LTE架構(gòu)及EPC主要流程介紹

1、LTE架構(gòu)及主要流程介紹 大唐移動通信學(xué)院目錄目錄4 4、主要流程介紹3 3、 EPS系統(tǒng)接口/協(xié)議棧1 1、 TD-LTE演進路線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演進路線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TD-LTE演進路線演進路線GMSCGMGWHLRMGWMSC - S（ VLR ）GGSNSGSNRNCNode BNode BMcDMcNcCNbGsGnGrGiIu - CSIu - PSIubIubHSSMMES 6 aSGWPGWS 5S 11ENBENBX 2S 1 - MMES

2、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)演演進進目錄目錄4 4、主要流程介紹3 3、 EPS系統(tǒng)接口/協(xié)議棧1 1、 TD-LTE演進路線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MME網(wǎng)元功能網(wǎng)元功能 處理處理NASNAS消息，消息，UEUE移動性管理實體移動性管理實體 對對UEUE進行鑒權(quán)和進行鑒權(quán)和NASNAS消息完整性保護消息完整性保護 支持為支持為UEUE建立一個或多個建立一個或多個PDNPDN連接連接 支持支持UE/UE/網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的服務(wù)請求網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的服務(wù)請求 支持支持UEUE在在LTELTE系統(tǒng)內(nèi)漫游系統(tǒng)內(nèi)漫游 控制控

3、制UEUE在在2G/3G2G/3G網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)和LTELTE網(wǎng)絡(luò)間進網(wǎng)絡(luò)間進行重選、切換行重選、切換 維護處于維護處于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，為網(wǎng)絡(luò)時，為UEUE選選擇擇SGSNSGSN； 管理管理EPSEPS承載，專用承載和默認(rèn)承載；承載，專用承載和默認(rèn)承載；MME PoolMME Pool 服務(wù)網(wǎng)關(guān)是連接服務(wù)網(wǎng)關(guān)是連接E-UTRANE-UTRAN的分的

4、分組數(shù)據(jù)接口的終點組數(shù)據(jù)接口的終點 當(dāng)當(dāng)UEUE在在eNodeBeNodeB間切換時，作間切換時，作為其為其“錨點錨點”支持為支持為UEUE建立一個或多個建立一個或多個PDNPDN連接連接 支持支持UE/UE/網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的服務(wù)請求網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的服務(wù)請求 管理管理EPSEPS承載，包括專用承載承載，包括專用承載和默認(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)請求過程行分組，并發(fā)起服務(wù)請求過程 基于承載的計費基于承載的計費S-GW網(wǎng)元功能網(wǎng)元功能S-GW網(wǎng)元功能網(wǎng)元功能 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)是連接分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的分組數(shù)據(jù)

5、接口的終點，也是連接外部分組數(shù)數(shù)據(jù)接口的終點，也是連接外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的錨點據(jù)網(wǎng)絡(luò)的錨點 UE IPUE IP地址分配地址分配 管理管理EPSEPS承載，包括專用承載和默認(rèn)承承載，包括專用承載和默認(rèn)承載載上上/ /下行下行SDFSDF進行計費、數(shù)據(jù)流檢測、進行計費、數(shù)據(jù)流檢測、門控、速率控制門控、速率控制 基于基于APN-AMBRAPN-AMBR對下行非對下行非GBRGBR數(shù)據(jù)進數(shù)據(jù)進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 事件報告事件報告 基于傳輸資源的接納控制；基于傳輸資源的接納控制； 策略增強

6、功能（按照運營商定義的規(guī)策略增強功能（按照運營商定義的規(guī)則來進行資源分配）以及分組過濾則來進行資源分配）以及分組過濾(DPI)(DPI)和增強計費功能（例如每個和增強計費功能（例如每個URLURL計費）計費） PSPS域安全功能域安全功能: :用戶黑名單、防用戶黑名單、防DoSDoS攻攻擊等擊等p策略控制功能策略控制功能 門控門控 事件觸發(fā)及報告事件觸發(fā)及報告 QoSQoS控制控制 配置配置PCCPCC計費規(guī)則：計費規(guī)則： 基于流量的計費規(guī)則；基于流量的計費規(guī)則； 基于時間的計費規(guī)則；基于時間的計費規(guī)則； 基于流量和時間綜合方式的計費規(guī)則；基于流量和時間綜合方式的計費規(guī)則； 基于事件的計費規(guī)則

