ALU EPC LTE的實用學習課件

ALUEPCLTE的實用學習課件第1頁/共77頁EPC：演進的無線分組核心網(wǎng)架構(gòu)ReferencePointEndpointsProtocolS1-MMEE-UTRAN-MMES1-APS1-UE-UTRAN–S-GWGTP-US3SGSN–MME(withRel8basedSGSN)GTPv2-cS4SGSN–S-GW(withRel8basedSGSN)GTPS5/S8S-GW-PDNGWGTPS10MME-MMEGTPS11MME-S-GWGTPS12UTRAN-S-GWGTP-UGSMUMTSLTEEPCCDMA9471MME7750PGW/GGSN9370RNC9130BSC7750SGW7500SGSNHSGW9271RNCS1-US1-MMEReferencePointEndpointsProtocolGn-cSGSN–MME(withPre-Rel8basedSGSN)GTPv1-cGn-uSGSN–PDNGW(withPre-Rel8basedSGSN)RNC–PDNGW(withPre-Rel8basedSGSN)GTPv1-uS2aPDNGW-MAG(HRPD)PMIPS2bPDNGW–MAG(ePDG)PMIPS101MME-HRPDANS101-APS103cdma2000HRPDAccess-MMEGRETPX2eNB-eNBX2-AP,GTP-US4S11S5/S8S2aS101Gn-c/S3S12X2ChargingOSS/BSSSDPEMSIN/SubDB

S103WLANePDGWiFiAPS2bGn-uGSM/UMTSGn-uGbIu_ps統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，多種接入第2頁/共77頁2G/3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與LTE/EPC架構(gòu)的映射關(guān)系老的移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)RNCGGSNEPS（LTE+EPC)空口移動性管理功能由eNB提供GGSN的功能由PDNGW提供，QoS/HA

124BTSInternet多媒體業(yè)務(wù)SGSNBackhaul(TDM/ATM)RNC在用戶平面的承載功能由SGW提供3回程技術(shù)從TDM/ATM轉(zhuǎn)向IP/以太網(wǎng)Backhaul(IP/Ethernet)MSC話音和SGSN的用戶平面功能由SGW提供RNC的控制平面功能被分配到MME/eNBSGSN控制平面功能由MME提供CSCorePSCore5CS和PS核心網(wǎng)統(tǒng)一為一張IP網(wǎng)支持業(yè)務(wù)QoS保障和移動性的IP網(wǎng)絡(luò)6MMESGWPDNGWeNBPCRF第3頁/共77頁LTE/EPC面臨更多的新挑戰(zhàn)分組核心的扁平化:從3層結(jié)構(gòu)演變?yōu)閱螌咏Y(jié)構(gòu)eNB直連連接MME

EPC更多暴露在移動(mobility)環(huán)境:移動事件導(dǎo)致信令的大量增加直連接口連接所有eNBEPC接點需要分布和Pool(MME/SGWPool)更多的信令:引入VoIP/IMS大量的M2M通信“網(wǎng)絡(luò)推送”EPCmustsupportincreasedsignaling:Supportforidle-modetrackingMorepagingforidlemodetrackingBearerset-upstosupportvoiceErlangsHand-overmanagement變化影響與2G/3G相比，EPC架構(gòu)意味有完全不同的挑戰(zhàn)和影響EPC必須支持增加的信令負荷:空閑模式跟蹤(Idlemodetracking)空閑模式需要更多的pagingHO管理大量承載建立帶來的信令開銷空口更高的帶寬:更大的回程帶寬集成IP路由需求:EPC具備帶寬擴展支持策略控制應(yīng)用感知的流量分析第4頁/共77頁LTE/EPC更高的網(wǎng)絡(luò)需求HigherScalabilityHigherPerformanceHigherReliability并發(fā)用戶數(shù)：大量機器上網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）更多的并發(fā)用戶支持的承載：每UE支持多PDN連接和多承載、“常在線”更多的承載吞吐量：每用戶流量的大量增加100G+包處理基站數(shù)：SmallCell結(jié)構(gòu)MME和SGW支持大量的eNBVoIP和實時業(yè)務(wù)：優(yōu)先級QoS處理，保證小包吞吐量和更小的轉(zhuǎn)發(fā)時延；流量分析：了解流量的分布特性，幫助運營商對如何管理流量提供決策依據(jù)；帶寬管理：保證帶寬的公平使用，防止用戶及其應(yīng)用的濫用Intelligent多維度（網(wǎng)絡(luò)、用戶、業(yè)務(wù)等）的智能流控可開放的QoS能力，創(chuàng)造新的收入增長點全IP化對信令面和承載面的安全要求更高關(guān)鍵事務(wù)應(yīng)用公共安全應(yīng)用第5頁/共77頁High-scaleIProutingSupportforpacketfilteringLawfulInterceptandDPIInteractionwithPCRFtosupportdifferentchargingmodels現(xiàn)有分組核心網(wǎng)能解決LTE/EPC需求嗎？EPC需求GGSNSGSNS/PGW1million+always-onsubscribersPersubscriberandapplicationpolicycontrolIP(HSI)dataserviceVoIPandmultimediaservice10s+Kb/ssustainedBWpersubscriberMb/speakBWpersubscriber100+Gb/saggregatethroughputSupportforlargesignalingvolumeMMELargevolumemobilitycontrolMMENon-stopservicessupport需要更多先進的用戶面功能當前核心網(wǎng)元不能滿足LTE需求InsufficientcapacityLackofgranularQoSabilityLimitedhighavailabilityfeatures大多無線設(shè)備廠商均推出SAEGW新產(chǎn)品，可以反映現(xiàn)有xGSN設(shè)備在面對EPC新需求時存在問題；現(xiàn)有xGSN設(shè)備升級不足以滿足LTE長期需求，不具備業(yè)務(wù)擴展能力以支持LTE，需要全新SAEGW網(wǎng)元。第6頁/共77頁控制面和用戶面的分離高性能和擴展性eNodeBSGWPGWMMEPCRFdataplanecontrolplaneWeb2.0+數(shù)據(jù)平面:超過100Gbps的高匯聚吞吐量，為高帶寬業(yè)務(wù)每用戶，每應(yīng)用，每會話QoS/policy執(zhí)行控制平面:高擴展，動態(tài)移動性和會話管理網(wǎng)絡(luò)范圍，實時策略控制EPC網(wǎng)關(guān)需要高性能，高可靠，可擴展的業(yè)務(wù)感知路由器平臺EPC控制面網(wǎng)元需要高性能，高可靠，可擴展的ATCA平臺3GPPservicesOrSponsoredservices(AE)第7頁/共77頁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(shù)據(jù)緩存分組路由與轉(zhuǎn)發(fā)GxcLTE/EPC網(wǎng)元功能SGiGERANUTRANS11S3S5eUTRANHSSS4S1-US1-MMES6aSGSNIPNetworkGxX2AF,例如IMSPCRFServing

