-
EPC
学习笔记
一、
EPC
组网网元
VPLMN/HPLMN
：虚拟
/
归属公共陆上移动网
SGSN
：（
Serving
GPRS Support Node
）服务
GPRS
支持节点
GGSN (Gateway
GPRS Support Node)
网关
GPRS
支持节点
GPRS
：通用分组无线服务技术（
General Packet Radio
Service)
PSPDN: Packet Switched Public
Data Network
分组交换公用数据网
SNDCP:Sub Network Dependent Convergence
Protocol(
子网相关会聚协议
)
SNDCP
位于网络层的下面，逻辑链路控制层上面，它存在于
MS
和<
/p>
SGSN
。
主要功能
1
、一个或几个复用的数据包应用到
一条逻辑链路上。
2
、冗余控制协议信息和用户数据的压缩。
3
、分组
和重组。压缩子功能的输出被分成最大长度的
LLC
帧，也被叫
做
LLC
分组数
据单元。
4
、
LLC
控制协议在
MS
和
SGSN
之间提供了一个可信
的逻辑链路。
LLC
提供的服务是
MS
和
SGSN
之间维持加密数据链路所必
须的。
MS
在同一
MGSN
下的小区移动，
LLC
的连接
就一直被维持着。
LLC:
逻辑链路控制
ISDN
：综合业务数字网
GSM
：全球移动通信系统
GTP
：通用数据传输平台
(General
Data Transfer Platform)
EDGE
：
Enhanced
Data Rate for GSM Evolution
，即增强型数据速率
GSM
演进技术
GERAN
：
GSM/EDGE
无线接
入网，它采用了
EDGE
的无线传输技术，网络组成与
GPRS
相同。
EDGE
的目的是为了在现有蜂窝系统中提供更高的数据速率。
UTRAN
：
UMTS Terrestrial Radio Access Network -
UMTS
陆地无线接入网
E-UTRAN
：演进
UMTS
：通用移动通信系统（
Universal
Mobile Telecommunications
System
）
CG
：
Charging Gateway
计费网关
HLR
：
Home Location
Register
，
归属位置寄存器
（
VLR = Visitor Location Register
访位置寄存器）
EIR
：
Equipment
Identity Registe
，设备标识寄存器
SCP
：业务控制点
MSC(Mobile Switching
Center
，移动交换中心
)
MME
：
Mobile
Managenment Entity
，移动管理实体
SGW(Serving
GateWay
，服务网关
PGW<
/p>
：
PDN
网关
HSS
：归属签约用户服务器
(Hom
e Subscriber Server)
是
IMS(IP
Multimedia Subsystem
，
IP
多媒
体子系统
)
中控制层
的重要组成部分。
EPC
（
Evolved
Packet Core
）：演进分组核心网（
4G
核心网，全
ip
，仅有分组域无电路域），
特点：
1
核心网趋同化，交换功能路由化；
2
业务平面与控制平面完全分离；
3
网元数目最小化，
协议层次最优化；
4
网络扁平化，
全
IP
< br>化。
RRC(Radio Resource
Control):
无线资源控制协议
RNC
（无线网络控制器
,Radio
Network Controller
）
UE
：
User
Equipment
用户设备
WCDMA
：
Wideband
Code Division Multiple
Access(
宽带码分多址
)
多址
技术分为频分多址
（
FDMA
）
、
时分多址
（
TDM
A
）
、
码分多址
（
CDMA
）
、
空分多址
(SDMA)
PCRF(Policy and
Charging Rules
Function)
策略与计费规则功能单元
PCRF
是业务数据流和
IP
承载资源的策略与计费控制策略决策点，
它为
PCEF
（策略与计费执
行功能单元）选择及提供可用的策略和计费控制决策。<
/p>
ARP (address resolution
protocol
），地址解析协议
ICMP
（
Internet
Control Message Protocol
）
Int
ernet
控制报文协议
UDP
：
User Datagram
Protocol
，用户数据报协议
MTU
：最大传输单元
access
、
trunk
、
hybird
：接入，中继，混合
访问控制列表
（
Access
Control List
