EPC核心网系统架构系统介绍课件

EPC介绍

EPC介绍

EPC关键技术介绍EPC业务流程介绍EPC关键技术介绍EPC的标准化进展31可行性研究阶段2004年12月正式立项至2006年6月完成。主要是网络结构优化的可行性研究，输出的基准协议是3GPPTR23.882:"3GPPsystemarchitectureevolution(SAE):Reportontechnicaloptionsandconclusions"2Stage1（需求阶段）定义SAE的需求，2006年12月完成输出的基准协议是3GPPTS22.278:"Servicerequirementsforevolutionofthesystemarchitecture:"3Stage2（技术实现阶段）定义SAE的网络结构、功能实体及其相互接口。2008年6月完成输出的基准协议包括：3GPPTS23.401:"GeneralPacketRadioService(GPRS)enhancementsforLongTermEvolution(LTE)access“3GPPTS23.402:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):Architectureenhancementsfornon-3GPPaccesses"4Stage3（协议实现阶段）定义各接口上的具体协议。2009年3月完成当前定义的协议有：3GPPTR24.801:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE);CTWG1aspects"3GPPTR29.803:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):CTWG4aspects"3GPPTR29.804:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):CTWG3aspects"EPC的标准化进展31可行性研究阶段2Stage1（需求阶段

3GPP标准组织与制定阶段阶段1：需求SA1/NGMN阶段2：结构EPSbySA2LTEbyRAN3阶段3：详细实现EPCCT1/3/4SA3/5/5LTERAN1/2/3/4/5SA3/5RAN1-物理层RAN2-L2与L3无线协议RAN3-结构与S1/X2接口RAN4-RF与RRM性能要求RAN5-终端测试3GPP标准组织与制定阶段阶段1：需求EPC主要协议介绍TS23.401GPRSenhancementsforE-UTRANaccessTS23.402Architectureenhancementsfornon-3GPPaccessesTS23.203PolicyandchargingcontrolarchitectureTS23.216SingleRadioVoiceCallContinuity(SRVCC)TS23.272CSfallbackinEvolvedPacketSystem(EPS)Stage2TS33.4013GPPSAESecurityarchitectureTS33.4023GPPSAESecurityaspectsofnon-3GPPaccessesEPC主要协议介绍TS23.401GPRSenhanceEPCArchitecture(3GPPStandard)SGSNHSSMMESGWPGWBSCRNCBTSNodeBeNodeBOperator'sServicesPCRFControlplanetrafficUserplanetrafficEPCS6dS6aS3S4S10S11S1-MMES1-US5(GTP)RxGxSGiSAE-GW:SGW+PGWHSS,MME,SAE-GWrealizeLTEaccessandinterworkingwithNon3GPPnetwork.BasedonGTPmobility,S4SGSNsupportlegacyUTRAN&GERANaccess.BasedonMIPmobility,ePDG/AAA/PCRFincreasenetworkQoSandsecurity.Flat

Architecture,AccessAgnostic,Separationofcontrolplanefromuserplane,andallIPePDGS2bS2a/cNon3GPPAccessNetworkS10xS10x3GPPCSCoreMobilitybasedon

MIPHandoverOptimization6EPCArchitecture(3GPPStandarEPC主要接口介绍接口协议协议号相关实体接口功能S1-MMES1AP36.413eNodeB-MME用于传送会话管理(SM)和移动性管理(MM)信息S1-UGTPv129.060eNodeB–S-GW在GW与eNodeB设备间建立隧道，传送数据包S11GTPv229.274MME–S-GW采用GTP协议，在MME和GW设备间建立隧道，传送信令S3GTPv229.274MME–SGSN采用GTP协议，在MME和SGSN设备间建立隧道，传送信令S4GTPv229.274S-GW–SGSN采用GTP协议，在S-GW和SGSN设备间建立隧道，传送数据和信令S6aDiameter29.272MME-HSS完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理S10GTPv229.274MME-MME采用GTP协议，在MME设备间建立隧道，传送信令S12GTPv129.060S-GW–UTRAN在UTRAN与GW之间建立隧道，传送数据S2aPMIPv6/MIPv4RFC5213P-GW–TrustedNon-3GPPIPAccesse用于传送非3GPP接入的业务接入信息S5/S8GTPv229.274S-GW–P-GW采用GTP协议，在GW设备间建立隧道，传送数据包EPC主要接口介绍接口协议协议号相关实体接口功能S1-MME支持3GPP接入，EPC新增网元的主要功能点MMEServingGWPDNGWNAS信令处理NAS信令的安全保护3GPP内不同节点之间的移动性管理空闲移动终端的跟踪和可达TAList管理PDNGW和ServingGW选择MME和SGSN的选择合法监听漫游控制安全认证承载管理eNodeB之间的切换的本地锚点E-UTRAN空闲模式下数据缓存以及触发网络侧ServiceRequest流程合法监听数据包路由和转发上下行传输层数据包标记基于用户和QCI力度的统计（用于运营商间计费）基于用户、PDN和QCI力度的上行和下行的计费基于用户的包过滤合法监听IP地址分配上下行传输层数据包标记PCCnon-GBR的基于AMBR的下行速率控制GBR的基于MBR的下行速率控制DHCPv4和DHCPv6（client、server）上行和下行的承载绑定上行承载绑定校验类似SGSN的控制面功能类似SGSN的用户面功能类似GGSN的功能支持3GPP接入，EPC新增网元的主要功能点MMEServiTA(TrackingArea)List——移动管理优化

