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1、,EPC介绍,EPC关键技术介绍EPC业务流程介绍,EPC的标准化进展,3,1,可行性研究阶段2004年12月正式立项至2006年6月完成。主要是网络结构优化的可行性研究，输出的基准协议是3GPP TR 23.882:3GPP system architecture evolution(SAE):Report on technical options and conclusions,2,Stage1（需求阶段）定义SAE的需求，2006年12月完成输出的基准协议是3GPP TS 22.278:Service requirements for evolution of the system ar
2、chitecture:,3,Stage2（技术实现阶段）定义SAE的网络结构、功能实体及其相互接口。2008年6月完成输出的基准协议包括：3GPP TS 23.401:General Packet Radio Service(GPRS)enhancements for Long Term Evolution(LTE)access“3GPP TS 23.402:3GPP System Architecture Evolution(SAE):Architecture enhancements for non-3GPP accesses,4,Stage3（协议实现阶段）定义各接口上的具体协议。200
3、9年3月完成当前定义的协议有：3GPP TR 24.801:3GPP System Architecture Evolution(SAE);CT WG1 aspects3GPP TR 29.803:3GPP System Architecture Evolution(SAE):CT WG4 aspects3GPP TR 29.804:3GPP System Architecture Evolution(SAE):CT WG3 aspects,3GPP标准组织与制定阶段,阶段1：需求SA1/NGMN阶段2：结构EPS by SA2LTE by RAN3阶段3：详细实现EPCCT1/3/4SA3/
4、5/5LTERAN1/2/3/4/5SA3/5RAN1-物理层RAN2-L2与L3无线协议RAN3-结构与S1/X2接口RAN4-RF与RRM性能要求RAN5-终端测试,EPC主要协议介绍,EPC Architecture(3GPP Standard),Operators Services,Control plane traffic,User plane traffic,EPC,S6d,S6a,S3,S4,S10,S11,S1-MME,S1-U,S5(GTP),Rx,Gx,SGi,SAE-GW:SGW+PGW,HSS,MME,SAE-GW realize LTE access and inte
5、rworking with Non 3GPP network.Based on GTP mobility,S4 SGSN support legacy UTRAN&GERAN access.Based on MIP mobility,ePDG/AAA/PCRF increase network QoS and security.,Flat Architecture,Access Agnostic,Separation of control plane from user plane,and all IP,ePDG,S2b,S2a/c,Non 3GPPAccess Network,S10 x,S
6、10 x,3GPPCS Core,Mobility based on MIP,Handover Optimization,6,EPC主要接口介绍,支持3GPP接入，EPC新增网元的主要功能点,类似SGSN的控制面功能,类似SGSN的用户面功能,类似GGSN的功能,TA(Tracking Area)List移动管理优化,TA List1,TA List2,Idea of TA ListAll the tracking areas in a Tracking Area List to which a UE is registered are served by the same serving M
7、ME.The MME may initiate the GUTI Reallocation procedure to reallocate TAI list at any time when a signaling association is established between UE and MME.The TAI list may also be reallocated by the Attach or the Tracking Area Update proceduresThe UE doesnt need trigger TA update procedure when the U
8、E moves in the same TA List.,The Tracking Area Identity is constructed from the MCC(Mobile Country Code),MNC(Mobile Network Code)and TAC(Tracking Area Code).,TA 1,TA 2,TA 5,TA 4,TA 3,MME,ISR(Idle Signaling Reduction)移动管理优化,TA1,TA3,RA3,TA2,TA4,TA5,RA1,RA2,TA List1,TA List2,ISR,Combined Area=TA List+R
