-
数据网
—
LTE
核心网（
< br>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
/
< br>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<
/p>
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<
/p>
为
W-CDMA
技术，
< br>TDD
为
TD-CDMA
技术<
/p>
)
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
组成
MME+SGW+PGW
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
< br>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
（
e
NodeB
用户设备（
UE
），
其中
EPC
分为三部分
：
1)
MME (Mobility Management Entity,
负责信令处理部分）
2)
S-GW
3)
P-GW
(Serving Gateway ,
负责本地网络用户数据处理部分）
(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：
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
Qo
S
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
2.2.2 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：
1)
<
/p>
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。
2.2.3 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：
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。
2.2.4 PCRF
PCRF
：
Policy and
Charging
Function
，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。
2.3 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
M
ME
和
HSS
之间传输签约数据。
?
Gx
：为
PCRF
和
P-GW
< br>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
< br>提供归属
PCRF
和拜访区域
P
CRF
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
GPR
S
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
HS
S
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<
/p>
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<
/p>
UTRAN/GERAN
网络移动到
EU
TRAN
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
UE
重新连接到了
EUTRAN
，
并且没有数
据需要发送
(NAS Recovery)
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