LTE架構(gòu)及EPC主要流程介紹-文檔資料

1、1LTE架構(gòu)及主要流程介紹 大唐移動(dòng)通信學(xué)院2目錄目錄4 4、主要流程介紹3 3、 EPS系統(tǒng)接口/協(xié)議棧1 1、 TD-LTE演進(jìn)路線(xiàn)2、EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及各網(wǎng)元功能介紹3目錄目錄4 4、主要流程介紹3 3、 EPS系統(tǒng)接口/協(xié)議棧1、 TD-LTE演進(jìn)路線(xiàn)2、EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及各網(wǎng)元功能介紹45TD-LTE演進(jìn)路線(xiàn)演進(jìn)路線(xiàn)GMSCGMGWHLRMGWMSC - S（ VLR ）GGSNSGSNRNCNode BNode BMcDMcNcCNbGsGnGrGiIu - CSIu - PSIubIubHSSMMES 6 aSGWPGWS 5S 11ENBENBX 2S 1 -

2、MMES 1 - MMES 1 - US 1 - USGi消失消失3 3 G G 系統(tǒng)系統(tǒng)LTELTE 系統(tǒng)系統(tǒng)演演進(jìn)進(jìn)6目錄目錄4 4、主要流程介紹3 3、 EPS系統(tǒng)接口/協(xié)議棧1 1、 TD-LTE演進(jìn)路線(xiàn)2、EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及各網(wǎng)元功能介紹78MME網(wǎng)元功能網(wǎng)元功能 處理處理NASNAS消息，消息，UEUE移動(dòng)性管理實(shí)體移動(dòng)性管理實(shí)體 對(duì)對(duì)UEUE進(jìn)行鑒權(quán)和進(jìn)行鑒權(quán)和NASNAS消息完整性保護(hù)消息完整性保護(hù) 支持為支持為UEUE建立一個(gè)或多個(gè)建立一個(gè)或多個(gè)PDNPDN連接連接 支持支持UE/UE/網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的服務(wù)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的服務(wù)請(qǐng)求 支持支持UEUE在在LTELTE系統(tǒng)內(nèi)漫游系

3、統(tǒng)內(nèi)漫游 控制控制UEUE在在2G/3G2G/3G網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)和LTELTE網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行重選、切換行重選、切換 維護(hù)處于維護(hù)處于EMM-REGISTEREDEMM-REGISTERED狀態(tài)的狀態(tài)的UEUE的跟蹤區(qū)列表的跟蹤區(qū)列表 為為UEUE選擇選擇PGWPGW、SGWSGW和和UEUE選擇目標(biāo)選擇目標(biāo)MMEMME（S1S1切換中）切換中） 當(dāng)當(dāng)UEUE切換到切換到2G/3G2G/3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為UEUE選擇選擇SGSNSGSN； 管理管理EPSEPS承載，專(zhuān)用承載和默認(rèn)承載；承載，專(zhuān)用承載和默認(rèn)承載；MME PoolMME Pool9 服務(wù)網(wǎng)關(guān)是連接服務(wù)網(wǎng)關(guān)是連接E-UTRANE

4、-UTRAN的分的分組數(shù)據(jù)接口的終點(diǎn)組數(shù)據(jù)接口的終點(diǎn) 當(dāng)當(dāng)UEUE在在eNodeBeNodeB間切換時(shí)，作間切換時(shí)，作為其為其“錨點(diǎn)錨點(diǎn)”支持為支持為UEUE建立一個(gè)或多個(gè)建立一個(gè)或多個(gè)PDNPDN連接連接 支持支持UE/UE/網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的服務(wù)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的服務(wù)請(qǐng)求 管理管理EPSEPS承載，包括專(zhuān)用承載承載，包括專(zhuān)用承載和默認(rèn)承載和默認(rèn)承載 為為ECM-IDLEECM-IDLE狀態(tài)的狀態(tài)的UEUE緩存下緩存下行分組，并發(fā)起服務(wù)請(qǐng)求過(guò)程行分組，并發(fā)起服務(wù)請(qǐng)求過(guò)程 基于承載的計(jì)費(fèi)基于承載的計(jì)費(fèi)S-GW網(wǎng)元功能網(wǎng)元功能S-GW網(wǎng)元功能網(wǎng)元功能10 PDN PDN網(wǎng)關(guān)是連接分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的分組網(wǎng)關(guān)是連接