GatewayS12PDN

GatewayMMEeNBeNBMME用戶移動性管理接入和附著控制尋呼，切換和漫游控制PDN-GW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(wǎng)SGW策略控制決策基于流計費控制的功能向PCEF提供策略第8頁/共77頁SGiGxS5orS8S1-MMEEPC網(wǎng)元接口和協(xié)議eNBEthernetIPUDPGTP-UdataS1-UEthernetIPSCTPS1-APEthernetIPdataPDNHSSS6aEthernetIPSCTP/TCPDiameterEthernetIPUDPGTPUdataGTPCSigEthernetIPUDPGTPCSigNASS11EthernetIPSCTP/TCPDiameterMMESGWPGWPCRF第9頁/共77頁移動性管理狀態(tài)EMM和連接性管理狀態(tài)ECM第10頁/共77頁全球唯一臨時標識：GUTIGUTI用于EPS系統(tǒng)中在不暴露UE永久性標識的同時為UE提供一個明確的身份標識。在網(wǎng)絡(luò)與UE進行信令交互時，網(wǎng)絡(luò)與UE可以使用它建立用戶標識。GUTI是UEattach時由MME分配的，組成結(jié)構(gòu)如下：<GUTI>=<GUMMEI><M-TMSI>,

這里<GUMMEI>=<MCC><MNC><MMEIdentifier><MMEIdentifier>=<MMEGroupID><MMECode>第11頁/共77頁UE附著過程（缺省承載建立）

UE發(fā)送附著消息給MME，進行網(wǎng)絡(luò)注冊，也就是網(wǎng)絡(luò)附著（networkattachment）鑒權(quán)MME發(fā)送創(chuàng)建默認承載消息給S-GWS-GW把創(chuàng)建默認承載消息轉(zhuǎn)發(fā)給P-GWPDN-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）附著類型包括IMSIAttachtoEPS、AttachwithGUTI、CombinedEPS/IMSI等S7cSGiS11S5E-UTRANS1-US1-MMEMMEServing

gatewayPDN

gatewayIPnetworkS7X2PCRFeNBeNB一個”永遠在線”的IP連接建立并錨定在了PDN-GW上HSSS6aECM＝ECM-CONNECTEDEMM=EMM-REGESTERED第12頁/共77頁S1接口釋放這個流程用于釋放UE的S1接口所有承載,包括這個UE的所有S1-U承載和S1-MME信令連接S1釋放導(dǎo)致在MME中UE的ECM狀態(tài)設(shè)置為ECM-IDLEeNB中與該UE相關(guān)的所有上下文信息刪除S1釋放可以eNodeB發(fā)起，包括原因碼(e.g.,O&Mintervention,unspecifiedfailure,userinactivity,UE-generatedsignalingconnectionrelease,etc)MME發(fā)起，包括原因碼(e.g.,authenticationfailure,detach,etc.)28Alcatel-LucentProprietary(UsePursuanttoCompanyInstructions)S1釋放流程同樣導(dǎo)致空口承載釋放第13頁/共77頁尋呼過程 對于處于空閑狀態(tài)的UE，當下行數(shù)據(jù)到達EPC時，數(shù)據(jù)終結(jié)在SGW，SGW發(fā)起尋呼.S-GW向MME發(fā)出下行數(shù)據(jù)通知（downlinkDatanotification）.S-GW開始緩存下行數(shù)據(jù)包.MME向UE注冊的TA列表內(nèi)的所有eNB發(fā)出尋呼消息，要求eNB在其覆蓋范圍內(nèi)尋呼UE.收到尋呼后，UE發(fā)起業(yè)務(wù)請求流程（UE-triggeredservice-request

procedure）,重建無線承載和S1－U承載，S-GW開始清空緩存.eNBSGiS11S5E-UTRANS1-US1-MMEMMEServing

gatewayPDN

gatewayX2S7cS7PCRFeNB2.SGW發(fā)送Downlinkdata-notificationmessage給MME1.SGW接到下行數(shù)據(jù)包并緩存，此時S1承載沒有激活3.MME向eNB發(fā)起尋呼IPnetwork第14頁/共77頁業(yè)務(wù)請求過程EPC支持兩種業(yè)務(wù)請求:UE發(fā)起的業(yè)務(wù)請求：UE發(fā)給MME，要求業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的業(yè)務(wù)請求：當PDN-GW接到DL數(shù)據(jù)包時，由網(wǎng)絡(luò)對注冊用戶發(fā)起業(yè)務(wù)請求任一業(yè)務(wù)請求都可以觸發(fā)專用承載的建立（取決于業(yè)務(wù)請求的QoS）:業(yè)務(wù)請求之后，UE可以向MME發(fā)送一個請求承載分配的消息（BearResourceAllocation）基于收到的業(yè)務(wù)請求，PCRF可以觸發(fā)專有承載的建立S7cSGiS11S5E-UTRANS1-US1-MMEMMEServing

gatewayPDN

gatewayS7X2PCRFeNBeNB1.UE發(fā)送NAS業(yè)務(wù)請求信令（service-request）給MME2.MME發(fā)送更新承載請求給SGW，以建立或更新S1承載3.與PCRF交互后可能建立專有承載IPnetwork第15頁/共77頁關(guān)鍵的切換決策源eNBHO決策

