1 扁平化网络 2 控制承载分离 3 ALL IP承载 EPC架构 SGSN GGSN SGSN 2/3G GERAN /UTRAN ATM /TDM ATM/ TDM IP GGSN SGSN GGSN 3G-DTS IP UTRAN SAE-GW MME SAE-GW LTE/EPC IP 统一核心网 统一IP承载方式 统一控制承载分离 统一扁平化的网络 GSM TDSCDMA Non-3GPP LTE eUTRAN
7、统一分组核心网的网络结构 9 1 ?可行性研究阶段可行性研究阶段 ?2004年年12月正式立项至月正式立项至 2006年年6月完成。主要是网 络结构优化的可行性研究， 月完成。主要是网 络结构优化的可行性研究， ?输出的基准协议是输出的基准协议是3GPP TR 23.882: “3GPP system architecture evolution (SAE): Report on technical options and conclusions“ 2 ?Stage1（需求阶段）（需求阶段） ?定义定义SAE的需求，的需求，2006年年 12月完成月完成 ?输出的基准协议是输出的基准协议是3G
8、PP TS 22.278: “Service requirements for evolution of the system architecture:“ 3 ?Stage2（技术实现阶段）（技术实现阶段） ?定义定义SAE的网络结构、功 能实体及其相互接口。 的网络结构、功 能实体及其相互接口。2008 年年6月完成月完成 ?输出的基准协议包括：输出的基准协议包括： 3GPP TS 23.401: “General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Long Term Evolution (LTE) access“ 3GPP TS 2
9、3.402: “3GPP System Architecture Evolution (SAE): Architecture enhancements for non-3GPP accesses“ 4 ?Stage3（协议实现阶段）（协议实现阶段） ?定义各接口上的具体协议 。 定义各接口上的具体协议 。2009年年3月完成月完成 ?当前定义的协议有：当前定义的协议有： 3GPP TR 24.801: “3GPP System Architecture Evolution (SAE); CT WG1 aspects“ 3GPP TR 29.803: “3GPP System Architect
10、ure Evolution (SAE): CT WG4 aspects“ 3GPP TR 29.804: “3GPP System Architecture Evolution (SAE): CT WG3 aspects“ EPC的标准化进展 3GPP标准组织与制定阶段 ?阶段1：需求 ?SA1/NGMN ?阶段2：结构 ?EPS by SA2 ?LTE by RAN3 ?阶段3：详细实现 ?EPC ?CT1/3/4 ?SA3/5/5 ?LTE ?RAN1/2/3/4/5 ?SA3/5 ?RAN1 - 物理层 ?RAN2 - L2与L3无线协 议 ?RAN3 - 结构与S1/X2接 口 ?RA
11、N4 - RF与RRM性能 要求 ?RAN5 - 终端测试 EPC主要协议介绍 TS 23.401GPRS enhancements for E-UTRAN access TS 23.402Architecture enhancements for non-3GPP accesses TS 23.203Policy and charging control architecture TS 23.216Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) TS 23.272CS fallback in Evolved Packet System (EPS) Sta
12、ge 2 TS 33.4013GPP SAE Security architecture TS 33.4023GPP SAE Security aspects of non-3GPP accesses 对新网络的需求 ?支持与现有3GPP和非3GPP 系统的互操作。 ?支持增强型的广播多播业务 ?支持增强的IMS（IP多媒体子 系统）和核心网。 ?取消CS（电路交换）域，CS 域业务在PS（包交换）域实 现，如采用VoIP。 ?支持1.25 MHz20 MHz带宽。 ?峰值数据率：上行50 Mb/s，下 行100 Mb/s。频谱效率达到 3GPP R6的24倍。 ?提高小区边缘的比特率。 ?用
13、户面延迟（单向）小于5 ms， 控制面延迟小于100 ms。 ?降低建网成本，实现从R6的低 成本演进。 ?实现合理的终端复杂度、成本和 耗电。 ?追求后向兼容，但应该仔细考虑 性能改进和向后兼容之间的平衡。 ?对低速移动优化系统，同时支持 高速移动。 3GPP EPS的关键特征 EPS能够接入不同的接入系统，为用户提供多接入的环境 EPS能够支持同一接入系统内、不同接入系统之间的移动性 EPS能够支持3GPP以外基于IP的宽带接入网络 EPS提供更强的性能，包括低延时、低建链时间、高通信质量等 EPS能够支持用户在EPS之间以及EPS与现有网络之间的双向漫游 EPS能够支持3GPP R7及更
14、早PS网络的业务，并支持和3GPP R7及更早PS 网络的互通；EPC需要能够和3GPP R7及更早CS网络业务的互通 EPS支持3GPP接入之间的业务连续，以及3GPP与non3GPP接入系统之间 的业务连续 EPS能够支持固定接入系统互通，提供固定接入系统的业务连续性 EPS支持运营商提供的各种业务，包括语音、视频、消息、文件交换等 EPS能够充分利用系统资源，包括频谱资源、终端电源等 3GPP EPS需求和NGMN需求基本吻合 课程内容 ? LTE/EPC发展与演进 ? LTE/EPC网络结构 ? EPC主要接口和协议栈 ? EPC关键技术 EUTRAN?Evolved Universa
15、l Terrestrial Radio Access Network, 仅指无线侧 EPC?Evolved Packet Core, 仅指核心网 EPS LTE?Long Term Evolution=EUTRAN仅指无线侧 SAE? Architecture Evolution=EPC, 仅指核心网 EPS? Evolved packet system =EPC+EUTRAN+UE 术语 EPC 系统架构 (3GPP标准) SGSN HSS MME SGW PGW BSC RNC BTS NodeB eNodeB 运营商业务 PCRF 控制面消息 用户面数据 EPC S6d S6a S3 S
16、4 S10 S11 S1-MME S1-U S5 (GTP) Rx Gx SGi SAE-GW: SGW+PGW ?HSS, MME, SAE-GW 实现LTE接入，并可以与非3GPP网络互通. ?基于GTP的移动性管理, S4 SGSN 支持传统的UTRAN&GERAN接入。 ?基于MIP的移动性管理, ePDG/AAA/PCRF 提升QoS 以及安全性。 扁平化架构扁平化架构, 统一接入统一接入,控制面与用户面分离控制面与用户面分离, 以及全以及全IP ePDG S2b S2a/c 非非 3GPP 接入网络接入网络 S10x S10x 3GPP CS 核心网核心网 基于基于MIP 的移动性的移动性 切换切换 16 中兴EPC网络结构 EPC新增网元的主要功能点 MMEServing GWPDN GW ?NAS信令处理 ?NAS信令的安全保护 ?3GPP内不同节点之间的 移动性管理 ?空闲移动终端的跟踪和可 达 ?TA List管理 ?PDN GW和Serving GW 选择 ?MME和SGSN的选择 ?合法监听 ?漫游控制 ?安全认证 ?承载管理
