LTE新技術-EPC網絡架構及關鍵技術

1、1 課程概述1. EPC技術發(fā)展2. EPC網絡結構和網元功能4. EPC主要接口及基本流程6. LTE商用情況課程目的課程內容本課程為EPC網絡的基礎課程，通過本課程對EPC網絡結構、網元功能、接口有所了解。3. EPC關鍵技術介紹5. 運營商的組網策略2目錄SAE/EPC技術演進技術演進1EPC網絡架構及主要網元網絡架構及主要網元2EPC/SAE主要接口及流程主要接口及流程4運營商組網策略運營商組網策略5LTE商用情況介紹商用情況介紹6EPC關鍵技術關鍵技術33LTE基本概念 LTELong Term Evolution LTE是3GPP演進到R8時的網絡結構，是HSPA的后續(xù)演進目標；

2、LTE = E-UTRAN（無線接入子系統(tǒng)）EPC/SAE（核心網子系統(tǒng)）。 SAESystem Architecture Evolution 由于LTE架構是完全建立在分組域之上的，LTE的系統(tǒng)也被成為EPS（Evolved Packet Sytem）； SAE也被稱為EPC（Evolved Packet Core）。3GPPR97R99R5R7R84無線接入技術寬帶化趨勢n無線接入技術的帶寬的量級從10k100k1M10M100M不斷提升。n系統(tǒng)容量和分組業(yè)務頻譜利用率的不斷提升使得每bit分組業(yè)務承載成本逐步降低。n多種無線接入技術長期共存。n3GPP2分組域標準在演進過程中，在Rev.

3、B（或Rev.A)以后向LTE演進。IMT-Advance4GCDMA2000 Evolution2001-20052006HSDPA Phase I1.8M/3.6MbpsHSDPA Phase II7.2/14.4MbpsHSUPA2M/5.76MbpsLTEDL:100MbpsUL:50MbpsGSM/GPRSEDGE171/384kbpsWCDMAR99/R4384kbpsWCDMA Evolution200720082009HSPA+DL 40MbpsUL 10Mbps1xEV-DO Rev. 0DL: 2.4MbpsUL:153.6kbpsDO Rev. B(MC DO)DL：46

4、.5MbpsUL: 27Mbps1xEV-D0 Rev. ADL: 3.1MbpsUL: 1.8MbpsCDMA 1X153kbps20102011IEEE802.16e70MbpsIEEE802.16mDL:100MbpsUL: 50MbpsWiMAX EvolutionIEEE802.16d20Mbps5SAE/EPC的技術需求1.Non-3GPP接入2.3GPP與Non-3GPP互通3.在網絡側實現(xiàn)移動性管理4.通用的安全框架5.通用的用戶管理與鑒權6.通用的控制與計費策略7.公用的計費8.不同無線網之間切換9.通用的IMS業(yè)務提供10.終端統(tǒng)一管理與運營SAESAE基本要求基本要求1.

5、改善現(xiàn)有系統(tǒng)性能2.3GPP內的安全切換3.分離用戶平面與控制平面4.易于演進到EPS5.現(xiàn)有網絡不升級到EPS的情況下，能支持GPRS/WCDMA與LTE之間的漫游切換6.非漫游情況下，用戶平面終結在唯一實體上3GPP3GPP要求要求6SAE/EPC的主要演進過程n3GPP R8 之后EPC核心網架構沒有變化，主要是特性增強。7目錄SAE/EPC技術演進技術演進1EPC網絡架構及主要網元網絡架構及主要網元2EPC/SAE主要接口及流程主要接口及流程4運營商組網策略運營商組網策略5LTE商用情況介紹商用情況介紹6EPC關鍵技術關鍵技術38LTE/EPC網絡特點關鍵網元：MME、S/P-GW、H

6、SS、eNodeB、PCRF關鍵接口：S1、X2、S5/S8、S6a關鍵變化：省去傳統(tǒng)的基站控制器（RNC、BSC），基站控制器的大部分功能轉移到基站eNodeB實現(xiàn)。關鍵特點：扁平網絡、ALL IP、控制承載分離、多種接入、永遠在線純分組域網絡9簡化組網方式，網絡更加扁平，無線側無RNC，優(yōu)化的用戶面體系，數據傳輸從4個降到2個扁平網絡獨立的控制面網元和用戶面網元，MME是純控制面，SAE-GW是用戶面網元控制與承載分離SAE網絡架構和特性IP化簡化復雜的分層結構，網元之間的互連簡單，全IP體現(xiàn)在S1接口和S6a接口ALL IPS4 SGSN保留UTRAN的接入能力，非3GPP的接入,支持多

7、種制式共接入: 2G/3G/LTE/CDMA/WIMAX/WLAN多種接入方式LTE/SAE提供面向分組域的全新架構，無傳統(tǒng)電路域網絡，用戶開機附著時就建立數據通道，永遠在線。永遠在線純分組域網絡10EPS總體架構EPS概念EPS的演進EPS（Evolved packed system）LTE(Long term evolution)SAE(System architecture Evolutoin)E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)EPC(Evolved packed core)CS CoreMGWMSCsH

8、LRRNCRANSGSNGGSNRANeNBHSSSGWP-GWPCRFMME11EPS總體架構EPC基本結構基本結構增加了增加了PCC及計費及計費與與GSM/GPRS/WCDMA互通互通通過通過GTP與與GPRS/WCDMA互操作互操作直接通過直接通過S12支持支持WCDMA與非與非3GPP互通互通與與C網互通網互通12UTRANGERANSGSNHSSMMEServingGate wayPDNGate wayPCRFAF,例如例如IMSeUTRANeNBeNBIP NetworkX2S3S1-MMES6aS11S12S4GxcGxSGiS5/S8S1-UPDN-GW分配分配UE的的IP地址

