原理LTE核心网网络架构及关键技术(EPC)--中国移动研究院出品
- 1. EPS系统基本原理及关键技术中国移动通信研究院 2011年6月
- 2. 目录EPS系统基本原理 EPS系统架构 基本概念 EPS系统关键技术
- 3. 2005年初，SAE研究项目在Rel7启动。 SAE：System Architecture Evolution 背景2005200620072008200920102007年，SAE在Rel8进入了标准制定阶段，演进网络更名为EPS EPS：Evolved Packet System2009年3月，第一个冻结版本2010年3月，R9版本冻结SAE架构的目标支持LTE接入和传统2G/3G接入 支持非3GPP接入及互操作 基于网络的移动性机制 共同的计费、策略控制、用户管理和安全机制SAE标准进展R8：SAE架构，CSFB，SRVCC R9：Emergency Call，HeNB，eMBMS，LTE LSC,Non-3GPP接入系统能力提升，CSFB优化，LTE与Gn-based 2G/3G互操作能力优化 R10：M2M、FMC、PCC增强、SRVCC增强、Non-3GPP接入系统能力提升
- 4. EPS标准架构及网元功能MME：LTE接入下的控制面网元，负责移动性管理功能 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 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SGSN2GTDLTEHSSBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11SGiMMEPCRFS9Internet PS ServiceServing GWPDN GWS5/8SAE GWS6dS10BOSSCGS4S3AFRxUEE-UTRANEPCEPS
- 5. EPC标准架构及接口功能SGSN2GTDLTEHSSBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11SGiMMEPCRFS9Internet PS ServiceServing GWPDN GWS5/8SAE GWS6dS10BOSSCGS4S3S1：EPC与eNB的接口，包括控制面接口S1-MME和用户面接口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S5S3：当2G/TD与LTE互操作时，S4-SGSN与MME间通信的接口，基于GTPv2 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AFRxRx：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
- 6. 接口协议栈-控制面（1/4）NAS层和S1-MME接口。
- 7. 接口协议栈-控制面（2/4）S5/S8、S10、S11等接口的控制面使用GTPv2-C协议，与Gn/Gp接口使用的GTPv1-C协议有较大区别，彼此不兼容UDPL2L1IPL2L1IPUDPCN NodeGTP-CGTP-CCN NodeS11：MME——S-GW S10：MME——MME S5/S8-C：S-GW——P-GW S4-C：S4-SGSN——S-GW S3：S4-SGSN——MME S16-C：S4-SGSN——S4-SGSN
- 8. 接口协议栈-控制面（3/4）S6a/S6d 接口使用Diameter 协议
- 9. 接口协议栈-控制面（4/4）Gx和Rx 接口使用Diameter 协议
- 10. 接口协议栈-用户面用户面GTP-U基于GTPv1-u协议UDPL2L1IPL2L1IPUDPCN NodeGTP-UGTP-UCN NodeS5/S8-U：S-GW——P-GW S4-U：S4-SGSN——S-GW S16-U：S4-SGSN——S4-SGSN S12：RNC——S-GW
- 11. 目录EPS系统基本原理 EPS系统架构和特点 基本概念 EPS系统关键技术
- 12. EPS系统特点 标准LTE网络架构下，所有用户仅接入分组域 未来所有业务都应通过分组域提供仅有分组域，无电路域控制和承载分离，网络结构扁平化基于全IP架构 eMSCMGWCSMGWMSCSPSSGSNGGSNSGSNSAEPSMMESAE-PGWHSS2G/TD网络SAE网络SAE无CS域 控制和承载分离：控制面MME，用户面SAE GW 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 GWNodeBRNCBTS核心网控制面协议主要基于GTPCv2和Diameter，用户面主要基于GTPUv1 传输层协议主要基于UDP和SCTPS6aDRADRASGSNHSSMME其它重要特点：支持多种接入方式、永远在线
- 13. PDN连接 & 默认 APNPDN连接 PDN连接指在UE与一个PLMN外部分组数据网络（PDN）之间，EPS系统提供的IP连接； PDN连接中，UE由IP地址（一个IPv4地址和/或一个IPv6地址前缀）标识，PDN由APN标识； 一个PDN连接可包含多个EPS承载，包括一个默认承载和多个专有承载 根据UE的IP地址，可以将PDN连接分为以下三类： IPv4 IPv6 IPv4v6 Default APN（默认APN） 签约数据中定义的默认APN 在附着和UE请求PDN连接，并且UE未提供APN时使用
- 14. 跟踪区（Tracking Area）SGSN2G/3GLTEMMETAITAITAITAITAITAITAITAITAITAIRAIRAIRAI2G/3G网络SAE网络跟踪区（TA，Tracking Area）是EPS系统引入的新概念，用于用户的移动性管理 与LA（Location Area，位置区）和RA（Routing Area，路由区）类似 eNodeB下的小区可以属于不同跟踪区，跟踪区也可包含多个eNodeB的小区跟踪区
- 15. 跟踪区列表（TA List）TA List 1跟踪区列表（TA List，Tracking Area List），由几个 TA 组成，在一个TA list中UE的移动不会触发TAU过程 网络对用户的寻呼会在TA list中的所有TA进行 对于UE所注册的跟踪区，若处于同一个TA List ，则由同一个MME为其提供服务，以减少位置更新信令 合理的TA List分配方式和设计方法可以有效地减少TAU的发生概率，提高资源利用率 TA List可以在附着、TAU或GUTI重分配过程中，由MME分配给UE跟踪区列表
