DTMPX3016002-SAE系统架构及原理-v500.ppt

1,SAE系统架构及原理,DTM.PX3.016.002-v5.0.0,了解SAE网络架构 理解SAE各网元的功能 理解SAE工作原理,3GPP系统架构演进(SAE)原理与设计 人民邮电出版社 SAE原理与网络规划 人民邮电出版社,2,SAE系统架构及原理,SAE标准和演进,SAE网络架构,SAE基本概念,SAE与GPRS的比较,3,1 SAE标准和演进,SAE系统架构及原理,SAE项目是3GPP开展的对系统架构演进的研究工作。 其核心网也被称为EPC（Evloved Packet Core，演进的分组核心网）。,什么是SAE？,System Architecture Evolution， 系统架构演进,4,1 SAE标准和演进,SAE系统架构及原理,5,提高性能，减少时延，提供更高的用户数据速率 提高系统容量和覆盖率，减少运营成本 优化IP传输网络 支持多种无线接入技术，包括UTRAN、GERAN、E-UTRAN、Wi-Fi、WiMAX等 与LTE相比，SAE更多的是从系统整体角度和网络架构方面考虑未来移动通信的发展,SAE的特点,1 SAE标准和演进,SAE系统架构及原理,仅提供基础语音和短消息等有限的增值业务,发展成电路域和分组域两部分,电路域提供语言类基础业务,分组域提供数据业务,传统电路交换机替换为软交换,分组域引入SAE架构,IP多媒体子系统（IMS，IP Multimedia Subsystem）逐渐取得全核心网的控制地位,减少了数据时延，提供更高的用户数据速率、更高的系统容量和更好的覆盖,电路域和分组域均降级为接入地位,第一阶段,6,采用传统交换机,语音业务逐步由电路域过渡至分组域承载，电路域最终消亡,第二阶段,第三阶段,第四阶段,核心网演进路线,1 SAE标准和演进,SAE系统架构及原理,7,3GPP标准演进,1 SAE标准和演进,SAE系统架构及原理,8,3GPP标准演进,1 SAE标准和演进,SAE系统架构及原理,9,架构演进,CN,SAE CN,RNC,RNC,NodeB,NodeB,e-NodeB,e-NodeB,TD-SCDMA,LTE/SAE,UE,UE,SGSN,GGSN,P/S-GW,MME,什么叫SAE？ 为什么要发展SAE？ 核心网的演进路线？,10,SAE系统架构及原理,SAE标准和演进,SAE网络架构,SAE基本概念,SAE与GPRS的比较,11,2.1 EPS网络架构,2. SAE网络架构,12,EPS （Evolved Packet System）,2.2 SAE非漫游架构,2. SAE网络架构,13,SGW和PGW独立部署,2.2 SAE非漫游架构,2. SAE网络架构,14,SGW和PGW联合部署,2.3 SAE漫游架构,2. SAE网络架构,15,HPLMN,VPLMN,Home Routed 方式,2.3 SAE漫游架构,2. SAE网络架构,16,S9,HSS,H-PCRF,Rx,S6a Home Operators IP,HPLMN,Services,VPLMN,UTRAN,SGSN,GERAN,S1 -MME,S3,S4,S12,V-PCRF,MME,S11,Gx,UE,“LTE -Uu“,E-UTRAN,S10 S1 - U,Serving Gateway,S5,PDN Gateway,SGi,Visited Oper ator PDN,Local Breakout方式,2.4 SAE架构特点,2. SAE网络架构,17,SAE架构特征,分离,扁平,IP化,多接入,QoS,实时,2.5 网元功能,2. SAE网络架构,18,MME,NAS信令及信令的加密和完整性保护 与3GPP接入网移动相关的CN节点间信令处理 ECM-IDLE态UE的可达性管理（Paging） 跟踪区列表（TA list）管理功能 P-GW和S-GW的选择功能 MME变更切换过程中的MME选择 指向2G或3G的3GPP接入网的切换过程中的SGSN选择 漫游（S6a接口指向归属HSS） 用户鉴权及密钥管理 承载管理功能，包括专用承载建立过程,2.5 网元功能,2. SAE网络架构,19,Serving Gateway,eNodeB间切换的本地移动锚点 