9、AThe UE doesnt need trigger TA update procedure when it moves in the combined area.,ISR is not recommended to deploy in commercial phase because of its complexity and less benefits.,Combined area,RA4,IPv4v6双栈（Dual Stack）EPS承载处理,IPv4v6承载的优势,解决在1个PDP上下文中传送IPv4和IPv6地址的用户数据，减少了需要的承载上下文数量,终端,SGSN/MME,PDN
10、-GW,根据终端的能力在请求建立的承载类型具备IPv6和IPv4 能力请求 IPv4v6IPv4终端请求IPv4IPv6终端请求IPv6终端能力不明，请求IPv4v6,MME/SGSN根据如下条件，向PGW请求标示Dual Stack FlagUE是否签约Dual Stack，否则拒绝，否则返回给UE“subscription limitation”UE是否可能切换到不支持IPv4v6网络，是则返回给UE“single address bearers only”,PGW检查如下条件，判断是否接受Dual Stack请求若不允许该APN使用两个IP地址，则只分配一个IP地址，并返回给UE“net
11、work preference”如果允许该APN使用两个IP地址，则分配IPv4地址和IPv6地址，接受请求,R8网络IPv4v6双栈承载的处理方式,LTE与2/3G承载之间要求一对一映射,EPC网络的安全优化,EPS Security and UMTS Security in CommonEPS access authentication:AKAEPS Security and UMTS Security in DifferenceEPS security layersAS（Access Stratum）securitySecurity between UE and eNB（E-UTRAN）
12、,including RRC signaling confidentiality,RRC signaling integrity and UP(User Plane)confidentialityNAS（Non Access Stratum）securitySecurity between UE and MME,including NAS signaling confidentiality and NAS signaling integrityNetwork Domain SecuritySecurity between layer 1 and layer 2,adopting NDS/IPs
13、ec,SNOW3GAESZTE support the above algorithms according to 3GPP 33series.,AS and NAS algorithms,EPC网络中SGSN网元类型分析,Choice 1:Interworking With S4 SGSN,HSS,GSM,UTRAN,Service Continuity,Gb,Iu-PS,S4 SGSN,S4,S-GW,MME,P-GW,Internet&Sevice network,LTE,S1-MME,S1-U,S10,SGi,S5/S8,S12,S6d,S6a,EPC,S3,Choice 2:Inte
14、rworking With Gn/Gp SGSN,HSS,GSM,UTRAN,Service Continuity,Gb,Iu-PS,S-GW,MME,P-GW,Internet&Sevice network,LTE,S1-MME,S1-U,S10,SGi,S5/S8,Gn/Gp SGSN,S12,Gn/Gp,S6a,Gr,EPC,Gn/Gp,To support GERAN/UTRAN handover from GERAN/UTRAN to LTE,the SGSN must be upgraded to R8LTE to GERAN/UTRAN supported on pre R8 S
15、GSNDoes not support of R8 feature ISRMany protocols:GTPv0,V1 and V2,Diameter,MAP,Via Gn/Gp SGSN,Via S4 SGSN,Need upgrading on SGSNSupport of R8 feature as ISRFewer protocols in the network:GTPv2,Diameter,R8 QoS 与Pre R8 QoS差异性,EUTRAN,SGSN,GGSN,MME,SAE-GW,Pre R8 PCN,R8 EPC,Music,TV,Stock,WEB,PreR8 Mai
16、n QoS ProfileTraffic ClassARP、GBR、MBR Traffic Handling PrioritySignalling IndicationSource Statistics DescriptorPacket Delay BudgetPacket Loss Rate,R8 Main QoS ProfileQoS Class Identifier,QCIARP、GBR、MBRUE AMBRAPN AMBR,2G/3G网络支持网络和UE对QoS的协商，EPS中QoS不支持协商，控制全部在网络实现，如果部署PCC则由PCRF控制，否则在P-GW静态配置QoS策略；EPS和
17、2G/3G的QoSProfile中包含的参数不同。EPS的QoSProfile中的参数包括：UE的QoS参数UE-MABR和APN-AMBR，以及承载层的QoS参数QCI,ARP,GBR and MBR。2G/3G网络的QoSProfile中的参数都是基于承载级别的，包括Traffic class,MBR,GBR,ARP等；3GPP协议已经制定了标准的R8与Pre R8 QoS转换机制。,Standardized QCI Characteristics,This QCI is typically associated with an operator controlled service,i.