- 16. 承载管理 -基本模型GTP-based EPS bearersEPS Bearer类似于2G/3G网络中的PDP上下文 EPS Bearer ：无线承载 + S1承载+ S5/S8承载 网络中通过Bearer ID用来唯一地标识UE接入到E-UTRAN的一个EPS Bearer， Bearer ID由MME分配，类似2G/3G NSAPIEPS Bearer
- 17. 承载管理 -Default BearerTransportRANTerminalGateway (Bearer Policy Enforcer)Service 1 (e.g. Internet)Service 2 (e.g. P2P File Sharing)Service 3 (e.g. IMS-Voice or MTV)Default Bearer (aka Primary PDP Context)Dedicated Bearer (aka Secondary PDP Context)IP AddressService Data Flow (SDF)Default Bearer在新PDN连接建立时创建，用户attach时默认承载会随之建立， 每个PDN 连接有一个Default Bearer，提供基本的连接服务 Default Bearer 为PDN连接提供Always-on服务，存活于PDN 连接的整个生命周期 Default Bearer 是 Non-GBR 类型的承载 Default Bearer的QoS参数由MME/SGSN根据HLR/HSS的签约参数分配，P-GW可根据PCRF信息修改该参数 Default Bearer 通常情况下是一个‘Match All’的承载，即没有TFTDefault Bearer（默认承载）
- 18. 承载管理 -Dedicated BearerTransportRANTerminalGateway (Bearer Policy Enforcer)Service 1 (e.g. Internet)Service 2 (e.g. P2P File Sharing)Service 3 (e.g. IMS-Voice or MTV)Default Bearer (aka Primary PDP Context)Dedicated Bearer (aka Secondary PDP Context)IP AddressService Data Flow (SDF)当需要为同一用户接入相同PDN网络的不同数据流提供不同的QoS服务保证时，需要建立Dedicated Bearer来承载不同的数据流 Dedicated Bearer 可以是Non-GBR 或 GBR类型的承载 Dedicated Bearer的创建或修改只能由网络侧发起，并且承载级QoS参数值总由分组核心网来分配 每个Dedicated Bearer 的QoS都是不同的，且有一个或多个TFT与之相对应，用于将相关的业务数据流绑定在该承载上Dedicated Bearer（专用承载）
- 19. 承载管理 -GBR Bearer & non-GBR BearerTimeTotal Edge-to-Edge (UEs GW) Transmission Capacity(as a function of all resources and all active users' location)Served TrafficGBR Admission ThresholdGBR TrafficNon-GBR TrafficReserved but Unused GBR Capacity is Available to Non-GBR Traffic在GBR Bearer存活期间网络为之分配并保持专用资源 GBR Bearer用于承载需要带宽保证的业务 GBR 业务的优先级通常高于Non-GBR业务GBR Bearer （ Guaranteed Bit Rate Bearer， GBR承载）Non-GBR Bearer的资源是按需分配的 Non-GBR Bearer用于承载无稳定带宽资源要求的业务Non-GBR Bearer （ Non-Guaranteed Bit Rate Bearer ，Non-GBR承载）
- 20. 目录EPS系统基本原理 EPS系统关键技术 网络组织 编号 互通与路由 Diameter信令路由 QoS 策略控制 计费
- 21. LTE初期核心网组网架构GnGnGSM/GPRS/ EDGE（+） TD-SCDMA/ HSPA TD-LTESGSNSAE GWMME业务平台HSS/HLRGGSNEPC核心网PCRFHLRMSSMGW2G/TD PS域核心网2G/TD CS域核心网MGWSGsP-GW/GGSNS-GWGrD现有2G/TD终端LTE多模终端DNSSAE DNSS5/S8S11S1-MMES1-US6aSGiDRAPCRFMMESAE GWHSS省间漫游CG支持2G/TD与LTE间的互操作 支持SMS over SGs和CSFB话音 支持回归属省取用户数据GxS6aMME Pool的组织S-GW/P-GW的组织组网架构
- 22. 省内网络组网要求GnGnGSM/GPRS/ EDGE（+） TD-SCDMA/ HSPA TD-LTESGSNSAE GWMME业务平台HSS/HLRGGSNEPC核心网PCRFHLR2G/TD PS域核心网P-GW/GGSNS-GWGr现有2G/TD终端LTE多模终端DNSSAE DNSS5/S8S11S1-MMES1-US6aGxCGMME网元独立设置，多个MME组成MME Pool，即Pool内eNB与Pool内MME全互联 S-GW与P-GW合设，P-GW包含GGSN功能 S-GW组Pool，MME与Pool内关联的S-GW全互联，eNB与Pool内S-GW全互联 HSS包含HLR功能，独立设置，存放新号段用户数据 PCRF独立设置，可同时针对LTE网络以及现有2G/TD进行策略控制 EPC CG独立设置，仅收集处理SGW-CDR和PGW-CDR 新引入EPC DNS，支持EPC网元间的路由 初期不引入S4 SGSN，以避免对2G/3G分组核心影响过大SGiMME Pool的组织S-GW/P-GW的组织组网架构