9、地址基于每用戶的包過濾基于每用戶的包過濾 Bearer層的層的IP錨定點錨定點連接到外部分組網連接到外部分組網SGWeNB之間切換的本地鎖定點之間切換的本地鎖定點3GPP之間切換的移動性錨定之間切換的移動性錨定 IDEL模式下的模式下的DL數據緩存數據緩存分組路由與轉發(fā)分組路由與轉發(fā)PCRF策略控制決策策略控制決策基于流計費控制的功能基于流計費控制的功能向向PCEF提供策略提供策略MME用戶移動性管理用戶移動性管理接入和附著控制接入和附著控制尋呼，切換和漫游控制尋呼，切換和漫游控制E-UTRAN頭壓縮及用戶面加密頭壓縮及用戶面加密在初始消息到達在初始消息到達MME的情況下根據的情況下根據UE提

10、供的信息，或者根據當前提供的信息，或者根據當前POOL的負荷情況選擇的負荷情況選擇MME基于基于AMBR和和MBR的上行承載級速率執(zhí)行和上下行承載準許控制等的上行承載級速率執(zhí)行和上下行承載準許控制等LTE/SAE網絡基本架構（移動/聯(lián)通）13實現(xiàn)GW選擇，調度和傳輸尋呼信息以及BCCH信息，上下行資源動態(tài)分配，無線資源準入控制，移動性管理PDN-GWLTE/SAE網絡基本架構（電信）PCRFeNB之間切換的本地錨定點3GPP之間切換的移動性錨定Idle模式下的DL數據緩存分組路由與轉發(fā)GxcSGi1XHRPDS11S5eUTRANHSSS1-US1-MMES6aHSGWIP NetworkGx

11、X2AF,例如IMSPCRFServingGatewayS2aPDNGatewayMMEeNBeNBeNodeB分配UE的IP地址基于每用戶的包過濾Bearer層面的IP錨定點連接到外部分組網SGW策略控制決策基于流計費控制的功能向PCEF提供策略Gxa接入控制用戶移動性管理尋呼，切換和漫游控制MME14Mobility Management Entity (MME)MMEServingGate wayeUTRANeNBeNBX2S1-MMES11S1-UHSSS6a MME的功能： 接入控制，包括鑒權控制，標識(GUTI，TAI list)指配，用戶標識和設備標識驗證，信令面加密，與eNB之

12、間的一致性保護，2G/3G與EPS之間安全參數以及QoS參數的轉換 許可控制，決定是否可以獲得請求的資源并預留這些資源 移動性管理，實現(xiàn)對UE當前位置的跟蹤和記錄 會話管理，EPS承載管理功能 網元選擇，對S-GW和P-GW的選擇，MME改變時的MME選擇功能，2G、3G切換時選擇SGSN15Serving Gateway (S-GW)MMEServingGate wayeUTRANeNBeNBX2S1-MMES11S1-UHSSS6aPDNGate wayS5/S8PCRFGxcGx S-GW的功能： 對EPS承載進行存儲 路由選擇和數據轉發(fā)功能eNB之間切換以及eNB與2G/3G網絡之間切

13、換的本地錨定點， 3GPP接入系統(tǒng)間切換錨點（終結并中轉2G/3G系統(tǒng)和PGW間的數據流）計費信息收集16Packet Data Network (PDN) Gateway（P-GW）MMEServingGate wayeUTRANeNBeNBX2S1-MMES11S1-UHSSS6aPDNGate wayS5/S8PCRFGxcGxIP網絡網絡CGSGiGy/Gz P-GW是EPS承載在IP層面的錨定點（HA） 3GPP和非3GPP接入系統(tǒng)間切換的錨定點 UE與外部網絡通信的錨點，進行數據格式的轉換 多個PCRF服務于一個P-GW 情況下，進行PCRF的選擇 對EPS承載進行存儲和管理 UE

14、的IP地址的管理和分配 控制UL（上行數據流模板）和DL（下行數據流模板）承載的綁定 基于PCC進行QoS處理，作為PCC的策略執(zhí)行點 收集計費信息17Home Subscriber Server (HSS)MMEServingGate wayeUTRANeNBeNBX2S1-MMES11S1-UHSSS6aPDNGate wayS5/S8PCRFGxcGxIP網絡網絡CGSGiGy/Gz HSS的功能：的功能： 用戶數據管理：數據存儲，包括用戶信息（ IMSI、MSISDN、IMEI/IMEISV 、LTE用戶接入標識、UE-AMBR等），ODB信息，EPS APN簽約信息，漫游相關信息，用

15、戶計費相關信息，鑒權信息 用戶數據管理：對用戶的簽約數據進行相應的操作管理，包括開戶、銷戶，用戶簽約數據的修改，通知MME對用戶簽約數據進行更新 用戶鑒權 根據MME請求向MME提供一組或者多組鑒權參數，支持鑒權業(yè)務相關處理 存儲用戶對應的鑒權算法標識與服務網絡的網絡標識 移動性管理：配合MME發(fā)起的位置登記/注銷通知，完成用戶位置登記/注銷狀態(tài)、以及當前服務MME地址的更新18Policy and Charging Rule Function (PCRF)MMEServingGate wayeUTRANeNBeNBX2S1-MMES11S1-UHSSS6aPDNGate wayS5/S8PC

