210 数据网LTE 核心网EPCWord文档格式.docx

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3.4S1-Release11

3.5Detach12

3.6承载创建/修改/删除13

3.7切换14

3.8PDN连接或者去连接17

第1章EPS网络概述

1.1EPS网络概述

1.1.1EPS网络关键概念

LTE：

LongTermEvolution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：

The3rdGenerationPartnershipProject，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：

EvolvedPacketCore4G核心网，3GPP的演进分组核心网，由MME+SGW+PGW组成

EPS：

EvolvedPacketSystem，3GPP的演进分组系统，由E-UTRAN+EPC组成

SAE：

系统架构演进项目

1.1.2EPS网络关键技术

EPS网络关键技术：

Ø

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TAIlist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

2.1LTE-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ALLIP的网络扁平化，用户面eNodeB->

SAEGW

●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,EvolvedPacketCore）、接入网（eNodeB用户设备（UE），其中EPC分为三部分：

1）MME（MobilityManagementEntity,负责信令处理部分）

2）S-GW（ServingGateway,负责本地网络用户数据处理部分）

3）P-GW（PDNGateway，负责用户数据包与其他网络的处理）

2.2EPC重要网元

2.2.1GW

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：

1）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

2）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。

3）QoS控制：

支持EPS主要承载的主要QoS参数

4）计费

5）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：

1）IP地址分配：

用户UE的IP地址是由PGW来分配的，静态和动态。

2）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。

3）PCRF选择

4）路由选择数据转发

5）QoS控制

6）计费

7）策略和计费执行

2.2.2MME

MME（MobilityManagementEntity）是核心网唯一控制平面的设备，它的功能主要有：

1）移动性管理：

附着/去附着、跟踪区更新、切换和寻呼

2）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。

3）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。

4）网元选择：

PGW和SGW的选择。

5）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。

6）业务连续性：

MME还能支持EPS与2G/3G建的业务互通。

2.2.3HSS

HSS：

HomeSubscriberServers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：

1）用户标识、编号和路由信息

2）用户安全信息，用于鉴权和授权的网络接入控制信息

3）用户位置信息

4）HSS用于鉴权、完整性保护和加密的用户安全信息

5）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。

2.2.4PCRF

PCRF：

PolicyandChargingFunction，策略计费控制功能，功能有：

1）策略控制决策。

2）对用户请求的业务授权、策略分配。

3）基于流计费控制功能

4）反馈网络堵塞的情况

5）获取计费系统信息，反馈话费使用情况等。

2.3EPC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:

S4SGSN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S4SGSN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（PolicyandChargingEnforcementFunction）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

3.1Attach

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PDNid发生变化，则MME需要将UE连接APN和PDNid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PDNid对应关系通知给HSS

3.2TAU

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TAIlist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“loadre-balancingTAUrequired”

UE的核心网能力发生变化

UE设定的DRXParametersinformation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UE重新连接到了EUTRAN，并且没有数据需要发送（NASRecovery）

图：

TAU消息流程

TAU的关键问题：

对于双模终端，如果有两个有效的临时用户标识。

当第一个临时用户标识获取用户上下文失败的时候，可以使用第二个获取用户上下文；

UE通过设置TIN（TemporaryIdentityusedinNextupdate）来确定如何在TAUrequest中填充临时用户标识，TIN还用于指示在UE端ISR功能是否激活；

如果S-GW变化，则目标MME需要发送CreateBearerRequest给S-GW，建立新的GTP隧道，源MME/SGSN和源S-GW之间的GTP隧道会被释放；

如果S-GW没有变化，则目标MME需要发送UpdateBearerRequest给S-GW，复用之前的GTP隧道；

如果TAU过程中如果分配了新的GUTI和TAIlist，则UE需要向MME返回TAUcomplete消息。

3.3ServiceRequest

网络由下行数据或者信令，但是UE处于Idle状态，网络寻呼到UE之后触发SR流程：

ServiceRequest消息流程

3.4S1-Release

S1-Release发起的场景：

1、由eNB发起，例如网络错误，或者用户长时间处于未激活状态

2、MME发起，例如鉴权错误，注销

S1-Release消息过程

3.5Detach

1、触发类型

1）UE发起，显式通知网络

2）网络发起，可以显式detach也可以隐式detach

显式detach指的是，需要通过detachrequest通知给UE，即使UE处于idle状态也需要先寻呼到UE，再将消息下发给UE

隐式detach指的是，如果UE处于idle状态，则无需寻呼UE，直接将UE的相关上下文和承载删除

3）网络发起的detach，可以有MME触发，例如MME的设定的定时器超时；

也可以由HSS触发，例如签约数据变化导致。

2、关键问题

1）如果UE激活了了ISR，则收到UE发送的detach请求或者主动发起detach的移动管理实体，需要通知另一移动管理实体，并指示detach类型

2）网络发起的detach，可以通过指示不同的注销类型和原因，UE据此采取相关操作，例如重新attach，或者重选小区

3.6承载创建/修改/删除

EPS网络的QoS都由网络决定，因此承载的创建/修改/删除都是由网络侧决定，UE可以发起对某一或者某些资源的请求、修改或者释放，来触发网络发起承载的创建/修改/删除。

HSS存储的签约数据发生变化，可以向MME插入签约数据，如果QoS变化则可能触发MME请求修改承载，从而触发P-GW决定修改或者删除承载。

如果无线承载被释放，eNB可以触发MME发起承载去活。

MME发起的承载去活流程，只能够请求去活专用承载，如果需要去活默认承载使用PDNdisconnection流程。

P-GW发起的承载修改，可以改变QoS，也可以不修改QoS只更新TFT。

承载创建/修改/删除消息过程

3.7切换

1、X2切换

该切换使用eNB之间的X2接口，并且MME不会发生变化，但是S-GW可能发生变化

源和目标eNB之间完成资源预留之后，通知MME切换

X2切换消息过程

2、S1切换

如果eNB之间没有X2接口，则使用S1切换

MME和S-GW都可能发生变化，目标MME决定是否重选S-GW

S1切换消息过程

3、IRAT切换

在UTRAN/GERAN和EUTRAN之间发生的切换

该切换中可能有数据转发，根据转发数据是否经过核心网分为间接转发和直接转发

间接转发的隧道在切换完成后，目标侧MME/SGSN会释放

UTRAN/GERAN连接的S-GW是否在转发路径上由SGSN决定

IRAT切换准备阶段

IRAT切换执行阶段

3.8PDN连接或者去连接

PDN连接或者去连接的发起场景：

UE通过PDNconnection流程对已有的一个PDN连接，请求不同类型地址

UE通过PDNconnection流程请求建立一个新的PDN连接，该流程会触发网络发起的默认承载的建立

PDNdisconnection可以由UE或者MME发起

如果UE或者MME希望发起对最后一个PDN去连接，不能使用该流程，需要发起detach流程

PDN连接

PDN去连接