切換是否需要目標小區(qū)和目標eNBX2-based還是S1-basedHODirectforwarding還是indirectforwarding路徑源MMEHO決策MMErelocationiftargeteNodeBisnotinthesourceMMEservingareaSGWrelocationiftheTAofthetargeteNodeBisnotservedbythecurrentSGW(ifMMEisrelocated,thisdecisionismadebythetargetMME)第16頁/共77頁切換過程–基于X2接口eNB 切換流程由UE和eNB控制根據(jù)UE上報測量結(jié)果，源eNB通過X2接口協(xié)調(diào)切換（向目標eNB發(fā)送切換請求，根據(jù)目標eNB反饋指示UE重配置RRC連接）切換中用戶數(shù)據(jù)從源eNB轉(zhuǎn)發(fā)到目的eNB.當收到UE重配置RRC成功消息之后，目標eNB通過S1-MME接口向MME發(fā)送路徑切換請求（path-switchrequest).MME通過S11接口發(fā)用戶面更新請求(user-planeupdaterequest)給S-GW，把下行承載路徑切換到目標eNB.SGiS11S5E-UTRANS1-US1-MMEMMEServing

gatewayPDN

gatewayX2S7cS7PCRFeNBS-GW要有靈活管理承載以支持業(yè)務(wù)請求或切換請求的能力IPnetwork先斷后連第17頁/共77頁X2-BasedHOeNBeNBS-GWMMEEUTRANEPC(1) UEmeasureseNBsinitsneighborhood(2) UEprovidesmeasurementreporttothesourceeNB(2)(3) SourceeNBdecidesthataHOiswarrantedandsignalstotargeteNBthatHOisrequested,transferringUEcontextdata(3)(4) TargeteNBdecidestoadmittheHO(basedonevaluationofresources)andAck’sit(4)(5) OnreceiptofAck,sourceeNBdirectsUEtore-selecttargeteNBandbeginsforwardingdatatotargeteNBwhereitisbuffered.UEsuspendssendingdata(5)(6) UEconfirmssuccessfulre-selectionoftargeteNBwhichallowsbufferedDLdatatobeemptiedtoUE(6)(7) TargeteNBinstructsMMEtodoapathswitch(7)(8) MMErequestsaUserPlane(UP)switchwhichtheS-GWexecutes;UEcannowsend(8)(9)(9) S-GWacknowledgesUPupdatetoMME(10)(10)MMEacknowledgestotargeteNB(11)SourceeNBistoldtodeleteUEcontext(sinceitisnotneeded)(11)Active-modeUEEPSBearer(1)30Alcatel-LucentProprietary(UsePursuanttoCompanyInstructions)第18頁/共77頁S1-basedHOS1-basedhandoverisusedwhen:源eNB和目的eNB之間無X2連接或X2控制通路故障MME發(fā)生變化（目標eNB沒有連接當前服務(wù)的MME）運營商在eNB配置要求S1HO（X2HO不允許)X2HO被目標eNB拒絕（原因為“invalidMMEgroup”）不同廠商互通時特別有用MME支持如下S1-basedHO場景：MME、SGW不變MME不變，SGW改變MME和SGW改變MME改變，SGW不變源eNB與目標eNB之間有兩種的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式:Directforwarding：eNB之間存在X2連接Indirectforwarding：eNB之間沒有X2連接，流量通過SGW轉(zhuǎn)發(fā)31Alcatel-LucentProprietary(UsePursuanttoCompanyInstructions)第19頁/共77頁S1-BasedHO–(直接轉(zhuǎn)發(fā)，無MME或SGW改變)eNBeNBS-GWMMEEPC(1) UEmeasureseNBsinitsneighborhood(2) UEprovidesmeasurementreporttothesourceeNB(2)(3) SourceeNBdecidesthataHOiswarrantedandsignalstoMMEthatHOisrequested(3)(5) TargeteNBdecidestoadmittheHO(basedonevaluationofresources)andAck’sit(6) MMEdirectssourceeNBtoinitiateHandoff,who,inturn,directsUEtosynchronizethetargeteNB(SofarUEsendsallbuffereddatatothesourceeNB).(7) SourceeNBsendsaneNBstatustransfertotheMME,whopassesMMEStatusTransferontothetargeteNB(8) ThesourceeNBforwardsDLdatatotheTargeteNB(9) TheUEconfirmshandoffwiththetargeteNBwhosendDLdatatotheUE.ULdataissentfromtheUEtothetargeteNB(10)ThetargeteNBconfirmsHandoffcompletetotheMME,whoinitiatedbearermodifyrequesttotheSGWwhichswitchesthedatapathatanchoredPGW.(11)TheSGWconfirmsdatapathswitchtosourceeNBandtheMMEsendsaUEcontextreleasestothesourceeNB.Active-modeUEEPSBearer(1)(4) MMErequestshandofftotargeteNB(4)(5)(6)(6)(7)(7)(10)(10)(11)(11)(9)第20頁/共77頁SAE安全結(jié)構(gòu)SGWE-UTRANeNBMMES1uS1-MMES11LTEModeUE

NASIntegrityProtection(AESandSnow3G)

NASciphering(Null,AESandSnow3G)

UserPlaneciphering(Nullalgorithm,AESandSnow3G)

RRCSignallingIntegrityProtection(AESandSnow3G)

RRCsignallingciphering(Null,AESandSnow3G)

TS33.401:SAEsecurityArchitectureTS24.301:Non-Access-Stratum(NAS)protocol

TS36.323:PacketDataConvergenceProtocol(PDCP)specificationHSSEPSAKA

S6a17Alcatel-LucentProprietary(UsePursuanttoCompanyInstructions)第21頁/共77頁EPS系統(tǒng)應(yīng)用AKA架構(gòu)(鑒權(quán)部分)ME/USIMMMEAttachRequestAuthenticationRequest(RAND,AUTN,KSIASME)AuCAuthenticationInformationrequest(IMSI,SNid,networktype)

生成RAND,SQN然后加上K，作為輸入，使用算法生成：AUTN，XRES，KASMEAuthenticationInformationresponse(RAND,AUTN,XRES,KASME

)

