EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)介紹課件

EPC介紹

EPC介紹

EPC關(guān)鍵技術(shù)介紹EPC業(yè)務(wù)流程介紹EPC關(guān)鍵技術(shù)介紹EPC的標準化進展31可行性研究階段2004年12月正式立項至2006年6月完成。主要是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可行性研究，輸出的基準協(xié)議是3GPPTR23.882:"3GPPsystemarchitectureevolution(SAE):Reportontechnicaloptionsandconclusions"2Stage1（需求階段）定義SAE的需求，2006年12月完成輸出的基準協(xié)議是3GPPTS22.278:"Servicerequirementsforevolutionofthesystemarchitecture:"3Stage2（技術(shù)實現(xiàn)階段）定義SAE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能實體及其相互接口。2008年6月完成輸出的基準協(xié)議包括：3GPPTS23.401:"GeneralPacketRadioService(GPRS)enhancementsforLongTermEvolution(LTE)access“3GPPTS23.402:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):Architectureenhancementsfornon-3GPPaccesses"4Stage3（協(xié)議實現(xiàn)階段）定義各接口上的具體協(xié)議。2009年3月完成當前定義的協(xié)議有：3GPPTR24.801:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE);CTWG1aspects"3GPPTR29.803:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):CTWG4aspects"3GPPTR29.804:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):CTWG3aspects"EPC的標準化進展31可行性研究階段2Stage1（需求階段

3GPP標準組織與制定階段階段1：需求SA1/NGMN階段2：結(jié)構(gòu)EPSbySA2LTEbyRAN3階段3：詳細實現(xiàn)EPCCT1/3/4SA3/5/5LTERAN1/2/3/4/5SA3/5RAN1-物理層RAN2-L2與L3無線協(xié)議RAN3-結(jié)構(gòu)與S1/X2接口RAN4-RF與RRM性能要求RAN5-終端測試3GPP標準組織與制定階段階段1：需求EPC主要協(xié)議介紹TS23.401GPRSenhancementsforE-UTRANaccessTS23.402Architectureenhancementsfornon-3GPPaccessesTS23.203PolicyandchargingcontrolarchitectureTS23.216SingleRadioVoiceCallContinuity(SRVCC)TS23.272CSfallbackinEvolvedPacketSystem(EPS)Stage2TS33.4013GPPSAESecurityarchitectureTS33.4023GPPSAESecurityaspectsofnon-3GPPaccessesEPC主要協(xié)議介紹TS23.401GPRSenhanceEPCArchitecture(3GPPStandard)SGSNHSSMMESGWPGWBSCRNCBTSNodeBeNodeBOperator'sServicesPCRFControlplanetrafficUserplanetrafficEPCS6dS6aS3S4S10S11S1-MMES1-US5(GTP)RxGxSGiSAE-GW:SGW+PGWHSS,MME,SAE-GWrealizeLTEaccessandinterworkingwithNon3GPPnetwork.BasedonGTPmobility,S4SGSNsupportlegacyUTRAN&GERANaccess.BasedonMIPmobility,ePDG/AAA/PCRFincreasenetworkQoSandsecurity.Flat

Architecture,AccessAgnostic,Separationofcontrolplanefromuserplane,andallIPePDGS2bS2a/cNon3GPPAccessNetworkS10xS10x3GPPCSCoreMobilitybasedon

MIPHandoverOptimization6EPCArchitecture(3GPPStandarEPC主要接口介紹接口協(xié)議協(xié)議號相關(guān)實體接口功能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(shè)備間建立隧道，傳送數(shù)據(jù)包S11GTPv229.274MME–S-GW采用GTP協(xié)議，在MME和GW設(shè)備間建立隧道，傳送信令S3GTPv229.274MME–SGSN采用GTP協(xié)議，在MME和SGSN設(shè)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(shè)備間建立隧道，傳送數(shù)據(jù)和信令S6aDiameter29.272MME-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(shè)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(shù)據(jù)S2aPMIPv6/MIPv4RFC5213P-GW–TrustedNon-3GPPIPAccesse用于傳送非3GPP接入的業(yè)務(wù)接入信息S5/S8GTPv229.274S-GW–P-GW采用GTP協(xié)議，在GW設(shè)備間建立隧道，傳送數(shù)據(jù)包EPC主要接口介紹接口協(xié)議協(xié)議號相關(guān)實體接口功能S1-MME支持3GPP接入，EPC新增網(wǎng)元的主要功能點MMEServingGWPDNGWNAS信令處理NAS信令的安全保護3GPP內(nèi)不同節(jié)點之間的移動性管理空閑移動終端的跟蹤和可達TAList管理PDNGW和ServingGW選擇MME和SGSN的選擇合法監(jiān)聽漫游控制安全認證承載管理eNodeB之間的切換的本地錨點E-UTRAN空閑模式下數(shù)據(jù)緩存以及觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)側(cè)ServiceRequest流程合法監(jiān)聽數(shù)據(jù)包路由和轉(zhuǎn)發(fā)上下行傳輸層數(shù)據(jù)包標記基于用戶和QCI力度的統(tǒng)計（用于運營商間計費）基于用戶、PDN和QCI力度的上行和下行的計費基于用戶的包過濾合法監(jiān)聽IP地址分配上下行傳輸層數(shù)據(jù)包標記PCCnon-GBR的基于AMBR的下行速率控制GBR的基于MBR的下行速率控制DHCPv4和DHCPv6（client、server）上行和下行的承載綁定上行承載綁定校驗類似SGSN的控制面功能類似SGSN的用戶面功能類似GGSN的功能支持3GPP接入，EPC新增網(wǎng)元的主要功能點MMEServiTA(TrackingArea)List——移動管理優(yōu)化

