核心网基本原理及关键技术.ppt
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1、第1页LTELTE核心网关键技术核心网关键技术苑红2012-3-21第2页提纲提纲2.2.码号码号5.5.用户数据管理用户数据管理6.6.QoSQoS7.7.策略控制策略控制8.8.IPv6IPv6过渡方案过渡方案4.4.DiameterDiameter信令路由信令路由9.9.LTELTE基础通信业务网络方案基础通信业务网络方案10.10.计费、安全计费、安全1.1.网络架构及分阶段部署方案网络架构及分阶段部署方案3.3.互通和国际漫游互通和国际漫游第3页LTELTE核心网核心网(EPC)(EPC)的架构变化和重要特点的架构变化和重要特点n 标准LTE网络架构下,所有用户仅接入分组域n 未来所
2、有业务都应通过分组域提供;仅有分组域,无电路域仅有分组域,无电路域控制和承载分离,网络结控制和承载分离,网络结构扁平化构扁平化eMSCMGWCSMGWMSCSPSSGSNGGSNSGSNEPCMMESAE-PGWHSS2G/TD核心网LTE核心网EPC无CS域n 控制和承载分离:控制面MME,用户面SAE GW;n 扁平化网络架构:LTE仅有eNodeB,用户面由2G/TD三级转发变为一级转发GGSNBSCSGSNMMEeNodeBSAE GWNodeBRNCBTSn核心网控制面协议主要基于GTPCv2和Diameter,用户面主要基于GTPUv1n 传输层协议主要基于UDP和SCTPS6aD
3、RADRASGSNHSSMME 为了进一步提高用户体验、降低时延,给用户提供差分化的服务,支持多种无线为了进一步提高用户体验、降低时延,给用户提供差分化的服务,支持多种无线技术的接入,技术的接入,LTE核心网在核心网在2G/3G核心网的基础上做了革命性的演进。核心网的基础上做了革命性的演进。基于全基于全IP的架构的架构第4页SGSN2GTDLTEHSSBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11SGiMMEPCRFS9InternetPS ServiceServing GWPDN GWS5/8SAE GWS6dS10BOSSCGS4S3-MME:
4、LTE接入下的控制面网元,负责移动性管理功能(包含了SGSN和RNC的部分功能);-S4 SGSN:2G/3G接入下的控制面网元,相当于接入2G/3G的MME,进行移动性管理和会话管理;-S-GW:SAE网络用户面接入服务网关,相当于传统Gn SGSN的用户面功能;-P-GW:SAE网络的边界网关,提供承载控制、计费、地址分配和非3GPP接入等功能,相当于传统的GGSN。除了2G/3G/LTE接入外,EPC同时支持WLAN/WiMax/CDMA等接入方式-HSS:SAE网络用户数据管理网元,提供鉴权和签约等功能,包含HLR功能。-PCRF:策略控制服务器,根据用户特点和业务需求提供数据业务资源
5、管控;-AF:业务策略提供点-eNodeB:负责无线资源管理,集成了部分类似2G/TD基站和基站控制器的功能;AFRxEPCEPC标准架构网元功能标准架构网元功能控制面控制面承载面承载面(用户面)(用户面)第5页EPCEPC标准架构接口功能标准架构接口功能SGSN2GTDLTEHSSBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11SGiMMEPCRFS9InternetPS ServiceServing GWPDN GWS5/8SAE GWS6dS10BOSSCGS4S3-S1:EPC与eNB的接口(类似IU),包括控制面接口S1-MME和用户面接口
6、S-U(GTPv1);-S6a:MME通过S6a接口从HSS获得鉴权和签约信息,协议基于Diameter,传输层基于SCTP-S6d:S4-SGSN通过S6d接口从HSS获得鉴权和签约信息,协议类型同S6a-S11:控制面网元MME和用户面网元S-GW间的信令接口,基于GTPv2;-S10:进行MME间互操作时,MME通过S10接口传递承载上下文信息,基于GTPv2-S5:S-GW和P-GW间接口,包括控制面(GTPv2)和用户面(GTPv1)-S8:国际漫游接口,拜访地S-GW接入归属地P-GW,协议同S5-S3:当2G/TD与LTE互操作时,S4-SGSN与MME间通信的接口,基于GTPv