5、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的分組數(shù)據(jù)接口的終點(diǎn)，也是連接外部分組數(shù)數(shù)據(jù)接口的終點(diǎn)，也是連接外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的錨點(diǎn)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的錨點(diǎn) UE IPUE IP地址分配地址分配 管理管理EPSEPS承載，包括專(zhuān)用承載和默認(rèn)承承載，包括專(zhuān)用承載和默認(rèn)承載載上上/ /下行下行SDFSDF進(jìn)行計(jì)費(fèi)、數(shù)據(jù)流檢測(cè)、門(mén)進(jìn)行計(jì)費(fèi)、數(shù)據(jù)流檢測(cè)、門(mén)控、速率控制控、速率控制 基于基于APN-AMBRAPN-AMBR對(duì)下行非對(duì)下行非GBRGBR數(shù)據(jù)進(jìn)數(shù)據(jù)進(jìn)行速率控制行速率控制 綁定綁定SDFSDF與承載與承載 上下行傳輸層的分組標(biāo)記上下行傳輸層的分組標(biāo)記 PCRFPCRF選擇功能選擇功能 事件報(bào)告事件報(bào)告 基于傳輸資源的接納控制；基于傳輸資源

6、的接納控制； 策略增強(qiáng)功能（按照運(yùn)營(yíng)商定義的規(guī)策略增強(qiáng)功能（按照運(yùn)營(yíng)商定義的規(guī)則來(lái)進(jìn)行資源分配）以及分組過(guò)濾則來(lái)進(jìn)行資源分配）以及分組過(guò)濾(DPI)(DPI)和增強(qiáng)計(jì)費(fèi)功能（例如每個(gè)和增強(qiáng)計(jì)費(fèi)功能（例如每個(gè)URLURL計(jì)費(fèi)）計(jì)費(fèi)） PSPS域安全功能域安全功能: :用戶(hù)黑名單、防用戶(hù)黑名單、防DoSDoS攻攻擊等擊等11p策略控制功能策略控制功能 門(mén)控門(mén)控 事件觸發(fā)及報(bào)告事件觸發(fā)及報(bào)告 QoSQoS控制控制 配置配置PCCPCC計(jì)費(fèi)規(guī)則：計(jì)費(fèi)規(guī)則： 基于流量的計(jì)費(fèi)規(guī)則；基于流量的計(jì)費(fèi)規(guī)則； 基于時(shí)間的計(jì)費(fèi)規(guī)則；基于時(shí)間的計(jì)費(fèi)規(guī)則； 基于流量和時(shí)間綜合方式的計(jì)費(fèi)規(guī)則；基于流量和時(shí)間綜合方式的計(jì)費(fèi)

7、規(guī)則； 基于事件的計(jì)費(fèi)規(guī)則；基于事件的計(jì)費(fèi)規(guī)則； 無(wú)計(jì)費(fèi)規(guī)則；無(wú)計(jì)費(fèi)規(guī)則；PCRF網(wǎng)元功能網(wǎng)元功能激活、去激活、修改激活、去激活、修改PCC規(guī)則規(guī)則策略控制功能策略控制功能 門(mén)控門(mén)控 事件訂閱事件訂閱 QoS控制控制向向PCEF提供初始默認(rèn)計(jì)費(fèi)方法提供初始默認(rèn)計(jì)費(fèi)方法12其他主要網(wǎng)元其他主要網(wǎng)元HSSHSSHSS是用于存儲(chǔ)用戶(hù)簽約信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。該設(shè)備的主要功能包括：存儲(chǔ)用戶(hù)簽約信息、用戶(hù)鑒權(quán)、位置信息管理等 用戶(hù)數(shù)據(jù)包括：用戶(hù)信息，主要是IMSI、MSISDN、IMEI/IMEISV、purged狀態(tài)標(biāo)識(shí)、2G/3G/LTE用戶(hù)接入控制標(biāo)識(shí)（Access Restriction Data），U