16、RFGxcGxIP網絡網絡CGSGiGy/Gz PCRF的功能：的功能： 用戶的簽約數據管理 用戶計費策略控制 接受AF的應用請求，并根據SPR的用戶簽約數據進行驗證 根據應用請求生成策略規(guī)則 把規(guī)則做成TFT，使用TFT把SDFs 映射到EPS bearer 提供計費指導 事件觸發(fā)條件定制 業(yè)務優(yōu)先級處理 QOS控制功能19網絡架構-Gateway合設n作為一種優(yōu)化架構，Serving Gateway 和 PDN Gateway可以合一部署。SGiS12S3S1-MMEPCRFS7S6aHSSOperators IP Services (e.g. IMS, PSS etc.)Rx+S10UE

17、UTRANGERANSGSN“ LTE-Uu”E-UTRANMMES11S5ServingGatewayPDNGatewayS1-US4 20網絡架構Home Routed的漫游方式nS5和S8接口存在GTP和PMIP協(xié)議兩種可能選擇。nS5和S8a/b接口不需要級聯(lián)（chaining），即漫游Home Routed Traffic場景只需要S8a/b漫游接口，不需要S5接口同時存在。S6aHSSS8aS3S1-MMES10UTRANGERANSGSNMMES11ServingGatewayUE“LTE-UuE-UTRANS12HPLMNVPLMNPCRFS7Rx+SGiOperators I

18、P Services (e.g. IMS, PSS etc.)PDNGatewayS1-US421網絡架構Local Breakout的漫游方式S6aHSSS5S3S1-MMES10GERANUTRANSGSNMMES11ServingGatewayUE“ LTE -Uu ”E-UTRANS4HPLMNVPLMNV-PCRFS7SGiPDN GatewayS1-UH-PCRFS9Home Operators IP Services Rx+Visited Operator PDNS12Rx+22EPC網絡與UMTS的互通架構UTRANGERANSGSNHSSMMEServingGate wayP

19、DNGate wayPCRFAF,例如例如IMSeUTRANeNBeNBIP NetworkX2S3S1-MMESI1S12S4GxcGxSGiS6S1-UOFCSOCSRfRoGnS6aGn/Gp數據數據信令信令23Non-3GPP網絡接入的SAE架構（S2a/S2b）nPGW支持S2a/S2b接口實現(xiàn)non-3GPP接入nS2a支持從trusted non-3GPP接入，S2b支持從untrusted non-3GPPnS2a基于PMIP和MIPv4協(xié)議，S2b基于PMIPv6協(xié)議SGiPCRFGxHSSS2bWn*Operators IP Services (e.g. IMS, PSS

20、etc.)SWm*SWx*UntrustedNon-3GPP AccessSWa*HPLMNNon-3GPP Networks S6cRx+PDN GatewayePDG3GPP AAA ServerGxbS2aGxaTrusted non-3GPPAccessSTa*GxcS5 S6a 3GPPAccessServingGateway UE SWu*HSGW24目錄SAE/EPC技術演進技術演進1EPC網絡架構及主要網元網絡架構及主要網元2EPC/SAE主要接口及流程主要接口及流程4運營商組網策略運營商組網策略5LTE商用情況介紹商用情況介紹6EPC關鍵技術關鍵技術325互操作的技術背景介紹

21、p 初期網絡建設覆蓋不全p 希望2/3G業(yè)務獲得更好的業(yè)務質量p 在升級至4G終端后，希望保留原號碼p 移動過程中希望業(yè)務不會中斷 （如：高速行駛的車內的進行的視頻會議）p 在4G覆蓋的區(qū)域內希望總能夠使用4G接入SGSNUTRANGERANGGSNMMES-GWE-UTRUANP-GWPDN互通？ 原2/3G用戶通過GU接入EPC切換？ 4G終端離開LTE覆蓋26與與2/3G的語音互的語音互操作操作技術（技術（1/4）利用運行在利用運行在PSPS域之上的域之上的IMSIMS來直接提供來直接提供VoIP.VoIP. 主要是為了解決當單射頻主要是為了解決當單射頻UE 在在LTE/Pre-LTE

22、網絡和網絡和2G/3G CS 網絡之間移動時，即保證單射頻網絡之間移動時，即保證單射頻UE 在在IMS 控制控制的的VoIP 語音和語音和CS 域語音之間的平滑切換域語音之間的平滑切換Voice over Voice over IMS(SRVCC)IMS(SRVCC)當終端要發(fā)起當終端要發(fā)起/ /接受語音呼叫時，網絡把終端強行切換到接受語音呼叫時，網絡把終端強行切換到2G/3G2G/3G電路域網絡電路域網絡CS fallbackCS fallback 即雙待手機方式。手機同時工作在即雙待手機方式。手機同時工作在LTELTE和和CSCS方式，前者提供數據業(yè)務，后者提供方式，前者提供數據業(yè)務，后者

23、提供語音業(yè)務。這是純粹基于手機的方案，對網絡無特別要求語音業(yè)務。這是純粹基于手機的方案，對網絡無特別要求. .SVLTESVLTE（Simultaneous Simultaneous Voice and LTEVoice and LTE）采用采用Skype、QQ等客戶端來提供等客戶端來提供LTE的語音。的語音。LTE具備高帶寬、低時延、永遠在具備高帶寬、低時延、永遠在線、全線、全IP等特點，為等特點，為OTT的發(fā)展帶來了天然的便利的發(fā)展帶來了天然的便利.OTTOTT（Over-Over-The-TopThe-Top）方式）方式Data Only,只能使用PS域天然地不能使用CS域業(yè)務27與與2