TAList1TAList2IdeaofTAListAllthetrackingareasinaTrackingAreaListtowhichaUEisregisteredareservedbythesameservingMME.TheMMEmayinitiatetheGUTIReallocationproceduretoreallocateTAIlistatanytimewhenasignalingassociationisestablishedbetweenUEandMME.TheTAIlistmayalsobereallocatedbytheAttachortheTrackingAreaUpdateproceduresTheUEdoesn’tneedtriggerTAupdateprocedurewhentheUEmovesinthesameTAList.TheTrackingAreaIdentityisconstructedfromtheMCC(MobileCountryCode),MNC(MobileNetworkCode)andTAC(TrackingAreaCode).TA1TA2TA5TA4TA3MMETA(TrackingArea)List——移動管理優(yōu)ISR(IdleSignalingReduction)——移動管理優(yōu)化TA1TA3RA3TA2TA4TA5RA1RA2TAList1TAList2ISRCombinedArea=TAList+RATheUEdoesn’tneedtriggerTAupdateprocedurewhenitmovesinthecombinedarea.ISRisnotrecommendedtodeployincommercialphasebecauseofitscomplexityandlessbenefits.CombinedareaRA4ISR(IdleSignalingReduction)IPv4v6雙棧（DualStack）EPS承載處理IPv4v6承載的優(yōu)勢承載類型LTE2/3G備注IPv4YYUE獲取IPv4地址轉(zhuǎn)發(fā)IPv4報文Ipv6YYUE獲取IPv6地址轉(zhuǎn)發(fā)IPv6報文IPv4v6YY/NUE獲取IPv4和v6地址和轉(zhuǎn)發(fā)IPv4和v6報文解決在1個PDP上下文中傳送IPv4和IPv6地址的用戶數(shù)據(jù)，減少了需要的承載上下文數(shù)量終端SGSN/MMEPDN-GW根據(jù)終端的能力在請求建立的承載類型具備IPv6和IPv4能力請求IPv4v6IPv4終端請求IPv4IPv6終端請求IPv6終端能力不明，請求IPv4v6

MME/SGSN根據(jù)如下條件，向PGW請求標示DualStackFlagUE是否簽約DualStack，否則拒絕，否則返回給UE“subscriptionlimitation”UE是否可能切換到不支持IPv4v6網(wǎng)絡(luò)，是則返回給UE“singleaddressbearersonly”PGW檢查如下條件，判斷是否接受DualStack請求若不允許該APN使用兩個IP地址，則只分配一個IP地址，并返回給UE“networkpreference”如果允許該APN使用兩個IP地址，則分配IPv4地址和IPv6地址，接受請求R8網(wǎng)絡(luò)IPv4v6雙棧承載的處理方式LTE與2/3G承載之間要求一對一映射IPv4v6雙棧（DualStack）EPS承載處理IPvEPC網(wǎng)絡(luò)的安全優(yōu)化UEeNBeNBXuXuMMES1-CS1-CX2EvolvedPacketCore(EPC)E-UTRANSAEGWS1-US1-USecuritylayer1Securitylayer2Securitylayer1EPSSecurityandUMTSSecurityinCommonEPSaccessauthentication:AKAEPSSecurityandUMTSSecurityinDifferenceEPSsecuritylayersAS（AccessStratum）securitySecuritybetweenUEandeNB（E-UTRAN）,includingRRCsignalingconfidentiality,RRCsignalingintegrityandUP(UserPlane)confidentialityNAS（NonAccessStratum）securitySecuritybetweenUEandMME,includingNASsignalingconfidentialityandNASsignalingintegrityNetworkDomainSecuritySecuritybetweenlayer1andlayer2,adoptingNDS/IPsecSNOW3GAESZTEsupporttheabovealgorithmsaccordingto3GPP33series.ASandNASalgorithmsEPC網(wǎng)絡(luò)的安全優(yōu)化UEeNBeNBXuXuMMES1-CSEPC網(wǎng)絡(luò)中SGSN網(wǎng)元類型分析SGSN為GnGpSGSNSGSN為S4SGSN優(yōu)點對原有GPRS網(wǎng)絡(luò)改動少原2/3G用戶的業(yè)務(wù)流程和用戶感受度沒有太大改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單在運營商網(wǎng)絡(luò)中只有一張網(wǎng)絡(luò)，即EPC網(wǎng)絡(luò)；運營商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)只需要一套簽約數(shù)據(jù)管理：HSS；運營商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)只需要一套DNS：R8DNS（EPCDNS）；與非3GPP網(wǎng)絡(luò)的互通不存在問題；本網(wǎng)內(nèi)只有一套計費體系：EPC計費；支持ISR利于后續(xù)新功能的擴展缺點GnGpSGSN無法獲取用戶屬性，無法選擇GGSN還是PGW兩套不同的簽約數(shù)據(jù)管理：HLR和HSS需要支持Pre-R8DNS（GPRSDNS）和R8DNS（EPCDNS）需要支持GPRS和EPC兩套計費不支持ISR功能，在S3/S4SGSN和MME間實現(xiàn)不利于后續(xù)新功能的擴展與非3GPP網(wǎng)絡(luò)的互通存在問題：與非3GPP網(wǎng)絡(luò)互通時一個基本的要求是非優(yōu)化切換時PGW地址要錨定，而PGW地址的錨定是通過移動性管理網(wǎng)元將PGW通知HSS保存而達到的。但由于Gn/GpSGSN使用HLR，即無法通知也無法將PGW地址保存在HSS。對原有GPRS網(wǎng)絡(luò)改動大，需要將原Pre-R8SGSN升級成S3/S4SGSN。網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，S3/S4SGSN的加入，特別是還要考慮與原有GPRS網(wǎng)絡(luò)互通時，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜。原2/3G用戶的業(yè)務(wù)流程和用戶感受度有改變2/3G接入時的業(yè)務(wù)流程與原有流程有變動，主要體現(xiàn)在以下兩點：從原來的UE觸發(fā)流程為主變成了網(wǎng)絡(luò)側(cè)流程為主，需要手機支持網(wǎng)絡(luò)側(cè)流程；取消了QoS協(xié)商，在無線無法滿足下發(fā)的QoS要求時，將直接刪除承載。結(jié)論從長期發(fā)展角度看，優(yōu)選采用S4SGSN。EPC網(wǎng)絡(luò)中SGSN網(wǎng)元類型分析SGSN為GnGpSGSNChoice1:InterworkingWith

