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1、 EPCEPC 网络原理概述网络原理概述目目 录录第第 1 章章 EPC 网络概述网络概述 11.1 EPS 网络综述11.1.1 LTE 的背景11.1.2 EPS 网络的组成21.1.3 EPS 网络的特点41.2 EPC 系统的网络结构41.2.1 概述 41.2.2 网络组成 41.3 EPC 网络中的接口71.3.1 描述 71.3.2 接口类型 71.4 逻辑网元与 ZTE 产品的对应关系 91.5 性能指标参考101.5.1 ZXUN uMAC 的性能指标101.5.2 ZXUN xGW 的性能指标 111.5.3 ZXUN USPP 的性能指标121.5.4 ZXUN RCP
2、的性能指标 13第第 2 章章 业务与功能业务与功能152.1 基本功能152.1.1 标识管理 152.1.2 节点选择 242.1.3 移动性管理252.1.4 切换管理 272.1.5 会话管理 272.2 特性功能282.2.1 安全功能 282.2.2 与现有网络的互通功能 292.2.3 支持多 PDN 接入功能302.2.4 负荷均衡功能 30第第 3 章章 硬件配置硬件配置 333.1 ZXUN uMAC 硬件配置333.1.1 硬件概述 333.1.2 机柜 333.1.3 机框 343.1.4 单板 353.1.5 线缆 363.1.6 告警箱363.1.7 操作维护系统
3、373.2 ZXUN xGW 硬件配置373.2.1 硬件概述 373.2.2 机柜 373.2.3 机框 393.2.4 单板 413.2.5 线缆 423.2.6 告警箱423.3 ZXUN USPP 硬件配置423.3.1 硬件概述 423.3.2 机柜 433.3.3 机框 453.3.4 单板 463.3.5 线缆 473.3.6 告警箱483.4 ZXUN RCP 硬件配置483.4.1 硬件概述 483.4.2 机柜 483.4.3 机框 503.4.4 单板 513.4.5 线缆 523.4.6 告警箱53第第 4 章章 软件结构软件结构 554.1 ZXUN uMAC 的软件
4、结构554.1.1 描述 554.1.2 子系统的组成及功能554.2 ZXUN xGW 软件结构574.2.1 描述 574.2.2 子系统组成574.3 ZXUN USPP 的软件结构 594.3.1 描述 594.3.2 子系统的组成及功能594.4 ZXUN RCP 的软件配置624.4.1 描述 624.4.2 子系统的组成及功能63第第 1 章章 EPC 网络概述网络概述1.1 EPS 网络综述网络综述1.1.1 LTE 的背景的背景随着移动通信技术的不断成熟和用户需求的不断提升，宽带无线接入的概念开始被越来越多的运营商和用户关注。相比较于 WiFi（Wireless Fideli
5、ty，无线保真）和WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性）等无线接入方案的迅猛发展，3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）组织制定的 WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址）、HSDPA（High Speed Downlink Packet Access，高速下行分组接入）、HSUPA（High Speed Uplink Packet Access，高速上行分组接入）虽然在支持移动
6、性和QoS（Quality of Service，服务质量）方面有较大优势，但是在无线频谱利用率和传输时延等方面有所落后。此外，一方面目前的数据类业务种类繁多且数据量大，对空口的数据传输数率提出了更高的要求；另一方面 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术）技术为核心的无线接入技术逐渐成熟，大幅度提升空口速率可以变为现实。目前 WCDMA 提供的 2 Mbit/s，HSDPA 提供的 14.4 Mbit/s 峰值速率已经无法满足需求。为此 3GPP 在 2004 年底决定使用现在为 3G 分配的频段，采用新的技术来进行网
7、络演进，并为此制定了长期演进计划 LTE（Long Term Evolution，长期演进）。目前数字移动通信技术已经发展到 4G 阶段，其发展是一个逐步演变的过程。1.1.2 EPS 网络的组成网络的组成在 LTE 中，3GPP 组织除了对无线接入网络进行演进研究之外，还对核心网分组域的架构也制定了相应的演进计划，并将其定义为 EPS（Evolved Packet System，演进的分组系统），其核心网定义为 EPC（Evolved Packet Core，演进的分组核心网）、无线侧定义为 E-UTRAN（Evolved Universal Terrestrial Radio Access
8、 Network，演进的通用陆地无线接入网络）。图 1.1-1 为常见 LTE 解决方案的示意图。图 1.1-1 LTE 解决方案示意图图 1.1-1 中各个域的功能如下所示。CS（Circuit Service，电路域业务应用）域负责为 LTE 用户提供语音业务。EPS（包括 EPC 和 E-UTRAN）域负责为 LTE 用户提供移动宽带业务。IMS（IP Multimedia Subsystem，IP 多媒体子系统）域负责为 LTE 用户提供多媒体业务。GERAN 域负责为 2G 用户提供无线接入资源。UTRAN 域负责为 3G 用户提供无线接入资源。E-UTRAN 域负责为 LTE 用户