7、；基于事件的計費規(guī)則； 無計費規(guī)則；無計費規(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 門控門控 事件訂閱事件訂閱 QoS控制控制向向PCEF提供初始默認(rèn)計費方法提供初始默認(rèn)計費方法其他主要網(wǎng)元其他主要網(wǎng)元HSSHSSHSS是用于存儲用戶簽約信息的數(shù)據(jù)庫。該設(shè)備的主要功能包括：存儲用戶簽約信息、用戶鑒權(quán)、位置信息管理等 用戶數(shù)據(jù)包括：用戶信息，主要是IMSI、MSISDN、IMEI/IMEISV、purged狀態(tài)標(biāo)識、2G/3G/LTE用戶接入控制標(biāo)識（Access Restriction Data），UE-AMBR等ODB信息(移動

8、禁止功能)EPS APN簽約信息，主要是APN簽約上下文；每個用戶簽約信息支持的APN最大數(shù)量不少于20個不小于50個為可選功能；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、RSZI（Regional Subscription Zone Identity）列表等用戶計費相關(guān)信息鑒權(quán)信息，主要包括K，以及用戶鑒權(quán)算法標(biāo)識CG: Charging Gateway實時地通過Ga參考點，從CDF（網(wǎng)元側(cè) SGW/PGW）接收CDRCDR預(yù)處理功能，包括話單識別、校驗等CDR的過濾與分揀根據(jù)一定的過濾機制（例

9、如：CDR類型，CDR參數(shù)，生成CDR的CDF地址等）將CDR存儲在不同的文件中CDR文件的管理向BOSS傳送合并后的計費話單文件SGW和PGW：產(chǎn)生計費數(shù)據(jù)CG（CFDi等構(gòu)成）負(fù)責(zé)計費數(shù)據(jù)；對計費數(shù)據(jù)進行長時間的保存并進行合并、分揀等預(yù)處理工作；負(fù)責(zé)將收集到的計費數(shù)據(jù)送往計費中心；BS：對計費數(shù)據(jù)進行處理，產(chǎn)生最終計費賬單計費過程目錄目錄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演進路線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PHYMACRLCPDCPeNodeBL1L2IPSCTPL1L2

10、IPSCTPMMEGTP-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S6a接口協(xié)議棧 MME-HSSGx接口協(xié)議棧 PGW-PCRF SCTP L2 L1 IP L2 L1 IP Gx PGW PCRF Diameter Diameter SCTP PHYMACRLCPDCPeNodeBL1L2IPUDPGTP-UL1L2IPUDPGTP-UServing GWGTP-UUDPIPL2L1L1L2

11、IPUDPGTP-UPDN GWIPL2L1RelayRelayRelayLTE-UuS1-US5SGiPHYMACRLCPDCPIPApplicationUDPIPUE用戶面接口及協(xié)議棧用戶面接口及協(xié)議棧目錄目錄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演進路線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-切換附著/去附著流程特性介紹UE處于EMM-DEREGISTERED狀態(tài)時，網(wǎng)絡(luò)中沒有有效的UE位置信息或者路由信息，UE對于網(wǎng)絡(luò)來說是不可達的。因此UE在接受正常服務(wù)之前，需要在網(wǎng)絡(luò)中進行注冊，注冊的過程又被稱為附著。附

12、著成功，UE和MME進入EMM-REGISTERED狀態(tài)，如果網(wǎng)絡(luò)拒絕了附著請求，UE和MME仍會處于EMM-DEREGISTERED狀態(tài)。通過這一過程，一方面可以防止非法用戶接入到網(wǎng)絡(luò)，維護網(wǎng)絡(luò)的正常運行，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) 去附著應(yīng)用場景1 UE關(guān)機時將會發(fā)起網(wǎng)絡(luò)去附著過程；2 UE手動觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)去附著過程（如雙模手機人工選擇由3GPP網(wǎng)絡(luò)切換到非3GPP網(wǎng)絡(luò)）附著應(yīng)用場景附著應(yīng)用場景1UE開機啟動附著程序向網(wǎng)絡(luò)中注冊；2UE去附著之后重新向網(wǎng)絡(luò)中注冊；3UE從非3GPP網(wǎng)絡(luò)切換到3GPP網(wǎng)絡(luò)（切換附著）。附著流程UEeNodeB