S4SGSNHSSGSMUTRANServiceContinuityGbIu-PSS4SGSNS4S-GWMMEP-GWInternet&SevicenetworkLTES1-MMES1-US10SGiS5/S8S12S6dS6aEPCS3

GTPv2UDP

IP

L2

L1

GTPv2UDP

IP

L2

L1

S4SGSNMME/SGWS3/S4DiameterSCTP/TCP

IP

L2

L1

DiameterSCTP/TCP

IP

L2

L1

S4SGSNHSSS6dChoice1:InterworkingWithS4Choice2:InterworkingWith

Gn/GpSGSNHSSGSMUTRANServiceContinuityGbIu-PSS-GWMMEP-GWInternet&SevicenetworkLTES1-MMES1-US10SGiS5/S8Gn/GpSGSNS12Gn/GpS6aGrEPCGn/Gp

TosupportGERAN/UTRANhandoverfromGERAN/UTRANtoLTE,theSGSNmustbeupgradedtoR8LTEtoGERAN/UTRANsupportedonpreR8SGSNDoesnotsupportofR8featureISRManyprotocols:GTPv0,V1andV2,Diameter,MAPViaGn/GpSGSNViaS4SGSNNeedupgradingonSGSNSupportofR8featureasISRFewerprotocolsinthenetwork:GTPv2,DiameterChoice2:InterworkingWithGnR8QoS與PreR8QoS差異性GERAN/UTRANEUTRANSGSNGGSNMMESAE-GWPreR8PCNR8EPCMusicTVStockWEBPreR8MainQoSProfileTrafficClassARP、GBR、MBRTrafficHandlingPrioritySignallingIndicationSourceStatisticsDescriptorPacketDelayBudgetPacketLossRate

R8MainQoSProfileQoSClassIdentifier,QCIARP、GBR、MBRUEAMBRAPNAMBR2G/3G網(wǎng)絡(luò)支持網(wǎng)絡(luò)和UE對QoS的協(xié)商，EPS中QoS不支持協(xié)商，控制全部在網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，如果部署PCC則由PCRF控制，否則在P-GW靜態(tài)配置QoS策略；EPS和2G/3G的QoSProfile中包含的參數(shù)不同。EPS的QoSProfile中的參數(shù)包括：UE的QoS參數(shù)UE-MABR和APN-AMBR，以及承載層的QoS參數(shù)QCI,ARP,GBRandMBR。2G/3G網(wǎng)絡(luò)的QoSProfile中的參數(shù)都是基于承載級別的，包括Trafficclass,MBR,GBR,ARP等；3GPP協(xié)議已經(jīng)制定了標準的R8與PreR8QoS轉(zhuǎn)換機制。R8QoS與PreR8QoS差異性GERAN/UTRStandardizedQCICharacteristicsThisQCIistypicallyassociatedwithanoperatorcontrolledservice,i.e.,aservicewheretheSDFaggregate'suplink/downlinkpacketfiltersareknownatthepointintimewhentheSDFaggregateisauthorized.QCIResourceTypePriorityPacketDelayBudgetPacketErrorLossRateExampleServices1GBR2100

ms10-2ConversationalVoice24150

ms10-3ConversationalVideo(LiveStreaming)3350

ms10-3RealTimeGaming45300

ms10-6Non-ConversationalVideo(BufferedStreaming)5Non-GBR1100

ms10-6IMSSignalling66300

ms10-6Video(BufferedStreaming)

TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfilesharing,progressivevideo,etc.)77100

ms10-3Voice,

Video(LiveStreaming)

InteractiveGaming88300

ms10-6Video(BufferedStreaming)

TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfilesharing,progressivevideo,etc.)99StandardizedQCICharacteristiMGCF/MGWSCCASIMSCSCF多種LTE語音業(yè)務(wù)解決方案EPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCSMGWMMESAE-PGWCSINTRENETSGseNodeBEPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCSMGWMMESAE-PGWCSINTRENETSveNodeBEPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCMMESAE-PGWCSINTRENETeNodeBCSFB-UEspeechfallbackto2/3G,NoVoIPonLTEUE發(fā)起MO和接收MT呼叫時，需首先切換回CS無線網(wǎng)絡(luò)。