- 23. 省间组网要求GnGnGSM/GPRS/ EDGE（+） TD-SCDMA/ HSPA TD-LTESGSNSAE GWMME业务平台HSS/HLRGGSNEPC核心网PCRFHLR2G/TD PS域核心网P-GW/GGSNS-GWGr现有2G/TD终端LTE多模终端DNSSAE DNSS5/S8S11S1-MMES1-US6aGxCG分组数据业务从拜访地接入 2G/TD网络，分组数据访问从拜访省接入业务网络 为保证用户数据业务访问方式与2G/TD一致，LTE网络数据访问方式仍从拜访省接入业务网络 用户鉴权和签约数据从归属地获取 需经过Diameter信令网络 信令网络需引入分级的Diameter路由代理DRADRAPCRFMMESAE GWHSSS6a归属省拜访省S6a信令用户数据流SGiMME Pool的组织S-GW/P-GW的组织组网架构
- 24. S-GW和P-GW合设/分设比较用户面路由转发设备处理节能减排接入时网元选择Pool内移动时路由MME Pool内eNB与S-GW全互联MME Pool内eNB只与本地S-GW连接合设将网间一跳变为设备内一跳，减少数据路由转发时延S-GW和P-GW的用户面处理和转发可进行优化，进一步提高效率S-GW和P-GW共享机架资源，节省设备占地用户接入时，MME根据APN和TAI选择合设的P-GW 和S-GW，SA-GW无法就近接入可保证合设的S-GW和P-GW就近接入Pool内移动时，P-GW保持不变，S-GW根据TAI配置决定是否变化分设S-GW与P-GW间路由转发通过承载网必须按标准方式处理S5接口数据及信令两套设备的管理和资源开销用户接入时，MME根据APN选P-GW，根据TAI选择S-GW， 由于S-GW与Pool内所有TAI都关联，S-GW无法就近接入可保证S-GW就近接入Pool内移动时，即使S-GW改变以保证就近接入，但P-GW保持不变，数据路由距离与合设场景无区别对于通用数据业务APN，建议S-GW与P-GW合设 对于物联网等行业应用APN，设置专用独立的P-GWMME Pool的组织S-GW/P-GW的组织组网架构
- 25. MME POOL的组网架构与特性统一网管MME POOL与SGSN POOL共性分析 实现核心网设备的负载均衡 核心网设备资源互为备份，实现容灾 降低局间切换信令 相比较SGSN POOL进行了优化 MMEC的标识更加明确，通过GUTI下发 MME和eNodeB支持比例参数的灵活调整 MME和eNodeB之间支持过载保护机制MME POOL的组网架构 全互联组网：POOL内eNodeB与MME实现全互联的组网方式 统一的网管模块 对POOL内所有MME系统资源以及负载均衡实现效果进行监视 依据负载状态调整负载分配参数 MME POOL对网元功能要求 MME 能够将包含MMEC的GUTI发给终端 过载时向eNodeB发送overload start消息 eNodeB 依据负载均衡的原则选择节点 根据MMEC信息并将用户信令转发给相应MME MME Pool的组织S-GW/P-GW的组织组网架构
- 26. MME POOL内S-GW组网方案1：eNB与Pool内相关S-GW全连接 组网架构： eNB分别与MME、S-GW全互联 MME与S-GW全互联 特点 当用户在POOL覆盖区内移动时，MME和S-GW都不会改变，降低切换信令方案2：eNB就近与本地S-GW相连 组网架构： eNB与MME全互联 本地eNB只与本地S-GW相连 MME与S-GW全互联 特点： 用户可以从本地S-GW接入 存在问题： MME上TAI List的分配受限，TAI List的分配只能限制在每个S-GW范围内 用户在 POOL内移动时，需进行S-GW间的位置更新或切换，增加信令开销建议方案1：S-GW组成和MME相同的POOLMME Pool的组织S-GW/P-GW的组织组网架构建议方案2：如果S-GW服务的eNB数量小于MME，MME POOL可包含几个S-GW POOL
- 27. 目录EPS系统基本原理 EPS系统关键技术 网络组织 编号 互通与路由 Diameter信令路由 QoS 策略控制 计费
- 28. 码号简介（1/4）EPS引入了一些新的码号，同时又继承了原有2G/3G网络中的码号EPS码号2G/3G码号备注IMSIEPS与2G/3G码号机制相同MSISDNEPS与2G/3G码号机制相同IMEI（SV）EPS与2G/3G码号机制相同GUTIP-TMSI临时用户标识TAI/TA listRAI位置标识EPC网元域名标识（FQDN）SGSN Number、HLR Number网元标识码号分配码号简介
- 29. 码号简介（2/4）GUTIRAI/P-TMSIGUTIRAI/P-TMSI新引入码号：GUTI全球唯一临时标识（Globally Unique Temporary UE Identity），类似RAI+P-TMSI
= , = = 2G/3G与LTE进行互操作时，GUTI与RAI+P-TMSI需进行映射码号分配码号简介 - 30. 码号简介（3/4）新引入码号：TAI追踪区标识（Tracking Area Identity），表示用户位置信息，类似2G/3G位置区LAI或路由区RAI
tac-lb
.tac-hb .tac.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org TA List：跟踪区列表，由一组TAI组成，最多包含16个TAI码号分配码号简介 - 31. 码号简介4/4新引入码号：EPC网元域名标识（FQDN）包括MME、SGSN、HSS、S-GW、P-GW标识
MME的域名标识为：
mmec