18、e.,a service where the SDF aggregates uplink/downlink packet filters are known at the point in time when the SDF aggregate is authorized.,MGCF/MGW,SCC AS,IMS,CSCF,多种LTE语音业务解决方案,EPC,PSTN/PLMN,MSCS,MGW,MME,SAE-PGW,CS,INTRENET,SGs,eNodeB,EPC,PSTN/PLMN,MSCS,MGW,MME,SAE-PGW,CS,INTRENET,Sv,eNodeB,EPC,PSTN
19、/PLMN,MSC,MME,SAE-PGW,CS,INTRENET,eNodeB,CSFB-UE speech fall back to 2/3G,No VoIP on LTEUE发起MO和接收MT呼叫时，需首先切换回CS无线网络。适用于 2/3G电路域与LTE无线网络重叠部署的场景。需要升级所有与LTE有重叠无线覆盖区域的VMSC，以支持类似Gs接口的SGs接口联合位置更新、寻呼、短消息等功能。网络结构简单，不需要部署IMS。,SRVCC-LTE VoIP with IMS control基于LTE实现语音和多媒体业务，LTE无线覆盖可以作为2G/3G无线的补充。基于SCC AS和SRVCC
20、增强MSC的控制，LTE 语音能够切换到CS网络。需要部署IMS网络作为多媒体业务统一控制平台。可以部署独立的 SRVCC 增强 MSC，支持Sv接口和SIP接口，避免所有MSC的升级。,GANC-LTE VoIP with CS control基于LTE实现语音和多媒体业务，LTE无线覆盖可以作为2G/3G无线的补充，支持向CS的平滑切换。部署IWF模拟 BSC/RNC，向传统CS网络发起呼叫和切换，CS网络不需要升级。需要UE支持基于LTE承载的CC/MM/SS协议栈能力。不需要部署IMS网络。方案尚未标准化，3GPP正在讨论。,SGi,A/Iu,handover,handover,MSC
21、S,MGW,MGW,MSCS,SGs,GANC,EMBMS技术(Rel9 Feature),The MBMS bearer service offers two modes:-Broadcast Mode;-Multicast Mode.Broadcast Mode is supported for EPS and GPRS,and Multicast Mode is supported for GPRS.MBMS for EPS supports E-UTRAN and UTRAN.MBMS for GPRS supports UTRAN and GERAN.EMBMS与MBMS差异性：主要
22、在于EMSMS增加了IP multicast支持，但是只有广播模式。,EPC关键技术介绍EPC业务流程介绍,EPS域基本信令流程介绍,移动性管理附着流程TAU流程 业务请求流程S1释放流程GUTI重分配流程Detach流程 会话管理专有承载激活流程带有QoS更新的承载修改网络侧发起带QoS更新的承载修改网络侧发起无QoS更新的承载修改承载去活UE请求的承载资源修改切换管理Intra-E-UTRAN切换X2-based 切换 S1-based 切换Inter RAT handover E-UTRAN to UTRAN Iu mode Inter RAT切换 UTRAN Iu mode to E-
23、UTRAN Inter RAT 切换E-UTRAN to GERAN A/Gb mode Inter RAT切换GERAN A/Gb mode to E-UTRAN Inter RAT切换Inter RAT 切换取消,移动性管理EMM状态介绍,EMM state model in UE,MME中一般不保存MM上下文（除了避免每次附着时AKA流程情况下）UE不可达，MME没有UE的任何位置或路由信息,EMM Deregistered 状态,UE可达，MME知道UE的位置信息（位置精度至少在TA List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
24、,EMM Registered 状态,移动性管理ECM状态介绍,ECM state model in UE,UE和MME间没有NAS信令连接存在；MME保存UE的TA List级别位置信息；UE和MME间的上下文不同步。,ECM-IDLE状态,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。,ECM-CONNECTED状态,移动性管理附着流程,在用户附着（接入）的同时建立默认承载，网络侧同时给UE分配IP地址,移动性管理TAU流程,移动性管理Detach流程,会话管理承载概念介绍,默认承载类似一次激活 一
