EPC核心网-系统架构-系统介绍.ppt

EPC介绍 EPC关键技术介绍EPC业务流程介绍 EPC的标准化进展 3 1 可行性研究阶段2004年12月正式立项至2006年6月完成 主要是网络结构优化的可行性研究 输出的基准协议是3GPPTR23 882 3GPPsystemarchitectureevolution SAE Reportontechnicaloptionsandconclusions 2 Stage1 需求阶段 定义SAE的需求 2006年12月完成输出的基准协议是3GPPTS22 278 Servicerequirementsforevolutionofthesystemarchitecture 3 Stage2 技术实现阶段 定义SAE的网络结构 功能实体及其相互接口 2008年6月完成输出的基准协议包括 3GPPTS23 401 GeneralPacketRadioService GPRS enhancementsforLongTermEvolution LTE access 3GPPTS23 402 3GPPSystemArchitectureEvolution SAE Architectureenhancementsfornon 3GPPaccesses 4 Stage3 协议实现阶段 定义各接口上的具体协议 2009年3月完成当前定义的协议有 3GPPTR24 801 3GPPSystemArchitectureEvolution SAE CTWG1aspects 3GPPTR29 803 3GPPSystemArchitectureEvolution SAE CTWG4aspects 3GPPTR29 804 3GPPSystemArchitectureEvolution SAE CTWG3aspects 3GPP标准组织与制定阶段 阶段1 需求SA1 NGMN阶段2 结构EPSbySA2LTEbyRAN3阶段3 详细实现EPCCT1 3 4SA3 5 5LTERAN1 2 3 4 5SA3 5RAN1 物理层RAN2 L2与L3无线协议RAN3 结构与S1 X2接口RAN4 RF与RRM性能要求RAN5 终端测试 EPC主要协议介绍 EPCArchitecture 3GPPStandard Operator sServices Controlplanetraffic Userplanetraffic EPC S6d S6a S3 S4 S10 S11 S1 MME S1 U S5 GTP Rx Gx SGi SAE GW SGW PGW HSS MME SAE GWrealizeLTEaccessandinterworkingwithNon3GPPnetwork BasedonGTPmobility S4SGSNsupportlegacyUTRAN GERANaccess BasedonMIPmobility ePDG AAA PCRFincreasenetworkQoSandsecurity FlatArchitecture AccessAgnostic Separationofcontrolplanefromuserplane andallIP ePDG S2b S2a c Non3GPPAccessNetwork S10 x S10 x 3GPPCSCore MobilitybasedonMIP HandoverOptimization 6 EPC主要接口介绍 支持3GPP接入 EPC新增网元的主要功能点 类似SGSN的控制面功能 类似SGSN的用户面功能 类似GGSN的功能 TA TrackingArea List 移动管理优化 TAList1 TAList2 IdeaofTAListAllthetrackingareasinaTrackingAreaListtowhichaUEisregisteredareservedbythesameservingMME TheMMEmayinitiatetheGUTIReallocationproceduretoreallocateTAIlistatanytimewhenasignalingassociationisestablishedbetweenUEandMME TheTAIlistmayalsobereallocatedbytheAttachortheTrackingAreaUpdateproceduresTheUEdoesn tneedtriggerTAupdateprocedurewhentheUEmovesinthesameTAList TheTrackingAreaIdentityisconstructedfromtheMCC MobileCountryCode MNC MobileNetworkCode andTAC TrackingAreaCode TA1 TA2 TA5 TA4 TA3 MME ISR IdleSignalingReduction 移动管理优化 TA1 TA3 RA3 TA2 TA4 TA5 RA1 RA2 TAList1 TAList2 ISR CombinedArea TAList RATheUEdoesn tneedtriggerTAupdateprocedurewhenitmovesinthecombinedarea ISRisnotrecommendedtodeployincommercialphasebecauseofitscomplexityandlessbenefits Combinedarea RA4 IPv4v6双栈 DualStack EPS承载处理 IPv4v6承载的优势 解决在1个PDP上下文中传送IPv4和IPv6地址的用户数据 减少了需要的承载上下文数量 终端 SGSN MME PDN GW 根据终端的能力在请求建立的承载类型具备IPv6和IPv4能力请求IPv4v6IPv4终端请求IPv4IPv6终端请求IPv6终端能力不明 请求IPv4v6 MME SGSN根据如下条件 向PGW请求标示DualStackFlagUE是否签约DualStack 否则拒绝 否则返回给UE