中国电信维护岗位技能认证资料：2-10 数据网-LTE 核心网（EPC）.docx

中困电唁CHINA TELECOM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；A UE通过设置TIN (Temporaty Identity used in Next update )来确定如何在TAU request 中填充临时用户标识，TIN还用于指示在UE端1SR功能是否激活；> 如 果S-GW，变化，则目标MME需要发送Create Bearer Request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Update Bearer Request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TAI list,则UE需要向MME返回TAU complete 消 息。3.3 Service Request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:图:Service Request消息流程3.4 SI- ReleaseSI- 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UEeNodeBMMEServing GW1. S1 -AP: S1 UE Context Release Request AUpdate Bearer Request .3. Update Bearer R ssponseS1 AP: S1 UE C Dntext Release Command4. RRC Connection Release S1 -AP: S1 UE Co itext Release Complete图：SI-Release消息过程3.5 Detach1、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detachA 显式detach指的是，需要通过detach request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1) 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,或者重选小区图：Service Request消息流程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PDN disconnection 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。图：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UEUESourceMMEPDN GWTargetaNocIaR图：X2切换消息过程2、SI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-GWSource 1Taroet 2c cl FASo ur MMseTaraet 三So u rue Ser/lno GW"Target Serv In o QWF=DN OW I I HSSU 1J QQ U D1工垢r proneI redIsr-pTecfL3.Forvyg5. Handovera relocation k 4 C reate Be5 atM 阜QUesr Request -cLfeorRequestarsrrfir5a . HandoverRequestscKn owl edgeH曾5却-4一7. Forwa ATCCfKa k C r - k6s.ate Dcsid Re 1 ocatlon Re 早J3WX3 9A B CAPQvard 三RZ与 Con vard 与RZ 与 Con1sr9>rwardlna of dcrU datard Re Io cation cca rd R elocatlon Crer respons sponsenseext ext Ack.-mpleteorrwle te Ac.K一9a_H ando.9. Hando1'er C o mm andt>.on Fransfof dat direct TF»1aneV.r|owl edgef er Co mm a1 O. eNB11a, OnlyjF< , Id cell and> new cell er Co nflrcrnd Status Transfer-1 Oc. eNB Sts r Direct for war11b. OnIy fc.二TOplInK I1 3. Handoveretach from < *nchronlze t "rr-PSnas-IP -2 tus -ding r I nc w -LWVVI 1 一 u a 1S一iserlotlfDownllnK Uj产Forwa140，Foa;er Fane c1 s _u pa ate 曰ecrer FxeQuesv1 7. Update Bear."a jUAfiagRequest A> er Responsata一._.一.L1；：.TracMngArea Opdate pr(>cedureJ.19a-us <ContextReleas19c. Delet i-O'ornrna'n i Complete 19d Del. _2Oa_Del ZOb. Del e Bearer eque h 6StrTTTW VUE CJonte>!Relevt te Be are r Flesp;te Bearej, FRequ ste Beare r Resp21 a_ Deete_ee 2-11>. Delete Be .)nsesst>nsearjerReq ue siarcr ru pQn，图：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UESourceeNodeBTarget RNC Source MMETarget SGS卜 Serving GWTargetServing GWPDN GW HSSand Downlin User Plane ys2. HandoveReQUied1. Handover InitiationForward Relocation Request3. Create Bearer Request* Create Bearer Respom e.5. Relocatioi Request5a. Relocatk n Request Ackii( wledge 6. Create Bearer RequestCreate Bearer Responj e7. Forward Re ocation ResponseCreate Bearer Request .8a. Create Be图：IRAT切换准备阶段UESourceeNode ETargetRNu Source M MEUplink and DoI Target SGSN Servingilink User Plane DUPDNGWI HSS1. H-ndovei CorrmandZ HO fron iE-UTRAN Co TmandJu Access Proce Jures_24a Handover to UTRAN (CompleteI S ending cr , ! u )llnK a ata I 是J .一Downlink User Plane PDUsIf Direct For/ -arcfing 叩pliesFor ServlVia I ar get SGSN in case Direct Turin，I is not u B5. Relocati。】