適用于2/3G電路域與LTE無線網(wǎng)絡(luò)重疊部署的場景。需要升級所有與LTE有重疊無線覆蓋區(qū)域的VMSC，以支持類似Gs接口的SGs接口聯(lián)合位置更新、尋呼、短消息等功能。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，不需要部署IMS。SRVCC-LTEVoIPwithIMScontrol基于LTE實現(xiàn)語音和多媒體業(yè)務(wù)，LTE無線覆蓋可以作為2G/3G無線的補充?；赟CCAS和SRVCC增強MSC的控制，LTE語音能夠切換到CS網(wǎng)絡(luò)。需要部署IMS網(wǎng)絡(luò)作為多媒體業(yè)務(wù)統(tǒng)一控制平臺?？梢圆渴皙毩⒌腟RVCC增強MSC，支持Sv接口和SIP接口，避免所有MSC的升級。GANC-LTEVoIPwithCScontrol基于LTE實現(xiàn)語音和多媒體業(yè)務(wù)，LTE無線覆蓋可以作為2G/3G無線的補充，支持向CS的平滑切換。部署IWF模擬BSC/RNC，向傳統(tǒng)CS網(wǎng)絡(luò)發(fā)起呼叫和切換，CS網(wǎng)絡(luò)不需要升級。需要UE支持基于LTE承載的CC/MM/SS協(xié)議棧能力。不需要部署IMS網(wǎng)絡(luò)。方案尚未標準化，3GPP正在討論。SGiA/IuhandoverhandoverMSCSMGWMGWMSCSSGsGANCMGCF/MGWSCCASIMSCSCF多種LTE語音業(yè)務(wù)EMBMS技術(shù)(Rel9Feature)TheMBMSbearerserviceofferstwomodes:- BroadcastMode;- MulticastMode.BroadcastModeissupportedforEPSandGPRS,andMulticastModeissupportedforGPRS.MBMSforEPSsupportsE-UTRANandUTRAN.MBMSforGPRSsupportsUTRANandGERAN.EMBMS與MBMS差異性：主要在于EMSMS增加了IPmulticast支持，但是只有廣播模式。EMBMS技術(shù)(Rel9Feature)TheMBMSEPC關(guān)鍵技術(shù)介紹EPC業(yè)務(wù)流程介紹EPC關(guān)鍵技術(shù)介紹EPS域基本信令流程介紹移動性管理附著流程TAU流程業(yè)務(wù)請求流程S1釋放流程GUTI重分配流程Detach流程會話管理專有承載激活流程帶有QoS更新的承載修改網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起帶QoS更新的承載修改網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起無QoS更新的承載修改承載去活UE請求的承載資源修改切換管理Intra-E-UTRAN切換X2-based切換S1-based切換InterRAThandoverE-UTRANtoUTRANIumodeInterRAT切換UTRANIumodetoE-UTRANInterRAT

切換E-UTRANtoGERANA/GbmodeInterRAT切換GERANA/GbmodetoE-UTRANInterRAT切換InterRAT切換取消EPS域基本信令流程介紹移動性管理移動性管理——EMM狀態(tài)介紹EMMstatemodelinUEMME中一般不保存MM上下文（除了避免每次附著時AKA流程情況下）UE不可達，MME沒有UE的任何位置或路由信息EMMDeregistered狀態(tài)EMMstatemodelinMMEUE可達，MME知道UE的位置信息（位置精度至少在TAList基本）UE至少有一個激活的PDN連接（最少一個默認承載上下文）UE有安全上下文用于保存安全信息EMMRegistered狀態(tài)移動性管理——EMM狀態(tài)介紹EMMstatemodel移動性管理——ECM狀態(tài)介紹ECMstatemodelinUEECMstatemodelinMMEUE和MME間沒有NAS信令連接存在；MME保存UE的TAList級別位置信息；UE和MME間的上下文不同步。ECM-IDLE狀態(tài)UE與MME間存在信令連接，包括RRC連接和S1-MME連接；MME保存UE的小區(qū)ID的級別位置信息；UE和MME間的上下文信息互相同步。ECM-CONNECTED狀態(tài)移動性管理——ECM狀態(tài)介紹ECMstatemodel移動性管理——附著流程在用戶附著（接入）的同時建立默認承載，網(wǎng)絡(luò)側(cè)同時給UE分配IP地址移動性管理——附著流程在用戶附著（接入）的同時建立默認承載，移動性管理——TAU流程移動性管理——TAU流程移動性管理——Detach流程移動性管理——Detach流程會話管理——承載概念介紹默認承載－－－類似一次激活一個永久有效的承載，該承載在用戶attach時建立。

APN使用的是HSS中簽約的默認APN，PCC規(guī)則使用PCRF下發(fā)的或P-GW上配置的默認規(guī)則，地址由P-GW分配。一定是非GBR（GuaranteedBearerRate）承載一般是低帶寬、低時延、可用于訪問DHCP服務(wù)器、IMS注冊等。專用承載－－－類似二次激活在默認承載建立后根據(jù)用戶或應(yīng)用層需要而建立，可以由網(wǎng)絡(luò)側(cè)或MS發(fā)起。在默認承載基礎(chǔ)上建立的到同一PDN的不同QoS的承載?？梢允荊BR或非GBR承載多PDN激活－－－類似激活第二個PDP

當UE需要接入一個新PDN的時候，UE將新的APN帶給MME，MME可能重新選擇一個新的PDNGW。EPS系統(tǒng)支持一個PDNGW接入多個PDN，也支持多個PDNGW分別接入多個PDN。會話管理——承載概念介紹會話管理——承載QoS控制承載QoS控制

QoS控制粒度都是基于承載（Bearer）對于QoS的動態(tài)控制，使用PCC機制。將授權(quán)QoS參數(shù)分成了多個級別，用QCI（QoSclassidentifier）來標識。即一個QCI就代表一套QoS參數(shù)一個承載建立之后，QCI是不能改變的，如果QCI改變則必須重新發(fā)起新承載的建立過程。LTE中的QoS參數(shù)分為UE級，APN級和承載級。其中perUE的參數(shù)包括UE-AMBR，perAPN的參數(shù)包括APN-AMBR，perbearer的參數(shù)包括：QCI,ARP,GBRandMBR。

perbearerQoS參數(shù)QCI(QoSClassIdentifier)：各個節(jié)點已經(jīng)預(yù)配置包括eNodeB。基于GTP-u時，GTPU包的包頭中帶有QCI，區(qū)分QoS類別。在無線的PDU包頭中也帶有QCI。每個QCI對應(yīng)一組無線調(diào)度參數(shù)

ARP(AllocationandRetentionPriority)：建立或修改時的優(yōu)先級，或出現(xiàn)異常時承載是否丟棄。建立后包的投遞與此無關(guān)。