AUTN包含MAC和SQNMME存儲上述4個參數(shù)(AV)第22頁/共77頁EPS系統(tǒng)應(yīng)用AKA架構(gòu)(鑒權(quán)部分)ME/USIMMMEAuthenticationResponse(RES)以RAND,SQN，K作為輸入，使用算法生成XMAC如果XMAC=MAC表明網(wǎng)絡(luò)是可信的以RAND,SQN，K作為輸入，使用算法生成RES,KASME如果RES=XRES表明用戶是可信的至此，雙向鑒權(quán)完成第23頁/共77頁EPC部署第24頁/共77頁影響EPC部署規(guī)劃的關(guān)鍵因素LTE部署不會一夜之間發(fā)生避免對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的影響LTE覆蓋的擴容可以持續(xù)LTE的投資需要面向未來

EPC部署需要考慮的關(guān)鍵因素網(wǎng)絡(luò)性能（帶寬、時延）與現(xiàn)有2G/3G的互聯(lián)EPC網(wǎng)元成本（擴展性、可靠性）IP回程網(wǎng)的傳輸成本業(yè)務(wù)類型RNCRNCeNodeBLTEdeploymentwillbeginwithsmallcoverage;requiringfrequentinter-workingwithexisting(2G/3G)networkeNodeBGGSNSGSNSGSNSGWMMEPGWPCRFeNodeBExisting2G/3Gnetwork&servicescontinuetooperate&growwithoutanyimpact2G/3GcoreEvolvedPacketCore第25頁/共77頁EPC網(wǎng)元部署S1-MMES1-MMESGiSGiPDNDistributed/Hybrid/CentralizedCentralizedor

PooledSGWMMEMMEMMEPGWSGWSGWSGWPGWPGWPGWPGWeNodeBeNodeBeNodeBeNodeBeNodeBeNodeBeNodeBMME設(shè)置原則集中設(shè)置還是分布設(shè)置？基于MMEPooling采用更加集中的設(shè)置，簡化容量和性能的工程設(shè)計，同時最大程度地提供可靠性S-GW設(shè)置原則集中設(shè)置還是分布設(shè)置？分布設(shè)置：下沉到更靠近eNB的端局分布設(shè)置可最大程度地提高網(wǎng)絡(luò)性能減少網(wǎng)絡(luò)時延（S1接口時延要求<5ms）減少傳輸成本P-GW設(shè)置原則集中設(shè)置：與GGSN設(shè)置相同分布設(shè)置：與S-GW共址設(shè)置混合設(shè)置：基于對不同業(yè)務(wù)的考慮，將部分P-GW與S-GW共址，部分P-GW集中部署分布設(shè)置或混合設(shè)置，可優(yōu)化傳輸成本、性能和運營效率第26頁/共77頁P-GW混合部署場景：基于不同業(yè)務(wù)的多P-GW設(shè)置中心部署的P-GW(2)用于提供時非實時業(yè)務(wù)(與現(xiàn)有GGSN共址）互聯(lián)網(wǎng)接入傳統(tǒng)PDN接入分散部署的P-GW(1)下沉到本地，與S-GW共址設(shè)置IMS業(yè)務(wù)（承載路徑更優(yōu)化）任何時延敏感的實時應(yīng)用UE要求支持多PDN連接HSSPCRFPGWSGWS5eNodeBPGWRegionalMTSOCentralMTSOCo-locatedSGW/PGWforreal-timesensitiveservices,Internet-offload,GGSNexpansionCentrallylocatedPGWforservicessuchasemailUsersareanchoredto(multiple)PGWMME第27頁/共77頁MMEPool第28頁/共77頁MMEPooleNBeNBeNBeNBeNBeNB…TA1TASetforPoolArea(s)EPCPool(s)TA2TA3…MME-1SGW-1MME-kSGW-nS1-flexMME必須具有S1連接(SCTP)到Pool區(qū)和邊界重疊區(qū)的所有eNB；SGW必須具有S1連接（IP/UDP)到Pool區(qū)和邊界重疊區(qū)的所有eNB；UE由一個Pool內(nèi)選定的任何MME/SGW服務(wù)，在MME/SGWPool內(nèi)不需要改變；eNB必須支持S1-flex結(jié)構(gòu)，即eNB支持MME選擇功能MMEPool目的在于增強UE連接狀態(tài)下切換和空閑狀態(tài)下位置更新的性能。MMEPool區(qū)：一個MMEPool區(qū)是一個完整的TA集，由一個或多個MME平行提供服務(wù)，UE在該MMEPool區(qū)移動不會發(fā)生MME改變。MMEPool區(qū)可以相互重疊。SGW業(yè)務(wù)區(qū)：一個SGW服務(wù)區(qū)是一個完整的TA集，由一個或多個SGW平行提供服務(wù)，UE在該SGW服務(wù)區(qū)移動不會發(fā)生SGW改變。SGW服務(wù)區(qū)可以相互重疊，以避免在重疊區(qū)SGW改變的發(fā)生。

MME選擇：

eNB基于如下條件選擇MME：

NetworkTopology,MMECapacity,UEstateSGW選擇：MME基于DNS查詢選擇SGWUEGeo-location(TAI),NAPTRconfiguration第29頁/共77頁SGW業(yè)務(wù)區(qū)（ServiceArea）業(yè)務(wù)區(qū)