.mmegi .mme.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org 其它网元标识构造时，其后缀遵循标准构造方式：node.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org，node必须保留，其前可跟随gw、hss等； 后缀之前可以按需求扩展，比如可为：gw10.guangzhou.guangdong.node.epc.mnc000.mcc46.3gppnetwork.org S-GW与P-GW合设时域名构造 S-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 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APNAPN-NI与APN-OI编码方式与2G/3G相同 APN-OI格式仍为：mnc .mcc .gprs APN的域名格式为： .apn.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org码号分配码号简介 - 32. 码号分配建议1/2需要全网规划的EPC号码涉及TAC及MME GI，原有2G/3G网络中的码号规划保持不变。TAC的分配TAC：用16进制表示为x1 x2 x3 x4
域名为：tac-lb
.tac-hb .tac.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org 为保证省间互通不冲突，可参照LAC的分配方式统一规划， x1x2的取值各省应不同，x3x4由各省自行分配MMEGI的分配MMEGI与LAC存在映射关系，MMEGI的取值需与LAC取值分离，即MMEGI的取值只能使用LAC未使用的值 为保证省间互通不冲突，应保证各省MMEGI取值不同 MMEGI具体划分尚需充分讨论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使用优点便于统一规划使用离散的LAC空间，有效利用LAC资源缺点目前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码号分配码号简介 - 33. 码号分配建议2/2——现有LAC划分情况L2 L10123456789ABCDEF0 1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TD B 河北TD 吉林TD 山西TD 河南TD 陕西TD 甘肃TD C 辽宁TD 黑龙江TD 内蒙TD D 江苏TD 山东TD 安徽TD 浙江TD 福建TD 宁夏TD 青海TD E 湖北TD 湖南TD 海南TD 广西TD 江西TD F 四川TD 贵州TD 云南TD 西藏TD 新疆TD 高四位为0000的区段，共有连续LAC值4096个表中未分配的空白区段，每个区段内连续LAC值为256个码号分配码号简介
- 34. DNSeNodeBS1-UGxS1-MMES11SGiOld MMEPCRFS9Serving GWPDN GWS5/8SAE GWGn SGSN用户移动查询目标用户进行位置更新，SGSN选择MME时需区分LAC和MMEGI的取值 LTE终端如果从MME移至Gn SGSN ，Gn SGSN根据RAI进行DNS查询MME：
rac
.lac . mnc . mcc .gprs Gn SGSN查找MME和查找其它Gn SGSN的构造方式相同 用户从LTE移动到2G/TD网络，LAC是从MMEGI映射而来 MMEGI和LAC共享16位的码号空间，且取值必须不同，否则Gn SGSN可能找多个具有相同域名的节点。 LAC和MMEGI为什么需区分 - 35. 目录EPS系统基本原理 EPS系统关键技术 网络组织 编号 互通与路由 Diameter信令路由 QoS 策略控制 计费
- 36. LTE初期分组核心网互通要求GnGnGSM/GPRS/ EDGE（+） TD-SCDMA/ HSPA TD-LTESGSNSAE GWMME业务平台HSS/HLRGGSNEPC核心网PCRFHLR2G/TD PS域核心网P-GW/GGSNS-GWGr现有2G/TD终端LTE多模终端DNSSAE DNSS5/S8S11S1-MMES1-US6aGxCGLTE与2G/TD分组网络基于Gn接口进行互通，尽量降低对现有分组域的影响MME：支持Gn接口，以及承载上下文与PDP上下文的映射 P-GW：包含GGSN完整功能 HSS：包含HLR功能，支持2G/TD/LTE的鉴权及用户数据管理 Gn SGSN：支持USIM鉴权2G/TD用户仍然通过现有分组网络访问数据业务 LTE多模终端从2G/TD接入后，通过P-GW（GGSN）访问数据业务SGi国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通
- 37. LTE初期分组核心网互通方法路由问题：基于目前的网络接口设计，LTE多模终端从2G/TD网络接入时如果锚定到Gn GGSN，则无法平滑移动到LTE网络。 解决方法：SGSN需能识别LTE用户，并将将LTE多模终端路由到P-GW（GGSN）。初期，多模终端S1MMEIu S11PDN-GW /GGSNS5/S8GbGnGn GGSNGnGnServing-GWS10Gn SGSNGERAN UTRANEUTRANGn SGSN要求： 升级支持终端携带的MS Network Capability中的EPC Capability字段，并根据EPC capability字段将用户请求路由到P-GW 支持EPC DNS地址解析，对于LTE多模终端接入，SGSN通过EPC DNS解析方式得到P-GW地址；对2G/TD终端，SGSN仍然使用GPRS DNS解析方式的到GGSN地址 为了保证LTE多模终端在任何2G/TD覆盖区域接入后，都能连续移动到LTE网络，理论上现网全网SGSN需升级，但考虑初期主要是数据卡终端，移动性较低，只改造和LTE覆盖区域相邻的SGSN即可国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通
- 38. EPC引入新的域名体系和域名解析流程User planeControl planeDNSeNodeBS1-UGxS1-MMES11SGiMMEPCRFS9Serving GWPDN GWS5/8SAE GWE-UTRAN新域名体系：
GPRS分组域顶级域名为.gprs
EPC顶级域名为.3gppnetwork.org
epc.mnc