Corrpl etw 6. Forvjsrd Re ocation Corrple e6a Forwardnar ciea by Target S mvlng GWIng GW reK cation Steps 7, 5 and 9. and the fo(lowIng u< er Plane path,、dll beIf Indi rec t Forward ng applies.R el ocation Conpl rte AcknovUedbe7. Update Bea rer Requestarer Rec uest ear er Re sponse.9. Update -ew reResponse ",pnrK and DofnllnK u&er Plane rtDUs (Via Target S GST4 If Direct Tl nnel Is not us id)10. R。uteing Area U odate procedure.11b. Releas e Rwsour8s .11. Delete Be ar er Request11a Delete Be are r ResponseL-y12 Delete Bearer图：IRAT切换执行阶段3.8 PDN连接或者去连接PDN连接或者去连接的发起场景：> UE通过PDN connection流程对已有的一个PDN连接，请求不同类型地址> UE通过PDN connection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> PDN disconnection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流程图：PDN连接图：PDN去连接第1章EPS网络概述31.1 EPS网络概述3EPS网络关键概念31.1.1 EPS网络关键技术31.2 当前主流技术向LTE的演进3第2章EPC网络架构52.1 LTE-EPC目标网络架构52.2 EPC重要网元5GW52.2.1 MME6HSS62.2.2 PCRF72.3 EPC重要接口7第3章EPC基本流程93.1 Attach93.2 TAU93.3 Service Request103.4 SI- Release113.5 Detach123.6 承载创建/修改/删除133.7 切换143.8 PDN连接或者去连接17第1章EPS网络概述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+eNBEPC ： 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：WCDMA384KbpsHSDPA1.873.6Mbps(HSDPA7.2MbpsHSUPAHSPA+DL>4OMBps;UL>1 OMbpsLTE FDD(20M 2T2R) DL:1S0Mbps UL:75MbpsGSM EDGE120KbpsGSM GERAN240K-2MbpsTD-SCDMA384Kbps*TD-HSDPATD-HSUPA2.8Mbps2.2Mbps 卜TD-HSPA+DL:>25.2MbpsUL:>19.2MbpsLTE TDD(20M 2T2R)DC150M33SUL：75»A»8DO Rei. ADL: 3.1MbpsUL: 1.8MbpsEV-DO Rei. 0DL: 2.4MbpsUL:153.6kbpscdma20001x、153 6kbps Do Rev B(Multi CarrierDO)DL： 14.7MbpsUL: 5.4Mbps LTE相对3G的性能提升:更宽的频谱多天线传输技术更同的调制方式扁平化网络架构带宽增益：16倍LTE： 1.25MHz 今 20MHzMIMO增益：2倍LTE： 1T2R->2>2MIMO调制增益：1.5倍16QAMT64QAM取消控制器2.1 LTE-EPC目标网络架构LTE-EPC目标网络架构如下图:LTE-EPC目标网络架构如下图:eNodeB1、LTE-EPC网络架构的特征是:EPC(Evolved Packet Core) 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EPC2、户设备2、户设备(UE),其中EPC分为三部分:LTE系统由3部分组成：核心网（EPC, Evolved Packet Core ）、接入网（eNodeB用1） MME （Mobility Management Entity,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 （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 GWGW分为S-GW和P-GW,它们的主要功能是：（一）SGWSGW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。2） 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)PGWPGW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选择路由选择数据转发4) QoS控制6)计费7) 策略和计费执行2.2.2 MMEMME (Mobility Management Entity)是核心网唯一空制平面的设备，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。2) 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。3) 网元选择：PGW，和SGW的选择。4) 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。5) 业务连续性： MME还能支持EPS与2G/3G建的业务互通。223 HSSHSS： 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、编号和路由信息用户安全信息，用于鉴权和授权的网络接入控制信息2) 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3) 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 PCRFPCRF： 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反馈网络堵塞的情况4) 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：> Sl-MME: E-UTRAN 和MME间控制平面协议参考点> Sl-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S4SGSN和S-GW之间的相关控制和移动性管理S5:提供S-GW 和P-GW7之间用户平面隧道效应和隧道管理，只用于S-GW和P-G9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。A 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PLMNS9: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-GH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AttachAttach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HSS3.1 TAUTAU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A RRC连接释放消息中原因值为“load re-balancing TAU required"A UE的核心网能力发生变化A 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)