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1、 演进核心网 EPC介绍 HOWSOTECHNOLOGIESCO LTDHowsoConfidential 培训讲师 培训日期 培训目标 了解LTE核心网EPC 目录 技术背景 互通应用场景 无线接入技术的带宽的量级从10k 100k 1M 10M 100M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 IMTAdvance4G CDMA2000Evolution 2001 2005 2006 HSDPAPhaseI1 8M 3 6Mbps HSDPAPhaseII7 2 14 4MbpsHSUPA2M 5 76Mbps LTEDL
2、100MbpsUL 50Mbps GSM GPRSEDGE171 384kbps WCDMAR99 R4384kbps WCDMAEvolution 2007 2008 2009 HSPA DL 40MbpsUL 10Mbps 1xEV DORev 0DL 2 4MbpsUL 153 6kbps DORev B MCDO DL 46 5MbpsUL 27Mbps 1xEV D0Rev ADL 3 1MbpsUL 1 8Mbps CDMA1X153kbps 2010 2011 IEEE802 16e70Mbps IEEE802 16mDL 100MbpsUL 50Mbps WiMAXEvolut
3、ion IEEE802 16d20Mbps 无线接入技术逐步宽带化 GGSN SGSN GGSN 3G DTS IP UTRAN 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 统一分组核心网的网络结构 1 可行性研究阶段2004年12月正式立项至2006年6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3GPPTR23 882 3GPPsystemarchitectureevolution SAE Reportontechnicaloptionsandconclusions 2 Stage1 需求阶段
4、 定义SAE的需求 2006年12月完成输出的基准协议是3GPPTS22 278 Servicerequirementsforevolutionofthesystemarchitecture 3 Stage2 技术实现阶段 定义SAE的网络结构 功能实体及其相互接口 2008年6月完成输出的基准协议包括 3GPPTS23 401 GeneralPacketRadioService GPRS enhancementsforLongTermEvolution LTE access 3GPPTS23 402 3GPPSystemArchitectureEvolution SAE Architectu
5、reenhancementsfornon 3GPPaccesses 4 Stage3 协议实现阶段 定义各接口上的具体协议 2009年3月完成当前定义的协议有 3GPPTR24 801 3GPPSystemArchitectureEvolution SAE CTWG1aspects 3GPPTR29 803 3GPPSystemArchitectureEvolution SAE CTWG4aspects 3GPPTR29 804 3GPPSystemArchitectureEvolution SAE CTWG3aspects EPC的标准化进展 3GPPEPS的关键特征 EPS能够接入不同的接
6、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3GPPR7及更早PS网络的业务 并支持和3GPPR7及更早PS网络的互通 EPC需要能够和3GPPR7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non 3GPP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
7、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 概念简介 EUTRAN EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccessNetwork 仅指无线侧 EPC EvolvedPacketCore 仅指核心网 EPS LTE LongTermEvolution EUTRAN仅指无线侧 SAE SystemArchitectureEvolution EPC 仅指核心网 目录 技术背景 互通应用场景 目录 EPC基本原理EPC系统架构和特点基本概念EPS系统PDN连接和默认APN跟踪区和跟踪区列表移动性管理和连接管理承载管理业务流程举例 EPC标准架构及网元功
8、能 SGSN 2G TD LTE HSS BTS BSC PCU NodeB RNC eNodeB S1 U S6a Gx Gb Iu S1 MME S11 SGi MME PCRF S9 InternetPSService ServingGW PDNGW S5 8 SAEGW S6d S10 BOSS CG S4 S3 MME LTE接入下的控制面网元 负责移动性管理功能S4SGSN 2G 3G接入下的控制面网元 相当于接入2G 3G的MME 进行移动性管理和会话管理S GW SAE网络用户面接入服务网关 相当于传统GnSGSN的用户面功能P GW SAE网络的边界网关 提供承载控制 计费
