LTE架构及EPC主要流程介绍-文档资料

1、1LTE架构及主要流程介绍 大唐移动通信学院2目录目录4 4、主要流程介绍3 3、 EPS系统接口/协议栈1 1、 TD-LTE演进路线2、EPS网络架构及网络架构及各网元功能介绍3目录目录4 4、主要流程介绍3 3、 EPS系统接口/协议栈1、 TD-LTE演进路线2、EPS网络架构及网络架构及各网元功能介绍45TD-LTE演进路线演进路线GMSCGMGWHLRMGWMSC - S（ VLR ）GGSNSGSNRNCNode BNode BMcDMcNcCNbGsGnGrGiIu - CSIu - PSIubIubHSSMMES 6 aSGWPGWS 5S 11ENBENBX 2S 1 -

2、MMES 1 - MMES 1 - US 1 - USGi消失消失3 3 G G 系统系统LTELTE 系统系统演演进进6目录目录4 4、主要流程介绍3 3、 EPS系统接口/协议栈1 1、 TD-LTE演进路线2、EPS网络架构及网络架构及各网元功能介绍78MME网元功能网元功能 处理处理NASNAS消息，消息，UEUE移动性管理实体移动性管理实体 对对UEUE进行鉴权和进行鉴权和NASNAS消息完整性保护消息完整性保护 支持为支持为UEUE建立一个或多个建立一个或多个PDNPDN连接连接 支持支持UE/UE/网络发起的服务请求网络发起的服务请求 支持支持UEUE在在LTELTE系统内漫游系

3、统内漫游 控制控制UEUE在在2G/3G2G/3G网络和网络和LTELTE网络间进网络间进行重选、切换行重选、切换 维护处于维护处于EMM-REGISTEREDEMM-REGISTERED状态的状态的UEUE的跟踪区列表的跟踪区列表 为为UEUE选择选择PGWPGW、SGWSGW和和UEUE选择目标选择目标MMEMME（S1S1切换中）切换中） 当当UEUE切换到切换到2G/3G2G/3G网络时，为网络时，为UEUE选择选择SGSNSGSN； 管理管理EPSEPS承载，专用承载和默认承载；承载，专用承载和默认承载；MME PoolMME Pool9 服务网关是连接服务网关是连接E-UTRANE

4、-UTRAN的分的分组数据接口的终点组数据接口的终点 当当UEUE在在eNodeBeNodeB间切换时，作间切换时，作为其为其“锚点锚点”支持为支持为UEUE建立一个或多个建立一个或多个PDNPDN连接连接 支持支持UE/UE/网络发起的服务请求网络发起的服务请求 管理管理EPSEPS承载，包括专用承载承载，包括专用承载和默认承载和默认承载 为为ECM-IDLEECM-IDLE状态的状态的UEUE缓存下缓存下行分组，并发起服务请求过程行分组，并发起服务请求过程 基于承载的计费基于承载的计费S-GW网元功能网元功能S-GW网元功能网元功能10 PDN PDN网关是连接分组数据网络的分组网关是连接

5、分组数据网络的分组数据接口的终点，也是连接外部分组数数据接口的终点，也是连接外部分组数据网络的锚点据网络的锚点 UE IPUE IP地址分配地址分配 管理管理EPSEPS承载，包括专用承载和默认承承载，包括专用承载和默认承载载上上/ /下行下行SDFSDF进行计费、数据流检测、门进行计费、数据流检测、门控、速率控制控、速率控制 基于基于APN-AMBRAPN-AMBR对下行非对下行非GBRGBR数据进数据进行速率控制行速率控制 绑定绑定SDFSDF与承载与承载 上下行传输层的分组标记上下行传输层的分组标记 PCRFPCRF选择功能选择功能 事件报告事件报告 基于传输资源的接纳控制；基于传输资源

6、的接纳控制； 策略增强功能（按照运营商定义的规策略增强功能（按照运营商定义的规则来进行资源分配）以及分组过滤则来进行资源分配）以及分组过滤(DPI)(DPI)和增强计费功能（例如每个和增强计费功能（例如每个URLURL计费）计费） PSPS域安全功能域安全功能: :用户黑名单、防用户黑名单、防DoSDoS攻攻击等击等11p策略控制功能策略控制功能 门控门控 事件触发及报告事件触发及报告 QoSQoS控制控制 配置配置PCCPCC计费规则：计费规则： 基于流量的计费规则；基于流量的计费规则； 基于时间的计费规则；基于时间的计费规则； 基于流量和时间综合方式的计费规则；基于流量和时间综合方式的计费

