河北公司授课EPC基础

EPC基础基本概念与总体特点网络结构及承载方式关键技术基本信令流程目录1234国际漫游与计费5现网拓扑及容灾6S1-US5MMESAE-GWSGiE-UTRUANS1-CS11Internet基本概念与总体特点—基本概念LTE（LongTermEvolution长期演进）与SAE（SystemArchitectureEvolution系统架构演进）是3GPP提出的两大研究计划名称，分别侧重无线接入技术和核心网络架构2007年正式启动标准制定阶段，演进网络更名为EPS（EvolvedPacketSystem），EPS是整个网络体系的全称。由于LTE名称使用起来更简单明了、通俗易懂，更具备可宣传性，目前LTE已成为整个系统对普通公众宣传的名称EPS=UE+E-UTRAN+

EPC

EPC=EvolvedPacketCore，是核心网；EPS=EvolvedPacketSystem,是整个网络体系的全称基本概念与总体特点—特点仅有分组域，无电路域标准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eMSCMGWCSMGWMSCSPSSGSNGGSNSGSNSAEPSMMESAE-PGWHSS2G/TD网络SAE网络SAE无CS域控制和承载分离网络结构扁平化控制和承载分离：控制面MME，用户面SAEGW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GGSNBSCSGSNMMEeNodeBSAEGWNodeBRNCBTS基于全IP架构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、永远在线基本概念与总体特点网络架构与承载方式关键技术基本信令流程目录1234国际漫游与计费5现网拓扑及容灾6E-UTRANMME/SGSNS-GWP-GWSAE-GW/GGSNeNodeBHSS/HLRDNSCMNet等外部数据网S1-MMES1-US11S5/S8S6aS10SGiPCRFGxBOSSOCS实时计费IP承载网CMNetPTNMDCN网络架构与承载方式—基本架构SGSN2GTDLTEHSSBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11SGiMMEPCRFS9InternetPSServiceServingGWPDNGWS5/8SAEGWS6dS10BOSSCGS4S3S1：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SCTPS6d：S4-SGSN通过S6d接口从HSS获得鉴权和签约信息，协议类型同S6aS11：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GTPv2S5：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GTPv2-S4：S4SGSN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接口网络架构与承载方式—接口路由问题：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GnGGSN，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LTE多模终端路由到P-GW（GGSN）。S1MME