TAList1TAList2IdeaofTAListAllthetrackingareasinaTrackingAreaListtowhichaUEisregisteredareservedbythesameservingMME.TheMMEmayinitiatetheGUTIReallocationproceduretoreallocateTAIlistatanytimewhenasignalingassociationisestablishedbetweenUEandMME.TheTAIlistmayalsobereallocatedbytheAttachortheTrackingAreaUpdateproceduresTheUEdoesn’tneedtriggerTAupdateprocedurewhentheUEmovesinthesameTAList.TheTrackingAreaIdentityisconstructedfromtheMCC(MobileCountryCode),MNC(MobileNetworkCode)andTAC(TrackingAreaCode).TA1TA2TA5TA4TA3MMETA(TrackingArea)List——移动管理优ISR(IdleSignalingReduction)——移动管理优化TA1TA3RA3TA2TA4TA5RA1RA2TAList1TAList2ISRCombinedArea=TAList+RATheUEdoesn’tneedtriggerTAupdateprocedurewhenitmovesinthecombinedarea.ISRisnotrecommendedtodeployincommercialphasebecauseofitscomplexityandlessbenefits.CombinedareaRA4ISR(IdleSignalingReduction)IPv4v6双栈（DualStack）EPS承载处理IPv4v6承载的优势承载类型LTE2/3G备注IPv4YYUE获取IPv4地址转发IPv4报文Ipv6YYUE获取IPv6地址转发IPv6报文IPv4v6YY/NUE获取IPv4和v6地址和转发IPv4和v6报文解决在1个PDP上下文中传送IPv4和IPv6地址的用户数据，减少了需要的承载上下文数量终端SGSN/MMEPDN-GW根据终端的能力在请求建立的承载类型具备IPv6和IPv4能力请求IPv4v6IPv4终端请求IPv4IPv6终端请求IPv6终端能力不明，请求IPv4v6

MME/SGSN根据如下条件，向PGW请求标示DualStackFlagUE是否签约DualStack，否则拒绝，否则返回给UE“subscriptionlimitation”UE是否可能切换到不支持IPv4v6网络，是则返回给UE“singleaddressbearersonly”PGW检查如下条件，判断是否接受DualStack请求若不允许该APN使用两个IP地址，则只分配一个IP地址，并返回给UE“networkpreference”如果允许该APN使用两个IP地址，则分配IPv4地址和IPv6地址，接受请求R8网络IPv4v6双栈承载的处理方式LTE与2/3G承载之间要求一对一映射IPv4v6双栈（DualStack）EPS承载处理IPvEPC网络的安全优化UEeNBeNBXuXuMMES1-CS1-CX2EvolvedPacketCore(EPC)E-UTRANSAEGWS1-US1-USecuritylayer1Securitylayer2Securitylayer1EPSSecurityandUMTSSecurityinCommonEPSaccessauthentication:AKAEPSSecurityandUMTSSecurityinDifferenceEPSsecuritylayersAS（AccessStratum）securitySecuritybetweenUEandeNB（E-UTRAN）,includingRRCsignalingconfidentiality,RRCsignalingintegrityandUP(UserPlane)confidentialityNAS（NonAccessStratum）securitySecuritybetweenUEandMME,includingNASsignalingconfidentialityandNASsignalingintegrityNetworkDomainSecuritySecuritybetweenlayer1andlayer2,adoptingNDS/IPsecSNOW3GAESZTEsupporttheabovealgorithmsaccordingto3GPP33series.ASandNASalgorithmsEPC网络的安全优化UEeNBeNBXuXuMMES1-CSEPC网络中SGSN网元类型分析SGSN为GnGpSGSNSGSN为S4SGSN优点对原有GPRS网络改动少原2/3G用户的业务流程和用户感受度没有太大改变网络结构简单在运营商网络中只有一张网络，即EPC网络；运营商网络内只需要一套签约数据管理：HSS；运营商网络内只需要一套DNS：R8DNS（EPCDNS）；与非3GPP网络的互通不存在问题；本网内只有一套计费体系：EPC计费；支持ISR利于后续新功能的扩展缺点GnGpSGSN无法获取用户属性，无法选择GGSN还是PGW两套不同的签约数据管理：HLR和HSS需要支持Pre-R8DNS（GPRSDNS）和R8DNS（EPCDNS）需要支持GPRS和EPC两套计费不支持ISR功能，在S3/S4SGSN和MME间实现不利于后续新功能的扩展与非3GPP网络的互通存在问题：与非3GPP网络互通时一个基本的要求是非优化切换时PGW地址要锚定，而PGW地址的锚定是通过移动性管理网元将PGW通知HSS保存而达到的。但由于Gn/GpSGSN使用HLR，即无法通知也无法将PGW地址保存在HSS。对原有GPRS网络改动大，需要将原Pre-R8SGSN升级成S3/S4SGSN。网络复杂，S3/S4SGSN的加入，特别是还要考虑与原有GPRS网络互通时，网络复杂。原2/3G用户的业务流程和用户感受度有改变2/3G接入时的业务流程与原有流程有变动，主要体现在以下两点：从原来的UE触发流程为主变成了网络侧流程为主，需要手机支持网络侧流程；取消了QoS协商，在无线无法满足下发的QoS要求时，将直接删除承载。结论从长期发展角度看，优选采用S4SGSN。EPC网络中SGSN网元类型分析SGSN为GnGpSGSNChoice1:InterworkingWith