.mcc .3gppnetwork.org 新解析流程：S-NAPTR解析流程 GPRS中通过A或AAAA记录查询方式，DNS解析后直接得到网元IP地址 SAE中通过NAPTR多级查询方式，可以根据DNS返回的参数(支持的接口，权重，优先级等)进行多次查询，选择合适的网元 根据域名查询NAPTR记录，获得替换字段（可能是主机名） 如NAPTR记录标识指明需要获取权重信息，通过替换字段查询SRV记录，获得权重高的主机名（可选） 通过主机名查询A或AAAA记录，获得IP地址 需要新建DNS服务器；或软件升级现有GPRS DNS以支持SAE域名解析功能，同时需要增加新域名数据国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通 - 39. EPC系统网元选择要求及方法 ——MME和SGSN用户移动至LTE网络时，MME和SGSN的选择用户附着或者通过位置更新流程移入时，eNB选择服务的MME
非Pool场景下，eNB直接选择
Pool场景下，eNB依据MMEI和MME负载均衡方法选择MME
用户通过位置更新流程移入时，新的MME需要选择老的MME以获取上下文信息
如果是从老的MME移动而来，新的MME根据MMEI进行DNS查询老的MME：
mmec
.mmegi .mme.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org 如果是从老的SGSN移动而来，新的MME根据RAI进行DNS查询老的SGSN： rac .lac .rac.epc.mnc . mcc .3gppnetwork.org 用户如果通过切换流程移入时，老的MME/SGSN需要选择新的MME以推送上下文信息 如果原设备是MME或者3G S4-SGSN，根据TAI进行DNS查询 tac-lb .tac-hb .tac.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org 如果原设备是3G Gn SGSN，根据RNC ID进行DNS查询 rnc .rnc.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org DNSeNodeBS1-UGxS1-MMES11SGiNew MMEPCRFS9Serving GWPDN GWS5/8SAE GWOld MME/ SGSN用户移动查询目标①③②国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通 - 40. EPC系统网元选择要求及方法 ——MME和SGSN国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通DNSeNodeBS1-UGxS1-MMES11SGiNew MMEPCRFS9Serving GWPDN GWS5/8SAE GWOld MME/ SGSN用户移动查询目标②用户移动至LTE网络时，MME需区分位置移动的源接入如果是从老的MME移动而来，新的MME根据MMEI进行DNS查询老的MME：
mmec
.mmegi .mme.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org 如果是从老的SGSN移动而来，新的MME根据RAI进行DNS查询老的SGSN： rac .lac .rac.epc.mnc . mcc .3gppnetwork.org 新的MME需判断是从SGSN移动而来，还是从其它MME移动而来，进而从不同网元获取上下文信息 R8标准 R8标准定义通过LAC最高位进行选择，规定MMEGI的最高位必须为1，LAC的最高位必须为0 MME通过MMEGI的最高位判断是从MME而来（1），还是从SGSN而来（0）RAI+PTIMSI映射为GUTITAU（GUTI）GUTI=MCC+MNC+MMMEGI+MMEC+M-TMSI - 41. EPC系统网元选择要求及方法 ——MME和SGSN国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通DNSeNodeBS1-UGxS1-MMES11SGiNew MMEPCRFS9Serving GWPDN GWS5/8SAE GWOld MME/ SGSN用户移动查询目标②MME根据信令标识区分位置移动的源节点R10标准 由于包括中国移动在内的多家运营商的LAC最高位都已经使用，无法使用此方案 R10增加了新的方案，通过NAS信令中新的IE值通知MME GUTI是映射而来，还是在LTE网络里产生 R8/R9过渡方案 R8/R9终端可能无法支持R10标准，为保证R8/R9终端的正常路由，网络需增加过渡方案：Additional GUTI方案 如果MME在TAU或Attach消息中未获得Additional GUTI，则MME首先查询EPC DNS，如果发现匹配项，从老的MME获取上下文，如果未发现，再查询GPRS DNS，如果发现匹配项，从老的SGSN获取上下文 如果MME在TAU或Attach消息中获得Additional GUTI，则查询GPRS DNSRAI+PTIMSI映射为GUTITAU（GUTI）GUTI=MCC+MNC+MMEGI+MMEC+M-TMSI
- 42. EPC系统网元选择要求及方法 ——MME和SGSN国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通用户从LTE移至2G/TD或新的MME管理的LTE覆盖用户通过位置更新流程移出时，新的MME/SGSN需要选择老的MME以获取上下文信息
如果是移至MME或S4 SGSN，新的MME/S4 SGSN根据MMEI在EPC DNS查询老的MME：
mmec
.mmegi .mme.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org 如果是移至Gn SGSN ，新的Gn SGSN根据RAI在GPRS的DNS上查询老的MME： rac .lac . mnc . mcc .gprs 用户如果通过切换流程移出时，老的MME需要选择新的MME/SGSN以推送上下文信息 如果移至MME时，老的MME根据TAI在EPC DNS进行查询 tac-lb .tac-hb .tac.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org 如果移出设备是3G SGSN，老的MME根据RNC ID在EPC DNS进行查询 rnc .rnc.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org DNSeNodeBS1-UGxS1-MMES11SGiOld MMEPCRFS9Serving GWPDN GWS5/8SAE GWNew MME/ SGSN用户移动查询目标⑤④ - 43. EPC系统网元选择要求及方法 ——MME和SGSN国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通DNSeNodeBS1-UGxS1-MMES11SGiOld MMEPCRFS9Serving GWPDN GWS5/8SAE GWGn SGSN用户移动查询目标④LAC和MMEGI的取值需区分如果是移至Gn SGSN ，新的Gn SGSN根据RAI进行DNS查询老的MME：