–基于地理位置，一組TA由指定的主用SGW和MME提供服務(wù)；每個業(yè)務(wù)區(qū)類似于交換局（MTSO）；在業(yè)務(wù)區(qū)之間需要支持SGW改變。eNBeNBeNBeNBeNBeNBeNBeNBeNBeNBeNBeNB…TA1_S1ServiceArea1MME/SGWPoolperRegion/MarketTA2_S1TA3_S1TA3_S2TA1_S2TA2_S2MME-1SGW-5S1-flexServiceArea6ServiceArea2..MME-2MME-3SGW-4SGW-3SGW-2SGW-1SGW-6第30頁/共77頁MMEPoolAMMEPoolBMME-A1MME-A2MME-B1MME-B2MMEPool：網(wǎng)絡(luò)負荷均衡配置MME加權(quán)因子，在S1-AP連接建立過程中發(fā)送給eNB當有效MAF板卡數(shù)量的變化時，MME自動調(diào)整相對容量參數(shù)支持MMEloadre-balancing，通過改變MME相對容量參數(shù)，結(jié)合UE上下文釋放（釋放原因為“l(fā)oadbalancingTAURequired”）當MME處于嚴重過載時，MME向eNB發(fā)送MMEOverloadStart；過載消除時，發(fā)送MMEOverloadStop.第31頁/共77頁MMEPool：eNB如何選擇MMEeNB如何選擇一個MME:在S1-MME建立過程中從所有MME中接收GUMMEI；并接收一個relativeMMEcapacity，該值取決于MAF對及其狀態(tài)；建立一個MME列表（S1-MME鏈路處于運行態(tài)）；將所有合格MME的relativecapacity相加，計算所有MME的總?cè)萘?totalMmeCapacity)；在1和totalMmeCapacity之間隨機抽取一個數(shù)值；隨機數(shù)落在一個唯一的為每個MME生成的選擇范圍，標識所選擇的MME。如何生成MME選擇范圍:選擇范圍始于：1加上在合格MME列表中排在該MME之前的所有MME的relativecapacity之和；選擇范圍止于：合格MME列表中排在該MME之前的所有MME的relativecapacity之和+該MME的relativecapacity.第32頁/共77頁MMEPool：如何實現(xiàn)UE遷移遷移UE方法：MME發(fā)起S1Release，釋放原因為“LoadbalancingTAURequired”無縫遷移：ALU擴展方法，不會丟失NAS連接從5620SAM上發(fā)起UE遷移，可以指定如下參數(shù)：Intra-MME或Inter-MME執(zhí)行UE遷移的時間靈活選擇需要遷移的UEAllUEs,IdleUEsonly,ActiveUEsonly,ordefinedmixAllUEsbyQCIAllUEsbyAPNAllUEsbyIMSIRange：單個IMSI，或IMSI范圍AllUEsbyIMEIRangedowntosingleIMEIAllUEsbyMSISDNRangedowntosingleMSISDNAllUEswithinaTACAllUEonasingleeNodeBIdleUEshallbepagedandthenrelocated第33頁/共77頁無縫遷移UE第34頁/共77頁TA和尋呼第35頁/共77頁TA（跟蹤區(qū)）當UE處于空閑狀態(tài)時，UE位置不能準確知道。一個TA代表UE最近注冊的區(qū)域，需要在這個TA中尋呼UE來確定UE處于某個eNB。當UE穿過一個TA到另一個TA，需要產(chǎn)生TAU。通過多TA注冊，MME向UE發(fā)送一個TA列表(不只一個TA)，只有當移動到不在TA列表的TA時，UE才會發(fā)送TAU。TAI列表作用：減少TAU的頻率節(jié)省UE電池節(jié)省eNB/空口資源減少對MME的信令優(yōu)化尋呼效率避免邊界區(qū)域的ping-pong場景eNB1TA1TA2TA3TA4TA7TA8TA9TA5TA621Alcatel-LucentProprietary(UsePursuanttoCompanyInstructions)第36頁/共77頁TA管理和尋呼之間的權(quán)衡WMM-MMEAttach(TA-List=TA-1)TA-Update(TA-2)WMM-MMEAttach(TA-List=TA-1+TA-2)TA-Update(TA-2)TA-2TA-1TA-2TA-1WMM-MMEAttach(TA-List=TA-1+TA-2)TA-2TA-1DownlinkdatapagingpagingWMM-MMEAttach(TA-List=TA-1+TA-2)TA-2TA-1pagingpagingpaging第37頁/共77頁

每個TA的鄰居TA列表可以配置(可選)：最多16個TAI自動鄰居列表生成(ANLG)：動態(tài)產(chǎn)生一個TAI列表

Basic:thelastseenTAI+theoldlastseenTAIifcyclicmotionofUEisdetectedEnhanced:addingthepreviousoldlastseenTAIifcyclicmotionofUEisdetected運營商可配置:off,basic,enhanced在AttachAccept中包含的RegisteredTAListLastseenTAINeighborTAListoflastseenTAIifoperatorselectsinclusionofneighborList在TAUAccept中包含的RegisteredTAListNeighborTAListoflastseenTAIifoperatorselectsinclusionofneighborListAutomaticNeighborListGeneratedTA列表管理第38頁/共77頁尋呼策略每次尋呼嘗試可配置（可配置最多4次尋呼嘗試）：尋呼模式T3413定時器缺省值為6秒，取值范圍1~60秒當前可用尋呼模式LastseeneNB(首次嘗試的缺省方法)LastseenTA(二次嘗試的缺省方法)LastseenTA+鄰居TAs(三次嘗試的缺省方法)None(defaultmethodfor4thattempt)“LastSeenTA+鄰居TA”將尋呼如下TA中的eNB:TheLastRegisteredTAITheTAIofeachneighboroftheLastRegisteredTAITheOldLastRegisteredTAI(ifavailable)TheLastSeenTAI(ifitdiffersfromallthepreviousTAIslistedabove)TheOlderLastRegisteredTAI(ifavailable)WMM-MMEAttach(TA-List=TA-1+TA-2)TA-2TA-1pagingpagingWMM-MMEAttach(TA-List=TA-1+TA-2)TA-2TA-1pagingWMM-MMEAttach(TA-List=TA-1+TA-2)TA-2TA-1pagingDownlinkdataNotificationDownlinkdataNotificationDownlinkdataNotification第39頁/共77頁2G/3G/LTE互操作第40頁/共77頁LTE和2G/3G互操作方案LTE與2G/3G網(wǎng)絡(luò)互操作方案包括：LTE/EPC獨立組網(wǎng)，與2G/3G不互通LTE/EPC通過Gn與2G/3G分組域互通LTE/EPC通過S3/S4與2G/3G分組域互通語音業(yè)務(wù)采用CSFB方案語音業(yè)務(wù)采用SRVCC方案第41頁/共77頁互操作方案對現(xiàn)網(wǎng)的影響

獨立組網(wǎng)，不互聯(lián)互操作機制：CellReselection存在問題：LTE終端在LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)錨定在PGW上，在2G/3G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)錨定在GGSN上，PGW和GGSN不能保證為相同設(shè)備。因此，無法保證業(yè)務(wù)連續(xù)性。適用階段：初期試驗網(wǎng)第42頁/共77頁互操作方案對現(xiàn)網(wǎng)的影響