S4SGSNHSSGSMUTRANServiceContinuityGbIu-PSS4SGSNS4S-GWMMEP-GWInternet&SevicenetworkLTES1-MMES1-US10SGiS5/S8S12S6dS6aEPCS3

GTPv2UDP

IP

L2

L1

GTPv2UDP

IP

L2

L1

S4SGSNMME/SGWS3/S4DiameterSCTP/TCP

IP

L2

L1

DiameterSCTP/TCP

IP

L2

L1

S4SGSNHSSS6dChoice1:InterworkingWithS4Choice2:InterworkingWith

Gn/GpSGSNHSSGSMUTRANServiceContinuityGbIu-PSS-GWMMEP-GWInternet&SevicenetworkLTES1-MMES1-US10SGiS5/S8Gn/GpSGSNS12Gn/GpS6aGrEPCGn/Gp

TosupportGERAN/UTRANhandoverfromGERAN/UTRANtoLTE,theSGSNmustbeupgradedtoR8LTEtoGERAN/UTRANsupportedonpreR8SGSNDoesnotsupportofR8featureISRManyprotocols:GTPv0,V1andV2,Diameter,MAPViaGn/GpSGSNViaS4SGSNNeedupgradingonSGSNSupportofR8featureasISRFewerprotocolsinthenetwork:GTPv2,DiameterChoice2:InterworkingWithGnR8QoS与PreR8QoS差异性GERAN/UTRANEUTRANSGSNGGSNMMESAE-GWPreR8PCNR8EPCMusicTVStockWEBPreR8MainQoSProfileTrafficClassARP、GBR、MBRTrafficHandlingPrioritySignallingIndicationSourceStatisticsDescriptorPacketDelayBudgetPacketLossRate

R8MainQoSProfileQoSClassIdentifier,QCIARP、GBR、MBRUEAMBRAPNAMBR2G/3G网络支持网络和UE对QoS的协商，EPS中QoS不支持协商，控制全部在网络实现，如果部署PCC则由PCRF控制，否则在P-GW静态配置QoS策略；EPS和2G/3G的QoSProfile中包含的参数不同。EPS的QoSProfile中的参数包括：UE的QoS参数UE-MABR和APN-AMBR，以及承载层的QoS参数QCI,ARP,GBRandMBR。2G/3G网络的QoSProfile中的参数都是基于承载级别的，包括Trafficclass,MBR,GBR,ARP等；3GPP协议已经制定了标准的R8与PreR8QoS转换机制。R8QoS与PreR8QoS差异性GERAN/UTRStandardizedQCICharacteristicsThisQCIistypicallyassociatedwithanoperatorcontrolledservice,i.e.,aservicewheretheSDFaggregate'suplink/downlinkpacketfiltersareknownatthepointintimewhentheSDFaggregateisauthorized.QCIResourceTypePriorityPacketDelayBudgetPacketErrorLossRateExampleServices1GBR2100

ms10-2ConversationalVoice24150

ms10-3ConversationalVideo(LiveStreaming)3350

ms10-3RealTimeGaming45300

ms10-6Non-ConversationalVideo(BufferedStreaming)5Non-GBR1100

ms10-6IMSSignalling66300

ms10-6Video(BufferedStreaming)

TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfilesharing,progressivevideo,etc.)77100

ms10-3Voice,

Video(LiveStreaming)

InteractiveGaming88300

ms10-6Video(BufferedStreaming)

TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfilesharing,progressivevideo,etc.)99StandardizedQCICharacteristiMGCF/MGWSCCASIMSCSCF多种LTE语音业务解决方案EPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCSMGWMMESAE-PGWCSINTRENETSGseNodeBEPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCSMGWMMESAE-PGWCSINTRENETSveNodeBEPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCMMESAE-PGWCSINTRENETeNodeBCSFB-UEspeechfallbackto2/3G,NoVoIPonLTEUE发起MO和接收MT呼叫时，需首先切换回CS无线网络。