8、E-AMBR等ODB信息(移動(dòng)禁止功能)EPS APN簽約信息，主要是APN簽約上下文；每個(gè)用戶(hù)簽約信息支持的APN最大數(shù)量不少于20個(gè)不小于50個(gè)為可選功能；QOS簽約數(shù)據(jù)，遵從3GPP TS23.203的規(guī)定，能支持23.203定義的最大速率；PDN Type；位置相關(guān)信息，主要包括MME標(biāo)識(shí)、RSZI（Regional Subscription Zone Identity）列表等用戶(hù)計(jì)費(fèi)相關(guān)信息鑒權(quán)信息，主要包括K，以及用戶(hù)鑒權(quán)算法標(biāo)識(shí)13CG: Charging Gateway實(shí)時(shí)地通過(guò)Ga參考點(diǎn)，從CDF（網(wǎng)元側(cè) SGW/PGW）接收CDRCDR預(yù)處理功能，包括話(huà)單識(shí)別、校驗(yàn)等CDR

9、的過(guò)濾與分揀根據(jù)一定的過(guò)濾機(jī)制（例如：CDR類(lèi)型，CDR參數(shù)，生成CDR的CDF地址等）將CDR存儲(chǔ)在不同的文件中CDR文件的管理向BOSS傳送合并后的計(jì)費(fèi)話(huà)單文件14 SGW和PGW：產(chǎn)生計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù) CG（CFDi等構(gòu)成） 負(fù)責(zé)計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)；對(duì)計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保存并進(jìn)行合并、分揀等預(yù)處理工作；負(fù)責(zé)將收集到的計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)送往計(jì)費(fèi)中心； BS：對(duì)計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，產(chǎn)生最終計(jì)費(fèi)賬單計(jì)費(fèi)過(guò)程15目錄目錄4 4、主要流程介紹3 3、 EPS系統(tǒng)接口系統(tǒng)接口/協(xié)議棧協(xié)議棧1 1、 TD-LTE演進(jìn)路線(xiàn)2、EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及各網(wǎng)元功能介紹-控制面接口及協(xié)議-S6A-GX-業(yè)務(wù)面接口及協(xié)議16PHYMAC

10、RLCPDCPeNodeBL1L2IPSCTPL1L2IPSCTPMMEGTP-CUDPIPL2L1L1L2IPUDPGTP-CSGWIPL2L1RelayRelayRelayLTE-UuS1-MMES11S5RRCGTP-CUDPPGWL1L2IPUDPGTP-CS1-APS1-AP控制面接口及協(xié)議?？刂泼娼涌诩皡f(xié)議棧17S6a接口協(xié)議棧 MME-HSS18Gx接口協(xié)議棧 PGW-PCRF SCTP L2 L1 IP L2 L1 IP Gx PGW PCRF Diameter Diameter SCTP 19PHYMACRLCPDCPeNodeBL1L2IPUDPGTP-UL1L2IPUDP