24、/3G的語音互操作技術（的語音互操作技術（2/4）LTE/MME主動把終端從LTE回落到2G/3G的網絡需要升級改造MSC，或引入新網元IWS，開發(fā)S102接口與MME對接傳遞CS信令 由于CDMA電路域不支持Video,所以對于Video over LTE的fallback是無效的 終端和eNodeB也要做升級n CSFB28與與2/3G的語音互操作技術（的語音互操作技術（3/4）n SRVCC原理在LTE覆蓋范圍內采用VoIMS的方式來提供語音，即語音業(yè)務基于LTE/EPC分組網絡實施，LTEEPC網絡提供語音業(yè)務的信令和媒體面承載，利用IMS網絡提供LTE VoIP的路由，控制和業(yè)務觸發(fā)

25、。當LTE沒有達到全網覆蓋的情況下，語音呼叫過程中如果終端移動出LTE覆蓋范圍時，借助SRVCC技術可以將語音切換到2G/3G網絡的電路域p-Handling the Relocation Preparation procedure requested for the voice component from MME via Sv interface;p-Invoking the session transfer procedure from IMS to CS ;p-Coordinating the CS Handover and session transfer procedures;p-

26、Handling the MAP_Update_Location procedure without it being triggered from the UE.29與與2/3G的語音互操作技術（的語音互操作技術（4/4）3GPP2 SRVCCTS-23216In order to support SRVCC emergency session domain transfer for UEs in Limited Service Mode (e.g. UICC-less), the MME shall support Limited Service Mode UE emergency att

27、ach defined in TS 23.401 2 using unauthenticated IMSI or equipment identifier30S1-CS1-US11E-UTRUANMMES-GWS5GERANUTRANSGSNHSSS6aIuGbPDN-GWSGiPCRFGxEPSRxPDN R8以前的 PS中，SGSN與GGSN之間通過Gn/Gp接口、SGSN和SGSN之間通過Gn/Gp接口互通，執(zhí)行GTPv1信令 EPC網絡中，MME與S-GW通過S11接口、MME和MME之間通過S10接口互通，執(zhí)行GTPv2信令 因此，至少需要一個網元同時支持GTPv1/GTPv2和UM

28、TS/EPS流程、在互通過程中面向網絡左右扮演不同的角色、提供用戶上下文的映射轉換、重建和更新用戶面隧道。LTE與3GPP網絡的數據互操作（1/6）GTPv2GTPv2BearerBearerGTPv1GTPv1PDPPDPGn? ?Legacy GU Network 31Page 31GTPv1GTPv1和和GTPv2GTPv2版本的比較版本的比較 ( (控制面控制面) )（2/62/6）GTPv1GTPv1GTPv2GTPv2應用接口僅Gn/GpS3、S4、S5/S8、S10、S11組類信元不支持支持 (Grouped IE)編碼格式TV或TLVTLIV同類IE區(qū)分只能通過信元在消息中出現(xiàn)

29、的順序區(qū)分引入Instance用來區(qū)分同一條消息中相同類型、不同用途的信元 (如F-TEID和Bearer-Context)Grouped IE直通通過重復定義子參數由于引入了Grouped類型信元，可以很容易通過定義Group內的子信元避免重復Fallback并未明確定義與GTPv0之間fallback的場景明確定義了GTPv2 fallback to GTPv1的場景機制；明確定義不支持GTPv2 fallback to GTPv0其他N/A支持多Bearer的批量操作，Piggyback堆疊消息等技術優(yōu)點優(yōu)點簡單應用的接口廣泛，便于產品融合組類信元可實現(xiàn)信元嵌套，使用靈活同類型信元不再需

30、要維護排序缺點缺點與GTPv2優(yōu)勢相反復雜32LTELTE與與3GPP3GPP網絡的數據互操作（網絡的數據互操作（3/63/6）P-GWMMES-GWE-UTRUANSGSNUTRANGERANGnS5GnE-UTRAN與Pre-R8 UMTS Core互通pEPS與UMTS之間通過GTPv1接口互通p傳統(tǒng)的UMTS PS網絡和SGSN不需要作任何改動pP-GW和SGSN之間通過Gn接口互通，P-GW扮演UMTS PS網絡中GGSN的角色pMME與SGSN之間通過Gn接口互通，MME在移動切換管理過程中扮演UMTS PS網絡中SGSN的角色方案一33SGSNMMEGnGnS-GWP-GWLeg

31、acy CoreEPCLTELTE與與3GPP3GPP網絡的數據互操作（網絡的數據互操作（4/64/6）PDNIu-PSS1-UUser Plane via Iu-PSUser Plane via GnUser Plane in E-UTRANGTPv1GTPv1l 流程實現(xiàn)參考TS 23.401 “Annex D (normative): Interoperation with Gn/Gp SGSNs”l 在傳統(tǒng)的Packet Core網絡層面，Gn/GP SGSN無需感知與EPC的互通與操作，繼續(xù)執(zhí)行GTPv1信令，在移動切換流程中只需要將MME視為Gn/Gp SGSN、將PGW視為GGS