Gn互通MME和P-GW采用Gn接口和SGSN的互聯(lián)針對LTE多模終端，SGSN選擇comboPGW/GGSN、HSS/HLR基于MSNetworkCapability包含EPCCapability基于APN：為LTE分配不同的APN針對2G/3G終端，SGSN選擇現(xiàn)有GGSN和HLR互操作機制LTEGERAN/UTRAN重定向（Gn-basedRAU）GERAN/UTRANLTE重定向（Gn-basedTAU）LTE<->UTRAN切換（Gn-basedHO）RNCS12HSS/HLRS-GWP-GWS5/S8GbGrPDNSGiGGSN3GSGSN2GSGSNGnGn/GpGiBSCS1-UMMEGnS11eNBS1-MMES6aGn/GpGn第43頁/共77頁互操作方案對現(xiàn)網(wǎng)的影響

Gn互通需要升級的網(wǎng)元SGSN:支持RIM流程，包括Gb接口及Gn接口的信令流程，適用于EUTRANGERAN重定向場景支持MSNetworkCapability中的EPCCapability標志支持SAEDNS查詢選擇MME和comboPGW/GGSN支持IPv6、IPv4v6PDP類型和DualAddressBearerFlag(IPv4v6PDPtype)S-CDR支持IPv4v6雙棧PDP類型及擴展地址字段GGSN：SGSN為LTE多模終端選擇EPC的GGSN/PGW，則2G/3GGGSN無需升級，若考慮2G/3GGGSN升級支持LTE用戶，則需升級支持PGW功能。HLRSGSN為LTE多模終端選擇EPC的comboHSS/HLR，則原有2G/3GHLR無需升級，若考慮2G/3GHLR升級支持LTE用戶，則HLR需升級支持HSS功能CG：支持包含IPv4v6雙棧地址的S-CDR話單合并DNS：支持SAEDNS域名結(jié)構(gòu)及查詢方式第44頁/共77頁互操作方案對現(xiàn)網(wǎng)的影響

S3/S4互通SGSN升級支持S3、S4接口，可選支持S6d針對LTE終端，SGSN可以根據(jù)APN或MSNetworkCapability選擇S4接口針對2/3G終端，可選擇通過S4接口接入SGW，或Gn接口接入原GGSN或P-GW互操作機制LTEGERAN/UTRAN重定向(RAU)GERAN/UTRANLTE重定向(TAU)LTEGERAN/UTRANR8HOGERAN/UTRANLTER8HORNCS12HSS/HLRS-GWS4P-GWS5/S8GbS6dPDNSGiGGSN3GSGSN2GSGSNS4Gn/GpGiBSCS1-UMMES3S11eNBS1-MMES6aGn/GpGnGnGn第45頁/共77頁互操作方案對現(xiàn)網(wǎng)的影響

S3/S4互通需要升級的網(wǎng)元SGSN:支持RIM流程，包括Gb接口及Gn接口的信令流程支持S4-SGSN有關(guān)功能和接口(S3，S4，S6d)S-CDR支持IPv4v6雙棧PDP類型及擴展地址字段R8的RANAP擴展：支持eNBID作為TargetID（E-UTRAN-UTRANHO和RIM流程）GGSN：SGSN為LTE多模終端選擇EPC的GGSN/PGW，則2G/3GGGSN無需升級，若考慮2G/3GGGSN升級支持LTE用戶，則需升級支持PGW功能。HLRSGSN為LTE多模終端選擇EPC的comboHSS/HLR，則原有2G/3GHLR無需升級，若考慮2G/3GHLR升級支持LTE用戶，則HLR需升級支持HSS功能CG：支持包含IPv4v6雙棧地址的S-CDR話單合并支持SGW-CDR、PGW-CDR的話單合并DNS：支持SAEDNS域名結(jié)構(gòu)及查詢方式第46頁/共77頁互操作對SGSN的影響由于I-RAT移動性管理和CSFB，將增加現(xiàn)網(wǎng)SGSN的信令負荷：

由于UE移動出LTE覆蓋區(qū)，將發(fā)生UERelocation場景；由于CSFB流程特點（每個CSFB呼叫需要UE切換到2G/TD，然后再切回LTE），將發(fā)生UERelocation場景；這些對可能導(dǎo)致核心網(wǎng)出現(xiàn)信令過載第47頁/共77頁網(wǎng)元尋址第48頁/共77頁SAE網(wǎng)元間尋址流程示例-Inter-PLMN:Intra-LTE/Inter-MMETAUBackbonePGWTA31BackboneMME1SGW1MME2SGW2BG2BG1TA1PDN1PDN2xxx.plmn2.3dnsext2IPTA3.plmn2.3

mme2IPTA1.plmn1.3

@mme1PGW2IPnetwork2UE

@MME2UE

@MME146xxx.plmn2.3

@dnsext191013HSS(HPLMN)DNSint1DNSext1DNSext27TA_update(TA3,UE2)5TA_UpdateAck1481231111PGWPGW1UEUE第49頁/共77頁MME的EPC網(wǎng)元尋址MME支持EPC網(wǎng)元尋址：HSSSGWPGWMMESGSN支持靜態(tài)配置和基于DNS/S-NAPTR兩種網(wǎng)元尋址基于DNS/S-NAPTR的SGW、PGW、MME和SGSN選擇符合3GPP規(guī)范要求：TS29.303–NAPTRproceduresandselectioncriterionTS23.003–FQDNspecificationsforvariousnodesanddefinitionofservicessupported第50頁/共77頁S6aE-UTRANeNBS1-MMESGWFQDN1…SGWFQDNnAttach,TAU,X2HOorS1HOSGWIPaddr-1

….SGWIPaddr-nTAIFQDN->NAPTRrecordsforSGWsupportingS5/S8servicetypesDNSMMEHSSCachedDataTA#DNS/S-NAPTR流程原理SGWFQDN->AandAAAArecords1.QueryResponse(NAPTRRecords)2.