，
ACL
）
是路由器和交换机接口的指令列表，
用来控制端口
进出的数据包。
UE
和<
/p>
NODEB
是
3G
，
MS
和
BTS
是
2G
（用户和基站）
BSC(Base Station Controller):
基站控制器
IMS
< br>（
IP
多媒体子系统，
IP
Multimedia Subsystem
）
SRVCC/eSRVCC
（单无线语音连续，
Si
ngle Radio Voice Call
Continuity
）
MOC
指主叫接入；
MTC
指被叫接入；
LOC
指位置更新接入；
二、
2/3/4G
、
vo
lte
流程
STP(signaling transfer
point)
是信令转接点。
信令转接点是指仅有转发
No
．
7
信令作用的一些专门的信令点。
公共信道信令系
统传送信令的专用数据支撑网。信令网一般由信令点（
SP
），
信令转接
点（
STP
）和信令链路组成
。信令网可分为不含
STP
的无级网和含有
STP
的分级网。无级信
令网不含
STP
，信令点间都采用直连方式工作，又称直连信令网。分级信令网含有
STP
，信
令点间可采用准直连方式工作，又称非直
连信令网。
DRA
：
Diameter
Routing Agent
，路由代理节点。
DRA
节点负责
LTE Diameter
信令目的地
址
翻译和转接
,
实现
LTE
用户的鉴权、位置更新、计费管理。
注：
1
、
Diamet
er
协议被
IETF
的
AAA
工作组作为下一代的
AAA
协议标准。
Diameter(
为直径，
< br>意为着
Diameter
协议是
RADIUS
（半径）
协议的升级版本
)
协议包括基本协议，
NAS(
网络接
入服务
)
协议，
EAP(
可扩展鉴别
)
协议，
MIP
(
移动
IP)
协议，
< br>CMS(
密
码消息语法
)
协议等。
域：有安全边界的计算机集合
M3UA
（
MTP3 User Ad
aptation
）表示
MTP
（
Message Transfer Part
消息传递部分）第三
级用户的适配层协议
信息传输部分（
MTP
），是一种
SS7/C7
协议，主要用于传输信令信息、执行相关功能，
诸
如差错控制和信令链接安全等。
此外，
MTP
也支持网络可靠路由功能。
MTP
包括两个部分：
MTP level 2
（
MTP2
）和
level 3
（
MTP3
），其功能分别对应
OSI 7
层参考模型
的第
2
层和
第
3
层。
MTP
的主要功能是在信令网中提供可靠的信令消息
传递，并在系统和信令网
故障情况下，
为保证可靠的信息传递而作出响应，
采取措施避免或减少消息丢失、
< br>重复及失
序。
信令处理流程：
No.7
用户层消息，
比如一个
IAM
（
Initial Address Message
，<
/p>
初始地址消息）
消息，
在
SEP
（
Signaling
End
Point
，信令端节点）处
，采用
MTP
层层封装后，才能通过
E
1
线路送到
SG
（
Signaling Gateway
，信令网关），
SG
解封装
MTP-1
、
< br>MTP-2
、
MTP-3
，然后
看到此
IAM
消息，但它并不处理，而是采用
< br>NIF
（
Node
Interworking
Function
，节点互通功能）
将此消息原封不动的封装进
M3UA
，外面再封装
SCTP
（
Stream
Control
Transmission
Protocol
，
流控制传输协议）
和
IP<
/p>
，
通过
IP
网络
送给软交换系统，
软交换系统打开
IP
、
SCTP
、
M3UA
包装，才看能到
SEP
送来的
IAM
消息，如图
3
所示。
综上所述，
M3UA
协议是
MTP
第三级的适配层协议，七
号信令网通过
M3UA
和
MTP3
的
无缝配合，平滑地从
SCN
（
Switching Center Network
交换中心网
）网延伸到
IP
网络中。
DPC
目的信令点，
OPC
源信令点：
三、附着
七号信令的
信号单元中信令消息字段（
SIF
）仅出现在
< br>MSU
中，包括路由标记或电话标记、
标题码和应用层或
网络管理功能实际要发送的信息本事。
路由标记，我国采用<
/p>
56bit
路由标记，结构为：
DPC+
OPC+SLS
，
其中
OPC
为
24bit
用于指
明消息的起源点；
DPC
为
24bit
，用于指明消息的目的地点；
SLS
为
4bit
，用于完成信令链路负荷分担；
备用的
4bit
编码为
0000
。
如
MTP
、
TUP
、
ISUP
消息
采用了
MSU
（消息信令单元）信令消息格式，这些消息的路由
