EPC网络概述.doc

一、LTE组网图

二、网元介绍
2.1、HSS:HSS（Home Subscriber Server）
是支持用于处理调用/会话的IMS网络实体的主要用户数据库。
HSS9820从逻辑上划分为BE（Back End）和FE（Front End）两部分，实现用户数据与业务逻辑处理的分离。
· BE
BE即USCDB（Unified Subscriber Center DataBase），负责存储用户数据，提供用户数据的增加、删除、更新和查询服务，为FE提供有效的数据支撑。
· FE
FE负责信令接入和业务逻辑处理，从BE获得数据服务。

2.2、MME：MME（Mobility Management Entity）
MME是核心网其中的一个网元，是核心网中负责处理信令的网元，MME是一个信令实体，主要负责移动性管理、承载管理、用户的鉴权认证、SGW和PGW的选择等功能；
Ø NAS信令解析和处理。
Ø NAS信令的安全性，NAS (Non-Access Stratum)非接入层信令的加密和完整性保护。
Ø 与其他3GPP网络的核心网交互，进行移动性控制
Ø 控制和执行寻呼的传递
Ø TA列表的管理
Ø 维护TAI和UE位置区（LAI）的映射，UE时区的管理
Ø PDN网关和服务网关的选择
Ø 切换到2G/3G时，选择SGSN
Ø MME改变时，选择MME
Ø 漫游的处理
Ø 鉴权管理
Ø 承载管理
2.3、SGW：Serving GW
SGW终结和E-UTRAN的接口，主要负责用户面处理，负责数据包的路由和转发等功能，支持3GPP不同接入技术的切换，发生切换时作为用户面的锚点；对每一个与EPS相关的UE，在一个时间点上，都有一个SGW为之服务。SGW和PGW可以在一个物理节点或不同物理节点实现。
支持UE的移动性切换用户面数据的功能, E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持 , 分组数据路由及转发；移动性及切换支持；合法监听；计费（针对用户进行计费），类似取代原2G、3G核心网SGSN用户承载功能。

2.4、PGW：PDN Gateway（Packet Data Network）
PGW终结和外面数据网络（如互联网、IMS等）的SGi接口，是EPS锚点，即是3GPP与non-3GPP网络间的用户面数据链路的锚点，负责管理 3GPP和non-3GPP间的数据路由，管理3GPP接入和non-3GPP接入（如WLAN、WiMAX等）间的移动，还负责DHCP、策略执行、计 费等功能。分组数据过滤；UE的IP地址分配；上下行计费(针对业务计费)及限速，类似于原2G、3G核心网GGSN的功能。
2.5、e-NodeB
增强型NodeB,主要功能包括：
Ø 无线资源管理功能，即实现无线承载控制无线许可控制和连接移动性控制，在上下行链路上完成UE上的动态资源分配（调度）；
Ø 用户数据流的IP报头压缩和加密；
Ø UE附着状态时MME的选择；
Ø 实现S-GW用户面数据的路由选择；
Ø 执行由MME发起的寻呼信息和广播信息的调度和传输；
Ø 完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告。
2.6、PCRF(Policy and Charging Rules Function)
2.6.1定义
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。
在3GPP Release8中，当使用Gx接口时，PCRF维护GW（网关）控制会话及IP-CAN（IP连接访问网络）会话之间的关联。PCRF也是BBERF（承载绑定及事件报告功能）及PCEF之间的信息交换点，它行使BBERF及PCEF之间的事件触发器的转发，事件触发器不能在BBERF及PCEF之间直接传输。
2.6.2功能概述
PCRF可以对用户和业务态QoS服务质量的控制，是为用户提供差异化的服务。并且能为用户提供业务流承载资源保障以及流计费策略，真正让运营商实现基于业务和用户分类的更精细化的业务控制和计费方式，以合理利用网络资源，创造最大利润，为PS域开展多媒体实时业务提供了可靠的保障。PCRF包含策略控制决策和基于流的计费控制功能。PCRF接受来自PCC（Policy and Charging Control 策略与计费控制）架构中的其他设备的输入，结合自身的自定义信息做出PCC决策。PCRF包括策略控制和基于流的计费控制。这两个功能各自继承了R6逻辑实体PDF和CRF。PCRF收到来自AF的会话和媒体的相关信息并通知AF。PCRF是服务数据流和IP承载资源的策略与计费控制策略点，它为PCEF策略控制与计费执行功能,选择及提供可用的策略和计费控制策略。实现业务数据流检测、门限控制、QoS控制以及基于流的计费（信用管理除外）。