32、N即可l 在EPC網絡層面，MME和P-GW分別實現(xiàn)傳統(tǒng)Packet Core中的SGSN和GGSN功能，與傳統(tǒng)SGSN通過Gn互通互切換l MME實現(xiàn)PDP Context和EPS Bearer的映射轉換以及QoS的轉換GERAN/UTRANE-UTRANeNodeBHLR/HSSGr34P-GWMMES-GWE-UTRUANS4 SGSNUTRANGERANS4S3Iu/GbE-UTRAN與R8 UMTS Core互通pEPS與UMTS之間通過GTPv2接口互通p傳統(tǒng)的UMTS PS網絡需要升級至R8pS-GW和SGSN之間通過S4接口互通，交互GTPv2信令，并在非DT部署下執(zhí)行數據面報

33、文的轉發(fā)pMME和SGSN之間通過S3接口互通，并實現(xiàn)移動切換管理過程中的S10接口功能LTELTE與與3GPP3GPP網絡的數據互網絡的數據互操作操作（5/65/6）方案二35SGSNMMES3S4S-GWP-GWPDNS12S1-US5User Plane via S12User Plane via S4User Plane in E-UTRANGTPv2GTPv2Legacy CoreEPCl 流程實現(xiàn)參考TS 23.401 ” 5.3.3 Tracking Area Update procedures”和“5.5.2 Inter RAT handover”l 在傳統(tǒng)Packet Cor

34、e網絡層面，S4-SGSN需要感知與EPC的互通與操作，面向EPC執(zhí)行GTPv2信令l 在EPC網絡層面，MME和P-GW可以感知與傳統(tǒng)Packet Core的互通與操作l S4-SGSN實現(xiàn)EPS Bearer到PDP Context的映射轉換以及QoS的轉換l MME實現(xiàn)PDP Context到EPS Bearer的映射轉換以及QoS的轉換GERAN/UTRANE-UTRANeNodeBHLR/HSSS6d方案三LTELTE與與3GPP3GPP網絡的數據互網絡的數據互操作操作（6/66/6）36Page 36LTELTE與與3GPP3GPP網絡的網絡的數據數據互操作：方案比較互操作：方案比

35、較Interoperation with Gn/Gp SGSNInter RAT HO/Area Update組網形式SGSN與P-GW直接互通，EPC中的S-GW周邊網絡不需要調整；SGW與S-GW直接互通，P-GW周邊不需要作任何調正；信令流程EPC流程 + 傳統(tǒng)的UMTS CN流程完全的EPC流程GTP-C(1) SGSN和MME通過Gn建立GTP隧道(2) SGSN和PGW通過Gn/Gp建立GTP隧道(1) SGSN和MME通過S3接口建立GTP隧道(2) SGSN和SGW通過S4接口建立GTP隧道GTP-U(1) 基于SGSN和P-GW間Gn接口 (非DT)(2) 基于UTRAN和P

36、-GW間Iu-PS接口 (DT)(1) 基于SGSN和S-GW間S4接口 (非DT)(2) 基于UTRAN和S-GW間S12接口 (DT)安全網元需求(1) PGW支持GTPv1/GTPv2(2) MME支持GTPv1/GTPv2(3) 切換到GU接入后，不再需要S-GW(1) SGSN支持GTPv1/GTPv2 (S4 SGSN)(2) 切換到GU接入后，需要S-GW優(yōu)點優(yōu)點投資小，部署快，不需要升級原2/3G網絡設備EPC核心網信令流程統(tǒng)一，整個網絡中只存在一個GTP協(xié)議版本；易于維護，簡化對維護人員的培訓缺點缺點EPC核心網不是完全的EPS流程，維護人員需要同時掌握2/3G和4G的信令流

37、程，對新入維護人員必須再回頭培訓GTPv1的知識需要對原2/3G網絡中的SGSN進行升級投資；部分SGSN產品由于平臺限制無法或很難再升級為R8版本37LTELTE與與3GPP23GPP2網絡的數據網絡的數據互操作互操作(1/3)(1/3)p對于CDMA移動網絡運營商來說，由于涉及到不同標準組織定義的不同的網絡之間的互操作，不同的接口、不同的協(xié)議需要得到互通，從CDMA向LTE演進要考慮的問題將比從WCDMA/GSM向LTE演進要復雜得多。p對于CDMA運營商來說，EPC網絡和HRPD網絡之間需要解決數據業(yè)務切換和業(yè)務連續(xù)的問題，因此HRPD需升級為eHRPD網絡實現(xiàn)與EPC網絡實現(xiàn)互通。38

38、LTELTE與與3GPP23GPP2網絡的數據網絡的數據互操作互操作(2/3)MSCeBSCBTSUEIWSS102CDMACDMA 1X 1XCDMACDMA eHRPD eHRPDLTELTE CDMA與與LTE互操作帶互操作帶來的好處來的好處 語音與數據業(yè)務的連續(xù)性 統(tǒng)一管理用戶簽約數據（HSS） 統(tǒng)一的多PDN連接（CTWAP、CTNET） 統(tǒng)一的數據錨點（PGW） 統(tǒng)一的計費點（PGW） 簡化鑒權流程，縮短切換時延升級升級HRPDHRPD為為eHRPDeHRPD網絡，需新增網絡，需新增HSGWHSGW，無線升級，無線升級BSCBSC為為eANeAN。39LTELTE與與3GPP23G