9、地址分配和非3GPP接入等功能 相当于传统的GGSN 除了2G 3G LTE接入外 EPC同时支持WLAN WiMax CDMA等接入方式 HSS SAE网络用户数据管理网元 提供鉴权和签约等功能PCRF 策略控制服务器 根据用户特点和业务需求提供数据业务资源管控AF 业务策略提供点eNodeB 负责无线资源管理 集成了部分类似2G TD基站和基站控制器的功能 AF Rx EPC标准架构及接口功能 LTE HSS eNodeB S1 U S6a S1 MME S11 SGi MME InternetPSService ServingGW PDNGW S5 8 SAEGW S10 S3 当2G
10、TD与LTE互操作时 S4 SGSN与MME间通信的接口 基于GTPv2S4 S4SGSN与S GW间的接口 包括控制面 GTPv2 和用户面 GTPv1 Gx PCRF与PCEF 位于P GW 间的接口 用户业务信息上报和策略下发 基于Diameter协议 SBC 集客专线 SBC CM IMS 用户局域网 CPE 接口协议栈 控制面 1 2 S5 S8接口的控制面和S11接口使用GTPv2 C协议 NAS NAS协议支持移动性管理功能和用户层承载的激活 修改和删除 NAS也负责NAS信令的加密和完整性保护 接口协议栈 控制面 2 2 S6a接口使用Diameter协议 接口协议栈 用户面
11、用户面GTP U基于GTPv1协议 EPS系统特点 标准LTE网络架构下 所有用户仅接入分组域未来所有业务都应通过分组域提供 仅有分组域 无电路域 控制和承载分离 网络结构扁平化 基于全IP架构 eMSC MGW CS MGW MSCS PS SGSN GGSN SGSN SAEPS MME SAE PGW HSS 2G TD网络 SAE网络 SAE无CS域 控制和承载分离 控制面MME 用户面SAEGW扁平化网络架构 LTE仅有eNodeB 用户面由2G TD三级转发变为一级转发 GGSN BSC SGSN MME eNodeB NodeB RNC BTS 核心网控制面协议主要基于GTPCv
12、2和Diameter 用户面主要基于GTPUv1传输层协议主要基于UDP和SCTP S6a DRA DRA SGSN HSS MME 其它重要特点 支持多种接入方式 永远在线 SAE SystemArchitectureEvolution EPS EvolvedPacketSystem EPC EvolvedPacketCore 目录 EPC基本原理EPC系统架构和特点基本概念EPS系统PDN连接和默认APN跟踪区和跟踪区列表移动性管理和连接管理承载管理业务流程举例 SGSN 2G TD LTE HSS BTS BSC PCU NodeB RNC eNodeB S1 U S6a Gx Gb I
13、u S1 MME S11 SGi MME PCRF S9 InternetPSService ServingGW PDNGW S5 8 SAEGW S6d S10 BOSS CG S4 S3 AF Rx EPS系统 UE E UTRAN EPC EPS 目录 EPC基本原理EPC系统架构和特点基本概念EPS系统PDN连接和默认APN跟踪区和跟踪区列表移动性管理和连接管理承载管理业务流程举例 PDN连接 默认APN PDN连接PDN连接指在UE与一个PLMN外部分组数据网络 PDN 之间 EPS系统提供的IP连接 一个PDN连接可包含多个EPS承载PDN连接必须关联UE的IP地址 一个IPv4地
14、址和 或一个IPv6地址前缀 PDN由APN标识根据UE的IP地址 可以将PDN连接分为以下三类 IPv4IPv6IPv4v6EPS系统支持一个P GW接入多个PDN 也支持多个P GW分别接入多个PDNDefaultAPN 默认APN 签约数据中定义的默认APN在附着和UE请求PDN连接 并且UE未提供APN时使用 目录 EPC基本原理EPC系统架构和特点基本概念EPS系统PDN连接和默认APN跟踪区和跟踪区列表移动性管理和连接管理承载管理业务流程举例 跟踪区 TrackingArea SGSN 2G 3G LTE MME TAI 2G 3G网络 SAE网络 跟踪区列表 TAList TAL
15、ist1 目录 EPC基本原理EPC系统架构和特点基本概念EPS系统PDN连接和默认APN跟踪区和跟踪区列表移动性管理和连接管理承载管理业务流程举例 MME没有UE的位置和路由信息对于MME UE不可达部分UE的上下文仍可存储在UE和MME中 这样可以避免在每次附着流程都运行AKA流程等 移动性管理 EPSMobilityManagement EMM EMM主要用于实现用户当前位置的跟踪 以及UE的切换 位置更新等移动性管理 共有两个状态 EMM Registered UE在成功注册后 Attach过程或者跟踪区更新过程 则进入EMM REGISTERED状态在该状态下 UE可使用需EPS注册
16、的业务 MME知道UE的位置信息可执行TA更新 周期性TA更新 寻呼 业务请求 EMM Registered EMM DeRegistered EMMstatemodelinUE EMMstatemodelinMME 去附着 附着拒绝 TAU拒绝 所有承载去激活 附着接受 UE从UTRAN GERAN选择E UTRAN时的TAU接受 去附着 附着拒绝 TAU拒绝 所有承载去激活 附着 EMM Deregistered EMM Registered 连接管理 EPSConnectionManagement ECM ECM主要用于UE和EPC之间的信令连接管理 共有两个状态 ECM IDLE UE和EPC间没有S1 MME和S1 U连接存在E UTRAN没有用户的上下文信息UE和网络间的状态可能不同步 UE与MME间存在信令连接 包括RRC连接和S1 MME连接MME精确知道UE所处的eNBID信息 ECM CONNECTED ECM IDLE ECMstatemodelinUE ECMstatemodelinMME RRC连接建立 RRC连接释放 S1连接建立 Attach TAU Se