三、EPC网络主要接口介绍
v S1-MME
eNB和MME之间的接口，S1-AP/SCTP/IP
v S1-U
eNB和S-GW之间的接口，GTPv1-U.
v S3
MME和R8 SGSN之间的接口（或者R8 SGSN之间的接口），GTPv2-C.
v S4
R8 SGSN和S-GW之间的接口，控制面GTPv2-C，用户面GTPv1-U.
v S5
Serving GW和PDN-GW之间的接口，两网元属于同一PLMN, GTPv2-C.
v S6a
MME和HSS之间的接口，基于Diameter/SCTP/IP.
v Gx
PCRF和P-GW（PCEF）之间的接口，Diameter/SCTP,TCP/IP
v S8
S-GW（漫游地）和P-GW（归属地）之间的接口，类似于Gp接口.
v S9
归属地PCRF和漫游地PCRF之间的接口.
v S10
MME间接口，GTPv2-C
v S11
MME和S-GW之间的接口，GTPv2-C

v SGs接口
MME和MSC之间的接口。

小知识：
GTP--GPRS Tunnelling Protocol GPRS隧道协议，功能就是提供网络节点之间的隧道的建立。
GTP-C：GTP控制面，主要用于核心网承载的建立维护以及核心网节点之间的其他信息交互。
GTP-U：GTP用户面，用来为每个承载在核心网节点之间的传输用户数据。
协议版本不同：
GTP的控制面GTP-C使用GTPv2。
GPT的用户面GTP-U使用GTPv1。
S1-MME
eNodeB与MME之间的控制面接口，提供S1-AP信令的可靠传输，
基于IP和SCTP协议。
S1-U
eNodeB与S-GW之间的用户面接口，提供eNodeB与S-GW之间用户面PDU非保证传输。
基于UDP/IP和GTP-U协议。
S3
在UE活动状态和空闲状态下，为支持不同的3G接入网络之间的移动性，
以及用户和承载信息交换而定义的接口点，基于SGSN之间的Gn接口定义。
S4
核心网和作为3GPP锚点功能的Serving GW之间的接口，为两者提供相关的控制功能
和移动性功能支持。 该接口基于定义于SGSN和GGSN之间的Gn接口。另外如果没有
建立Direct Tunnel，该接口提供用户平面的隧道功能。
S5
负责Serving GW和PDN GW之间的用户平面数据传输和隧道管理功能的接口。用于支持
UE的移动性而进行的Serving GW重定位过程以及连接PDN网络所需要的与
non-collocated PDN GW之间的连接功能。基于GTP协议或者基于PMIPv6协议。
S6a
MME和HSS之间用以传输签约和鉴权数据的接口。
S7
基于Gx接口的演进传输服务数据流级的PCC信息、接入网络和位置信息。
S7c
基于Gx接口演进，支持传输QoS参数和相关分组过滤器参数、控制信息。在S5/S8
接口基于PMIPv6协议情形下支持。
S8a
定义于不同PLMN间，VPLMN中Serving GW和HPLMN中PDN GW之间为用户提供控制平面和用户平面功能的接口，该接口基于SGSN和GGSN间的Gp接口。 S8a相当于是S5接口的跨PLMN版本。
S8b
支持跨PLMN网关漫游情况用户平面和控制平面功能的接口，支持 PMIPv6协议。
S10
MME之间的接口，用来处理MME重定位和MME之间的信息传输。
S11
MME和Serving GW之间的接口
S12
有Direct Tunnel建立时， UTRAN和Serving GW之间的接口，用于二者之间的用户数据传输。该接口基于Iu-u/Gn-u使用SGSN和UTRAN之间或SGSN和GGSN间所定义的GTP-U协议