标记由
DPC
、
OPC
、
SLC
三部分组成，
SLC
是
DPC
和<
/p>
OPC
之间的信令链路编码。
UE
标识：
IMEI(International Mobile Equipment Ide
ntity)
是移动设备国际身份码，
tmsi
是临时标识，
P-TMSI
（
Packet TM
SI
）数据网络的临时标识（
2/3G
），
4G
的临时标识是
GUTI
在
EPS
网络中，
一共有
6
种不同的
UE
标识，包括
IMSI
、
IME
I
、
S-TMSI
、
< br>C-RNTI
、
GUTI
和
IP
，各个标识的生命周期、有效周期、功能作用和分配方式各不相
同，在
LTE
信令分析
中要懂得区分和
查找。
C-RNTI:
小区无线网络
临时标识，由基站分配给
UE
的一个动态标识，唯一标识了一个
小区
空口下的
UE
，只有处于连接态下
的
UE
，
C-RNTI
才有效。
（
T-RNTI
是临
时的
C-RNTI
，连
接态建立后
T-RNTI
会晋升为正式的
C-RNTI
）
RA-RNTI:
接入用
-
无线网络临时标识，收端
UE
< br>知道自己之前
Preamble
的发送位置，通过计算可
以检测
PDCCH
上是否有自己对应的
RA-RNTI
；有，则说明接入被响应。
RA-RNTI
可由
UEeNodeB
根据公式计算而得（
发生
时刻、
频域资源、
前导格式等决定
）
，
无需通过信令来传送。
对于
FDD
，
RA-RNTI
和
preamble
发送的子帧号一一对应，对于
TDD
同时要考虑频率资源。所以
RA-RNT
I
对于
FDD
是
10
个，对于
TDD
最多
60
个。此标识在这里与其他标识对比，是接入用的标识。
IMEI:
是由设备制造商给
UE
设备分配的一个永久标识，
IMEI
存储在
SIM
卡和
HSS
中，同
时
IMEI
可防
止不法手机的再使用等，目前中国未使用。
IMSI:
国际移动用户识别码，由
SP
（
service provider
）给
UE
分配的一个永久标识，开户就
有。只要
UE<
/p>
能够使用
SP
提供的服务就一直有效，<
/p>
IMSI
存储在
SIM
< br>和
HSS
中，是
3GPP
的
PLMN
中全球唯一标识。
S-TMSI:S-TMSI
是临时
UE
识别号，
由
MME
产生并维护，
用于
NAS
交互中保护用户的
IMSI
，
其中
S
代表
SAE
，与
M-TMSI
一致。而在小区级识别
RRC
连接时，
C-RNTI
提供唯
一的
UE
识别号。
< br>UEID:UE
标识，用于识别
UE
。这些标识用户身份的
ID
在建立
RRC
连接时发送到
eNB
进
行用户身份识别。
UE ID
可以是
IMEI
、
IMSI
、<
/p>
S-TMSI
，另外
UE ID
不仅用于基站进行用户
识别，在
SAE
侧同样需要使用
UE
ID
进行用户识别。
GUTI:
在网络中唯一标识
UE
，可以减少
IMSI
、
IMEI
等
用户私有参数暴露在网络传输中。
GUTI
由核心网分配的一个
动态标识。只有在
EPC
注册同时附着
MME
的
UE
，
GUTI
才有
效。存储在
UE
和
MME
中。在
at
tach accept, TAUaccept, RAUaccept
等消息中带给
UE
。
第一次
attach
时
UE
携带
IMSI
，而之后
MME
会
将
IMSI
和
GUTI
进行一个对应，以后就一
直用
GUTI
，通过
attachaccept
带给
UE
。在同一个
MME
下
,GUTI
与
M-TMSI
一致。
IP
地址：是有
PGW
分配的一个动态的标识。在上下文本存在时有效。
（补充：
M-TMSI: MME-
Temporary Mobile Subscriber Identity
，临时
移动用户标识。用于在一个
MME
内唯一标识用户的临
时标识。
S-TMSI: MME-
Temporary Mobile Subscriber Identity
，临时
移动用户标识。用于在一个
MME
内唯一标识用户的临时标识。
GUTI
与
TMSI
和
PTMSI
类似，
也是通过
M-TMSI
来进行全球识别的。
TMSI
在某一
VLR
区域内与
IMSI
唯一对应，
由<
/p>
MSC(VLR)
分配，当路由更新时，就会被重分配。
P-TMSI
只在一个路由区内有意义，由
SG
SN
分配，当路由更新时，就会被重分配。
< br>区别是：
GUTI
是跟
MME<
/p>
的区域相关的，也就是包含了
MMEI
号
，而
TMSI
和
PTMSI
是没有包含
MSC
或
SG
SN
号码的
。）
G
U
TI
附着初始流
程.