13、MMEServingGWPDNGWPCRFAttach RequestAttach RequestAuthentication / SecurityCreate Session RequestCreate Session RequestCreate Session ResponseCreate Session Response Initial Context Setup Request / Attach Accept Attach Accept Attach Complete Attach CompleteModify Bearer RequestModify Bearer ResponseH

14、SS PCEF Initiated IP-CAN Session EstablishmentAuthentication Information RequestAuthentication Information AnswerUpdate Location RequestUpdate Location Answer Initial Context Setup Response附著流程去附著流程圖切換特性說明ENB間的切換功能是指完成ENB之間切換時網(wǎng)絡(luò)側(cè)的控制管理功能。EPC系統(tǒng)中實現(xiàn)了控制面和用戶面的分離，其中控制面實體為MME，用戶面實體為SGW，并且MME和SGW的實際服務(wù)區(qū)域有可能不同

15、。故此，UE在移動過程中，如果發(fā)生了跨ENB（Inter-ENB）的切換，有必要針對幾種典型的場景（MME服務(wù)域內(nèi)/間、SGW服務(wù)域內(nèi)/間等）將EPS網(wǎng)元控制處理過程進行場景分析。對應(yīng)于不同的ENB間的切換場景，網(wǎng)絡(luò)側(cè)實體的MME和SGW需要進行不同的控制面及用戶面動作，以便為UE提供適當(dāng)?shù)囊苿有灾С?。具體而言，涉及到如下幾個方面的過程：HO過程中，EPS相關(guān)控制面信令交互；HO過程中，用戶面路徑的轉(zhuǎn)接；切換E-UTRAN僅含一類網(wǎng)元ENB, ENB之間通過X2接口進行互連，X2接口包含控制面和用戶面；同時，ENB的控制面通過S1-MME接口連接于MME Pool，E-UTRAN的用戶面則通過

16、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三類網(wǎng)元。MME和SGW之間通過S11接口連接，同時多個MME間由S10接口連接。SGW和PGW通過S5/8接口相連。依據(jù)切換過程中控制面信令處理過程的實施者的不同，可以分為以下兩種基本切換類型：首先，ENB作為切換過程的控制面實體時，則信令交互是通過X2接口的控制面協(xié)議即X2AP完成的，稱之為X2切換；其次，網(wǎng)絡(luò)側(cè)的MME作為控制面實體時，則信令交互是通過S1接口的控制面協(xié)議即S1AP完成的，稱之為S1協(xié)議 切換切換場景ENB內(nèi)的切換同3G，與核心網(wǎng)無關(guān)MME和和SGW均不發(fā)生變化的均不發(fā)生變化的EN

17、B間切換過程網(wǎng)元連接示意圖間切換過程網(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，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：MME和SGW均不發(fā)生變化的ENB間切換流程位置更新特性介紹UE在網(wǎng)絡(luò)中注冊時網(wǎng)絡(luò)會保存其位置信息，以保證網(wǎng)絡(luò)到UE是可達的。為了維護UE的可達性，當(dāng)UE所處的TA改變時，需要更新在網(wǎng)絡(luò)中注冊的TA。為避免UE在T

18、A邊界來回移動過程中可能產(chǎn)生的大量信令交互，網(wǎng)絡(luò)會根據(jù)特定算法將一組TA綁定，當(dāng)UE在該TA組中移動時，不會向網(wǎng)絡(luò)更新注冊的位置信息。這組TA在UE和網(wǎng)絡(luò)中通過一個TAI List來維護。如果UE進入到一個新的TA，并且該TA不在原來的TAI List中，則需要更新UE在網(wǎng)絡(luò)的注冊信息。另外，UE在網(wǎng)絡(luò)注冊或正常更新后由于某些參數(shù)改變或周期定時器超時也會發(fā)起TAU過程。 UE在網(wǎng)絡(luò)中注冊之后可以觸發(fā)TA更新請求。在這一過程中，網(wǎng)絡(luò)首先會根據(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的更新請求。如果UE被允許進入該TA，網(wǎng)絡(luò)除了更新UE在網(wǎng)絡(luò)中注冊的TAI List之外，根據(jù)UE所處狀