25、个永久有效的承载，该承载在用户attach时建立。APN使用的是HSS中签约的默认APN，PCC规则使用PCRF下发的或P-GW上配置的默认规 则，地址由P-GW分配。一定是非GBR（Guaranteed Bearer Rate）承载 一般是低带宽、低时延、可用于访问DHCP服务器、IMS注册等。专用承载类似二次激活 在默认承载建立后根据用户或应用层需要而建立，可以由网络侧或MS发起。在默认承载基础上建立的到同一PDN的不同QoS的承载。可以是GBR或非GBR承载 多PDN激活类似激活第二个PDP 当UE需要接入一个新PDN的时候，UE将新的APN带给MME，MME可能重新选择一个新的PDN
26、GW。EPS系统支持一个PDN GW接入多个PDN，也支持多个PDN GW分别接入多个PDN。,会话管理承载QoS控制,承载QoS控制 QoS控制粒度都是基于承载（Bearer）对于QoS的动态控制，使用PCC机制。将授权QoS参数分成了多个级别，用QCI（QoS class identifier）来标识。即一 个QCI就代表一套QoS参数 一个承载建立之后，QCI是不能改变的，如果QCI改变则必须重新发起新承载的建立过程。LTE中的QoS参数分为UE级，APN级和承载级。其中per UE的参数包括UE-AMBR，per APN的参数包括APN-AMBR，per bearer的参数包括：QCI
27、,ARP,GBR and MBR。per bearer QoS参数 QCI(QoS Class Identifier)：各个节点已经预配置包括eNodeB。基于GTP-u时，GTPU包的包头中带有QCI，区分QoS类别。在无线的PDU包头中也带有QCI。每个QCI对应一组无线调度参数 ARP(Allocation and Retention Priority)：建立或修改时的优先级，或出现异常时承载是否丢弃。建立后包的投递与此无关。GBR(Guaranteed Bit Rate)MBR(Maximum Bit Rate)per APN的参数 APN-AMBR 一个APN所对应的所有PDN Co
28、nnection的所有Non-GBR Bearer的集合的最大速率，该集合中的任何一个Bearer的速率都可能达到该APN-AMBR所规定的上限APN-AMBR在HSS中签约PDN GW控制下行的APN-AMBR;UE和PDN GW负责上行APN-AMBR的控制。per UE的参数 UE-AMBR：UE的所有Non-GBR Bearer的集合对应的最大速率，签约的UE-AMBR保存在HSS中，实际的UE-AMBR=Min(签约UE-AMBR，所有激活的APN-AMBR)，ENodeB负责上下行UE-AMBR的控制,会话管理承载建立流程,在用户附着（接入）的同时建立默认承载，也可以同时建立默认承
29、载和专有承载（依赖于PCC规则）,会话管理网络侧发起的承载修改,会话管理专有承载建立过程（GTP）,PCRF根据业务请求生成PCC Rule，包括QCI、ARP、GBR、MBR等信息；PDN GW决定为该业务建立新承载，PDN GW根据PCC Rule生成EPS Bearer QoS，PDN GW向SGW发送创建专用承载请求消息，PDN GW将缺省承载的LBI也发送给SGW，PGW分配S5下行GTPU隧道ID；SGW分配S1上行GTPU隧道ID和S5下行GTPU隧道ID；MME为该新EPS Bearer分配Bearer ID，并向EUTRAN发送Radio Bearer建立请求，MME将S1上
30、行GTUP隧道ID发送给EUTRAN；EUTRAN与UE间建立Radio Bearer，并将Bearer对应的EPS Bearer ID发给UE；EUTRAN将S1下行GTPU隧道ID发送给MME，MME转给SGW，在EUTRAN和SGW间建立S1 Bearer；SGW将S5下行GTPU隧道ID发送给PGW，建立S5 Bearer。,MME,PGW,PCRF,SGW,切换管理总体介绍,切换的基本要求：用户处于连接状态（用户有上下行数据）Intra-E-UTRAN切换X2-based 切换 S1-based 切换Inter RAT handover E-UTRAN to UTRAN Iu mod
31、e Inter RAT切换 UTRAN Iu mode to E-UTRAN Inter RAT 切换E-UTRAN to GERAN A/Gb mode Inter RAT切换GERAN A/Gb mode to E-UTRAN Inter RAT切换Inter RAT 切换取消,切换管理X2-based 切换,基于X2的切换要求：MME没有改变，且源eNodeB和目的eNodeB有X2接口。,切换管理 S1-based 切换,不能使用基于X2切换的流程才会采用基于S1接口的切换流程，该流程下MME、Serving GW可能会改变,切换管理E-UTRAN to UTRAN Iu mode Inter RAT切换,切换管理E-UTRAN to GERAN A/Gb mode Inter RAT切换,E-UTRAN到GERAN切换的要求：SGSN和BSS必须支持PFM流程。,