适用于2/3G电路域与LTE无线网络重叠部署的场景。需要升级所有与LTE有重叠无线覆盖区域的VMSC，以支持类似Gs接口的SGs接口联合位置更新、寻呼、短消息等功能。网络结构简单，不需要部署IMS。SRVCC-LTEVoIPwithIMScontrol基于LTE实现语音和多媒体业务，LTE无线覆盖可以作为2G/3G无线的补充。基于SCCAS和SRVCC增强MSC的控制，LTE语音能够切换到CS网络。需要部署IMS网络作为多媒体业务统一控制平台。可以部署独立的SRVCC增强MSC，支持Sv接口和SIP接口，避免所有MSC的升级。GANC-LTEVoIPwithCScontrol基于LTE实现语音和多媒体业务，LTE无线覆盖可以作为2G/3G无线的补充，支持向CS的平滑切换。部署IWF模拟BSC/RNC，向传统CS网络发起呼叫和切换，CS网络不需要升级。需要UE支持基于LTE承载的CC/MM/SS协议栈能力。不需要部署IMS网络。方案尚未标准化，3GPP正在讨论。SGiA/IuhandoverhandoverMSCSMGWMGWMSCSSGsGANCMGCF/MGWSCCASIMSCSCF多种LTE语音业务EMBMS技术(Rel9Feature)TheMBMSbearerserviceofferstwomodes:- BroadcastMode;- MulticastMode.BroadcastModeissupportedforEPSandGPRS,andMulticastModeissupportedforGPRS.MBMSforEPSsupportsE-UTRANandUTRAN.MBMSforGPRSsupportsUTRANandGERAN.EMBMS与MBMS差异性：主要在于EMSMS增加了IPmulticast支持，但是只有广播模式。EMBMS技术(Rel9Feature)TheMBMSEPC关键技术介绍EPC业务流程介绍EPC关键技术介绍EPS域基本信令流程介绍移动性管理附着流程TAU流程业务请求流程S1释放流程GUTI重分配流程Detach流程会话管理专有承载激活流程带有QoS更新的承载修改网络侧发起带QoS更新的承载修改网络侧发起无QoS更新的承载修改承载去活UE请求的承载资源修改切换管理Intra-E-UTRAN切换X2-based切换S1-based切换InterRAThandoverE-UTRANtoUTRANIumodeInterRAT切换UTRANIumodetoE-UTRANInterRAT

切换E-UTRANtoGERANA/GbmodeInterRAT切换GERANA/GbmodetoE-UTRANInterRAT切换InterRAT切换取消EPS域基本信令流程介绍移动性管理移动性管理——EMM状态介绍EMMstatemodelinUEMME中一般不保存MM上下文（除了避免每次附着时AKA流程情况下）UE不可达，MME没有UE的任何位置或路由信息EMMDeregistered状态EMMstatemodelinMMEUE可达，MME知道UE的位置信息（位置精度至少在TAList基本）UE至少有一个激活的PDN连接（最少一个默认承载上下文）UE有安全上下文用于保存安全信息EMMRegistered状态移动性管理——EMM状态介绍EMMstatemodel移动性管理——ECM状态介绍ECMstatemodelinUEECMstatemodelinMMEUE和MME间没有NAS信令连接存在；MME保存UE的TAList级别位置信息；UE和MME间的上下文不同步。ECM-IDLE状态UE与MME间存在信令连接，包括RRC连接和S1-MME连接；MME保存UE的小区ID的级别位置信息；UE和MME间的上下文信息互相同步。ECM-CONNECTED状态移动性管理——ECM状态介绍ECMstatemodel移动性管理——附着流程在用户附着（接入）的同时建立默认承载，网络侧同时给UE分配IP地址移动性管理——附着流程在用户附着（接入）的同时建立默认承载，移动性管理——TAU流程移动性管理——TAU流程移动性管理——Detach流程移动性管理——Detach流程会话管理——承载概念介绍默认承载－－－类似一次激活一个永久有效的承载，该承载在用户attach时建立。

APN使用的是HSS中签约的默认APN，PCC规则使用PCRF下发的或P-GW上配置的默认规则，地址由P-GW分配。一定是非GBR（GuaranteedBearerRate）承载一般是低带宽、低时延、可用于访问DHCP服务器、IMS注册等。专用承载－－－类似二次激活在默认承载建立后根据用户或应用层需要而建立，可以由网络侧或MS发起。在默认承载基础上建立的到同一PDN的不同QoS的承载。可以是GBR或非GBR承载多PDN激活－－－类似激活第二个PDP

当UE需要接入一个新PDN的时候，UE将新的APN带给MME，MME可能重新选择一个新的PDNGW。EPS系统支持一个PDNGW接入多个PDN，也支持多个PDNGW分别接入多个PDN。会话管理——承载概念介绍会话管理——承载QoS控制承载QoS控制

QoS控制粒度都是基于承载（Bearer）对于QoS的动态控制，使用PCC机制。将授权QoS参数分成了多个级别，用QCI（QoSclassidentifier）来标识。即一个QCI就代表一套QoS参数一个承载建立之后，QCI是不能改变的，如果QCI改变则必须重新发起新承载的建立过程。LTE中的QoS参数分为UE级，APN级和承载级。其中perUE的参数包括UE-AMBR，perAPN的参数包括APN-AMBR，perbearer的参数包括：QCI,ARP,GBRandMBR。

perbearerQoS参数QCI(QoSClassIdentifier)：各个节点已经预配置包括eNodeB。基于GTP-u时，GTPU包的包头中带有QCI，区分QoS类别。在无线的PDU包头中也带有QCI。每个QCI对应一组无线调度参数

ARP(AllocationandRetentionPriority)：建立或修改时的优先级，或出现异常时承载是否丢弃。建立后包的投递与此无关。

GBR(GuaranteedBitRate)