39、PP2網絡的數據網絡的數據互操作互操作（3/3）PDSNPDSNHSGWHSGWLTELTEeHRPDeHRPDHRPDHRPDAN/PCFAN/PCFeAN/ePCFeAN/ePCFLTELTE業(yè)務平臺業(yè)務平臺SGWSGWMMEMMEPGWPGWLTE/eHRPDLTE/eHRPD終端終端HRPDHRPD終端終端eHRPDeHRPDEPCEPCHRPDHRPDAAAAAAHSS/AAAHSS/AAAHAHAInternetInternetEVDOEVDO業(yè)務平臺業(yè)務平臺LTE&EVDOLTE&EVDO業(yè)務平臺業(yè)務平臺PGW是LTE和eHRPD的統(tǒng)一數據錨點，可以保證切換前后終端的IP地址不變

40、，終端在切換后，將自動為PDN連接重建承載，保證切換前后的多APN并發(fā)及業(yè)務體驗。40 LTE與3GPP2 語音互操作（1/3）InternetInterneteNodeBeNodeBBSCBSCMSCe/VLRMSCe/VLRHLRHLRSGWSGWPGWPGWMMEMMEHSSHSSCDMA 1xCDMA 1xLTELTESVLTESVLTE終端終端BTS40p 應用場景：LTE與語音網同步支持(Simultaneous Voice and LTE), 不需要對現(xiàn)有網絡做改造。p 業(yè)務提供：LTE網絡提供PS域數據業(yè)務，語音和短消息業(yè)務由CS網絡提供p 基本原理: 兩張網絡疊加，通過終端實

41、現(xiàn)兩張網絡同時注冊，不需要網絡之間的交互。SVLTESVLTE方式方式41LTE與3GPP2 的語音互操作（2/3）InternetInterneteNodeBeNodeBBSCBSCMSCe/VLRMSCe/VLRHLRHLRSGWSGWPGWPGWMMEMMEHSSHSSIWSIWSCDMA 1xCDMA 1xLTELTEe1xCSFBe1xCSFB終端終端PagingPagingBTS e1xCSFB：終端駐留在LTE，呼叫建立前先重選回cdma IX，CS提供語音p 應用場景：多模終端的Single Radio場景（Single Radio是指LTE/2/3G多模終端在某一時刻只能在一

42、個模的頻率上收發(fā)數據）,LTE建網初期，網絡覆蓋不連續(xù)。p 業(yè)務提供：LTE網絡提供PS域數據業(yè)務, 語音業(yè)務由CS網絡提供p 語音呼叫建立：終端在LTE上進行數據業(yè)務時，如果發(fā)起語音呼叫或者有語音呼叫進入，首先從LTE上重選到CS域，再發(fā)起或者接聽語音呼叫。語音業(yè)務結束后；UE重選回E-UTRAN。e1xCSFB方式42p 應用場景：SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）多模終端的Single Radio場景,LTE覆蓋面較大，核心網部署IMS網絡p 業(yè)務提供：IMS網絡提供VoIP和多媒體業(yè)務，CS域提供語音業(yè)務p 語音呼叫：終端附著在LTE，發(fā)

43、起VOLTE呼叫，終端移動到沒有LTE網絡覆蓋時，IMS控制網絡切換到CDMA 1X網絡繼續(xù)語音通信，語音結束后，終端重選網絡待機。LTE與3GPP2 網絡的語音互操作（3/3）InternetInterneteNodeBeNodeBBSCBSCMSCe/VLRMSCe/VLRHLRHLRSGWSGWPGWPGWIWSIWSCDMA 1xCDMA 1xLTELTESRVCCSRVCC終端終端BTSSRVCC方式MMEMMEHSSHSSIMSIMS SRVCC是為了保證語音呼叫連續(xù)性，而提出的在LTE的覆蓋邊界處，將錨定在IMS域（VCC AS）的語音呼叫從LTE切換到 CS域的一種切換技術。4

44、3技術方案比較技術方案比較對比維度SVLTEe1xCSFBSRVCC終端要求多模雙待多模單待多模單待網絡要求無引入1X CS IWS網元，IWS和MME支持S102接口，IWS和MSC之間存在A1信令接口。新增部署IMS網絡、引入1X CS IWS網元（要求同CSFB）用戶體驗同1X RTT客戶體驗差，呼叫接續(xù)時間變長(正常增加4-5s)切換時延控制在300ms，VoIMS保證語音質量和中斷時延用戶駐留駐留LTE網絡，同時利用一個接收機定期跳到1X接收尋呼駐留LTE網絡，UE通過S102隧道在1x CS MSC進行注冊駐留LTE網絡主流運營商部署初期主要運營商采用KDDI與Sprint預計20

45、13年部署Verizon預計2014年推出44 課程內容 課程內容LTE與與3GPP2 2G/3G網絡網絡的數據互操作的數據互操作非優(yōu)化切換流程：非優(yōu)化切換流程：優(yōu)化切換流程：優(yōu)化切換流程：InternetInternetBTSeNodeBeNodeBeAN/ePCFeAN/ePCF3GPP2 AAA3GPP2 AAASGWSGWPGWPGWMMEMMEHSSHSSeHRPDeHRPDLTELTE終端終端非優(yōu)化切換方案非優(yōu)化切換方案：無需改造現(xiàn)網，切換時延約：無需改造現(xiàn)網，切換時延約2-82-8秒秒優(yōu)化切換方案優(yōu)化切換方案：利用與現(xiàn)網間的新增接口，提供無：利用與現(xiàn)網間的新增接口，提供無損數據業(yè)