d
o
cx
MME
鉴权：
鉴权流程的目的是由
HSS
向
< br>MME
提供
EPS
鉴权向量
(RAND, AUTN, XRES, KASME)
，并用来对
用户进行鉴权。
1)
MME
发送
Authentication
Data
Request
消息给
HSS
，消息中需要包含
IMSI
，网络
ID
，如
MCC
+ MNC
和网络类型，如
E-UTRAN
2) HSS
收到
MME
的请求后，使用
authentication
response
消息将鉴权向量发送给
MME
3)
MME
向
UE
发送
User
Authentication
Request
消息，对用户进行鉴权，消息中包含
RAND
和
AUTN
这两个参数
4)
UE
收到
MME
发来的请求后，先验证
AUTN
是否可接受，
UE
首先通过对比自己计算出来
的
XMAC
和来自网络的
MA
C
（包含在
AUTN
内）以对网络进行
认证，如果不一致，则
UE
认
为这是一
个非法的网络。如果一致，然后计算
RES
值，并通过
User Authentication Response
消息发送
给
MME
。
MME
检查
RES
和
XRES
的是否一致，如果一致，则鉴权通过。
EPS<
/p>
鉴权向量由
RAND
、
< br>AUTN
、
XRES
和
KASME
四元组组成。
EPS
鉴权向量由
MME
向
HSS<
/p>
请
求获取。
EPS
鉴权四元组：
l
RAND
（
Random Challenge
）
：
RAND
是网络提供给<
/p>
UE
的不可预知的随机数，
长度为
16 octets
。
l
AUTN
（
Authentication Token
）
：
AUTN
的作用
是提供信息给
UE
，使
UE
可以用它来对网络进
行鉴权。
AUTN
的长度为
17octets
l
XRES
（
Expected
Response
）：
XRES
是期望的
UE
鉴权响应参数。用于和
UE
产生的
RES(
或
RES+RES_EXT)
进行比较，以决定鉴权是否成功。
XRES
的长度为
4-16
octets
。
l KASME <
/p>
是根据
CK/IK
以及
< br>ASME
（
MME
）的
PLMN
ID
推演得到的一个根密钥。
KASME
长度
32octets
。
l ASME
从
HSS
中接收顶层密钥，在
E-UTRAN
接入模式下，
MME
扮演
ASME
的角色。
l CK
：为加密密钥，
CK
长度为
16
octets
。
l
IK
：完整性保护密钥，长度为
16
octets
。
在鉴权过程中，
MME
向
USIM
发送
RAND
和
AUTN
，
USIM
可以决定返回
R
ES
还是拒绝鉴权。
EPS
安全架构中有相互独立的分层安全：
MME<
/p>
和
UE
执行
NA
S
（
Non-access
stratum
，非接入层）信令加密和完整性保护。
eNodeB
和
UE
执行
RRC
信令加密和完整性保护，
U
P
加密。
APN
：
基本含义
APN
决定了手机通过哪种接入方式来访问网络，用来标识
GPRS
的业务种类。
APN
分为两大类：
WAP
业务。
WAP
以外的服务，比如：连接因特网。
< br>从运营商角度看，
APN
就是一个逻辑名字，
APN
一般都部署在
GGSN
设备上或者逻辑连接到
GGSN
上，用户使用
GPRS
上网时，都通过
GGSN
< br>代理出去到外部网络，因此，
APN
设置、
过滤、统计等，就成为一个对
GPRS
计费、
GPRS
资费有重要参考价值的参数之一
（因
为
APN
可以区分一个业务或者外部网络）。
< br>
APN
的完整说明在
3GPP
规范
TS23.003 Clause
9
中进行了详细定义。
APN
的构成
APN
在
GPRS