rac
.lac . mnc . mcc .gprsrac .lac . mnc . mcc .gprs Gn SGSN查找MME和查找其它Gn SGSN的构造方式相同 用户从LTE移动到2G/TD网络，LAC是从MMEGI映射而来 MMEGI和LAC共享16位的码号空间，且取值必须不同，否则Gn SGSN可能找多个具有相同域名的节点 - 44. EPC系统网元选择要求及方法 ——P-GW国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通DNSeNodeBS1-UGxS1-MMES11SGiMMEPCRFS9Serving GWPDN GWS5/8SAE GWP-GW选择用户建立PDN连接时，MME选择P-GW
根据APN信息通过DNS进行选择
.apn.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org LTE多模终端从Gn SGSN接入时，SGSN选择P-GW（GGSN） 根据APN信息通过DSN进行选择 .apn.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org 查询目标Gn SGSNRNC/BSC①② - 45. EPC系统网元选择要求及方法 ——S-GW国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通DNSeNodeBS1-UGxS1-MMES11SGiOld MMEPCRFS9Serving GWPDN GWS5/8SAE GWS-GW选择用户建立PDN连接时，MME选择S-GW
根据TAI信息通过DNS进行选择
tac-lb
.tac-hb .tac.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org 如果S-GW和P-GW合设，优先选择和P-GW合设的S-GW 查询目标 - 46. 外部数据网络互通要求国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通透明接入方式：EPC网络为用户提供Internet接入服务，P-GW的SGi接口直接接入CMnet省网节点 非透明接入方式：EPC网络与其他ISP或企业内部网连接，P-GW应支持具有接入RADIUS服务器实现用户认证的功能。 地址分配：用户的IP地址可以由P-GW本地配置，也可以作为DHCP客户端或者Radius/Diameter客户端从外部的DHCP服务器或者Radius/Diameter服务器获取IP地址和参数。EPC网络通过P-GW的SGi接口以透明/非透明方式与外部数据网互连，连接方式与2G/3G分组域网络相同EPC核心网RADIUS 服务器P-GW/GGSNSGi外部数据网
- 47. 国际漫游：简介国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通SGiS12S3S1-MMEPCRFGxS6aHSSOperator’s IP Services (e.g. IMS, PSS etc.)Rx+S10UEUTRANGERANSGSN“LTE-Uu”E-UTRANMMES11S8Serving GatewayPDN GatewayS1-US4 拜访运营商网络归属运营商网络S8接口类似原有的Gp接口,采用GTPv2协议，中国移动出访用户接入到骨干P-GW S6a接口类似原有的Gr接口，但采用Diameter协议，基于IP传输 PCRF采用归属地接入，因此策略控制由归属地决定，暂不涉及S9接口
- 48. 国际漫游：S8接口（用户面）路由方案国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通eNodeB
BackboneDNSS-GW骨干P-GWWAP
GatewayGRX网络中国移动网络S-GWP-GWWAP
GatewayWAP Service
Network北京/广州BG国外运营商网络WAP Service
NetworkMMEeNodeBMME增加EPC的域名解析：
.apn.epc.mnc .mcc .3gppnetwork.org 根DNS国外运营商来访路由中国移动出访路由采用归属P-GW接入 通过基于GTPv2的GRX网络连接国际运营商 - 49. 国际漫游：S6a/S6d接口路由方案国际漫游与外部数据网络互通分组核心网互通SGSNHSSeNodeBS6aS11MMES10S-GW/P-GWUTRANeUTRANS4S1S3PCRFGxS6dDRA国际关口DRA中国移动网络国际关口DRAPCRFHSSDRA国外运营商网络SGSNeNodeBS11S10UTRANeUTRANS1S3S-GW/P-GW中转网络设置国际关口Diameter信令代理 拜访MME通过Diameter国际中转网络接入归属的HSS
- 50. 目录EPS系统基本原理 EPS系统关键技术 网络组织 编号 互通与路由 Diameter信令路由 QoS 策略控制 计费
- 51. EPC引入Diameter信令，存在全连接信令关系省间漫游：S6a，S6d，S9省内：S6a，S6d, Gx, Rx国际漫游：S6a，S6d, S9EPC网络信令接口引入Diameter协议（IP信令协议），底层基于SCTP承载，需要静态配置信令连接，上层使用IMSI进行路由。 为支持漫游业务，全网大量网元间需要存在信令全连接关系。如何全部直连，网元数据维护管理复杂，对网元SCTP连接容量需求大。 与SS7信令网类似，Diameter信令寻址也存在网络拓扑隐藏、简化数据配置、信令链路汇聚等机制EPC架构信令路由需求 漫游场景下，全网MME/SGSN与全网HSS都可能存在信令关系； 漫游场景下，拜访地PCRF可能向归属地PCRF获取用户策略，存在全网PCRF寻址用户归属PCRF过程。