46、務切換，并把切換時延減少到損數據業(yè)務切換，并把切換時延減少到1 1秒以內秒以內1. 1. 終端在終端在LTELTE網絡附著。網絡附著。2. 2. 終端利用終端利用S101S101接口完成接口完成eHRPDeHRPD預注冊。預注冊。3. 3. 終端通過終端通過S101S101接口發(fā)起切換流程，同時在切接口發(fā)起切換流程，同時在切換過程中通過換過程中通過S103S103傳輸下行數據。傳輸下行數據。4. 4. 切換完成，切換完成，LTELTE資源釋放。資源釋放。HSGWHSGW3GPP AAA3GPP AAA1. 1. 終端在終端在LTELTE網絡接入進行數據傳輸。網絡接入進行數據傳輸。2. 2. 終

47、端檢測到終端檢測到LTELTE信號弱而信號弱而eHRPDeHRPD信號良好，將中斷信號良好，將中斷LTELTE連接，并接入連接，并接入eHRPDeHRPD繼續(xù)數據業(yè)務。繼續(xù)數據業(yè)務。eHRPDeHRPD預注冊預注冊切換請求切換請求 下行數據下行數據4445技術比較技術比較對比維度非優(yōu)化切換優(yōu)化切換功能保證非實時數據的連續(xù)性，切換過程中會有數據丟失?？杀ＷC實時數據的連續(xù)性，切換過程中沒有數據丟失。性能先斷后連，時延4秒左右。先注冊鑒權后再切，時延不到1S。對網絡的影響 無需新增接口。需新增S101，S103接口。商用情況技術成熟，主流cdma運營商采用此種方案目前技術還不成熟，暫時沒有商用網，日

48、本KDDI有計劃采用此方案。46目錄SAE/EPC技術演進技術演進1EPC網絡架構及主要網元網絡架構及主要網元2EPC/SAE主要接口及流程主要接口及流程4運營商組網策略運營商組網策略5LTE商用情況介紹商用情況介紹6EPC關鍵技術關鍵技術347EPC的接口48eNB之間的互通，實現(xiàn)資源狀態(tài)上報，eNB之間切換、UE上下文釋放S1-ULTE/SAE網絡主要接口S1-MME用于傳送會話管理(SM)和移動性管理(MM)信息GxcSGi1XHRPDS11S5eUTRANHSSS1-US1-MMES6aHSGWIP NetworkGxX2AF,例如IMSPCRFServingGatewayS2aPDN

49、GatewayMMEeNBeNBX2S6a在GW與eNodeB設備間建立隧道，傳送數據包Gxa完成用戶位置信息的交換和用戶簽約信息的管理Gx用于將PCRF的PCC規(guī)則提供給PCEF或從PCEF刪除，將來自PCEF的相關事件傳送至PCRF49S1接口50S6a接口51S10接口52S11接口533GPP 23.401(3gpp access)：定義S5/S8接口基于GTP協(xié)議。控制面使用GTPv2協(xié)議，用戶面使用GTPv1協(xié)議S5/S8接口54P-GW/S-GWGx/GxcGx/Gxc接口55SGi接口56S2a接口L2/L1 IPv4/v6 L2/L1 L2/L1 IPv4/v6 L2/L1

50、IPv4/v6 IPv4/v6UE Trusted Non-3GPP IP Access (MAG) Gateway LMA S2a Tun Ly L2/L1 L2/L1 L2/L1PMIPv6UE Trusted Non-3GPP IP Access (MAG) Gateway LMAS2a L2/L1PMIPv6 IPv6/IPv4 IPv6IPv4 IPv4/v6 L2/L1IPv4L2/L1L2/L1IPv4L2/L1IPv4IPv4Trusted Non-3GPP IP Access (FA) GatewayHAS2a Tun LyTun LyL2/L1UDPUETrusted No

51、n-3GPP IP Access (FA)GatewayHAS2a IPv4IPv4Control PlaneUser PlaneL2/L1L2/L1UDPIPv4IPv4UDPMIPv4MIPv4IPv4UDPMIPv4L2/L1MIPv4Tun LyPMIPv6 MIPv4-FA 57S2b/S2cL2/L1 IPv4/v6 L2/L1 L2/L1 IPv4/v6 L2/L1 IPv4/v6 IPv4/v6UE Gateway LMA S2b Tun Ly L2/L1 L2/L1 L2/L1PMIPv6UE ePDG MAG Gateway LMAS2b L2/L1PMIPv6 IPv6/

52、IPv4 IPv6IPv4 IPv4/v6 Tun LyePDG MAG L2/L1IPv4/v6IPv4/v6IP Access Systemrouter Gateway HAS2c Tun LyL2/L1IPv4/v6L2/L1IPv4/v6L2/L1IPv4/v6IPv4/v6Tun LyL2/L1DSMIPv6L2/L1IPv6/v4L2/L1IPv6/v4L2/L1DSMIPv6GatewayHAS2c UE UE IPv6/IPv4IPv6/IPv4Control PlaneUser PlaneS2b: PMIPv6 S2c: DSMIPv6 58EPC的主要接口說明接口接口協(xié)議協(xié)

53、議協(xié)議號協(xié)議號相關實體相關實體接口功能接口功能S1-MMES1AP36.413eNodeB - MME用于傳送會話管理(SM)和移動性管理(MM)信息S1-UGTPv129.060eNodeB S-GW在GW與eNodeB設備間建立隧道，傳送數據包S11GTPv229.274MME S-GW采用GTP協(xié)議，在MME和GW設備間建立隧道，傳送信令S3GTPv229.274MME SGSN采用GTP協(xié)議，在MME和SGSN設備間建立隧道，傳送信令S4GTPv229.274S-GW SGSN采用GTP協(xié)議，在S-GW和SGSN設備間建立隧道，傳送數據和信令S6aDiameter29.272MME -