基于S1接口切换过程中，数据包转发 3GPP间移动过程的移动锚点（S4接口） UE闲态数据缓存以及发起网络触发的业务请求过程 P-GW和S-GW的选择功能 合法监听 分组路由与转发 上下行传输层分组标记，如：差分代码点认定 用户计费 运营商间用户计费数据统计,2.5 网元功能,2. SAE网络架构,20,PDN Gateway,支持EPC会话管理，承载的建立、修改、删除 上下行传输层分组标记，如：差分代码点设定 上下行业务级计费 QoS控制 P-GW和S-GW的选择功能 对去往外部PDN网络的数据进行路由和转发 指向2G或3G的3GPP接入网的切换过程中的SGSN选择 DHCPv4和DHCPv6功能,2.5 网元功能,2. SAE网络架构,21,PCRF,配置PCC的计费规则 基于流量 基于时间 基于流量和时间的综合方式 基于事件 HPCRF（HPLMN中） 终止归属业务的Rx参考点基于时间 终止用于支持本地导疏漫游架构的S9参考点基于事件 VPCRF（VPLMN中） 终止用于支持本地导疏漫游架构的S9和Gx参考点 终止用于支持本地导疏漫游架构和拜访地运营商的应用功能Rx参考点,2.5 网元功能,2. SAE网络架构,22,HSS,移动性管理 用户鉴权及密钥管理 3GPP用户签约数据管理 非3GPP用户签约数据管理,LTE/E-UTRAN，SAE/EPC，EPS的所包含的内容分别是什么？ SAE漫游架构的特点？两种方式的差别？ SAE非漫游架构的特点？两种方式的差别？ SAE各网元的功能？,23,SAE系统架构及原理,SAE标准和演进,SAE网络架构,SAE基本概念,SAE与GPRS的比较,24,3.1 业务流程,3. SAE基本概念,25,典型分组业务,eNodeB,MME,S-GW,P-GW,ICP/ISP,internet,Data,Signaling,1,2,3.1 业务流程,3. SAE基本概念,26,典型语音业务,eNodeB,MME,S-GW,P-GW,SAE,Data (VOIP),SAE Signaling,1,3,CSCF,IMS domain,MGCF,IMS-MGW,MSC,2,3,IMS Signaling,PLMN,3.2 用户状态管理,3. SAE基本概念,27,EMM（EPS Mobility Management，EPS移动性管理） 描述UE在网络中的组成状态，用于实现用户当前位置的 跟踪，以及UE的切换、位置更新等移动性管理 含：EMM-DEREGISTERED和EMM-REGISTERED,EPS 管理模型,ECM（EPS Connection Management，EPS连接管理） 描述UE和EPC间的信令连接性 含：ECM-IDLE和ECM-CONNECTED,3.2 用户状态管理,3. SAE基本概念,28,EMM状态,EMM state in UE,EMM state in MME,3.2 用户状态管理,3. SAE基本概念,29,ECM状态,ECM state in UE,ECM state in MME,3.3 业务承载,3. SAE基本概念,30,业务承载架构,3.3 业务承载,3. SAE基本概念,31,业务承载架构,3.3 业务承载,3. SAE基本概念,32,PDN连接,3.3 业务承载,3. SAE基本概念,33,EPS承载,3.3 业务承载,3. SAE基本概念,34,EPS承载,3.3 业务承载,3. SAE基本概念,35,EPS承载,3.3 业务承载,3. SAE基本概念,36,EPS承载,3.3 业务承载,3. SAE基本概念,37,数据流的承载绑定 根据TFT为数据流选择相应EPS Bearer称为承载绑定 TFT的匹配按Packet Filter的Precedence值由低至高顺序匹配 先匹配Precedence最低的所有Packet Filter,EPS承载,3.3 业务承载,3. SAE基本概念,38,QoS,3.3 业务承载,3. SAE基本概念,39,QoS,3.4 编号计划,3. SAE基本概念,40,MME,TA List,TA 1,CELL1,CELL2,TA 2,CELL3,CELL4,TA List,TA 1,CELL1,CELL2,TA 2,CELL3,CELL4,MMEI= MME Group ID+MME Code,IMSI MSISDN GUTI=GUMMEI+M-TMSI =MCC+MNC+MMEI+M-TMSI,TAI=MCC+MNC+TAC,3.4 编号计划,3. SAE基本概念,41,3.4 编号计划,3. SAE基本概念,42,3.5 移动性管理,3. SAE基本概念,43,跟踪区,3.5 移动性管理,3. SAE基本概念,44,TA List1,跟踪区,SAE典型的业务流程？ EPS用户管理模型？ EPS承载和QoS的定义？ SAE编号计划的内容？ 跟踪区的含义？,45,SAE系统架构及原理,SAE标准和演进,SAE网络架构,SAE基本概念,SAE与GPRS的比较,46,4 SAE与GPRS的比较,SAE系统架构及原理,控制平面和用户平面的分离,47,MSC,MSC-S 控制平面,MGW 用户平面,SGSN,MME 控制平面,S-GW 用户平面,拿来主义,4 SAE与GPRS的比较,SAE系统架构及原理,真正意义上的永远在线,48,用户在开机附着阶段即通过激活默认承载来获取一个IP地址，用户随时都可以发起对PDN业务的访问，实现真正意义的用户在线，此举还能更好的支持P2P业务。,3G手机,LTE手机,拜托，我是苹果，怎么每次上网都比你还慢个几秒？,我的是4G手机！比你领先一代！营业厅客服说只要一开机马上就能上网，原来的3G手机开机后用户要等待一段时间才能上网。而且我的还用不掉线。,!#$%*&(#)$%(*#%&!,4 SAE与GPRS的比较,SAE系统架构及原理,网络侧发起二次激活,49,GPRS网络中，有专门的二次PDP上下文激活，用于请求同一APN中的不同业务类型。SAE网络中，用专用承载进行了替代，并且只有由网络侧发起，加强了对用户业务的控制。,LTE手机,你好，MME，我已经激活了CMNET这个APN，现在我要访问CMNET中的IMS视频业务，每路会话需要2M带宽，请处理我的二次激活请求。,对不起，你是LTE终端！这是禁止的！如果你有这样的需求，只能由我来控制发起，你等消息吧。,SAE网络,!#$%*&(#)$%(*#%&!,4 SAE与GPRS的比较,SAE系统架构及原理,UE无权协商QoS,50,EPC中，QOS只能由网络侧来提供，不能由UE提供。UE只能接受或拒绝网络侧提供的QOS，不允许进行协商。,LTE手机,这是网络侧给你提供的QoS，要么你同意，要么就拜拜！,SAE网络,!#$%#%&!,3G时代的圆桌会议， 今天的议题是把QoS定下来,UE,RNC,SGSN,GGSN,4 SAE与GPRS的比较,SAE系统架构及原理,支持非3GPP操作,51,GPRS不提供和非3GPP网络互操作，不能保持业务连续性。EPC系统则相反。,GPRS时代,GPRS,WLAN,真倒霉,说个我爱你还要重新选网,SAE时代,WLAN,EPC,WLAN,成功啦！真开心！,4 SAE与GPRS的比较,SAE系统架构及原理,不同的位置区管理,52,对应于GPRS中的路由区概念,EPC提出了跟踪区TA。原GPRS的UE只能注册到一个RA上，但在EPC中可以注册到多个TA，即TA列表。,S-GW,MME,EPC,eNodeB,eNodeB,TA,TA,TA列表1,TA,TA,TA列表2,TA,TA,TA列表3,4 SAE与GPRS的比较,SAE系统架构及原理,用户标识的变化,53,GPRS中对用户的临时标识为P-TMSI，寻呼也用P-TMSI。 EPC 中对用户的临时标识为GUTI，寻呼则用S-TMSI。,MMC,MNC,M-TMSI,MMEC,MMECI,16bit,8bit,8bit,16bit,32bit,S-TMSI,MME Identity,GUMMEI,GUTI,4 SAE与GPRS的比较,SAE系统架构及原理,更完善的容灾机制,54,GPRS系统中，SGSN的容灾可用Iu-Flex。GGSN没有统一的方案。 EPC系统中，定义了MME池以及完善的负载均衡、过载控制机制以及SGW池。,MME池A,MME,MME池B,MME,SGW池A,SGW,SGW池B,SGW,eNodeB1,eNodeB2,eNodeB1,eNodeB2,4 SAE与GPRS的比较,SAE系统架构及原理