- 52. 通过Relay方式进行Diameter路由选择静态配置DRA（relay/proxy）DRA（redirect）对等端全网码号配置，网状互联时延小，不引入新故障点不能实现拓扑隐藏，安全性较差不需引入新设备设备扩容时，配置工作量大中心化，扩展容易拓扑隐藏，安全性较好增加中继时延，引入新故障点需新增新的节点，投资大设备扩容，配置量小存在长连接，不能汇聚信令连接引入新故障点不能实现拓扑隐藏，安全性较差需新增新的节点DRA上配置全网码号，配置量小DRADRAClientClientClientClientServerServerServerClientClientClientClientServerServerServerClientClientClientClientServerServerServerDRA省间/国际漫游推荐方案省内推荐方案
- 53. SAE Diameter信令网的组网建议国际层面部署一对DRA，省际层面可以考虑信令量的需求分省或分大区建设全网部署一对国际侧DRA节点（I-DRA），负责中继/代理国际漫游Diameter信令 配置国际IMSI号段与国际侧Diameter路由映射关系，根据IMSI国家码及网号路由到对端运营商I-DRA 省际层面 按省部署 各省部署一对DRA节点，负责中继/代理省际漫游Diameter信令 配置全国IMSI号段与省际Diameter路由映射关系，根据IMSI号段路由到用户归属省DRA 配置本省IMSI号段与Diameter节点（如HSS）对应关系，根据IMSI号段路由到本省Diameter节点 按大区部署 分区部署一对DRA节点，负责中继/代理省际漫游Diameter信令 配置全国IMSI号段与省际Diameter路由映射关系，以及区内IMSI号段与Diameter节点对应关系，根据IMSI号段路由到用户归属大区DRA或区内Diameter节点HSSSGSNMMEHSSSGSNMMEA省B省I-DRADRADRA省际层面省内层面国际层面HSSSGSNMMEHSSSGSNMMEA大区B大区I-DRADRADRA省际层面省内层面国际层面省际分省部署DRA省际分区部署DRA
- 54. 目录EPS系统基本原理 EPS系统关键技术 网络组织 编号 互通与路由 Diameter信令路由 策略控制 QoS 计费
- 55. 基于业务和管控需求规划LTE网络管控架构架构一：满足LTE阶段对用户承载资源管控和疏导需求，实现LTE网络的有效使用架构二：在架构一的基础上新增AF功能，为自有业务提供端到端QoS保证PCRF打开Rx接口，增加业务和网络的协同机制 业务侧支持AF功能，将业务信息通知网路侧网元功能要求引入或升级策略控制服务器（PCRF/SPR） PDN GW支持策略控制执行功能（PCEF） 端到端设备支持QoS更新流程 BOSS支持与PCRF/SPR接口 LTE 初期新建PCC架构或升级现网PCC支持LTE接入，实现对数据业务的统一资源管控 当有差异化QoS需求的自有业务时(如移动采编播等)，在架构一的基础上升级支持架构二，LTE中期支持架构二为话音提供端到端保障网元功能要求
- 56. 目录EPS系统基本原理 EPS系统关键技术 网络组织 编号 互通与路由 Diameter信令路由 策略控制 QoS 计费
- 57. EPS QoS特性描述EPS系统提供一套端到端的QoS控制机制，由LTE终端、eNodeB、EPC设备共同实现基于网络的QoS接纳控制相比2G/3G QoS控制由UE侧发起，EPS承载的QoS控制策略的决策和下发由网络侧决定，减少QoS协商步骤，避免网络资源的浪费，有效提高网络资源利用率。简化QoS控制参数将QoS的控制参数简化为4个参数，有利于业务QoS策略的制定和下发。提高资源复用能力引入聚合最大带宽概念，对资源进行统筹管理，避免承载空闲态的预留资源浪费，提高承载的统计复用能力，提高无线资源的使用效率。多级QoS控制粒度给出基于承载级、APN级、用户级三种粒度的QoS控制机制，为运营商制定更灵活的业务策略提供QoS保证。
- 58. EPS QoS参数QoS参数介绍承载级QoSAPN-AMBRUE-AMBRQCIARPGBRMBR默认承载√签约√签约专有承载Non-GBR专有承载√√GBR专有承载√√√√用户某一APN内所有non-GBR承载√签约用户所有non-GNR承载√签约QoS端到端要求终端无线S-GWP-GW承载级QoS参数√（无ARP）√√√APN-AMBR√√UE-AMBR√EPS定义了承载级、APN级、UE级三个粒度的QoS参数，并依据各自特性定义相关QoS参数，规定了各参数的网络设备执行点 HSS仅签约与默认承载相关的QoS参数，专有承载QoS参数由P-GW动态决策生成
- 59. EPS QoS参数QCI: 描述了不同业务的QoS要求 网络中只传递QCI标号，具体参数与QCI的对应关系在各网元中配置，以标准取值为基准，以保证不同厂家间互通的QoS一致性 QCI参数可由运营商扩展，如为物联网的应用定义单独的参数 QCI参数主要用于承载建立后的资源调度控制，用于端到端的保证各种业务的QoS需求 GBR类型只能由专有承载使用序号资源类型优先级时延预算丢包率业务举例1GBR (Guaranteed Bit Rate)2100 ms1e-2LTE话音2350 ms1e-3实时游戏34150 ms1e-3视频会议、视频通话：如新闻采编播45300 ms1e-6视频5Non-GBR1100 ms1e-6IMS 信令66300 ms1e-6Video (Buffered Streaming) TCP-based (e.g., www, e-mail, chat, ftp, p2p file sharing, progressive video, etc.)77100 ms1e-3话音、视频(在线流媒体) 交互类游戏 88300 ms1e-6Video (Buffered Streaming), TCP-based (e.g., www, e-mail, chat, ftp, p2p file 99 - -sharing, progressive video, etc.