11、GTP-UServing GWGTP-UUDPIPL2L1L1L2IPUDPGTP-UPDN GWIPL2L1RelayRelayRelayLTE-UuS1-US5SGiPHYMACRLCPDCPIPApplicationUDPIPUE用戶(hù)面接口及協(xié)議棧用戶(hù)面接口及協(xié)議棧20目錄目錄4 4、主要流程介紹主要流程介紹3 3、 EPS系統(tǒng)接口/協(xié)議棧1 1、 TD-LTE演進(jìn)路線(xiàn)2、EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及各網(wǎng)元功能介紹-附著/去附著-位置更新-切換21附著/去附著流程特性介紹UE處于EMM-DEREGISTERED狀態(tài)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有有效的UE位置信息或者路由信息，UE對(duì)于網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)是不可達(dá)的。因

12、此UE在接受正常服務(wù)之前，需要在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行注冊(cè)，注冊(cè)的過(guò)程又被稱(chēng)為附著。附著成功，UE和MME進(jìn)入EMM-REGISTERED狀態(tài)，如果網(wǎng)絡(luò)拒絕了附著請(qǐng)求，UE和MME仍會(huì)處于EMM-DEREGISTERED狀態(tài)。通過(guò)這一過(guò)程，一方面可以防止非法用戶(hù)接入到網(wǎng)絡(luò)，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，另一方面，附著成功之后，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)UE的當(dāng)前狀態(tài)與簽約信息為UE提供合適的服務(wù) 22去附著應(yīng)用場(chǎng)景1 UE關(guān)機(jī)時(shí)將會(huì)發(fā)起網(wǎng)絡(luò)去附著過(guò)程；2 UE手動(dòng)觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)去附著過(guò)程（如雙模手機(jī)人工選擇由3GPP網(wǎng)絡(luò)切換到非3GPP網(wǎng)絡(luò)）附著應(yīng)用場(chǎng)景附著應(yīng)用場(chǎng)景1UE開(kāi)機(jī)啟動(dòng)附著程序向網(wǎng)絡(luò)中注冊(cè)；2UE去附著之后重新向網(wǎng)絡(luò)中注冊(cè)；

13、3UE從非3GPP網(wǎng)絡(luò)切換到3GPP網(wǎng)絡(luò)（切換附著）。附著流程23UEeNodeBMMEServingGWPDNGWPCRFAttach RequestAttach RequestAuthentication / SecurityCreate Session RequestCreate Session RequestCreate Session ResponseCreate Session Response Initial Context Setup Request / Attach Accept Attach Accept Attach Complete Attach CompleteMod

14、ify Bearer RequestModify Bearer ResponseHSS PCEF Initiated IP-CAN Session EstablishmentAuthentication Information RequestAuthentication Information AnswerUpdate Location RequestUpdate Location Answer Initial Context Setup Response附著流程24去附著流程圖25切換特性說(shuō)明ENB間的切換功能是指完成ENB之間切換時(shí)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的控制管理功能。EPC系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了控制面和用戶(hù)面的分

15、離，其中控制面實(shí)體為MME，用戶(hù)面實(shí)體為SGW，并且MME和SGW的實(shí)際服務(wù)區(qū)域有可能不同。故此，UE在移動(dòng)過(guò)程中，如果發(fā)生了跨ENB（Inter-ENB）的切換，有必要針對(duì)幾種典型的場(chǎng)景（MME服務(wù)域內(nèi)/間、SGW服務(wù)域內(nèi)/間等）將EPS網(wǎng)元控制處理過(guò)程進(jìn)行場(chǎng)景分析。對(duì)應(yīng)于不同的ENB間的切換場(chǎng)景，網(wǎng)絡(luò)側(cè)實(shí)體的MME和SGW需要進(jìn)行不同的控制面及用戶(hù)面動(dòng)作，以便為UE提供適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)性支持。具體而言，涉及到如下幾個(gè)方面的過(guò)程：HO過(guò)程中，EPS相關(guān)控制面信令交互；HO過(guò)程中，用戶(hù)面路徑的轉(zhuǎn)接；26切換27E-UTRAN僅含一類(lèi)網(wǎng)元ENB, ENB之間通過(guò)X2接口進(jìn)行互連，X2接口包含控制面和用