MBR(MaximumBitRate)perAPN的参数

APN-AMBR一个APN所对应的所有PDNConnection的所有Non-GBRBearer的集合的最大速率，该集合中的任何一个Bearer的速率都可能达到该APN-AMBR所规定的上限APN-AMBR在HSS中签约PDNGW控制下行的APN-AMBR;UE和PDNGW负责上行APN-AMBR的控制。perUE的参数

UE-AMBR：UE的所有Non-GBRBearer的集合对应的最大速率，签约的UE-AMBR保存在HSS中，实际的UE-AMBR=Min(签约UE-AMBR，∑{所有激活的APN-AMBR})，ENodeB负责上下行UE-AMBR的控制会话管理——承载QoS控制承载QoS控制

3.IdentificationRequest

1.AttachRequest

newMME

Old

MME/SGSN

ServingGW

PCRF

HSS

3.IdentificationResponse

PDNGW

2.AttachRequest

eNodeB

UE

4.IdentityRequest

4.IdentityResponse

5a.Authentication/Security/MEIdentity

17.AttachAccept

FirstUplinkData

19.RadioBearerestablishmentresponse

18.RadioBearerestablishmentrequest

20.AttachComplete

22.UpdateBearerResponse

21.UpdateBearerRequest

FirstDownlinkData

23.UpdateLocation

Request

24.UpdateLocation

Response

(B)

(A)

16.CreateDefaultBearerResponse

12.CreateDefaultBearerRequest

7.UpdateLocation

8.CancelLocation

11.UpdateLocationAck

8.CancelLocationAck

9.DeleteBearerRequest

9.DeleteBearerResponse

13.CreateDefaultBearerRequest

15.CreateDefaultBearerResponse

6.DeleteBearerResponse

6.DeleteBearerRequest

10.InsertSubscriberData

10.InsertSubscriberDataAck.

14.PCRFInteraction

FirstDownlinkData

(C)

EIR

5b.MEIdentityCheck

6.PCRFinteraction

9.PCRFinteraction

会话管理——承载建立流程在用户附着（接入）的同时建立默认承载，也可以同时建立默认承载和专有承载（依赖于PCC规则）3.IdentificationRequest1.

(B)

(1.PCCDecisionProvision)

3.UpdateBearerRequest

MME

Serving

GW

PDN

GW

PCRF

4.BearerModifyRequest

5.RadioBearerModifyRequest

2.Update

Bearerrequest

6.RadioBearerModifyResponse

7.BearerModifyResponse

8.UpdateBearerResponse

9.Update

Bearerresponse

(10.ProvisionAck)

UE

eNodeB

(A)

会话管理——网络侧发起的承载修改(B)(1.PCCDecisionProvis会话管理——专有承载建立过程（GTP）PCRF根据业务请求生成PCCRule，包括QCI、ARP、GBR、MBR等信息；PDNGW决定为该业务建立新承载，PDNGW根据PCCRule生成EPSBearerQoS，PDNGW向SGW发送创建专用承载请求消息，PDNGW将缺省承载的LBI也发送给SGW，PGW分配S5下行GTPU隧道ID；SGW分配S1上行GTPU隧道ID和S5下行GTPU隧道ID；MME为该新EPSBearer分配BearerID，并向EUTRAN发送RadioBearer建立请求，MME将S1上行GTUP隧道ID发送给EUTRAN；EUTRAN与UE间建立RadioBearer，并将Bearer对应的EPSBearerID发给UE；EUTRAN将S1下行GTPU隧道ID发送给MME，MME转给SGW，在EUTRAN和SGW间建立S1Bearer；SGW将S5下行GTPU隧道ID发送给PGW，建立S5Bearer。MMEPGWPCRFSGW①PCCruleProvision②CreateDedicatedBearerRequest③CreateDedicatedBearerRequest④BearerSetupReq/SessionManagementReq⑥RRCConfcomplete/SessionManagementResp⑦BearerSetupResp/SessionManagementResp⑧CreateDedicatedBearerResp⑨CreateDedicatedBearerResp⑤RRCConfReq会话管理——专有承载建立过程（GTP）PCRF根据业务请求切换管理——总体介绍切换的基本要求：用户处于连接状态（用户有上下行数据）Intra-E-UTRAN切换X2-based切换S1-based切换InterRAThandoverE-UTRANtoUTRANIumodeInterRAT切换UTRANIumodetoE-UTRANInterRAT

切换E-UTRANtoGERANA/GbmodeInterRAT切换GERANA/GbmodetoE-UTRANInterRAT切换InterRAT切换取消切换管理——总体介绍切换的基本要求：切换管理——X2-based切换基于X2的切换要求：MME没有改变，且源eNodeB和目的eNodeB有X2接口。切换管理——X2-based切换基于X2的切换要求：MME切换管理——

S1-based切换不能使用基于X2切换的流程才会采用基于S1接口的切换流程，该流程下MME、ServingGW可能会改变切换管理——S1-based切换不能使用基于X2切换的流切换管理——E-UTRANtoUTRANIumodeInterRAT切换切换管理——E-UTRANtoUTRANIumode切换管理——E-UTRANtoGERANA/GbmodeInterRAT切换E-UTRAN到GERAN切换的要求：SGSN和BSS必须支持PFM流程。切换管理——E-UTRANtoGERANA/GbmoEPC核心网系统架构系统介绍课件EPC介绍