7、规则； 基于事件的计费规则；基于事件的计费规则； 无计费规则；无计费规则；PCRF网元功能网元功能激活、去激活、修改激活、去激活、修改PCC规则规则策略控制功能策略控制功能 门控门控 事件订阅事件订阅 QoS控制控制向向PCEF提供初始默认计费方法提供初始默认计费方法12其他主要网元其他主要网元HSSHSSHSS是用于存储用户签约信息的数据库。该设备的主要功能包括：存储用户签约信息、用户鉴权、位置信息管理等 用户数据包括：用户信息，主要是IMSI、MSISDN、IMEI/IMEISV、purged状态标识、2G/3G/LTE用户接入控制标识（Access Restriction Data），U

8、E-AMBR等ODB信息(移动禁止功能)EPS APN签约信息，主要是APN签约上下文；每个用户签约信息支持的APN最大数量不少于20个不小于50个为可选功能；QOS签约数据，遵从3GPP TS23.203的规定，能支持23.203定义的最大速率；PDN Type；位置相关信息，主要包括MME标识、RSZI（Regional Subscription Zone Identity）列表等用户计费相关信息鉴权信息，主要包括K，以及用户鉴权算法标识13CG: Charging Gateway实时地通过Ga参考点，从CDF（网元侧 SGW/PGW）接收CDRCDR预处理功能，包括话单识别、校验等CDR

9、的过滤与分拣根据一定的过滤机制（例如：CDR类型，CDR参数，生成CDR的CDF地址等）将CDR存储在不同的文件中CDR文件的管理向BOSS传送合并后的计费话单文件14 SGW和PGW：产生计费数据 CG（CFDi等构成） 负责计费数据；对计费数据进行长时间的保存并进行合并、分拣等预处理工作；负责将收集到的计费数据送往计费中心； BS：对计费数据进行处理，产生最终计费账单计费过程15目录目录4 4、主要流程介绍3 3、 EPS系统接口系统接口/协议栈协议栈1 1、 TD-LTE演进路线2、EPS网络架构及网络架构及各网元功能介绍-控制面接口及协议-S6A-GX-业务面接口及协议16PHYMAC

10、RLCPDCPeNodeBL1L2IPSCTPL1L2IPSCTPMMEGTP-CUDPIPL2L1L1L2IPUDPGTP-CSGWIPL2L1RelayRelayRelayLTE-UuS1-MMES11S5RRCGTP-CUDPPGWL1L2IPUDPGTP-CS1-APS1-AP控制面接口及协议栈控制面接口及协议栈17S6a接口协议栈 MME-HSS18Gx接口协议栈 PGW-PCRF SCTP L2 L1 IP L2 L1 IP Gx PGW PCRF Diameter Diameter SCTP 19PHYMACRLCPDCPeNodeBL1L2IPUDPGTP-UL1L2IPUDP

11、GTP-UServing GWGTP-UUDPIPL2L1L1L2IPUDPGTP-UPDN GWIPL2L1RelayRelayRelayLTE-UuS1-US5SGiPHYMACRLCPDCPIPApplicationUDPIPUE用户面接口及协议栈用户面接口及协议栈20目录目录4 4、主要流程介绍主要流程介绍3 3、 EPS系统接口/协议栈1 1、 TD-LTE演进路线2、EPS网络架构及网络架构及各网元功能介绍-附着/去附着-位置更新-切换21附着/去附着流程特性介绍UE处于EMM-DEREGISTERED状态时，网络中没有有效的UE位置信息或者路由信息，UE对于网络来说是不可达的。因

12、此UE在接受正常服务之前，需要在网络中进行注册，注册的过程又被称为附着。附着成功，UE和MME进入EMM-REGISTERED状态，如果网络拒绝了附着请求，UE和MME仍会处于EMM-DEREGISTERED状态。通过这一过程，一方面可以防止非法用户接入到网络，维护网络的正常运行，另一方面，附着成功之后，网络可以根据UE的当前状态与签约信息为UE提供合适的服务 22去附着应用场景1 UE关机时将会发起网络去附着过程；2 UE手动触发网络去附着过程（如双模手机人工选择由3GPP网络切换到非3GPP网络）附着应用场景附着应用场景1UE开机启动附着程序向网络中注册；2UE去附着之后重新向网络中注册；