16、戶(hù)面；同時(shí)，ENB的控制面通過(guò)S1-MME接口連接于MME Pool，E-UTRAN的用戶(hù)面則通過(guò)S1-U接口連接于SGW Service Area。而網(wǎng)絡(luò)側(cè)則主要包含MME、SGW、PGW三類(lèi)網(wǎng)元。MME和SGW之間通過(guò)S11接口連接，同時(shí)多個(gè)MME間由S10接口連接。SGW和PGW通過(guò)S5/8接口相連。依據(jù)切換過(guò)程中控制面信令處理過(guò)程的實(shí)施者的不同，可以分為以下兩種基本切換類(lèi)型：首先，ENB作為切換過(guò)程的控制面實(shí)體時(shí)，則信令交互是通過(guò)X2接口的控制面協(xié)議即X2AP完成的，稱(chēng)之為X2切換；其次，網(wǎng)絡(luò)側(cè)的MME作為控制面實(shí)體時(shí)，則信令交互是通過(guò)S1接口的控制面協(xié)議即S1AP完成的，稱(chēng)之為S1協(xié)

17、議 切換28切換場(chǎng)景ENB內(nèi)的切換同3G，與核心網(wǎng)無(wú)關(guān)29MME和和SGW均不發(fā)生變化的均不發(fā)生變化的ENB間切換過(guò)程網(wǎng)元連接示意圖間切換過(guò)程網(wǎng)元連接示意圖連接需求描述如下：源eNB和目標(biāo)ENB間存在X2接口；源ENB和服務(wù)MME間存在S1-MME接口；目標(biāo)ENB和服務(wù)MME間存在S1-MME接口；源ENB和SGW間存在S1-U接口；目標(biāo)ENB和SGW間存在S1-U接口；該特性用于在服務(wù)MME與SGW均不發(fā)生變化時(shí)，將UE由源ENB切換至目標(biāo)ENB。特性需求相應(yīng)的網(wǎng)元連接條件如下圖所示：30MME和SGW均不發(fā)生變化的ENB間切換流程31位置更新特性介紹UE在網(wǎng)絡(luò)中注冊(cè)時(shí)網(wǎng)絡(luò)會(huì)保存其位置信息，

18、以保證網(wǎng)絡(luò)到UE是可達(dá)的。為了維護(hù)UE的可達(dá)性，當(dāng)UE所處的TA改變時(shí)，需要更新在網(wǎng)絡(luò)中注冊(cè)的TA。為避免UE在TA邊界來(lái)回移動(dòng)過(guò)程中可能產(chǎn)生的大量信令交互，網(wǎng)絡(luò)會(huì)根據(jù)特定算法將一組TA綁定，當(dāng)UE在該TA組中移動(dòng)時(shí)，不會(huì)向網(wǎng)絡(luò)更新注冊(cè)的位置信息。這組TA在UE和網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)一個(gè)TAI List來(lái)維護(hù)。如果UE進(jìn)入到一個(gè)新的TA，并且該TA不在原來(lái)的TAI List中，則需要更新UE在網(wǎng)絡(luò)的注冊(cè)信息。另外，UE在網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)或正常更新后由于某些參數(shù)改變或周期定時(shí)器超時(shí)也會(huì)發(fā)起TAU過(guò)程。 UE在網(wǎng)絡(luò)中注冊(cè)之后可以觸發(fā)TA更新請(qǐng)求。在這一過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)首先會(huì)根據(jù)簽約數(shù)據(jù)中的Mobility Restrictions列表判定UE是否可以接入到所選TA，判定UE在該TA是否接入受限，如果接入受限那么網(wǎng)絡(luò)將拒絕UE的更新請(qǐng)求。如果UE被允許進(jìn)入該TA，網(wǎng)絡(luò)除了更新UE在網(wǎng)絡(luò)中注冊(cè)的TAI List之外，根據(jù)UE所處狀態(tài)還有可能執(zhí)