7、2-S4:S4 SGSN与S-GW间的接口,包括控制面(GTPv2)和用户面(GTPv1)-Gx:PCRF与PCEF(位于P-GW)间的接口,用户业务信息上报和策略下发,基于Diameter协议AFRx-Rx:AF通过Rx接口向PCRF通知业务属性-S9:拜访地PCRF与归属地PCRF互通接口,用户获取归属地策略信息-SGi:分组域数据访问外部业务平台的接口,类似GPRS网络中的Gi接口第6页组网方案组网方案全融合核心网全融合核心网HSS/HLRTD-LTEMME/SGSNSAE GW/GGSNEPC DNSCS域核心网域核心网EPC CGMSC Server2G/TD融合组网初期(融合组网初
8、期(扩大规模试验扩大规模试验/试商用)试商用)规模商用规模商用独立组网(规模试验)独立组网(规模试验)LTELTE核心网核心网(EPC)(EPC)分阶段部署方案分阶段部署方案1、规模试验阶段,单厂家、规模试验阶段,单厂家LTE独立组网,验证独立组网,验证LTE基本功能;基本功能;2、扩大规模试验阶段(试商用初期),采用扩大规模试验阶段(试商用初期),采用新建新建EPC融合核心网融合核心网和和现网设备改造现网设备改造相结合的形式,相结合的形式,实现互通,最大限度减少对现网的影响;实现互通,最大限度减少对现网的影响;3、试商用后期和大规模商用时,现网、试商用后期和大规模商用时,现网GPRS设备演进
9、设备演进升级升级为核心网全融合设备,有效保护已有为核心网全融合设备,有效保护已有投资。投资。2G/TDSGSNGGSN2G/TD新建融合核心网新建融合核心网HSS/HLRTD-LTEGPRS核心网核心网EPC DNSGPRS CGCS域核心网域核心网HLREPC CGMSC ServerGPRS DNSMME/SGSNSAE GW/GGSNMME/SGSNHSS/HLR2G/TDSGSNGGSNEPC独立组网独立组网TD-LTEGPRS核心网核心网DNSGPRS CGCS域核心网域核心网HLREPC CGMSC ServerGPRS DNSSAE GWMMEHSS第7页LTELTE规模试验阶段
10、核心网组网架构规模试验阶段核心网组网架构GnGnGSM/GPRS/EDGE(+)TD-SCDMA/HSPA TD-LTESGSNSAE GWMMEHSS/HLRGGSNEPC核心网核心网PCRFHLR2G/TDPS域核心域核心网网P-GW/GGSNS-GWGr现有2G/TD终端LTE多模终端DNSSAE DNSS5/S8S11S1-MMES1-US6aCGGx组网n新建HSS/HLR设备,通过S6a/MAP接口和融合MME/SGSN互通,存储LTE单模、LTE多模、LTE Mifi的新号段用户数据。纯2G/TD用户数据仍然存储在老HLR。n新建MME设备支持LTE用户接入。新建SAE GW/G
11、GSN设备,作为LTE单模、LTE多模、LTE Mifi的锚定点,纯2G/TD用户仍然要锚定到老GGSN设备。升级SGSN支持LTE终端能力的识别和锚定到SAE GW。n新建LTE无线设备,在该区域覆盖LTE信号,可接入LTE单模、LTE多模、LTE Mifi等终端类型业务。2G/TD无线信号全覆盖,实现纯2G/TD终端业务的连续性。nLTE单模终端:只在LTE覆盖区域接入互联网。nLTE双模终端:在试验区域内的23G覆盖区和LTE覆盖区实现简单互操作。nLTE MIFI:只在LTE覆盖区接入Mifi业务。业务体验 实验室测试已基本结束,外场试验正在开展实验室测试已基本结束,外场试验正在开展第
12、8页LTELTE扩大规模试验扩大规模试验(试商用试商用)阶段核心网组网架构阶段核心网组网架构组网n新建HSS/HLR设备,通过S6a/MAP接口和融合MME/SGSN互通,存储LTE单模、LTE多模、LTE Mifi的新号段用户数据。纯2G/TD用户数据仍然存储在老HLR。n新建MME/SGSN设备区分2G/TD/LTE终端类型,实现不同的数据面锚定点的选择。新建SAE GW/GGSN设备,作为LTE用户的锚定点,纯2G/TD用户仍然要锚定到老GGSN设备。升级SGSN支持LTE终端能力的识别和锚定到SAE GW。新建DRA实现省间漫游。n新建LTE无线设备,在该区域覆盖LTE信号,可接入LT
13、E单模、LTE多模、LTE Mifi等终端类型业务。2G/TD无线信号全覆盖,实现纯2G/TD终端业务的连续性。n2G/TD终端:在LTE试点区域和非试点区域,2G/TD终端体验一致。nLTE单模终端:只在LTE覆盖区域接入互联网及短信业务。nLTE双模终端:试点区域内或纯2G/TD网络中都能接入业务。nLTE MIFI:只在LTE覆盖区接入Mifi业务。业务体验业务平台业务平台业务平台业务平台InternetInternet2G/TDSGSNGGSN2G/TD新建核心网新建核心网HSS/HLRTD-LTEMME/SGSNSAE GW/GGSNPCRF用户面控制面现网设备现网设备HLRSGSN