9、提供无线接入资源。1.1.3 EPS 网络的特点网络的特点EPS 能支持不同的接入系统，为用户提供多接入的环境。EPS 支持同一接入系统内、不同接入系统之间的移动性。EPS 支持 3GPP 以外基于 IP 的宽带接入网络，并提供更强的性能，包括低延时、低建链时间、高通信质量等。EPS 支持用户在 EPS 之间以及 EPS 与现有网络之间的双向漫游。EPS 支持 3GPP Pre-R8 协议及现有 PS（Packet Service，分组域业务应用）网络的业务，并支持更早 PS 网络的互通。EPC 支持和 3GPP Pre-R8 协议及现有的 CS 网络业务的互通，EPS 支持 3GPP 接入之
10、间的业务连续以及 3GPP 与非 3GPP 接入系统之间的业务连续。EPS 支持与固定接入系统之间的互通，保证与固定接入系统之间的业务连续性。EPS 支持运营商提供的各种业务，包括语音、视频、短信、文件传输等。EPS 可以充分利用现有系统资源，包括频谱资源、终端、电源等。1.2 EPC 系统的网络结构系统的网络结构1.2.1 概述概述EPC 系统作为 EPS 网络中的分组核心网，为 LTE 用户提供高速的移动宽度接入业务，并为 LTE 用户提供会话管理、移动性管理、承载管理及切换管理等功能。 1.2.2 网络组成网络组成EPC 系统的组网如图 1.2-1 所示。图 1.2-1 EPC 组网示意
11、图在图 1.2-1 中，各个网元的基本功能如下所示。UE（User Equipment，用户设备）UE 为终端用户完成各种数据业务和其他业务的载体，负责存储 UE 相关信息，完成无线资源管理功能、移动性管理功能、安全功能和承载管理功能。E-UTRAN（Evolved UTRAN，演进的无线接入网）E-UTRAN 可以提供更高的上下行速率，更低的传输延迟和更加可靠的无线传输。E-UTRAN 中包含的网元是 eNodeB（Evolved NodeB，演进的 NodeB），为终端的接入提供无线资源。MME（Mobility Management Entity，移动管理实体）MME 为控制面功能实体，
12、临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储 UE 相关信息，比如 UE 用户标识、移动性管理状态、用户安全参数，为用户分配临时标识。当UE 驻扎在该跟踪区域或者该网络时负责对该用户进行鉴权，处理 MME 和 UE 之间的所有非接入层消息。SGW（Serving Gateway，服务网关）SGW 为用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于空闲状态的 UE（用户终端设备）的下行数据，管理和存储 UE 的承载信息，比如 IP 承载业务参数和网络内部路由信息。PGW（PDN Gateway，分组数据网网关）PGW 负责 UE 接入 PDN 的网关，分配用户 IP 地址，同时是 3GPP 和非 3GP
13、P 接入系统的移动性锚点。用户在同一时刻能够接入多个 PDN GW。PCRF（Policy and Charging Rule Functionality，策略和计费规则功能实体）PCRF 功能实体主要根据业务信息和用户签约信息以及运营商的配置信息产生控制用户数据传递的 QoS（Quality of Service，服务质量）规则以及计费规则。该功能实体也可以控制接入网中承载的建立和释放。S3/S4 SGSN（Service GPRS Supporting Node，服务 GPRS 支持节点）S3/S4 SGSN 为临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储 UE 相关信息，如 UE 用户标识、
14、移动性管理状态、用户安全参数等，为用户分配临时标识，完成用户安全功能，完成用户移动性管理功能和会话管理功能，处理 SGSN 和 UE 之间的所有非接入层消息。HSS（Home Subscriber Server，归属用户服务器）HSS 存储并管理用户签约数据，包括用户鉴权信息、位置信息及路由信息。UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network，统一的陆地无线接入网络）UTRAN 为第三代移动通讯网络（3G）的无线接入网络，为终端的接入提供无线资源。GERAN（GSM EDGE Radio Access Network，GSM/EDGE 无线接入网）GER
15、AN 是 GPRS/EDGE 的无线接入网络，为终端的接入提供无线资源。1.3 EPC 网络中的接口网络中的接口1.3.1 描述描述在 EPC 中，网络的接口示意图如图 1.3-1 所示。图 1.3-1 EPC 的接口组成1.3.2 接口类型接口类型图 1.3-1 中所示接口对应的协议参见表 1.3-1。表 1.3-1 EPC 中的接口接口名称协议类型功能S1-MME采用S1AP（S1 Application Protocol，S1 应用协议）和SCTP（Stream Control Transmission Protocol，流控制传输协议）协议。MME 与 LTE/eNodeB 间的接口，
16、作为控制平面协议的参考点。S1U采用GTP（GPRS Tunneling Protocol，GPRS 隧道协议） V1U 协议。SGW 与 LTE/eNodeB 间的接口，在核心网与无线侧之间建立用户面隧道。S3采用 GTP V2C 协议。MME 与 S3/S4 SGSN 间的接口，传递用户和承载的上下文。S4采用 GTP V1U 和 GTP V2C协议。SGW 与 S3/S4 SGSN 之间的接口，在 SGSN 和SGW 之间建立用户面隧道，转发用户面报文。S5/S8采用 GTP V1U 和 GTP V2C协议。SGW 和 PGW 之间的接口，支持 SGW 和 PGW 之间隧道的管理，以及进行用户面报文的隧道传递。S6a采用 SCTP/Diameter 协议。MME 与 HSS 之间的接口，传递用户的签约数据。S10采用 GTP V2C 协议。MME 与 MME 间的接口，负责 MME 与 MME 间的信息传输。S11采用 GTP V2C 协议。MME 与 SGW 间的接口，支持 EPS 的承载管理。S12采用 GTP V1U 协议。UTRAN