QueryResponse(SGWIPAddresses)S1HO(ForwardRelocationRequest)QueryRequestwithanameintheformatofFQDN.FQDN:tac-lb<TAC-low-byte>.tac-hb<TAC-highbyte>.DNSservermayreturnmultipleNAPTRrecords.Ahostisselectedbasedontheorderandpriorityvaluesofeachrecord.QueryRequestobtainingAandAAAArecordsforahost.SGWFQDN:topon.eth01.sgw01.pool01.rdmnd.ne.第51頁/共77頁MME支持的SGW和PGW尋址方式ALUMME支持兩種SGW和PGW選擇方式：方式一：選擇拓撲位置靠近SGW的PGW首先，根據(jù)TAINAPTRDNS查詢返回的記錄列表，基于order和preference選擇最優(yōu)SGW然后，根據(jù)APNNAPTR選擇拓撲靠近SGW的PGW方式二：同時選擇SGW和PGW基于從TAINAPTRDNS查詢返回的SGW列表和APNNAPTRDNS查詢返回的PGW列表，同時選擇SGW和PGW；使用上述SGW列表和PGW列表，選擇合設(shè)的SGW/PGW，即PGWFQDN和SGWFQDN具有相同的規(guī)范節(jié)點域名。若沒有合設(shè)的SGW/PGW節(jié)點，選擇地理位置最靠近的SGW和PGW配置選擇一種尋址方式在InitialAttach場景下需要在上述兩種尋址方式中二選一；在發(fā)生SGW改變的TAU、X2HO、S1HO和IRATHO的場景下，采用方式一：基于TAINAPTR選擇拓撲靠近PGW的SGW；在多PDN連接請求場景下，采用方式一：基于APNNAPTR選擇拓撲靠近SGW的PGW第52頁/共77頁PGW尋址方案:DynamicPGWSGWHSS/EIRMMEeNodeBeUTRANePCS1-MMES1-US5/S8SGiS6a/S13S11PDN:

intranetS10DNSNAPTRrecordsHSSindicatesPGWallocationtypeissettodynamic.1MMEperformsS-NAPTRqueryforlistofcandidatePGWs*.DNSreturnslistofPGWs2SGWsetsupconnectiontoPGW.5PGWconnectsUEtotheAPN64MMEsendsPGWIPandAPNtotheSGW.3MMEselectsaPGWfromthecandidatelist.SamplePGWFQDNprovisionedinHSS:topon.lb1.pgw01.WSBO.SA001.NE.ENT002.SamplePGWFQDNusedinS-NAPTRprocedure(afterhavinglabelsstripped):pgw01.WSBO.SA001.NE.ENT002.第53頁/共77頁Diameter網(wǎng)元選擇Diameter網(wǎng)元選擇場景MME選擇HSS；PGW選擇PCRF；IMS應(yīng)用場景；PGW選擇OCS部署Diameter信令網(wǎng)，實現(xiàn)上述Diameter網(wǎng)元選擇基于DRA組網(wǎng)更加靈活更加可靠更加可擴展第54頁/共77頁計費第55頁/共77頁離線計費架構(gòu)2G/3G計費機制S-CDR：SGSN產(chǎn)生會話（PDPcontext)計費話單eG-CDR：產(chǎn)生的會話（PDPcontext）和業(yè)務(wù)流的計費話單格式EPC計費機制SGW-CDR：SGW產(chǎn)生的與IP-CAN承載數(shù)據(jù)相關(guān)的計費話單格式；PGW-CDR：PGW產(chǎn)生的會話和業(yè)務(wù)流的計費話單格式，可以同時支持PDPcontext和EPSbearer計費。PGW/GGSN產(chǎn)生PGW-CDR，取代G-CDR和eG-CDR;基于RAT區(qū)別來自2G、3G和LTE的計費話單；對現(xiàn)網(wǎng)計費系統(tǒng)的影響CG系統(tǒng)升級支持EPC計費，即支持PGW-CDR和SGW-CDR;第56頁/共77頁Diameter信令路由第57頁/共77頁Diameter協(xié)議介紹Diameter是RFC3588定義的新一代AAA協(xié)議，是RADIUS協(xié)議的演進版。被許多標準化組織用于首選協(xié)議，作為：Authentication,Authorization,AccountingPolicyQoS&ChargingMobilityManagementRoamingDiameter應(yīng)用的協(xié)議族如下圖所示：第58頁/共77頁Diameter應(yīng)用GzGyRxSpGxGxxBBERFS-GWPCEFP-GWGGSNSPRPCRFAFOFCSSdTDFOCSShCxI-CSCFS-CSCFHSSDxP-CSCFHSSS9S6aMMEHSSSGSNIPXPCRFMNOREDMNOGreenMMEHSSSGSNPCRFS6dPCCIMS漫游第59頁/共77頁Diameter網(wǎng)絡(luò)存在的問題連接管理許多網(wǎng)元有點對點的Diameter鏈路綁定管理如何實現(xiàn)會話綁定安全運營商內(nèi)部多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)運營商之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)Client互聯(lián)互通的問題富含VSA擴展的多廠家環(huán)境容量擴展許多網(wǎng)元的擴展能力迥異需要負荷分擔多協(xié)議SPRAFH-PCRFV-PCRFBBERFPCEFS-GWP-GWGGSNOCSOFCS第60頁/共77頁DRA：Diameter網(wǎng)絡(luò)的解決方案DRA:根據(jù)Diameter應(yīng)用或信令的要求，保證所有Diameter消息轉(zhuǎn)接、代理或重定向的功能單元DRA路由方式RelaySource/DestinationHidingCERapplicationIDadjustmentsLoadBalancingProxyRelay+AVPre-writesRedirect5780DSCDiameterRoutingAgentRelayRedirectProxy第61頁/共77頁DRA組網(wǎng)方案Diameter信令網(wǎng)由信令端點（包括MME、HSS、PCRF、P-GW、AF等設(shè)備）和DRA設(shè)備以及連接它們的Diameter連接組成。Diameter信令網(wǎng)以省為單位劃分信令匯接區(qū)。每個信令匯接區(qū)內(nèi)設(shè)置一對HDRA，負責轉(zhuǎn)接區(qū)內(nèi)信令端點的省際Diameter信令業(yè)務(wù)。HDRA在省際組網(wǎng)時采用網(wǎng)狀連接方式進行互聯(lián)。成對部署的DRA分為A/B兩個平面。Diameter端點采用路由主備或負荷分擔方式將信令業(yè)務(wù)送至所在信令匯接區(qū)內(nèi)的DRA(LDRA或HDRA)。信令匯接區(qū)內(nèi)的兩個DRA之間的連接可以作為DRA到信令端點的迂回路由。當某個DRA到信令端點的直達路由不可用時，信令可以迂回到本區(qū)的另一個DRA轉(zhuǎn)發(fā)。對于國際漫游，部署一對國際出口DRA，要求支持拓撲隱藏。在EPC演進過程中，基于SS7的傳統(tǒng)設(shè)備與基于Diameter的設(shè)備有互通需求，如何實現(xiàn)在Diameter信令網(wǎng)邊界，由邊界DRA提供SS7/MAP和Diameter協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)功能。ALU5780DSCDRA支持該功能。HDRAHDRAHDRAHDRAHDRAHDRALDRALDRA端點端點端點A平面B平面X省Y地區(qū)第62頁/共77頁融合網(wǎng)絡(luò)演進第63頁/共77頁2G/3G向LTE/EPC演進的策略演進的最終目標是為無線多接入環(huán)境提供融合的、高性能的、可擴展的無線分組核心網(wǎng)絡(luò)。在LTE網(wǎng)絡(luò)演進中，需要為2G、3G、LTE等多接入環(huán)境提供一個高性能可擴展的融合核心網(wǎng)絡(luò)（簡稱融合網(wǎng)絡(luò)），如何設(shè)計實現(xiàn)？為了達成這一目標，以全新的功能強大的EPC平臺建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)，然后吸收合并現(xiàn)有核心網(wǎng)網(wǎng)元到新建的EPC網(wǎng)元中，最終實現(xiàn)統(tǒng)一的融合核心網(wǎng)絡(luò)。為了避免對現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡(luò)的影響，務(wù)實穩(wěn)健的SAE融合網(wǎng)絡(luò)設(shè)施策略應(yīng)該是分步走：初期：LTE獨立組網(wǎng)，不與現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中期：待成熟穩(wěn)定，考慮2G/3G、LTE的互操作方案后期：選用合理的融合策略，統(tǒng)一2G/3G和LTE核心第64頁/共77頁平滑的網(wǎng)絡(luò)演進–

