数据网-lte 核心网

数据网 —LTE 核心网（EPC） 中国电信维护岗位认证教材编写小组编制 目 录 第1章 EPS网络概述 3 1.1 EPS网络概述 3 1.1.1 EPS网络关键概念 3 1.1.2 EPS网络关键技术 3 1.2 当前主流技术向LTE的演进 3 第2章 EPC网络架构 5 2.1 LTE-EPC目标网络架构 5 2.2 EPC重要网元 5 2.2.1 GW 5 2.2.2 MME 6 2.2.3 HSS 6 2.2.4 PCRF 7 2.3 EPC重要接口 7 第3章 EPC基本流程 9 3.1 Attach 9 3.2 TAU 9 3.3 Service Request 10 3.4 S1- Release 11 3.5 Detach 12 3.6 承载创建/修改/删除 13 3.7 切换 14 3.8 PDN连接或者去连接 17 第1章 EPS网络概述 1.1 EPS网络概述 1.1.1 EPS网络关键概念 LTE：Long Term Evolution长期演进，是3GPP制定的高数据率、低延时、面向分组域优化的新一代宽带移动通信标准项目。 3GPP： The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划3GPP的目标是实现由2G网络到3G网络的平滑过渡，保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性。 其职能： 3GPP主要是制订以GSM核心网为基础，UTRA(FDD为W-CDMA技术，TDD为TD-CDMA技术)为无线接口的第三代技术规范。 E-UTRA：LTE空中接口 E-UTRAN：LTE接入网=UE+eNB EPC：Evolved Packet Core 4G核心网，3GPP的演进分组核心网，由 MME+SGW+PGW组成 EPS： Evolved Packet System ，3GPP的演进分组系统，由E-UTRAN+EPC组成 SAE：系统架构演进项目 1.1.2 EPS网络关键技术 EPS网络关键技术： EPS提供永远在线的用户体验，降低了用户接入业务的延时 EPS的核心网允许多种无线技术的接入，目前支持的接入技术包括3GPP已经定义的UTRAN/GERAN，LTE，3GPP2定义的，以及IWLAN接入 EPS在核心网将用户面和控制面进行分离，实现了网络的进一步扁平化 EPS引入了TAI list和ISR等概念，降低了空口信令负荷，节约了网络资源 EPS引入了PCC，对QoS控制、策略和计费控制集中处理 1.2 当前主流技术向LTE的演进 关于2G/3G/4G 的争论已经结束, 所有移动技术都朝着满足未来业务需求的方向发展，并且逐渐趋于一致。当前主流技术向LTE的演进的路径详见下图：
LTE相对3G的性能提升：
第2章 EPC网络架构 2.1 LTE-EPC目标网络架构 LTE-EPC目标网络架构如下图：
1、LTE-EPC网络架构的特征是： 基于ALL IP的网络扁平化，用户面 eNodeB ->SAE GW 真正的网络控制和承载分离 支持多种制式共核心网: GPRS/UMTS/eHRPD/LTE，eHRPD网络通过S2a接入EPC 2、LTE系统由3部分组成：核心网（EPC, Evolved Packet Core ）、接入网 （eNodeB用户设备（UE），其中EPC分为三部分： MME (Mobility Management Entity, 负责信令处理部分） S-GW (Serving Gateway , 负责本地网络用户数据处理部分） P-GW (PDN Gateway，负责用户数据包与其他网络的处理 ) 2.2 EPC重要网元 2.2.1 GW GW分为S-GW和P-GW，它们的主要功能是： （一）SGW SGW位于用户面，对每个接入LTE的UE，一次只能有一个SGW为之服务，功能有： 会话管理: SGW能对承载进行建立、修改和释放，能存储EPS承载上下文 路由选择和数据转发：eNodeB间切换时，SGW做为本地锚定点在路径转发后，像源eNodeB发送结束标记，从新排序功能。 QoS控制：支持EPS主要承载的主要QoS参数 计费 存储信息 （二）PGW PGW位于用户面，是面向PDN终结与SGi接口网关，功能有： IP地址分配：用户UE的IP地址是由PGW来分配的，静态和动态。 