骨干网中用来标识
要使用的外部
PDN
（
Packet
data network
，
分组数据网，
即常
说的
Internet
），在
GPRS
网络中代表外部数据网络的总称。
APN
由以下两部分组成：
AP
N
网络标识：是用户通过
GGSN/PGW
（
Gateway GPRS Support Node
，
GPRS
网关支持节点
/PDN
Gateway
，分组数据网网关）可连接到外部网络的标识
，该标识由网络运营者分配给
ISP
（
Internet
Service
Provider
，因特网业务提供者）或公司，与其固定
Internet
域名一致，
是
APN
的必
选组成部分。例如
，
定义移动用户通过该接入某公司的企业网，则
APN
的网
络标识可以规划为
“”
。
APN
运营者标识：用于标识
GGSN/PGW
所归属的网络，是
APN
的可选组成部分。其形式为
“”
（
3G
网络中），或者
“
（
4G
网络
中）。
APN
实际上就是对一个外部
PDN<
/p>
的标识，这些
PDN
包括企业内部网、<
/p>
Internet
、
WAP
网站、
行业内部网等专用网络。
网络侧如何知道手机
到底做了激活以后要访问哪个网络呢
（因为每
个网络分配的
IP
可能都是不一样的，有的是私网，有的是公网
< br>IP
），这就要靠
APN
来区分
了，当然各个运营商可能名字不一样。
[1]
APN
类型
现在涉及到的
APN
有以下两种：
通过手机浏览器上网时使用。
通过客户端软件来登陆服务器时使用。
现在国内销售的手机都已经将
APN
配置预先做好了。
专线
APN
专线
APN
根据企业对网络安全的特殊要求，采用了多种安全措施，
主要包括：
通过一条
2M
专线接入运营商
GPRS
网络，
双方互联路由器之间采用私有
IP
地址进行广域连
接，在
GGSN
与移动公司互联路由器之间
采用
GRE
隧道。
< br>为客户分配专用的
APN
，普通用户不得申请该
APN
。用于
GPRS
专网的
SIM
卡仅开通该专用
APN<
/p>
，限制使用其他
APN
。
客户可自建一套
RADIUS
服务器和
DHCP
服务器，
GGSN
向
RADIUS
服务器提供用户主叫号
码，
采用主叫号码和用户账号相结合的认证方式；
用户通过认证
后由
DHCP
服务器分配企业内部
的静
态
IP
地址。
端到端加密：
移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，
避
免信息在整个传输过程中可能
的泄漏。
双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行
IP
地址和端口
过滤。
业务流程
< br>APN
通常作为用户签约数据存储在
HSS[2]
（
Home Subscriber Server
，
归属用户服务器）
/HLR
（以下简称
HLR
）
中，
用户手机在发起分组业务时也可向网络侧
SGSN
（
Serving GPRS Support
Node<
/p>
，
服务
GPRS
支持节点）
/MME
（
Mobilit
y Management Entity
，
移动管理实体）<
/p>
提供
APN
。
S
GSN/MME
（以下简称
SGSN
）
根据用户所提供的
APN
，通过
DNS
（
Domain Name Server
，域
名服务器）进行域名解析，从而获取到
GGSN/PG
W
（以下简称
GGSN
）的
IP
地址，将用户接
入到
APN
对应的
PDN
中。
此外，
HLR
中也可存储一个通配符，
这样用户或
SGSN
就可以选择
接入一个没有在
HLR
中存储的
A
PN
。
SGSN
存储
APN
与
GGSN
地址对应表，通过不同的
APN
选择不同的
GGSN
。
APN
的