14、升级支持识别LTE终端能力2G/TDCS域核心域核心网网MGWMSCServer新建核心网新建核心网MME/SGSNSAE GW/GGSNDRA省间漫游省间漫游 实验室测试华为、诺西、爱立信已结束,阿朗和中兴正在测试,外场试验正在计划实验室测试华为、诺西、爱立信已结束,阿朗和中兴正在测试,外场试验正在计划第9页提纲提纲2.2.码号码号5.5.用户数据管理用户数据管理6.6.QoSQoS7.7.策略控制策略控制8.8.IPv6IPv6过渡方案过渡方案4.4.DiameterDiameter信令路由信令路由9.9.LTELTE基础通信业务网络方案基础通信业务网络方案10.10.计费、安全计费、安全
15、1.1.网络架构及分阶段部署方案网络架构及分阶段部署方案3.3.互通和国际漫游互通和国际漫游第10页新引入码号(1/3)GUTIRAI/P-TMSIGUTIRAI/P-TMSI新引入码号:新引入码号:GUTIn全球唯一临时标识(全球唯一临时标识(Globally Unique Temporary UE Identity),类似),类似RAI+P-TMSIu=,u=u=n2G/3G与与LTE进行互操作时,进行互操作时,GUTI与与RAI+P-TMSI需进行映射需进行映射第11页新引入码号(2/3)新引入码号:新引入码号:TAIn追踪区标识(追踪区标识(Tracking Area Identity
16、),表示用户位置信息,类似),表示用户位置信息,类似2G/3G位置区位置区LAI或或路由区路由区RAIutac-lb.tac-hb.tac.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.orgnTA List:跟踪区列表,由一组:跟踪区列表,由一组TAI组成,最多包含组成,最多包含16个个TAI第12页新引入码号(3/3)新引入码号:新引入码号:EPCEPC网元域名标识(网元域名标识(FQDNFQDN)n包括MME、SGSN、HSS、S-GW、P-GW标识nMME的域名标识为:mmec.mmegi.mme.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.orgn其它网元标识构造时,其后缀遵循
17、标准构造方式:node.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org,node必须保留,其前可跟随gw、hss等;n后缀之前可以按需求扩展,比如可为:gw10.guangzhou.guangdong.nodenS-GW与P-GW合设时域名构造uS-GW与P-GW域名字段数需保持一致,以便于网元选择时使用就近原则u合设的S-GW与P-GW域名需保持一致,以便于网元选择时优先发现合设的节点APNAPNnAPN-NI与APN-OI编码方式与2G/3G相同nAPN-OI格式仍为:mnc.mcc.gprsnAPN的域名格式为:.apn.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org第1
18、3页MMEGI问题的产生背景为什么要对LAC和MMEGI做区分?-MMEGI和LAC共享16位的码号空间;-LTE终端如果从LTE移动到2G/TD,用户进行路由更新,SGSN选择MME时需区分LAC和MMEGI的取值 MMEGI和LAC共享16位的码号空间,因此要求MMEGI与LAC取值不同,否则无法锚定到相应网元获取用户上下文信息,需进行MMEGI码号规划。Gn SGSN判断用户源接入方式Gn SGSN查找MME和查找其它Gn SGSN的构造方式相同,只能构造为rac.lac.mnc.mcc.gprs若用户从LTE移动到2G/TD网络,LAC是从MMEGI映射而来,且MMEGI和LAC共享1
19、6位的码号空间,因此MMEGI与LAC取值必须不同,否则Gn SGSN可能找多个具有相同域名的节点,无法锚定到相应的网元获取用户上下文信息。查询目标查询目标S9DNSeNodeBS1-UGxS1-MMES11Old MMEPCRFServing GWPDN GWS5/8SAE GWGn SGSN用用户户移移动动第14页现有LAC划分情况L2 L10123456789ABCDEF01北京北京上海2天津广东广东广东广东3河北河北河北重庆山西山西河南河南河南4辽宁辽宁吉林黑龙江内蒙河南5江苏江苏江苏山东山东安徽浙江浙江福建6福建山东浙江江西7湖北湖北湖南海南广西江西8四川四川贵州云南云南西藏9陕西甘