GBR(GuaranteedBitRate)

MBR(MaximumBitRate)perAPN的參數(shù)

APN-AMBR一個APN所對應(yīng)的所有PDNConnection的所有Non-GBRBearer的集合的最大速率，該集合中的任何一個Bearer的速率都可能達到該APN-AMBR所規(guī)定的上限APN-AMBR在HSS中簽約PDNGW控制下行的APN-AMBR;UE和PDNGW負責上行APN-AMBR的控制。perUE的參數(shù)

UE-AMBR：UE的所有Non-GBRBearer的集合對應(yīng)的最大速率，簽約的UE-AMBR保存在HSS中，實際的UE-AMBR=Min(簽約UE-AMBR，∑{所有激活的APN-AMBR})，ENodeB負責上下行UE-AMBR的控制會話管理——承載QoS控制承載QoS控制

3.IdentificationRequest

1.AttachRequest

newMME

Old

MME/SGSN

ServingGW

PCRF

HSS

3.IdentificationResponse

PDNGW

2.AttachRequest

eNodeB

UE

4.IdentityRequest

4.IdentityResponse

5a.Authentication/Security/MEIdentity

17.AttachAccept

FirstUplinkData

19.RadioBearerestablishmentresponse

18.RadioBearerestablishmentrequest

20.AttachComplete

22.UpdateBearerResponse

21.UpdateBearerRequest

FirstDownlinkData

23.UpdateLocation

Request

24.UpdateLocation

Response

(B)

(A)

16.CreateDefaultBearerResponse

12.CreateDefaultBearerRequest

7.UpdateLocation

8.CancelLocation

11.UpdateLocationAck

8.CancelLocationAck

9.DeleteBearerRequest

9.DeleteBearerResponse

13.CreateDefaultBearerRequest

15.CreateDefaultBearerResponse

6.DeleteBearerResponse

6.DeleteBearerRequest

10.InsertSubscriberData

10.InsertSubscriberDataAck.

14.PCRFInteraction

FirstDownlinkData

(C)

EIR

5b.MEIdentityCheck

6.PCRFinteraction

9.PCRFinteraction

會話管理——承載建立流程在用戶附著（接入）的同時建立默認承載，也可以同時建立默認承載和專有承載（依賴于PCC規(guī)則）3.IdentificationRequest1.

(B)

(1.PCCDecisionProvision)

3.UpdateBearerRequest

MME

Serving

GW

PDN

GW

PCRF

4.BearerModifyRequest

5.RadioBearerModifyRequest

2.Update

Bearerrequest

6.RadioBearerModifyResponse

7.BearerModifyResponse

8.UpdateBearerResponse

9.Update

Bearerresponse

(10.ProvisionAck)

UE

eNodeB

(A)

會話管理——網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的承載修改(B)(1.PCCDecisionProvis會話管理——專有承載建立過程（GTP）PCRF根據(jù)業(yè)務(wù)請求生成PCCRule，包括QCI、ARP、GBR、MBR等信息；PDNGW決定為該業(yè)務(wù)建立新承載，PDNGW根據(jù)PCCRule生成EPSBearerQoS，PDNGW向SGW發(fā)送創(chuàng)建專用承載請求消息，PDNGW將缺省承載的LBI也發(fā)送給SGW，PGW分配S5下行GTPU隧道ID；SGW分配S1上行GTPU隧道ID和S5下行GTPU隧道ID；MME為該新EPSBearer分配BearerID，并向EUTRAN發(fā)送RadioBearer建立請求，MME將S1上行GTUP隧道ID發(fā)送給EUTRAN；EUTRAN與UE間建立RadioBearer，并將Bearer對應(yīng)的EPSBearerID發(fā)給UE；EUTRAN將S1下行GTPU隧道ID發(fā)送給MME，MME轉(zhuǎn)給SGW，在EUTRAN和SGW間建立S1Bearer；SGW將S5下行GTPU隧道ID發(fā)送給PGW，建立S5Bearer。MMEPGWPCRFSGW①PCCruleProvision②CreateDedicatedBearerRequest③CreateDedicatedBearerRequest④BearerSetupReq/SessionManagementReq⑥RRCConfcomplete/SessionManagementResp⑦BearerSetupResp/SessionManagementResp⑧CreateDedicatedBearerResp⑨CreateDedicatedBearerResp⑤RRCConfReq會話管理——專有承載建立過程（GTP）PCRF根據(jù)業(yè)務(wù)請求切換管理——總體介紹切換的基本要求：用戶處于連接狀態(tài)（用戶有上下行數(shù)據(jù)）Intra-E-UTRAN切換X2-based切換S1-based切換InterRAThandoverE-UTRANtoUTRANIumodeInterRAT切換UTRANIumodetoE-UTRANInterRAT

切換E-UTRANtoGERANA/GbmodeInterRAT切換GERANA/GbmodetoE-UTRANInterRAT切換InterRAT切換取消切換管理——總體介紹切換的基本要求：切換管理——X2-based切換基于X2的切換要求：MME沒有改變，且源eNodeB和目的eNodeB有X2接口。切換管理——X2-based切換基于X2的切換要求：MME切換管理——

S1-based切換不能使用基于X2切換的流程才會采用基于S1接口的切換流程，該流程下MME、ServingGW可能會改變切換管理——S1-based切換不能使用基于X2切換的流切換管理——E-UTRANtoUTRANIumodeInterRAT切換切換管理——E-UTRANtoUTRANIumode切換管理——E-UTRANtoGERANA/GbmodeInterRAT切換E-UTRAN到GERAN切換的要求：SGSN和BSS必須支持PFM流程。切換管理——E-UTRANtoGERANA/GbmoEPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)介紹課件EPC介紹