13、3UE从非3GPP网络切换到3GPP网络（切换附着）。附着流程23UEeNodeBMMEServingGWPDNGWPCRFAttach RequestAttach RequestAuthentication / SecurityCreate Session RequestCreate Session RequestCreate Session ResponseCreate Session Response Initial Context Setup Request / Attach Accept Attach Accept Attach Complete Attach CompleteMod

14、ify Bearer RequestModify Bearer ResponseHSS PCEF Initiated IP-CAN Session EstablishmentAuthentication Information RequestAuthentication Information AnswerUpdate Location RequestUpdate Location Answer Initial Context Setup Response附着流程24去附着流程图25切换特性说明ENB间的切换功能是指完成ENB之间切换时网络侧的控制管理功能。EPC系统中实现了控制面和用户面的分

15、离，其中控制面实体为MME，用户面实体为SGW，并且MME和SGW的实际服务区域有可能不同。故此，UE在移动过程中，如果发生了跨ENB（Inter-ENB）的切换，有必要针对几种典型的场景（MME服务域内/间、SGW服务域内/间等）将EPS网元控制处理过程进行场景分析。对应于不同的ENB间的切换场景，网络侧实体的MME和SGW需要进行不同的控制面及用户面动作，以便为UE提供适当的移动性支持。具体而言，涉及到如下几个方面的过程：HO过程中，EPS相关控制面信令交互；HO过程中，用户面路径的转接；26切换27E-UTRAN仅含一类网元ENB, ENB之间通过X2接口进行互连，X2接口包含控制面和用

16、户面；同时，ENB的控制面通过S1-MME接口连接于MME Pool，E-UTRAN的用户面则通过S1-U接口连接于SGW Service Area。而网络侧则主要包含MME、SGW、PGW三类网元。MME和SGW之间通过S11接口连接，同时多个MME间由S10接口连接。SGW和PGW通过S5/8接口相连。依据切换过程中控制面信令处理过程的实施者的不同，可以分为以下两种基本切换类型：首先，ENB作为切换过程的控制面实体时，则信令交互是通过X2接口的控制面协议即X2AP完成的，称之为X2切换；其次，网络侧的MME作为控制面实体时，则信令交互是通过S1接口的控制面协议即S1AP完成的，称之为S1协

17、议 切换28切换场景ENB内的切换同3G，与核心网无关29MME和和SGW均不发生变化的均不发生变化的ENB间切换过程网元连接示意图间切换过程网元连接示意图连接需求描述如下：源eNB和目标ENB间存在X2接口；源ENB和服务MME间存在S1-MME接口；目标ENB和服务MME间存在S1-MME接口；源ENB和SGW间存在S1-U接口；目标ENB和SGW间存在S1-U接口；该特性用于在服务MME与SGW均不发生变化时，将UE由源ENB切换至目标ENB。特性需求相应的网元连接条件如下图所示：30MME和SGW均不发生变化的ENB间切换流程31位置更新特性介绍UE在网络中注册时网络会保存其位置信息，

18、以保证网络到UE是可达的。为了维护UE的可达性，当UE所处的TA改变时，需要更新在网络中注册的TA。为避免UE在TA边界来回移动过程中可能产生的大量信令交互，网络会根据特定算法将一组TA绑定，当UE在该TA组中移动时，不会向网络更新注册的位置信息。这组TA在UE和网络中通过一个TAI List来维护。如果UE进入到一个新的TA，并且该TA不在原来的TAI List中，则需要更新UE在网络的注册信息。另外，UE在网络注册或正常更新后由于某些参数改变或周期定时器超时也会发起TAU过程。 UE在网络中注册之后可以触发TA更新请求。在这一过程中，网络首先会根据签约数据中的Mobility Restrictions列表判定UE是否可以接入到所选TA，判定UE在该TA是否接入受限，如果接入受限那么网络将拒绝UE的更新请求。如果UE被允许进入该TA，网络除了更新UE在网络中注册的TAI List之外，根据UE所处状态还有可能执