Iu

S11

PDN-GW/GGSNS5/S8GbGnGn

GGSNGnGn

Serving-GWS10GnSGSNGERANUTRANEUTRAN网络架构与承载方式—GUL互通GnSGSN要求：升级支持终端携带的MSNetworkCapability中的EPCCapability字段，并根据EPCcapability字段将用户请求路由到P-GW支持EPCDNS地址解析，对于LTE多模终端接入，SGSN通过EPCDNS解析得到P-GW地址；对2G/TD终端，SGSN仍然使用GPRSDNS解析GGSN地址E-UTRANMMES-GWP-GWSAE-GW/GGSNeNodeBHSS/HLRDNSCMNet等外部数据网S1-MMES1-US11S5/S8SGSNGGSNS3GnGrS6aS4S10GiSGiIP承载网CMNetMSCServerSGsPTNPCRFGxGxBOSSOCSBOSS开户实时计费2G/TDCS域核心网2G/TDPS域核心网EPC核心网PTN：S1-MMES1-UCMNET：S11/S10S3/S4S5/S8GnSGiIP承载网：S6aSGsGx网络架构与承载方式—承载方式eNodeBS1-MMES1-UMME、SAE-GW直接接入PTN接口节点，不经过CE设备-MME采用1对GE接口-SAE-GW采用1对（或多对)10GE接口SAE-GWPTNMMEeNodeB核心网省内本地网1省内本地网2PTN接口节点PTN接口节点PTN接口节点承载方式—PTNSAE-GWIP承载网MME电路域CEMSCServer(SGs短信)电路域CE分组域CEPCRFDRA、IDRAHSS/HLRFEHSS/HLRBESGsS6aGxS6aS6aUd、RsIDRA通过专线连接至国际公司S6a、SGs接口通过CSCE与DRA、MSC等互通Gx接口通过PSCE与DRA、PCRF等互通承载方式—IP承载网GGSNSGSNDNSMMESAE-GWS11、S5/S8、Gn、SGiS11、S10、Gn根DNSBG骨干GGSNCMNetMME、SAE-GW等需通过防火墙接入CMNet不允许通过IP承载网CE接入CMNet承载方式—CMNET基本概念与总体特点网络架构与承载方式关键技术基本信令流程目录1234国际漫游与计费5现网拓扑及容灾6EPS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APN后缀3IP地址IPV4/IPV6，使用机制与2G/3G相同EPC网元域名标识（FQDN）SGSNNumber、HLRNumber网元标识GUTIP-TMSI临时用户标识TAI/TAlistRAI位置标识EPS继承2/3G网络中IMSI、MSISDN等码号，并引入GUTI、FQDN等新码号APN（AccessPointName）格式为：APNNI+APNOI其中APNOI格式（1）GPRS：mnc<MNC>.mcc<MCC>.gprsCMNET.mnc<MNC>.mcc<MCC>.gprs（2）EPC：mnc<MNC>.mcc<MCC>.3；另外在APNNI和APNOI之间还需插入apn.epcCMNET.apn.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC>.3新引入码号：EPC网元域名标识（FQDN）包括MME、SAEGW、HSS、DRA等，需要在全球范围内唯一MME的主机标识为：mmec<MMEC>.mmegi<MMEGI>.mme.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC>.3SAE-GW、HSS、DRA设备的主机标识为：网元名称.地市简拼.省份简拼.node.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC>.3新引入码号：GUTI用于EPC系统中给用户提供一个唯一的临时标识，GUTI同时也能标识给用户提供服务的MME和网络。GUTI的格式：<GUTI>=<GUMMEI><M-TMSI>=<MCC><MNC><MMEIdentifier><M-TMSI>=<MCC><MNC><MMEGI><MMEC><M-TMSI>=<MCC><MNC><MMEGI><S-TMSI>LTE多模终端用户，在LTE与2G/TD网络之间漫游，由终端完成GUTI与RAI+P-TMSI之间的映射新引入码号：TAI追踪区标识（TrackingAreaIdentity），表示用户位置信息，类似2/3G位置区LAI或路由区RAItac-lb<x3x4>.tac-hb<x1x2>.tac.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC>.3TAList：跟踪区列表，由一组TAI组成，最多包含16个TAI关键技术—码号关键技术—EPS移动性管理EMM注销状态MME中一般不保存MM上下文UE不可达，MME没有UE的任何位置或路由信息EMM注册状态UE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关键技术—EPS连接管理ECM空闲状态UE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连接态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。关键技术—PDN连接与EPS承载PDN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IP连接，一个PDN连接可以包含多个EPS承载。PDN连接必须关联UE的IP地址，PDN由APN标识。根据UE的IP地址，可以将PDN连接分成以下三类：IPV4、IPV6、IPV4V6。EPS系统支持一个P-GW接入多个PDN，也支持多个P-GW接入多个PDN。一个PDN连接，可能建立一个或多个EPS承载，第一个EPS承载为默认承载。EPS承载—默认承载和专用承载默认承载（defaultBearer）是在UE请求连接到一个PDN时建立，并且在这个PDN连接的整个生命期始终保持，从而为UE提供always-onIP连接的承载。默认承载只能是Non-GBR承载。后续为连接到同一个PDN网络需要不同QoS保证的业务流建立的不同于默认承载的EPS承载叫做专有承载（Dedicatebearer）。专有承载可以是GBR承载或者Non-GBR承载。关键技术—承载管理ServingGWPDNGWeNodeB无线承载S5/S8承载应用/业务层ULTFTRBID下行