subscriptionlimitation UE是否可能切换到不支持IPv4v6网络 是则返回给UE singleaddressbearersonly PGW检查如下条件 判断是否接受DualStack请求若不允许该APN使用两个IP地址 则只分配一个IP地址 并返回给UE networkpreference 如果允许该APN使用两个IP地址 则分配IPv4地址和IPv6地址 接受请求 R8网络IPv4v6双栈承载的处理方式 LTE与2 3G承载之间要求一对一映射 EPC网络的安全优化 EPSSecurityandUMTSSecurityinCommonEPSaccessauthentication AKAEPSSecurityandUMTSSecurityinDifferenceEPSsecuritylayersAS AccessStratum securitySecuritybetweenUEandeNB E UTRAN includingRRCsignalingconfidentiality RRCsignalingintegrityandUP UserPlane confidentialityNAS NonAccessStratum securitySecuritybetweenUEandMME includingNASsignalingconfidentialityandNASsignalingintegrityNetworkDomainSecuritySecuritybetweenlayer1andlayer2 adoptingNDS IPsec SNOW3GAESZTEsupporttheabovealgorithmsaccordingto3GPP33series ASandNASalgorithms EPC网络中SGSN网元类型分析 Choice1 InterworkingWithS4SGSN HSS GSM UTRAN ServiceContinuity Gb Iu PS S4SGSN S4 S GW MME P GW Internet Sevicenetwork LTE S1 MME S1 U S10 SGi S5 S8 S12 S6d S6a EPC S3 Choice2 InterworkingWithGn GpSGSN HSS GSM UTRAN ServiceContinuity Gb Iu PS S GW MME P GW Internet Sevicenetwork LTE S1 MME S1 U S10 SGi S5 S8 Gn GpSGSN S12 Gn Gp S6a Gr EPC Gn Gp TosupportGERAN UTRANhandoverfromGERAN UTRANtoLTE theSGSNmustbeupgradedtoR8LTEtoGERAN UTRANsupportedonpreR8SGSNDoesnotsupportofR8featureISRManyprotocols GTPv0 V1andV2 Diameter MAP ViaGn GpSGSN ViaS4SGSN NeedupgradingonSGSNSupportofR8featureasISRFewerprotocolsinthenetwork GTPv2 Diameter R8QoS与PreR8QoS差异性 EUTRAN SGSN GGSN MME SAE GW PreR8PCN R8EPC Music TV Stock WEB PreR8MainQoSProfileTrafficClassARP GBR MBRTrafficHandlingPrioritySignallingIndicationSourceStatisticsDescriptorPacketDelayBudgetPacketLossRate R8MainQoSProfileQoSClassIdentifier QCIARP GBR MBRUEAMBRAPNAMBR 2G 3G网络支持网络和UE对QoS的协商 EPS中QoS不支持协商 控制全部在网络实现 如果部署PCC则由PCRF控制 否则在P GW静态配置QoS策略 EPS和2G 3G的QoSProfile中包含的参数不同 EPS的QoSProfile中的参数包括 UE的QoS参数UE MABR和APN AMBR 以及承载层的QoS参数QCI ARP GBRandMBR 2G 3G网络的QoSProfile中的参数都是基于承载级别的 包括Trafficclass MBR GBR ARP等 3GPP协议已经制定了标准的R8与PreR8QoS转换机制 StandardizedQCICharacteristics ThisQCIistypicallyassociatedwithanoperatorcontrolledservice i e aservicewheretheSDFaggregate suplink downlinkpacketfiltersareknownatthepointintimewhentheSDFaggregateisauthorized MGCF MGW SCCAS IMS CSCF 多种LTE语音业务解决方案 EPC PSTN PLMN MSCS MGW MME SAE PGW CS INTRENET SGs eNodeB EPC PSTN PLMN MSCS MGW MME SAE PGW CS INTRENET Sv eNodeB EPC PSTN PLMN MSC MME SAE PGW CS INTRENET eNodeB CSFB UEspeechfallbackto2 3G NoVoIPonLTEUE发起MO和接收MT呼叫时 需首先切换回CS无线网络 适用于2 3G电路域与LTE无线网络重叠部署的场景 需要升级所有与LTE有重叠无线覆盖区域的VMSC 以支持类似Gs接口的SGs接口联合位置更新 寻呼 短消息等功能 网络结构简单 不需要部署IMS SRVCC LTEVoIPwithIMScontrol基于LTE实现语音和多媒体业务 LTE无线覆盖可以作为2G 3G无线的补充 