EPC介紹

EPC關(guān)鍵技術(shù)介紹EPC業(yè)務(wù)流程介紹EPC關(guān)鍵技術(shù)介紹EPC的標準化進展401可行性研究階段2004年12月正式立項至2006年6月完成。主要是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可行性研究，輸出的基準協(xié)議是3GPPTR23.882:"3GPPsystemarchitectureevolution(SAE):Reportontechnicaloptionsandconclusions"2Stage1（需求階段）定義SAE的需求，2006年12月完成輸出的基準協(xié)議是3GPPTS22.278:"Servicerequirementsforevolutionofthesystemarchitecture:"3Stage2（技術(shù)實現(xiàn)階段）定義SAE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能實體及其相互接口。2008年6月完成輸出的基準協(xié)議包括：3GPPTS23.401:"GeneralPacketRadioService(GPRS)enhancementsforLongTermEvolution(LTE)access“3GPPTS23.402:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):Architectureenhancementsfornon-3GPPaccesses"4Stage3（協(xié)議實現(xiàn)階段）定義各接口上的具體協(xié)議。2009年3月完成當前定義的協(xié)議有：3GPPTR24.801:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE);CTWG1aspects"3GPPTR29.803:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):CTWG4aspects"3GPPTR29.804:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):CTWG3aspects"EPC的標準化進展31可行性研究階段2Stage1（需求階段

3GPP標準組織與制定階段階段1：需求SA1/NGMN階段2：結(jié)構(gòu)EPSbySA2LTEbyRAN3階段3：詳細實現(xiàn)EPCCT1/3/4SA3/5/5LTERAN1/2/3/4/5SA3/5RAN1-物理層RAN2-L2與L3無線協(xié)議RAN3-結(jié)構(gòu)與S1/X2接口RAN4-RF與RRM性能要求RAN5-終端測試3GPP標準組織與制定階段階段1：需求EPC主要協(xié)議介紹TS23.401GPRSenhancementsforE-UTRANaccessTS23.402Architectureenhancementsfornon-3GPPaccessesTS23.203PolicyandchargingcontrolarchitectureTS23.216SingleRadioVoiceCallContinuity(SRVCC)TS23.272CSfallbackinEvolvedPacketSystem(EPS)Stage2TS33.4013GPPSAESecurityarchitectureTS33.4023GPPSAESecurityaspectsofnon-3GPPaccessesEPC主要協(xié)議介紹TS23.401GPRSenhanceEPCArchitecture(3GPPStandard)SGSNHSSMMESGWPGWBSCRNCBTSNodeBeNodeBOperator'sServicesPCRFControlplanetrafficUserplanetrafficEPCS6dS6aS3S4S10S11S1-MMES1-US5(GTP)RxGxSGiSAE-GW:SGW+PGWHSS,MME,SAE-GWrealizeLTEaccessandinterworkingwithNon3GPPnetwork.BasedonGTPmobility,S4SGSNsupportlegacyUTRAN&GERANaccess.BasedonMIPmobility,ePDG/AAA/PCRFincreasenetworkQoSandsecurity.Flat

Architecture,AccessAgnostic,Separationofcontrolplanefromuserplane,andallIPePDGS2bS2a/cNon3GPPAccessNetworkS10xS10x3GPPCSCoreMobilitybasedon

MIPHandoverOptimization43EPCArchitecture(3GPPStandarEPC主要接口介紹接口協(xié)議協(xié)議號相關(guān)實體接口功能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(shè)備間建立隧道，傳送數(shù)據(jù)包S11GTPv229.274MME–S-GW采用GTP協(xié)議，在MME和GW設(shè)備間建立隧道，傳送信令S3GTPv229.274MME–SGSN采用GTP協(xié)議，在MME和SGSN設(shè)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(shè)備間建立隧道，傳送數(shù)據(jù)和信令S6aDiameter29.272MME-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(shè)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(shù)據(jù)S2aPMIPv6/MIPv4RFC5213P-GW–TrustedNon-3GPPIPAccesse用于傳送非3GPP接入的業(yè)務(wù)接入信息S5/S8GTPv229.274S-GW–P-GW采用GTP協(xié)議，在GW設(shè)備間建立隧道，傳送數(shù)據(jù)包EPC主要接口介紹接口協(xié)議協(xié)議號相關(guān)實體接口功能S1-MME支持3GPP接入，EPC新增網(wǎng)元的主要功能點MMEServingGWPDNGWNAS信令處理NAS信令的安全保護3GPP內(nèi)不同節(jié)點之間的移動性管理空閑移動終端的跟蹤和可達TAList管理PDNGW和ServingGW選擇MME和SGSN的選擇合法監(jiān)聽漫游控制安全認證承載管理eNodeB之間的切換的本地錨點E-UTRAN空閑模式下數(shù)據(jù)緩存以及觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)側(cè)ServiceRequest流程合法監(jiān)聽數(shù)據(jù)包路由和轉(zhuǎn)發(fā)上下行傳輸層數(shù)據(jù)包標記基于用戶和QCI力度的統(tǒng)計（用于運營商間計費）基于用戶、PDN和QCI力度的上行和下行的計費基于用戶的包過濾合法監(jiān)聽IP地址分配上下行傳輸層數(shù)據(jù)包標記PCCnon-GBR的基于AMBR的下行速率控制GBR的基于MBR的下行速率控制DHCPv4和DHCPv6（client、server）上行和下行的承載綁定上行承載綁定校驗類似SGSN的控制面功能類似SGSN的用戶面功能類似GGSN的功能支持3GPP接入，EPC新增網(wǎng)元的主要功能點MMEServiTA(TrackingArea)List——移動管理優(yōu)化