- 60. EPS QoS控制流程 ——默认承载QoS控制流程用户附着即建立默认承载，QoS参数由HSS签约提供，PCRF可以对其进行修改用户附着 MME获取HSS签约QoS参数，包括默认承载QCI、ARP、UE-AMBR、APN-AMBR MME请求SAE GW建立默认承载，并携带签约QCI、ARP、APN-AMBR SAE GW与PCRF交互，并携带获取的QoS参数，PCRF可根据策略修改该参数 SAE GW回复建立承载请求，并将PCRF下发的QoS参数返回给MME MME根据从SAE-GW处获取的APN-AMBR和签约UE-AMBR，计算用户的UE-AMBR，将UE-AMBR、QCI、ARP发给eNodeB建立无线承载，将APN-AMBR、QCI发给UE1支持标准Rx接口MMEBackbonePCRFAFSAE GWUEeNodeBHSS23456
- 61. EPS QoS控制流程 ——专用承载QoS控制流程DL PFRANbearer, QoS=X (default)PCRFAF GWTerminalApp1Rx: Service session infoGx: Policy rules.Service PoliciesSubscriber dataApp2Session signaling (RTSP, SIP, SDP)Session signaling (RTSP, SIP, SDP)bearer, QoS=Y Service Data FlowsApp1App2有差异化QoS需求的业务通过专有承载提供，QoS参数由P-GW或PCRF决定，MME、EUTRAN不能修改网络决定的QoS参数 与Pre-R8不同，EPS不允许QoS协商 在资源不允许时，MME和E-UTRAN可以拒绝承载的建立或修改UL PF
- 62. QOS控制功能需求及建议业务核心网无线终端部署LTE默认承载业务部署差异化QoS业务支持专有承载支持业务需求所要求的QCI类型支持话音（QCI=1）和IMS信令（QCI=5）专有承载部署LTE话音考虑业务部署，建议支持扩展QCI功能支持默认承载（QCI=8）支持ARP接入和调度控制UE-AMBR控制APN-AMBR控制考虑业务灵活发展的需求，建议LTE初期端到端设备支持全部标准QoS控制功能考虑业务部署，建议支持所有QCI
- 63. EPS QoS控制 ——承载网QoS映射QCIDSCPBearer TypeExample Services1EF GBRConversational Voice2AF42Conversational Video (Live Streaming)3AF43Non-Conversational Video (Buffered Streaming)4AF41Real Time Gaming5CS5 Non-GBRIMS Signaling6AF31Voice, Video, Interactive Gaming7AF11 TCP-based (e.g., www, e-mail, chat, ftp, p2p, progressive video)8AF129AF13为保证EPS网络中端到端的QoS实现，需支持EPS QoS与承载网DSCP之间的映射 eNB、S-GW、P-GW支持配置QCI与DSCP之间的映射关系，并在转发数据包头中进行标识 承载网支持差分服务仅为示例，尚未最终决策
- 64. 目录EPS系统基本原理 EPS系统关键技术 网络组织 编号 互通与路由 Diameter信令路由 策略控制 QoS 计费
- 65. EPC计费架构要求GnGnGSM/GPRS/ EDGE（+） TD-SCDMA/ HSPA TD-LTESGSNSAE GWMME业务平台HSS/HLRGGSNEPC核心网PCRFHLR2G/TD PS域核心网P-GW/GGSNS-GWGr现有2G/TD终端LTE多模终端DNSSAE DNSS5/S8S11S1-MMES1-US6aGxCGSGiLTE多模终端从2G/TD接入时，传统Gn/Gp SGSN仍然产生S-CDR话单LTE多模终端从2G/TD接入时，P-GW中的GGSN功能需产生PGW-CDR话单，记录2G/TD计费信息S-GW产生SGW-CDR话单 P-GW产生PGW-CDR话单 PGW-CDR为计费依据，P-GW为内容计费实施点P-GW为在线计费（欠费风险控制）控制点，与OCS系统进行交互CG需支持支持EPC格式话单的合并及汇聚，Ga和Bp接口与2G/TD网络无区别MME为纯控制面网元，不产生话单PGW-CDRBOSSOCSGyBpGa
- 66. EPC计费架构要求SGSN2GTDLTEHSSBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11SGiMMEPCRFS9Internet PS ServiceServing GWPDN GWS5/8SAE GWS6dS10CGS4S3AFRxPGW-CDRS4 SGSN不产生话单BOSSOCSGyBpGa
- 67. EPC计费模式与网络要求 ——离线计费PCRFeNodeBS11MMES-GWP-GWBOSSCGGyOFCS（Offline Charging System）GxPGW-CDR话单传递P-GW/S-GW： P-GW/S-GW分别进行计费数据收集，生成PGW-CDR和SGW-CDR P-GW分配唯一的Charging ID，标识一个承载相关的所有话单记录，并前转给S-GW和SGSN P-GW完成精细的、区分到业务的数据流量统计 针对通过Gn/Gp SGSN互操作的情况，要求P-GW支持根据SGSN地址补填RAT Type字段 CG：支持PGW-CDR、SGW-CDR话单合并及汇聚 BOSS：改造支持PGW-CDR及SGW-CDR话单格式，实现2G/TD/LTE融合计费网元功能要求计费模式按流量计费 P-GW/S-GW基于每承载进行区分上下行的数据流量统计，并填写在话单中，用于流量计费 按时长计费 P-GW/S-GW记录每承载的起始时间和持续时长，用于按时长计费 由于EPS网络永远在线的特性，即用户开机起默认承载即激活，默认承载的时长信息即可表示用户在线时长 内容计费 P-GW为内容计费控制点，在话单List of Service Data字段中分业务统计上下行流量信息 2G/TD/LTE可区分计费 P-GW/S-GW话单中RAT Type字段可记录用户的无线技术接入类型，实现区分2G/TD/LTE计费S5
- 68. EPC计费模式与网络要求 ——在线计费用户附着，建立默认承载1P-GW收到请求后，与PCRF进行交互，PCRF根据BOSS同步的用户签约信息，确定该用户适用的计费方式，并下发给P-GW2P-GW收到PCRF答复后，通过Gy接口与OCS建立连接，OCS根据用户余额等情况，下发使用配额3P-GW： 风险控制/在线计费的业务控制点 支持在线计费功能，LTE接入时支持R8 Gy接口与OCS进行交互 BOSS： 新建或融合现有OCS系统，支持R8 Gy接口 定期根据用户余额等信息筛选高风险用户，并通过PCRF/HSS与BOSS的接口，更新PCRF/HSS中用户签约数据网元功能要求PCRFeNodeBS11MMES-GWP-GWBOSSOCS（Online Charging System）CGGyOFCS（Offline Charging System）GxPCRF与BOSS接口S5在线计费可实现基于流量或时长的配额申请和下发，并可结合内容计费实现区分业务种类（费率组）的配额申请和下发PCC控制的在线计费CC字段控制的在线计费用户在签约信息中设置CC字段，P-GW收到CC字段后判断是否进行在线计费
- 69. Thank You！
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