业务数据流DLTFTDLTFTS5/S8a-TEIDRBIDS1-TEIDS1承载S1-TEIDS5/S8a-TEIDUE上行业务数据流ULTFTEPS承载类似于2/3G中的PDP上下文可以看作UE和EPS之间的逻辑链路EPS承载：无线承载+S1承载+S5/S8承载网络中通过BearerID用来唯一标识UE到eUTRAN的一个EPS承载，BearerID由MME分配关键技术—承载管理默认承载默认承载在用户attach时建立，保证用户在开始业务时具有更短的时延每个PDN连接有一个默认承载，提供基本的连接服务默认承载为PDN连接提供always-on服务，存活于PDN连接的整个生命周期默认承载是Non-GBR类型的承载默认承载的QOS参数由MME/SGSN根据HLR/HSS的签约参数分配，P-GW可以根据PCRF信息修改QoS专有承载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，需要建立专有承载不同的数据流专有承载可以是Non-GBR或GBR类型的承载

专有承载的创建或修改只能由网络侧发起，并且承载级QOS由核心网侧分配关键技术—QoSEPSBEARERQoSQCIARPBEARERPriorityDelayLossGBRNon-GBRMBRGBRAMBR关键技术—DNSMME选择eNodeB选择MMEeNodeB基于负载均衡选择MME默认承载是Non-GBR类型的承载MME选择MME

在Handover流程中，通过DNS解析TAI来选择目标MME

在Attach/TAU流程中，通过DNS解析MMEID（GUTI）来选择源MMESGW选择在Attach/TAU/Handover流程中，通过DNS解析TAI来选择一个SGWPGW选择在Attach/PDN连接建立流程中，通过DNS解析APN来选择一个PGW关键技术—DNS4G网络中，网元间的寻址及各网络过程，全部通过DNS实现，DNS的重要性高EPC网络中，融合DNS即要承担原2/3G的业务，还需要承载4G的业务功能，同时还要考虑邻省切换数据的配置，数据结构更加复杂，数据量大，并且需要根据网络调整随时修改DNS在EPC网络中的作用与重要性与HSTP/LSTP在传统语音交换网中的地位相似EPC核心网中DNS牵涉到以下网络过程：APN=>PGws5/s8IP地址TAI=>SGWS11IP地址TAI=>MMES10IP地址GUMMEI=>MMES10IP地址RAI=>SGSNGnIP地址RNCID=>SGSNGnIP地址DNS重点工作数据制作自动化：实现由MISC系统自动制作、核查DNS数据，需分公司配合业务测试容灾备份：实现石家庄一对主备DNS作为主用DNS，廊坊一对主备DNS作为石家庄备用的网络容灾架构，两地市的两对DNS数据全部由MISC实现同步基本概念与总体特点网络架构与承载方式关键技术基本信令流程目录1234国际漫游与计费5现网拓扑及容灾6UEMMEeNBS-GWDNSP-GWHSS1.AttachRequest2.AttachRequest3.Authentication/Security4.UpdateLocationRequest/UpdateLocationACK5.DNSReq/Rsp6.CreateSessionRequest7.CreateSessionResponse8.InitialContextSetupRequest/AttachAccept9.RRCConnectionReconfiguration10.RRCConnectionReconfigurationComplete12.AttachComplete13.ModifyBearerRequest14.ModifyBearerRequest11.InitialContextSetupResponse基本信令流程—附着并建立承载基本信令流程—SGW不变的MME间TAU基本信令流程—SGW改变的MME间TAU基本概念与总体特点网络架构与承载方式关键技术基本信令流程目录1234国际漫游与计费5现网拓扑及容灾6国际漫游与计费—国漫业务路由LTE用户实现国际漫游业务需实现鉴权消息、地址解析消息、业务数据的互通。鉴权消息：MME发送至I-DRA（国际DRA）设备，通过I-DRA转接至用户归属网络HSS进行鉴权，并取用户签约数据。地址解析消息：MME针对漫游用户APN发起解析查询，通过根DNS解析出归属网络P-GW地址。业务数据：根据解析出的P-GW地址，S-GW将业务数据送至归属网络的P-GW。Diameter信令DNS查询信令业务数据BGP-GWSAE-GWS-GWMME根DNS省DNSI-DRAHSS根DNSI-DRAS-GWSAE-GWP-GWBG漫游EPC网络鉴权消息地址解析业务数据IP专网或专线Internet根P-GW漫入用户归属EPC网络国际漫游与计费—计费（离线话单）GnGnGSM/GPRS/EDGE（+）TD-SCDMA/HSPATD-LTESGSNSAEGWMME业务平台HSS/HLRGGSNEPC核心网PCRFHLR2G/TDPS域核心网P-GW/GGSNS-GWGr现有2G/TD终端LTE多模终端DNSSAEDNSS5/S8S11S1-MMES1-US6aGxCGSGiLTE多模终端从2G/TD接入时，传统Gn/GpSGSN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国际漫游与计费—计费（实时计费）实时计费原理：