54、 HSS完成用戶位置信息的交換和用戶簽約信息的管理S10GTPv229.274MME - MME采用GTP協(xié)議，在MME設備間建立隧道，傳送信令S12GTPv129.060S-GW UTRAN在UTRAN與GW之間建立隧道，傳送數據S2a/2b/2cPMIPv6/MIPv4/DSMIPV6RFC5213P-GW Trusted Non-3GPP IP Accesse用于傳送非3GPP接入的業(yè)務接入信息S5/S8GTPv229.274S-GW P-GW采用GTP協(xié)議，在GW設備間建立隧道，傳送數據包59GTP協(xié)議 GTP（GPRS Tunneling Protocol）是一個高層協(xié)議，位于TCP

55、/IP和UDP/IP等協(xié)議上，提供主機間端到端的通信。 GTP協(xié)議包括GTP-C和GTP-U。GTP-C是控制面協(xié)議，負責隧道的建立、使用、管理和釋放。GTP-U是用戶面協(xié)議，對用戶數據進行封裝，并在隧道中傳輸。 GTP隧道通過隧道標識（TEID）實現(xiàn)在路徑協(xié)議上的復用。這種復用包括不同用戶、不同分組協(xié)議、不同QoS等級的復用 隧道協(xié)議的使用使得通信的網元間可以支持任何類型的用戶協(xié)議，可以省去不同的網絡層協(xié)議的轉換 隧道協(xié)議還有利于在公網中傳輸時采用網絡安全技術，如數據完整性保護、數據加密等。Data Link headerIP headerTCP/UDP headerGTP headerT-

56、PDUVerPTE*PNSMessage typelengthTEIDSN60Diameter 協(xié)議 Diameter協(xié)議是一種新型AAA的協(xié)議，多用于和HSS、OCS和其他網元交互的接口上 Diameter協(xié)議包括基礎協(xié)議 和應用協(xié)議，Diamete基礎協(xié)議為各種認證、授權和計費業(yè)務提供了安全、可靠、易于擴展的框架，而應用協(xié)議擴展了基本協(xié)議，用以完成特定的接入和應用業(yè)務 3GPP采用Diameter協(xié)議作為EPC網元間涉及到與用戶鑒權、策略、計費管理相關的接口協(xié)議，如S6a、Gx、Gy等接口 Diameter協(xié)議承載在IP/SCTP協(xié)議之上，具備IP的尋址特性，基于SCTP偶聯(lián)保證傳輸的可靠

57、性61 RLC RRC L1 G MM / SM / SMS RRC MAC L1 RANAP L2 Relay L1 L2 SGSN RNS MS Iu-Ps Uu RLC SCCP Signalling Bearer MAC L1 Signalling Bearer RANAP SCCP G MM / SM / SMS EUTRAN&UTRAN對比uS1-MME明確基于IPuS1-MME更簡單EPC控制面協(xié)議棧和3G網絡對比62 L1 RLC PDCP MAC E.g. , IP , PPP Application L1 RLC PDCP MAC L1 UDP/IP GTP - U L2

58、Relay L1 UDP/IP L2 GTP - U E .g. , IP , PPP 3G - SGSN UTRAN MS Iu-PS Uu Gn Gi 3G - GGSN L1 UDP/IP GTP -U L2 L1 UDP/IP GTP - U L2 Relay EUTRAN&UTRAN對比uS1-U和Iu-PS用戶面基本相同EPC用戶面協(xié)議棧和3G網絡對比63SCCPSCCPGrSGSNHLRTCAPMAPTCAPMAPSignallingBearerSignallingBearerIPIPS6aMMEHSSSCTPdiameterSCTPdiameterL1BearerL1Beare

59、rS6a/Gr控制面協(xié)議對比64LTE數據業(yè)務流程u用戶使用EAP-AKA方式，同時MME、HSS進行接入認證；uMME為用戶選擇SAE-GW，并指示SAE-GW為用戶建立默認承載u用戶數據流通過eNdeB、SAE GW轉發(fā)到數據業(yè)務網uPCRF為用戶數據流提供Qos的控制策略u用戶通過拜訪地網絡接入，訪問歸屬地業(yè)務，通過漫游地MME以及歸屬地HSS完成接入認證；S-GW為用戶建立到歸屬地P-GW的數據轉發(fā)隧道；歸屬地PCRF為用戶數據流提供Qos的控制策略u用戶通過拜訪地接入數據業(yè)務網，認證仍需回歸屬地HSS認證。65UE附著過程UE 發(fā)送附著消息給MME，進行網絡注冊，也就是網絡附著（ne

60、twork attachment） 鑒權 MME發(fā)送創(chuàng)建默認承載消息給S-GW S-GW把創(chuàng)建默認承載消息轉發(fā)給P-GW PDN-GW為新的會話建立向PCRF申請策略,然后安裝必要的過濾器（SDF）66業(yè)務請求過程EPC支持兩種業(yè)務請求: UE發(fā)起的業(yè)務請求：UE發(fā)給MME，要求業(yè)務接入 網絡發(fā)起的業(yè)務請求：當PDN-GW接到DL數據包時，由網絡對注冊用戶發(fā)起業(yè)務請求 任一業(yè)務請求都可以觸發(fā)專用承載的建立（取決于業(yè)務請求的QoS）: UE can send a request bearer-allocation message to MME after the service request