20、肃宁夏青海新疆A北京TD重庆TD广东TD广东TD上海TD天津TDB河北TD吉林TD山西TD河南TD陕西TD甘肃TDC辽宁TD黑龙江TD内蒙TDD江苏TD山东TD安徽TD浙江TD福建TD宁夏TD青海TDE湖北TD湖南TD海南TD广西TD江西TDF四川TD贵州TD云南TD西藏TD新疆TD高四位为高四位为0000的区的区段,共有连续值段,共有连续值4096个,还未使用个,还未使用表中已分配的区段为现表中已分配的区段为现有有LAC划分,每个区段划分,每个区段内连续内连续LAC值为值为256个个第15页MMEGI的分配方案,待决策nMMEGI码号规划要求:n与LAC取值不同n为保证省间互通不冲突,应保证
21、各省MMEGI取值不同nMMEGI分配方案:MMEGI为16bit,L1L2L3L4n方法一:采用高四位L1为0000的区段,划分一个特殊连续区段,用作各省MMEGI的划分n方法二:在非连续的未使用LAC区段中划分LAC值作为各省MMEGI使用15-12bit高四位(L1)取0000;11-5bit表示全国所有省,有26=64个取值4-0bit用来表示省内的pool信息,有25=32个取值;15-8bit高八位(L1L2)表示mmegi的type,选取表中未分配的区段;7-5bit表示省信息,有23=8个取值,表示8个省;4-0bit用来表示省内的pool信息,有25=32个取值;因此一个L1
22、L2区段可以满足8个省的mmegi分配,为了满足全国所有的省,至少需要6个L1L2区段(eg:L1L2=12、13、14、15、16、17)方法方法划分一个特殊连续LAC区段,用作各省MMEGI的划分在非连续的未使用LAC区段中划分LAC值作为各省MMEGI使用优点优点便于统一规划使用离散的LAC空间,有效利用LAC资源缺点缺点目前LAC连续区段所剩有限,占用后,不利于以后LAC扩展使用统一规划管理复杂第16页BSCSGSN/MMERNCeNBNRI=1MMEC=2&3 NRI=2MMEC=4&5 NRI=3MMEC=6&7 MME1:MMEC=2&3MME2:MMEC=4&5MME3:MME
23、C=6&7NRI=7bitsSGSN1:NRI=1SGSN2:NRI=2SGSN3:NRI=3MME上配置,下发给上配置,下发给eNBNRI和MMEC的映射,待决策u问题描述:问题描述:MMECMMEC与与NRINRI存在映射关系,标准定义存在映射关系,标准定义MMECMMEC应为应为8bits8bits,现网定义,现网定义NRINRI为为7bits7bits在异系在异系统附着、切附着、切换、RAU/TAU过程中要保程中要保证NRI和和MMEC之之间的相互映射的相互映射u解决方案:解决方案:方案一:两个方案一:两个MMEC映射到一个映射到一个NRI,即每个,即每个MME/SGSN节点配置两个点
24、配置两个MMEC和一个和一个NRI特点:特点:较易易实现,但是无法充分利用,但是无法充分利用MMEC的的8bits字符空字符空间方案二:推方案二:推动NRI支持支持8btis特点:特点:较难推推动,多数厂家分配,多数厂家分配P-TMSI时对NRI位数有不同程度的占用,如果位数有不同程度的占用,如果NRI支支持持8bits,会影响,会影响SGSN分配用分配用户数有影响数有影响第17页S6a接口域标识规划建议遵循国际标准S6a接口的Diameter信令存在省际漫游场景,需进行省间路由,有以下两种路由方式-基于域(realm)路由:需进行域标识规划-基于网元标识(host)路由:沿用标准定义,没有特
25、殊域规划要求两种路由方式对域标识规划的需求不同。基于网元标识路由改造网元少,域名及网元标识遵循国际标准,且针对国内和国际DRA的路由要求一致,建议采用基于网元标识路由,域标识遵循国际标准。基于域路由基于网元标识路由是否域标识规划需要进行域标识规划,扩展realm字段沿用标准定义,没有特殊域规划要求,网元标识也遵循国际标准优势DRA路由方式为标准方式MME/HSS网元没有改造要求,域标识定义遵循国际标准。仅需改造DRA网元。劣势域标识规划不符合3GPP标准,对MME/HSS/DRA的域标识提出非标改造,域标识长度需扩展;国际侧I-DRA由于要满足国际互联互通需求,需还原标准域标识,而仅依靠标准域
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