TAList1TAList2IdeaofTAListAllthetrackingareasinaTrackingAreaListtowhichaUEisregisteredareservedbythesameservingMME.TheMMEmayinitiatetheGUTIReallocationproceduretoreallocateTAIlistatanytimewhenasignalingassociationisestablishedbetweenUEandMME.TheTAIlistmayalsobereallocatedbytheAttachortheTrackingAreaUpdateproceduresTheUEdoesn’tneedtriggerTAupdateprocedurewhentheUEmovesinthesameTAList.TheTrackingAreaIdentityisconstructedfromtheMCC(MobileCountryCode),MNC(MobileNetworkCode)andTAC(TrackingAreaCode).TA1TA2TA5TA4TA3MMETA(TrackingArea)List——移動管理優(yōu)ISR(IdleSignalingReduction)——移動管理優(yōu)化TA1TA3RA3TA2TA4TA5RA1RA2TAList1TAList2ISRCombinedArea=TAList+RATheUEdoesn’tneedtriggerTAupdateprocedurewhenitmovesinthecombinedarea.ISRisnotrecommendedtodeployincommercialphasebecauseofitscomplexityandlessbenefits.CombinedareaRA4ISR(IdleSignalingReduction)IPv4v6雙棧（DualStack）EPS承載處理IPv4v6承載的優(yōu)勢承載類型LTE2/3G備注IPv4YYUE獲取IPv4地址轉(zhuǎn)發(fā)IPv4報文Ipv6YYUE獲取IPv6地址轉(zhuǎn)發(fā)IPv6報文IPv4v6YY/NUE獲取IPv4和v6地址和轉(zhuǎn)發(fā)IPv4和v6報文解決在1個PDP上下文中傳送IPv4和IPv6地址的用戶數(shù)據(jù)，減少了需要的承載上下文數(shù)量終端SGSN/MMEPDN-GW根據(jù)終端的能力在請求建立的承載類型具備IPv6和IPv4能力請求IPv4v6IPv4終端請求IPv4IPv6終端請求IPv6終端能力不明，請求IPv4v6

MME/SGSN根據(jù)如下條件，向PGW請求標示DualStackFlagUE是否簽約DualStack，否則拒絕，否則返回給UE“subscriptionlimitation”UE是否可能切換到不支持IPv4v6網(wǎng)絡(luò)，是則返回給UE“singleaddressbearersonly”PGW檢查如下條件，判斷是否接受DualStack請求若不允許該APN使用兩個IP地址，則只分配一個IP地址，并返回給UE“networkpreference”如果允許該APN使用兩個IP地址，則分配IPv4地址和IPv6地址，接受請求R8網(wǎng)絡(luò)IPv4v6雙棧承載的處理方式LTE與2/3G承載之間要求一對一映射IPv4v6雙棧（DualStack）EPS承載處理IPvEPC網(wǎng)絡(luò)的安全優(yōu)化UEeNBeNBXuXuMMES1-CS1-CX2EvolvedPacketCore(EPC)E-UTRANSAEGWS1-US1-USecuritylayer1Securitylayer2Securitylayer1EPSSecurityandUMTSSecurityinCommonEPSaccessauthentication:AKAEPSSecurityandUMTSSecurityinDifferenceEPSsecuritylayersAS（AccessStratum）securitySecuritybetweenUEandeNB（E-UTRAN）,includingRRCsignalingconfidentiality,RRCsignalingintegrityandUP(UserPlane)confidentialityNAS（NonAccessStratum）securitySecuritybetweenUEandMME,includingNASsignalingconfidentialityandNASsignalingintegrityNetworkDomainSecuritySecuritybetweenlayer1andlayer2,adoptingNDS/IPsecSNOW3GAESZTEsupporttheabovealgorithmsaccordingto3GPP33series.ASandNASalgorithmsEPC網(wǎng)絡(luò)的安全優(yōu)化UEeNBeNBXuXuMMES1-CSEPC網(wǎng)絡(luò)中SGSN網(wǎng)元類型分析SGSN為GnGpSGSNSGSN為S4SGSN優(yōu)點對原有GPRS網(wǎng)絡(luò)改動少原2/3G用戶的業(yè)務(wù)流程和用戶感受度沒有太大改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單在運營商網(wǎng)絡(luò)中只有一張網(wǎng)絡(luò)，即EPC網(wǎng)絡(luò)；運營商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)只需要一套簽約數(shù)據(jù)管理：HSS；運營商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)只需要一套DNS：R8DNS（EPCDNS）；與非3GPP網(wǎng)絡(luò)的互通不存在問題；本網(wǎng)內(nèi)只有一套計費體系：EPC計費；支持ISR利于后續(xù)新功能的擴展缺點GnGpSGSN無法獲取用戶屬性，無法選擇GGSN還是PGW兩套不同的簽約數(shù)據(jù)管理：HLR和HSS需要支持Pre-R8DNS（GPRSDNS）和R8DNS（EPCDNS）需要支持GPRS和EPC兩套計費不支持ISR功能，在S3/S4SGSN和MME間實現(xiàn)不利于后續(xù)新功能的擴展與非3GPP網(wǎng)絡(luò)的互通存在問題：與非3GPP網(wǎng)絡(luò)互通時一個基本的要求是非優(yōu)化切換時PGW地址要錨定，而PGW地址的錨定是通過移動性管理網(wǎng)元將PGW通知HSS保存而達到的。但由于Gn/GpSGSN使用HLR，即無法通知也無法將PGW地址保存在HSS。對原有GPRS網(wǎng)絡(luò)改動大，需要將原Pre-R8SGSN升級成S3/S4SGSN。網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，S3/S4SGSN的加入，特別是還要考慮與原有GPRS網(wǎng)絡(luò)互通時，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜。原2/3G用戶的業(yè)務(wù)流程和用戶感受度有改變2/3G接入時的業(yè)務(wù)流程與原有流程有變動，主要體現(xiàn)在以下兩點：從原來的UE觸發(fā)流程為主變成了網(wǎng)絡(luò)側(cè)流程為主，需要手機支持網(wǎng)絡(luò)側(cè)流程；取消了QoS協(xié)商，在無線無法滿足下發(fā)的QoS要求時，將直接刪除承載。結(jié)論從長期發(fā)展角度看，優(yōu)選采用S4SGSN。EPC網(wǎng)絡(luò)中SGSN網(wǎng)元類型分析SGSN為GnGpSGSNChoice1:InterworkingWith