基于SCCAS和SRVCC增强MSC的控制 LTE语音能够切换到CS网络 需要部署IMS网络作为多媒体业务统一控制平台 可以部署独立的SRVCC增强MSC 支持Sv接口和SIP接口 避免所有MSC的升级 GANC LTEVoIPwithCScontrol基于LTE实现语音和多媒体业务 LTE无线覆盖可以作为2G 3G无线的补充 支持向CS的平滑切换 部署IWF模拟BSC RNC 向传统CS网络发起呼叫和切换 CS网络不需要升级 需要UE支持基于LTE承载的CC MM SS协议栈能力 不需要部署IMS网络 方案尚未标准化 3GPP正在讨论 SGi A Iu handover handover MSCS MGW MGW MSCS SGs GANC EMBMS技术 Rel9Feature TheMBMSbearerserviceofferstwomodes BroadcastMode MulticastMode BroadcastModeissupportedforEPSandGPRS andMulticastModeissupportedforGPRS MBMSforEPSsupportsE UTRANandUTRAN MBMSforGPRSsupportsUTRANandGERAN EMBMS与MBMS差异性 主要在于EMSMS增加了IPmulticast支持 但是只有广播模式 EPC关键技术介绍EPC业务流程介绍 EPS域基本信令流程介绍 移动性管理附着流程TAU流程业务请求流程S1释放流程GUTI重分配流程Detach流程会话管理专有承载激活流程带有QoS更新的承载修改网络侧发起带QoS更新的承载修改网络侧发起无QoS更新的承载修改承载去活UE请求的承载资源修改切换管理Intra E UTRAN切换X2 based切换S1 based切换InterRAThandoverE UTRANtoUTRANIumodeInterRAT切换UTRANIumodetoE UTRANInterRAT切换E UTRANtoGERANA GbmodeInterRAT切换GERANA GbmodetoE UTRANInterRAT切换InterRAT切换取消 移动性管理 EMM状态介绍 EMMstatemodelinUE MME中一般不保存MM上下文 除了避免每次附着时AKA流程情况下 UE不可达 MME没有UE的任何位置或路由信息 EMMDeregistered状态 UE可达 MME知道UE的位置信息 位置精度至少在TAList基本 UE至少有一个激活的PDN连接 最少一个默认承载上下文 UE有安全上下文用于保存安全信息 EMMRegistered状态 移动性管理 ECM状态介绍 ECMstatemodelinUE UE和MME间没有NAS信令连接存在 MME保存UE的TAList级别位置信息 UE和MME间的上下文不同步 ECM IDLE状态 UE与MME间存在信令连接 包括RRC连接和S1 MME连接 MME保存UE的小区ID的级别位置信息 UE和MME间的上下文信息互相同步 ECM CONNECTED状态 移动性管理 附着流程 在用户附着 接入 的同时建立默认承载 网络侧同时给UE分配IP地址 移动性管理 TAU流程 移动性管理 Detach流程 会话管理 承载概念介绍 默认承载 类似一次激活一个永久有效的承载 该承载在用户attach时建立 APN使用的是HSS中签约的默认APN PCC规则使用PCRF下发的或P GW上配置的默认规则 地址由P GW分配 一定是非GBR GuaranteedBearerRate 承载一般是低带宽 低时延 可用于访问DHCP服务器 IMS注册等 专用承载 类似二次激活在默认承载建立后根据用户或应用层需要而建立 可以由网络侧或MS发起 在默认承载基础上建立的到同一PDN的不同QoS的承载 可以是GBR或非GBR承载多PDN激活 类似激活第二个PDP当UE需要接入一个新PDN的时候 UE将新的APN带给MME MME可能重新选择一个新的PDNGW EPS系统支持一个PDNGW接入多个PDN 也支持多个PDNGW分别接入多个PDN 会话管理 承载QoS控制 承载QoS控制QoS控制粒度都是基于承载 Bearer 对于QoS的动态控制 使用PCC机制 将授权QoS参数分成了多个级别 用QCI QoSclassidentifier 来标识 即一个QCI就代表一套QoS参数一个承载建立之后 QCI是不能改变的 如果QCI改变则必须重新发起新承载的建立过程 LTE中的QoS参数分为UE级 APN级和承载级 其中perUE的参数包括UE AMBR perAPN的参数包括APN AMBR perbearer的参数包括 QCI ARP GBRandMBR perbearerQoS参数QCI QoSClassIdentifier 各个节点已经预配置包括eNodeB 基于GTP u时 GTPU包的包头中带有QCI 区分QoS类别 在无线的PDU包头中也带有QCI 每个QCI对应一组无线调度参数ARP AllocationandRetentionPriority 建立或修改时的优先级 或出现异常时承载是否丢弃 建立后包的投递与此无关 GBR GuaranteedBitRate MBR MaximumBitRate perAPN的参数APN AMBR一个APN所对应的所有PDNConnection的所有Non GBRBearer的集合的最大速率 该集合中的任何一个Bearer的速率都可能达到该APN AMBR所规定的上限APN AMBR在HSS中签约PDNGW控制下行的APN AMBR UE和PDNGW负责上行APN AMBR的控制 perUE的参数UE AMBR UE的所有Non GBRBearer的集合对应的最大速率 签约的UE AMBR保存在HSS中 实际的UE AMBR Min 签约UE AMBR 所有激活的APN AMBR ENodeB负责上下行UE AMBR的控制 会话管理 承载建立流程 在用户附着 接入 的同时建立默认承载 也可以同时建立默认承载和专有承载 依赖于PCC规则 会话管理 网络侧发起的承载修改 会话管理 专有承载建立过程 GTP PCRF根据