四、EPC网络主要接口协议栈。
4．1 S1接口
1、 MME IP地址
2、 SCTP层，链路数据IP地址和SCTP端口号。MME端口默认为36412
3、 S1-AP本地实体
4、 增加跟踪区列表如：
ADD TALST: TALISTID=0, TAI="460043101";
4.1.1控制面S1-MME（eNodeB与MME之间的接口）

4.1.2控制面S1-U（eNodeB与SGW之间的接口）
1、 SGW业务 IP地址
2、 到PTN及eNodeB路由信息（和PTN对接的物理IP地址）
3、 组网方式：Eth-trunk负荷分担+VPN+OSPF动态路由组网。

4.2 S6a接口（MME与HSS之间的接口）
1、 MME及HSS IP地址
2、 SCTP：本端IP地址及端口号，对端IP地址及端口号
3、 Diameter:本端域名及本端主机名，对端域名及对端主机名。
4、 IMSI与HSS的映射关系表记录，IMSI前缀

域名格式：epc.mncXXX.mccXXX.3gppnetwork.org，如：epc.mnc015.mcc234.3gppnetwork.org
MME主机名格式：mmeX.epc.mncXXX.mccXXX.3gppnetwork.org如：mme1.epc.mnc015.mcc234.3gppnetwork.org
HSS主机名格式：hssX.epc.mncXXX.mccXXX.3gppnetwork.org如：mme1.epc.mnc015.mcc234.3gppnetwork.org

4.3 S11接口（MME与SGW之间的接口）
1、 MME IP地址，SGW IP地址
2、 DNS IP地址
3、 SGW主机名
4、 全称标准规范的域名

SGW全称标准规范的域名：
TAC-LBXX.TAC-HBXX.TAC.EPC.MNCXXX.MCCXXX.3GPPNETWORK.ORG
如：TAC-LB01.TAC-HB11.TAC.EPC.MNC001.MCC308.3GPPNETWORK.ORG
SGW主机名格式：
topon.ethX.gwXX.nodes，如：topon.eth1.gw32.nodes

4.4 SGs接口（MME与MSC之间的接口）
1、 MME IP地址及MSC IP地址
2、 SCTP IP本端地址及端口号，对端地址及端口号。
3、 MSC VLR号码，及覆盖LAI、TAI与LAI对应关系

4.5 S5接口（SGW与PGW之间的接口）
SGW PGW
1、 SGW及PGW IP地址。
2、 路由信息。
3、 组网方式：S-GW和P-GW物理合设组网

4.6 SGi接口（PGW防火墙及公网之间的接口）
SGi接口是PGW到公网之间的逻辑接口，主要负责用户面数据IP包转发。属于全IP组网，目前广西移动采用Eth-Trunk负荷分担+VPN+OSPF动态路由组网方式。
小知识：
Eth-Trunk概述：Trunk是一种捆绑技术，将多个物理接口捆绑成一个逻辑接口使用，该逻辑接口具备多个成员接口的带宽接转发能力。如下图：

VPN概述：虚拟专用网络（Virtual Private Network），在公用网络上建立专用网络，进行加密通讯，VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问。

OSPF动态路由概述：OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）。
4.7 Gx接口（PGW与PCRF之间的接口）
Gx接口是PGW和PCRF之间接口，属于全IP组网，该接口采用Eth-trunk主备模式+VPN+静态路由组网。
4.8 Ga接口（SGW和PGW与CG之间的接口）
Ga接口是PGW和SGW与CG之间的接口，属于全IP组网，该接口采用Eth-trunk主备模式+静态路由组网。