S4SGSNHSSGSMUTRANServiceContinuityGbIu-PSS4SGSNS4S-GWMMEP-GWInternet&SevicenetworkLTES1-MMES1-US10SGiS5/S8S12S6dS6aEPCS3

GTPv2UDP

IP

L2

L1

GTPv2UDP

IP

L2

L1

S4SGSNMME/SGWS3/S4DiameterSCTP/TCP

IP

L2

L1

DiameterSCTP/TCP

IP

L2

L1

S4SGSNHSSS6dChoice1:InterworkingWithS4Choice2:InterworkingWith

Gn/GpSGSNHSSGSMUTRANServiceContinuityGbIu-PSS-GWMMEP-GWInternet&SevicenetworkLTES1-MMES1-US10SGiS5/S8Gn/GpSGSNS12Gn/GpS6aGrEPCGn/Gp

TosupportGERAN/UTRANhandoverfromGERAN/UTRANtoLTE,theSGSNmustbeupgradedtoR8LTEtoGERAN/UTRANsupportedonpreR8SGSNDoesnotsupportofR8featureISRManyprotocols:GTPv0,V1andV2,Diameter,MAPViaGn/GpSGSNViaS4SGSNNeedupgradingonSGSNSupportofR8featureasISRFewerprotocolsinthenetwork:GTPv2,DiameterChoice2:InterworkingWithGnR8QoS與PreR8QoS差異性GERAN/UTRANEUTRANSGSNGGSNMMESAE-GWPreR8PCNR8EPCMusicTVStockWEBPreR8MainQoSProfileTrafficClassARP、GBR、MBRTrafficHandlingPrioritySignallingIndicationSourceStatisticsDescriptorPacketDelayBudgetPacketLossRate

R8MainQoSProfileQoSClassIdentifier,QCIARP、GBR、MBRUEAMBRAPNAMBR2G/3G網(wǎng)絡(luò)支持網(wǎng)絡(luò)和UE對QoS的協(xié)商，EPS中QoS不支持協(xié)商，控制全部在網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，如果部署PCC則由PCRF控制，否則在P-GW靜態(tài)配置QoS策略；EPS和2G/3G的QoSProfile中包含的參數(shù)不同。EPS的QoSProfile中的參數(shù)包括：UE的QoS參數(shù)UE-MABR和APN-AMBR，以及承載層的QoS參數(shù)QCI,ARP,GBRandMBR。2G/3G網(wǎng)絡(luò)的QoSProfile中的參數(shù)都是基于承載級別的，包括Trafficclass,MBR,GBR,ARP等；3GPP協(xié)議已經(jīng)制定了標準的R8與PreR8QoS轉(zhuǎn)換機制。R8QoS與PreR8QoS差異性GERAN/UTRStandardizedQCICharacteristicsThisQCIistypicallyassociatedwithanoperatorcontrolledservice,i.e.,aservicewheretheSDFaggregate'suplink/downlinkpacketfiltersareknownatthepointintimewhentheSDFaggregateisauthorized.QCIResourceTypePriorityPacketDelayBudgetPacketErrorLossRateExampleServices1GBR2100

ms10-2ConversationalVoice24150

ms10-3ConversationalVideo(LiveStreaming)3350

ms10-3RealTimeGaming45300

ms10-6Non-ConversationalVideo(BufferedStreaming)5Non-GBR1100

ms10-6IMSSignalling66300

ms10-6Video(BufferedStreaming)

TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfilesharing,progressivevideo,etc.)77100

ms10-3Voice,

Video(LiveStreaming)

InteractiveGaming88300

ms10-6Video(BufferedStreaming)

TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfilesharing,progressivevideo,etc.)99StandardizedQCICharacteristiMGCF/MGWSCCASIMSCSCF多種LTE語音業(yè)務(wù)解決方案EPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCSMGWMMESAE-PGWCSINTRENETSGseNodeBEPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCSMGWMMESAE-PGWCSINTRENETSveNodeBEPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCMMESAE-PGWCSINTRENETeNodeBCSFB-UEspeechfallbackto2/3G,NoVoIPonLTEUE發(fā)起MO和接收MT呼叫時，需首先切換回CS無線網(wǎng)絡(luò)。

適用于2/3G電路域與LTE無線網(wǎng)絡(luò)重疊部署的場景。需要升級所有與LTE有重疊無線覆蓋區(qū)域的VMSC，以支持類似Gs接口的SGs接口聯(lián)合位置更新、尋呼、短消息等功能。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，不需要部署IMS。SRVCC-LTEVoIPwithIMScontrol基于LTE實現(xiàn)語音和多媒體業(yè)務(wù)，LTE無線覆蓋可以作為2G/3G無線的補充?；赟CCAS和SRVCC增強MSC的控制，LTE語音能夠切換到CS網(wǎng)絡(luò)。需要部署IMS網(wǎng)絡(luò)作為多媒體業(yè)務(wù)統(tǒng)一控制平臺?？梢圆渴皙毩⒌腟RVCC增強MSC，支持Sv接口和SIP接口，避免所有MSC的升級。GANC-LTEVoIPwithCScontrol基于LTE實現(xiàn)語音和多媒體業(yè)務(wù)，LTE無線覆蓋可以作為2G