用户上线激活时，SAEGW与BOSS实时计费模块（OCS）之间建立DCC连接，在用户发起业务时向OCS发送CCR信令申请配额。BOSS判断用户合法且余额充足后回复CCA信令给SAEGW，这其中包括了3GPP标准协议中定义的两个关键参数：1）CC-Total-Octets(即配额Quota)2）Volume-Quota-Threshold(即VQT)。当用户剩余配额达到VQT时，网络侧SAEGW会触发CCR信令申请新配额，同时允许消耗VQT中的配额使得业务继续进行。在用户业务持续全过程中，网络侧和BOSS侧一直保持交互，BOSS侧从而能控制网络侧按照要求使用流量，达到实时计费的目的。基本概念与总体特点网络架构与承载方式关键技术基本信令流程目录1234国际漫游与计费5现网拓扑及容灾6现网拓扑及容灾-现网拓扑——PTN承载——IP承载网——

直连光纤——CMNET承载东风路开发区现网拓扑及容灾-容灾机制软件容灾进程冗余接口容灾主备端口+ARP双主端口+OSPF双主端口+SCTP多归属单板容灾业务单板主备接口单板主备设备容灾组建MMEPOOL组建SAEGWPOOL网络设备主备/负荷分担现网拓扑及容灾—S1-MME接口S1-MME接口使用双主端口每个MME与每个eNodeB通过主备高低优先级选择路径。PTN-1PTN-2eNodeBMME13MME14MME15MME12MMEPOOLS1-MME一台MME的S1-MME接口完全故障时，eNodeB释放UE空口资源，UE处于离线状态，在用户重新发起Attach请求，选择其他正常MME，业务继续使用。一个物理端口故障后，S1-MME接口信令通过低优先级路由选择另一个物理接口转发，业务均无影响。现网拓扑及容灾—S6a接口S6a接口使用双主端口+SCTP多归属MME和DRA之间通过SCTP多归属方式建立两条偶联链路，负荷分担承载。IP1IP2IP3DRA/HSSIP4CS-CECS-CES6aeNodeBS1-MMEMME上所有S6a接口故障时，与HSS有交互信息时将会受到影响（如：新附着用户注册或TAU时流程失败），在多次失败后返回在2/3G网络使用。MME设备故障时，新附着用户将选择新的MME使用，不受影响；TAU时注册在该MME的用户信令将会失败，终端重新发起附着选择正常的MME使用，业务快速恢复。一个S6a接口故障时，业务自动切换至另一条正常的链路，业务不受影响。现网拓扑及容灾—SGs接口故障SGs接口使用双主端口+SCTP多归属MME和开启SGs接口的MSC之间通过SCTP多归属建立两条偶联链路用于CSFB。IP1IP2IP3MSCIP4CS-CECS-CE一台MME与MSC-A的SGs链路全部受阻时，主叫业务不受影响，通过该MME登记在MSC-A的用户被叫、短信收失败，MME会检测出SGs接口中断，自动对本MME注册关联故障MSC-A的用户下发IMSI-Detach，触发用户位置更新，MME1会将用户重新注册到MSC-B，此时用户业务恢复。SGs一台MME与MSC-A和MSC-B的SGs链路全部阻断，主叫业务不受影响，该MME中登记的用户无法完成被叫、短信收，MME会检测出SGs接口中断，对本MME注册关联的用户下发IMSI-Detach，触发用户重新发起联合附着请求，由于S1-MME