获取方式
如下：
用户提供
用户定制
SGSN
指定
用户可以激活多个
PDP
上下文，每个
PDP
上下文与一个
APN
相联系。
用户选择不同的
APN
的目的就是通过不同的
< br>GGSN
选择外部网络。
AP
N
需要通过
DNS
进行域名解析才能获
取
GGSN
或外部网络节点的真实的
I
P
地址。
GPRS
< br>专网系统终端上网登录服务器平台的流程为：
1
）用户发出
GPRS
登录请求，请求中包括由
运营商为
GPRS
专网系统专门分配的专网
APN
；
2
）根据请求中的
APN
，
SGSN
向
DNS
服务器发出查询请求，找到与
企业服务器平台连接的
GGSN
，并将用户请求通过
GTP
隧道封装送给
GGSN
；
3
）
GGSN
将用户认证信息（包括手机号码、用户账号、密码等）通过专线送至
Radius
进行
认证；
4
）
Radius
认证服务器看到手机号等认证信息，确认是合法用户发来的请求，向
DHCP
服务
器请求分配用户地址；
5
）
Radius
认证通过后
，由
Radius
向
GGSN
发送携带用户地址的确认信息；
6
）用户得到了
IP
地址，就可以携带数据包，对<
/p>
GPRS
专网系统信息查询和业务处理平台进
行访问。
四、域名解析
DNS
：域名解析服务器（递归、迭代和反向三种工作模式）
域名是为了方便记忆而专门建立的一套地址转换系统，
要访问一台互联网上的服务器，
最终
还必须通过
IP
地址来实现，域名解析就是将域名重新转换为
IP
地址的过程。一个域名对应
一个
IP
地址，
一个
IP
地址可以对应多个域名；
所以多个域名可以同时被解析到一个
< br>IP
地址。
域名解析需要由专门的域名解析服务器
(DNS)
来完成。
解析过程，比如，一个域名为：
，是想看到这个现
HTTP
（超文本传输协议）服务，
如果要访问网
站，就要进行解析，首先在域名注册商如阳光互联等那里通过专门的
DNS
服
务器解析到一个
WEB
服
务器的一个固定
IP
上：
，
然后，
通过
WEB
服务器来接
收这个域名，把
< br>这个域名映射到这台服务器上。那么，输入
这个域名就可
以实现访问网站内容了
.
即实现了域名
解析的全过程；
域名智能解析：
<
/p>
域名智能解析就是除了具备一般的基本
DNS
解析功能外，还可以自动识别浏览者的来源，
并把相同的域名智能
< br>DNS
解析到双线路机器的网通或电信的
IP
，
以便就近访问您的网站。
DNS
服务器一般分三种，根
DNS
服务器，顶级
DNS
服务器，权威
DNS
服务器。
TTL
值：
全称是
“
生存时间（
Time To
Live)”
，简单的说它表示
DNS
记录在
DNS
服务器上缓存时间。
常用类型（解析记录）
域名解析成
IP
1
< br>、
A
记录解析
记录类型选择
“A”
；记录值填写空间商提供的主机<
/p>
IP
地址；
MX
优先级不需要设置；
TTL
设置
默认的
3600
即可。
2
、
CNAME
记录解析
CNAME
类型解析设置的方法和
A
记录类型基本是一样的，
其中将记录类型修改为
“CNAME”
，
并且记录值填写服务
器主机地址即可。
3
、
MX
记录解析
MX
记录解析是做邮箱解析使用的。记录类型选择
MX
，线路类型选择通用或者同时添加三
条线路类型为电信、网通、教育网的记录；记录
值填写邮局商提供的服务器
IP
地址或别名
地址；
TTL
设置默认的
3600
即可，
MX
优先级填写邮局提供商要求
的数据，或是默认
10
，
有多条
MX
记录的时候，优先级要设置不一样的数据。
IP
解析成域名
4
、
PRT
五、
LA/RA/TA
简单介绍
（
U
：
update
更新）
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