可能的演進路徑Step1:LTEtrialsinoverlayStep2:LTEintroductionwithPre-R8SGSNStep3:NetworkconsolidationwithR8featuresStep4:VoiceintroductionwithCSfallbackStep5:VoiceserviceoverIMS為了最大限度的減少部署SAE網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)網(wǎng)的影響，建議分步實施向SAE的平滑演進第65頁/共77頁第一步：新建LTE網(wǎng)絡(luò)（overlay）采用簡單的overlay結(jié)構(gòu)，LTE和2G/3G沒有互聯(lián)，減少對現(xiàn)有2G/3G的影響；每個網(wǎng)絡(luò)均具有自己的IP地址規(guī)劃；HSS具備支持HLR功能，即HSS/HLR融合；LTE用戶僅在HSS開戶注冊（分配獨立的IMSI號段）IubIu-PSGbAbisGrGn/GpGiS5/S8SGiS1-US11S1-MMES6aP-GWPDNS-GWeNBMMEGGSNNBBTSHSSBSCRNCPre-R82G/3GSGSNHLRGn第66頁/共77頁對現(xiàn)有2G/3G透明的Gn/Gp互通，最大程度減少對現(xiàn)網(wǎng)穩(wěn)定運行的破壞IubIu-PSGbAbisGrGn/GpGiS5/S8SGiS1-US11S1-MMES6aP-GW/GGSNPDNS-GWeNBMMEGGSNNBBTSHSS/HLRBSCRNCPre-R82G/3GSGSNHLRGnGnGn/GpGnSub.separationperAPNIPsessionanchorfor2G/3Gsub.IPsessionanchorforLTEsub.第二步：LTE通過Gn/Gp與Pre-R8SGSN互聯(lián)

獨立的用戶管理對傳統(tǒng)2G/3G核心網(wǎng)透明的Gn/Gp互通:對于2G/3G核心網(wǎng)來說，MME就是SGSN，PGW就是GGSN為LTE分配特定APN或SGSN升級支持EPCcapability，分流傳統(tǒng)2G/3G和LTE流量Gn-baseddirecttunnel作為選項，旁路傳統(tǒng)SGSN的數(shù)據(jù)流量LTEIP會話錨定（anchored）在P-GW/GGSN現(xiàn)網(wǎng)SGSN增加配置：將LTE號段選擇融合HSS/HLR有關(guān)的移動管理機制:小區(qū)重選/小區(qū)重定向、PSHO當UE改變接入網(wǎng)時，IP會話仍然保留第67頁/共77頁IubIu-PSGbAbisGrGn/GpGiS5/S8SGiS1-US11S1-MMES6aP-GW/GGSNPDNS-GWeNBMMEGGSNNBBTSHSS/HLRBSCRNCPre-R82G/3GSGSNGnGnGn/GpGnSub.separationperAPNIPsessionanchorfor2G/3Gsub.IPsessionanchorforLTEsub.第二步：LTE通過Gn/Gp與Pre-R8SGSN互聯(lián)

集成的用戶管理現(xiàn)網(wǎng)HLR逐步升級支持HSS/HLR融合（替換不支持HSS的HLR）集成HSS/HLR提供Gr和S6a接口，實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理第68頁/共77頁第三步：LTE采用R8與2G/3G互聯(lián)

為所有RAT提供唯一的統(tǒng)一核心網(wǎng)S-GW作為2G/3G/LTE用戶的統(tǒng)一的本地移動錨定，采用S12直接隧道，將3G用戶流量從SGSN旁路到SGW；融合HSS/HLR支持S6a接口（LTE）和S6d接口（2G/3G）；SGSN升級支持R8接口（S3、S4、S6d），RNC升級支持與S-GW之間的S12接口；對于LTE終端，SGSN可根據(jù)APN或EPCCapability選擇S4接口；對于2G/3G終端，可選擇S4接口接入S-GW，或Gn接口接入原有GGSN；對于無法升級的核心網(wǎng)元，暫保留原有結(jié)構(gòu)。IubIu-PSGbAbisS6dS5/S8SGiS1-US11S1-MMES6aP-GW/GGSNPDNS-GWeNBMMENBBTSHSSBSCRNCSGSNR8LTEsubscribersGn2G/3GsubscribersS3S12IPs