EPC介绍

EPC关键技术介绍EPC业务流程介绍EPC关键技术介绍EPC的标准化进展401可行性研究阶段2004年12月正式立项至2006年6月完成。主要是网络结构优化的可行性研究，输出的基准协议是3GPPTR23.882:"3GPPsystemarchitectureevolution(SAE):Reportontechnicaloptionsandconclusions"2Stage1（需求阶段）定义SAE的需求，2006年12月完成输出的基准协议是3GPPTS22.278:"Servicerequirementsforevolutionofthesystemarchitecture:"3Stage2（技术实现阶段）定义SAE的网络结构、功能实体及其相互接口。2008年6月完成输出的基准协议包括：3GPPTS23.401:"GeneralPacketRadioService(GPRS)enhancementsforLongTermEvolution(LTE)access“3GPPTS23.402:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):Architectureenhancementsfornon-3GPPaccesses"4Stage3（协议实现阶段）定义各接口上的具体协议。2009年3月完成当前定义的协议有：3GPPTR24.801:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE);CTWG1aspects"3GPPTR29.803:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):CTWG4aspects"3GPPTR29.804:"3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE):CTWG3aspects"EPC的标准化进展31可行性研究阶段2Stage1（需求阶段

3GPP标准组织与制定阶段阶段1：需求SA1/NGMN阶段2：结构EPSbySA2LTEbyRAN3阶段3：详细实现EPCCT1/3/4SA3/5/5LTERAN1/2/3/4/5SA3/5RAN1-物理层RAN2-L2与L3无线协议RAN3-结构与S1/X2接口RAN4-RF与RRM性能要求RAN5-终端测试3GPP标准组织与制定阶段阶段1：需求EPC主要协议介绍TS23.401GPRSenhancementsforE-UTRANaccessTS23.402Architectureenhancementsfornon-3GPPaccessesTS23.203PolicyandchargingcontrolarchitectureTS23.216SingleRadioVoiceCallContinuity(SRVCC)TS23.272CSfallbackinEvolvedPacketSystem(EPS)Stage2TS33.4013GPPSAESecurityarchitectureTS33.4023GPPSAESecurityaspectsofnon-3GPPaccessesEPC主要协议介绍TS23.401GPRSenhanceEPCArchitecture(3GPPStandard)SGSNHSSMMESGWPGWBSCRNCBTSNodeBeNodeBOperator'sServicesPCRFControlplanetrafficUserplanetrafficEPCS6dS6aS3S4S10S11S1-MMES1-US5(GTP)RxGxSGiSAE-GW:SGW+PGWHSS,MME,SAE-GWrealizeLTEaccessandinterworkingwithNon3GPPnetwork.BasedonGTPmobility,S4SGSNsupportlegacyUTRAN&GERANaccess.BasedonMIPmobility,ePDG/AAA/PCRFincreasenetworkQoSandsecurity.Flat

Architecture,AccessAgnostic,Separationofcontrolplanefromuserplane,andallIPePDGS2bS2a/cNon3GPPAccessNetworkS10xS10x3GPPCSCoreMobilitybasedon

MIPHandoverOptimization43EPCArchitecture(3GPPStandarEPC主要接口介绍接口协议协议号相关实体接口功能S1-MMES1AP36.413eNodeB-MME用于传送会话管理(SM)和移动性管理(MM)信息S1-UGTPv129.060eNodeB–S-GW在GW与eNodeB设备间建立隧道，传送数据包S11GTPv229.274MME–S-GW采用GTP协议，在MME和GW设备间建立隧道，传送信令S3GTPv229.274MME–SGSN采用GTP协议，在MME和SGSN设备间建立隧道，传送信令S4GTPv229.274S-GW–SGSN采用GTP协议，在S-GW和SGSN设备间建立隧道，传送数据和信令S6aDiameter29.272MME-HSS完成用户位置信息的交换和用户签约信息的管理S10GTPv229.274MME-MME采用GTP协议，在MME设备间建立隧道，传送信令S12GTPv129.060S-GW–UTRAN在UTRAN与GW之间建立隧道，传送数据S2aPMIPv6/MIPv4RFC5213P-GW–TrustedNon-3GPPIPAccesse用于传送非3GPP接入的业务接入信息S5/S8GTPv229.274S-GW–P-GW采用GTP协议，在GW设备间建立隧道，传送数据包EPC主要接口介绍接口协议协议号相关实体接口功能S1-MME支持3GPP接入，EPC新增网元的主要功能点MMEServingGWPDNGWNAS信令处理NAS信令的安全保护3GPP内不同节点之间的移动性管理空闲移动终端的跟踪和可达TAList管理PDNGW和ServingGW选择MME和SGSN的选择合法监听漫游控制安全认证承载管理eNodeB之间的切换的本地锚点E-UTRAN空闲模式下数据缓存以及触发网络侧ServiceRequest流程合法监听数据包路由和转发上下行传输层数据包标记基于用户和QCI力度的统计（用于运营商间计费）基于用户、PDN和QCI力度的上行和下行的计费基于用户的包过滤合法监听IP地址分配上下行传输层数据包标记PCCnon-GBR的基于AMBR的下行速率控制GBR的基于MBR的下行速率控制DHCPv4和DHCPv6（client、server）上行和下行的承载绑定上行承载绑定校验类似SGSN的控制面功能类似SGSN的用户面功能类似GGSN的功能支持3GPP接入，EPC新增网元的主要功能点MMEServiTA(TrackingArea)List——移动管理优化