会话管理：支持EPS承载管理功能，建立、修改、释放，能根据APN进行域名解析并寻址到外网。 PCRF选择 路由选择数据转发 QoS控制 计费 策略和计费执行 2.2.2 MME MME（Mobility Management Entity）是核心网唯一控制平面的设备，它的功能主要有： 移动性管理：附着/去附着、跟踪区更新、切换和寻呼 接入控制：MME通过鉴权功能实现网络和用户之间的相互鉴权和密钥协商，确保用户请求的业务在当前网络可用。 会话管理：对建立会话所必须的承载的管理，默认承载和专用承载。 网元选择： PGW和SGW的选择。 信息存储： MME要保存用户的状态，MM上下文和EPS承载上下文信息。包括，用户标识、跟踪 区信息、鉴权信息、安全算法、网元地址、QOS参数。 业务连续性： MME还能支持EPS与2G/3G建的业务互通。 2.2.3 HSS HSS：Home Subscriber Servers是存储用户签约信息数据库，与2G/3G中的HLR类似，主要功能有： 用户标识、编号和路由信息 用户安全信息，用于鉴权和授权的网络接入控制信息 用户位置信息 HSS用于鉴权、完整性保护和加密的用户安全信息 HSS负责与不同域和子系统的呼叫控制和会话挂你蓝实体进行联系。 2.2.4 PCRF PCRF：Policy and Charging Function，策略计费控制功能，功能有： 策略控制决策。 对用户请求的业务授权、策略分配。 基于流计费控制功能 反馈网络堵塞的情况 获取计费系统信息，反馈话费使用情况等。 2.3 EPC重要接口 EPC网络的重要接口有： S1-MME: E-UTRAN 和MME 间控制平面协议参考点 S1-U: E-UTRAN 和 S-GW间每个承载的用户平面隧道参考点 S3: S4 SGSN和MME之间的接口，能够使用户和承载信息在idle和active状态，实现3GPP网间交互 S4：提供S4 SGSN和S-GW之间的相关控制和移动性管理 S5：提供S-GW 和P-GW之间用户平面隧道效应和隧道管理，只用于S-GW和P-GW属于同一个PLMN S6a：为鉴别确认用户接入EPS系统，在MME 和 HSS之间传输签约数据。 Gx：为PCRF和P-GW中的PCEF（Policy and Charging Enforcement Function）提供QoS准则和计费标准的传输。 S8：提供S-GW和P-GW之间的用户平面和控制平面的传输，只用于S-GW和P-GW不属于同一个PLMN S9：为支持当地网关功能，S9提供归属PCRF和拜访区域PCRF之间传输QoS和计费控制信息。 S10：MME间的接口，为MME和MME之间信息的传输。 S11： 提供MME和S-GW之间的相关控制和移动性管理 S12： 当直连隧道建立后，UTRAN和S-GW之间的用户面接口，与GPRS网络的UTRAN和GGSN之间接口类似 SGi: P-GW和分组数据网络之间的接口。分组数据网可以是外部公共或私人数据网，也可以是内部分组数据网，例如为IMS提供服务。 Rx节点位于AF和PCRF之间，具体PCC部分描述 第3章 EPC基本流程 3.1 Attach Attach发生的不同场景： UE初始接入网络，此时接入的MME没有任何UE的上下文数据 UE之前非法关机或者某些错误，此时UE有有效的临时用户标识（GUTI/P-TMSI），网络中的移动管理实体（MME/SGSN）有UE的上下文，当前接入的MME需要去之前的移动管理实体获取上下文，并且删除之前的无效承载和HSS的位置信息 UE从非3GPP网络切换到3GPP网络，进行的预注册过程。如果UE连接的PDN id发生变化，则MME需要将UE连接APN和PDN id对应关系通知给HSS 特殊的，对于前两种情况，如果UE的签约允许切换到非3GPP网络，则MME总是需要将UE连接的APN和PDN id对应关系通知给HSS 3.2 TAU TAU的触发条件： UE从UTRAN/GERAN网络移动到EUTRAN网络，并且没有激活ISR UE在发现进入一个新的TA，其id不在TAI list中 周期性跟踪区更新定时器超时 RRC连接释放消息中原因值为“load re-balancing TAU required” UE的核心网能力发生变化 UE设定的DRX Parameters information发生了变化 UE手动选择接入一个HeNB 处于连接态的UE，无线连接发生了错误。如果