TAList1TAList2IdeaofTAListAllthetrackingareasinaTrackingAreaListtowhichaUEisregisteredareservedbythesameservingMME.TheMMEmayinitiatetheGUTIReallocationproceduretoreallocateTAIlistatanytimewhenasignalingassociationisestablishedbetweenUEandMME.TheTAIlistmayalsobereallocatedbytheAttachortheTrackingAreaUpdateproceduresTheUEdoesn’tneedtriggerTAupdateprocedurewhentheUEmovesinthesameTAList.TheTrackingAreaIdentityisconstructedfromtheMCC(MobileCountryCode),MNC(MobileNetworkCode)andTAC(TrackingAreaCode).TA1TA2TA5TA4TA3MMETA(TrackingArea)List——移动管理优ISR(IdleSignalingReduction)——移动管理优化TA1TA3RA3TA2TA4TA5RA1RA2TAList1TAList2ISRCombinedArea=TAList+RATheUEdoesn’tneedtriggerTAupdateprocedurewhenitmovesinthecombinedarea.ISRisnotrecommendedtodeployincommercialphasebecauseofitscomplexityandlessbenefits.CombinedareaRA4ISR(IdleSignalingReduction)IPv4v6双栈（DualStack）EPS承载处理IPv4v6承载的优势承载类型LTE2/3G备注IPv4YYUE获取IPv4地址转发IPv4报文Ipv6YYUE获取IPv6地址转发IPv6报文IPv4v6YY/NUE获取IPv4和v6地址和转发IPv4和v6报文解决在1个PDP上下文中传送IPv4和IPv6地址的用户数据，减少了需要的承载上下文数量终端SGSN/MMEPDN-GW根据终端的能力在请求建立的承载类型具备IPv6和IPv4能力请求IPv4v6IPv4终端请求IPv4IPv6终端请求IPv6终端能力不明，请求IPv4v6

MME/SGSN根据如下条件，向PGW请求标示DualStackFlagUE是否签约DualStack，否则拒绝，否则返回给UE“subscriptionlimitation”UE是否可能切换到不支持IPv4v6网络，是则返回给UE“singleaddressbearersonly”PGW检查如下条件，判断是否接受DualStack请求若不允许该APN使用两个IP地址，则只分配一个IP地址，并返回给UE“networkpreference”如果允许该APN使用两个IP地址，则分配IPv4地址和IPv6地址，接受请求R8网络IPv4v6双栈承载的处理方式LTE与2/3G承载之间要求一对一映射IPv4v6双栈（DualStack）EPS承载处理IPvEPC网络的安全优化UEeNBeNBXuXuMMES1-CS1-CX2EvolvedPacketCore(EPC)E-UTRANSAEGWS1-US1-USecuritylayer1Securitylayer2Securitylayer1EPSSecurityandUMTSSecurityinCommonEPSaccessauthentication:AKAEPSSecurityandUMTSSecurityinDifferenceEPSsecuritylayersAS（AccessStratum）securitySecuritybetweenUEandeNB（E-UTRAN）,includingRRCsignalingconfidentiality,RRCsignalingintegrityandUP(UserPlane)confidentialityNAS（NonAccessStratum）securitySecuritybetweenUEandMME,includingNASsignalingconfidentialityandNASsignalingintegrityNetworkDomainSecuritySecuritybetweenlayer1andlayer2,adoptingNDS/IPsecSNOW3GAESZTEsupporttheabovealgorithmsaccordingto3GPP33series.ASandNASalgorithmsEPC网络的安全优化UEeNBeNBXuXuMMES1-CSEPC网络中SGSN网元类型分析SGSN为GnGpSGSNSGSN为S4SGSN优点对原有GPRS网络改动少原2/3G用户的业务流程和用户感受度没有太大改变网络结构简单在运营商网络中只有一张网络，即EPC网络；运营商网络内只需要一套签约数据管理：HSS；运营商网络内只需要一套DNS：R8DNS（EPCDNS）；与非3GPP网络的互通不存在问题；本网内只有一套计费体系：EPC计费；支持ISR利于后续新功能的扩展缺点GnGpSGSN无法获取用户属性，无法选择GGSN还是PGW两套不同的签约数据管理：HLR和HSS需要支持Pre-R8DNS（GPRSDNS）和R8DNS（EPCDNS）需要支持GPRS和EPC两套计费不支持ISR功能，在S3/S4SGSN和MME间实现不利于后续新功能的扩展与非3GPP网络的互通存在问题：与非3GPP网络互通时一个基本的要求是非优化切换时PGW地址要锚定，而PGW地址的锚定是通过移动性管理网元将PGW通知HSS保存而达到的。但由于Gn/GpSGSN使用HLR，即无法通知也无法将PGW地址保存在HSS。对原有GPRS网络改动大，需要将原Pre-R8SGSN升级成S3/S4SGSN。网络复杂，S3/S4SGSN的加入，特别是还要考虑与原有GPRS网络互通时，网络复杂。原2/3G用户的业务流程和用户感受度有改变2/3G接入时的业务流程与原有流程有变动，主要体现在以下两点：从原来的UE触发流程为主变成了网络侧流程为主，需要手机支持网络侧流程；取消了QoS协商，在无线无法满足下发的QoS要求时，将直接删除承载。结论从长期发展角度看，优选采用S4SGSN。EPC网络中SGSN网元类型分析SGSN为GnGpSGSNChoice1:InterworkingWith

S4SGSNHSSGSMUTRANServiceContinuityGbIu-PSS4SGSNS4S-GWMMEP-GWInternet&SevicenetworkLTES1-MMES1-US10SGiS5/S8S12S6dS6aEPCS3

GTPv2UDP

IP

L2

L1

GTPv2UDP

IP

L2

L1

S4SGSNMME/SGWS3/S4DiameterSCTP/TCP

IP

L2

L1

DiameterSCTP/TCP

IP

L2

L1

S4SGSNHSSS6dChoice1:InterworkingWithS4Choice2:InterworkingWith

Gn/GpSGSNHSSGSMUTRANServiceContinuityGbIu-PSS-GWMMEP-GWInternet&SevicenetworkLTES1-MMES1-US10SGiS5/S8Gn/GpSGSNS12Gn/GpS6aGrEPCGn/Gp

TosupportGERAN/UTRANhandoverfromGERAN/UTRANtoLTE,theSGSNmustbeupgradedtoR8LTEtoGERAN/UTRANsupportedonpreR8SGSNDoesnotsupportofR8featureISRManyprotocols:GTPv0,V1andV2,Diameter,MAPViaGn/GpSGSNViaS4SGSNNeedupgradingonSGSNSupportofR8featureasISRFewerprotocolsinthenetwork:GTPv2,DiameterChoice2:InterworkingWithGnR8QoS与PreR8QoS差异性GERAN/UTRANEUTRANSGSNGGSNMMESAE-GWPreR8PCNR8EPCMusicTVStockWEBPreR8MainQoSProfileTrafficClassARP、GBR、MBRTrafficHandlingPrioritySignallingIndicationSourceStatisticsDescriptorPacketDelayBudgetPacketLossRate

R8MainQoSProfileQoSClassIdentifier,QCIARP、GBR、MBRUEAMBRAPNAMBR2G/3G网络支持网络和UE对QoS的协商，EPS中QoS不支持协商，控制全部在网络实现，如果部署PCC则由PCRF控制，否则在P-GW静态配置QoS策略；EPS和2G/3G的QoSProfile中包含的参数不同。EPS的QoSProfile中的参数包括：UE的QoS参数UE-MABR和APN-AMBR，以及承载层的QoS参数QCI,ARP,GBRandMBR。2G/3G网络的QoSProfile中的参数都是基于承载级别的，包括Trafficclass,MBR,GBR,ARP等；3GPP协议已经制定了标准的R8与PreR8QoS转换机制。R8QoS与PreR8QoS差异性GERAN/UTRStandardizedQCICharacteristicsThisQCIistypicallyassociatedwithanoperatorcontrolledservice,i.e.,aservicewheretheSDFaggregate'suplink/downlinkpacketfiltersareknownatthepointintimewhentheSDFaggregateisauthorized.QCIResourceTypePriorityPacketDelayBudgetPacketErrorLossRateExampleServices1GBR2100

ms10-2ConversationalVoice24150

ms10-3ConversationalVideo(LiveStreaming)3350

ms10-3RealTimeGaming45300

ms10-6Non-ConversationalVideo(BufferedStreaming)5Non-GBR1100

ms10-6IMSSignalling66300

ms10-6Video(BufferedStreaming)

TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfilesharing,progressivevideo,etc.)77100

ms10-3Voice,

Video(LiveStreaming)

InteractiveGaming88300

ms10-6Video(BufferedStreaming)

TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfilesharing,progressivevideo,etc.)99StandardizedQCICharacteristiMGCF/MGWSCCASIMSCSCF多种LTE语音业务解决方案EPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCSMGWMMESAE-PGWCSINTRENETSGseNodeBEPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCSMGWMMESAE-PGWCSINTRENETSveNodeBEPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCMMESAE-PGWCSINTRENETeNodeBCSFB-UEspeechfallbackto2/3G,NoVoIPonLTEUE发起MO和接收MT呼叫时，需首先切换回CS无线网络。

适用于2/3G电路域与LTE无线网络重叠部署的场景。需要升级所有与LTE有重叠无线覆盖区域的VMSC，以支持类似Gs接口的SGs接口联合位置更新、寻呼、短消息等功能。网络结构简单，不需要部署IMS。SRVCC-LTEVoIPwithIMScontrol基于LTE实现语音和多媒体业务，LTE无线覆盖可以作为2G/3G无线的补充。基于SCCAS和SRVCC增强MSC的控制，LTE语音能够切换到CS网络。需要部署IMS网络作为多媒体业务统一控制平台。可以部署独立的SRVCC增强MSC，支持Sv接口和SIP接口，避免所有MSC的升级。GANC-LTEVoIPwithCScontrol基于LTE实现语音和多媒体业务，LTE无线覆盖可以作为2G