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1、EPC架构和主要流程介绍,核心网产品规划部,Agenda,3GPP EPC网络的逻辑架构移动性管理承载管理流程切换流程,术语解释,EPS：Evolved Packet System EPC：Evolved Packet CoreMME：Mobility Management EntityS-GW：Serving GatewayP-GW：PDN GatewaySAE-GW：S-GW and P-GWLTE：Long Term Evolution=EUTRAN，including eNodeB only。,3GPP网络接入的EPS架构（非漫游用户）,IP化：如S6a，S1接口扁平化：无线只有eNo
2、deB，核心网SGW和PGW可以合一实现控制面与用户面的：MME只负责控制面信令管理，SAE-GW负责用户面报文转发,SGW和PGW分开实现,SGW和PGW合一实现,支持3GPP接入，EPC新增网元的主要功能点,UEEPC控制面协议栈和3G网络对比,EUTRAN&UTRAN对比,S1-MME明确基于IPS1-MME更简单,UEEPC用户面协议栈和3G网络对比,EUTRAN&UTRAN对比,S1-U和Iu-PS用户面基本相同,网元间控制面协议对比,WCDMA,EPS,网元间控制面协议,通过GERAN接入用户面协议栈,UTRAN接入用户面协议栈,UTRAN DTS方式接入,3GPP网络接入的EPS
3、架构（漫游用户home routed）,AF在HPLMNPGW在HPLMNSGW在VPLMNMME在VPLMN这种方式存在路由迂回,3GPP网络接入的EPS架构（漫游用户LBO）,PGW在VPLMNSGW在VPLMNMME在VPLMNAF在HPLMN,3GPP网络接入的EPS架构（漫游用户LBO）,PGW在VPLMNSGW在VPLMNMME在VPLMNAF在VPLMN,Non-3GPP网络接入的EPS架构（PMIP S5）,基于PMIP协议的S5/S8接口协议栈,控制面,用户面,Non-3GPP网络接入的EPS架构（S2a/S2b）,PGW支持S2a/S2b接口实现non-3GPP接入S2a支
4、持从trusted non-3GPP接入，S2b支持从untrusted non-3GPPS2a基于PMIP和MIPv4协议，S2b基于PMIP协议,S2a接口协议栈,S2b接口协议栈,Non-3GPP网络接入的EPS架构（S2c）,PGW支持S2c接口实现non-3GPP接入S2c是UE与PGW之间的接口，可以从任何网络接入S2c基于DSMIPv6协议,S2c接口协议栈,Non-3GPP网络接入的EPS架构（漫游，隧道连接模式）,Non-3GPP网络在VPLMNSGW提供S2a/S2b接口,与CDMA的切换优化,MME提供S101进行提前注册SGW提供S103支持报文转发,S101和S103
5、接口协议栈,支持non-3GPP接入EPC网元新增功能,支持SRVCC的EPS参考架构（3GPP）,MME:提供SV接口到MSCS支持SRVCC切换，区分VoIP和一般PS业务，MSCS:接收和处理MME发来的Relocation Preparation请求，session transfer procedure from IMS to CS HSS：插入MME SRVCC VDN and MSISDNEUTRAN：通知 MME 切换需要支持 SRVCC UE：support SRVCC，如需要通知网络是否支持SRVCC,3GPP SRVCC流程示意,支持SRVCC的EPS参考架构（3GPP2）
6、,MME:提供S102接口到IWS支持消息透传，区分VoIP和一般PS业务，IWS:接收和处理MME透传消息，对1xRTT MSC模仿1x BSS HSS：non requirementEUTRAN：透传UE的1xCS消息到MME UE：support SRVCC to 3GPP2，如需要通知网络是否支持SRVCC,3GPP2 SRVCC流程示意,支持CS Fallback的EPS参考架构（3GPP）,语音业务通过重用CS底层框架实现，不需要IMS采用已有的Gs接口概念，Page in E-UTRAN,Call in CS短信业务特殊处理，通过EPS转发NAS消息（其中封装了短信相关消息内容）
7、的方式实现MSC-UE之间的短信交互需要LTE与2G/3G重叠覆盖,SGs接口协议栈,GSM/W系统CS fallback（UE originated）,GSM/W系统CS fallback（UE terminated）,支持CS Fallback的EPS参考架构（3GPP2）,语音业务通过重用CS底层框架实现，不需要IMS对于1xRTT的 CS fallback，EPS利用到1xCS接口S102提供CS服务。.UE提前向1xRTT CS域注册。Page in E-UTRAN,Call in CS,1X CS fallback,Agenda,3GPP EPS网络的逻辑架构移动性管理承载管理流程
8、切换流程,移动性管理,EPS Mobility Management(EMM)关注点：用户移动性状态。状态：EMM-DEREGISTERED在该状态下，MME没有UE的位置和路由信息。对MME来说，UE是不可达的，因为MME不知道UE的位置信息。此时，一些UE上下文仍然可以储存在UE和MME中，例如，可以避免在每次附着流程都运行AKA流程。EMM-REGISTEREDUE在成功运行登记过程（Attach过程或者跟踪区更新过程）之后，将进入EMM-REGISTERED状态。在此状态下，UE能够使用那些需要在EPS登记的业务。MME能够知道UE的位置信息，该位置信息至少能够达到分配给UE的TA列表
9、的精度。可执行TA更新、周期性TA更新、寻呼、业务请求。流程：附着、TA更新、分离等。,移动性管理状态变化,EMM state model in UE,EMM state model in MME,移动性管理状态模型,附着流程,TAU流程,The UE detects a change to a new TA by discovering that its current TAI is not in the list of TAIs that the UE registered with the network,or the UE reselects an E UTRAN cell and i
10、s not registered or updated with the MME(e.g.periodic TAU timer expired while camping on GERAN or UTRAN)or the UE was in PMM_Connected state(e.g.URA_PCH)when it reselects an E UTRAN cell.,RAU,The Routeing Area Update with SGW change procedure takes place when a UE that is registered with an MME sele
11、cts a UTRAN or GERAN cell and the SGW is changed by the procedure.In this case,the UE changes to a Routeing Area that the UE has not yet registered with the network.This procedure is initiated by an ECM-IDLE state UE and may also be initiated if the UE is in ECM-CONNECTED state.,UE发起去附着流程,HSS发起去附着,h
12、e HSS uses this procedure for operator-determined purposes to request the removal of a subscribers MM and EPS bearer at the MME.,MME发起去附着,The MME initiated detach procedure is either explicit or implicit.The MME may implicitly detach a UE,if it has not had communication with UE for a long period of
13、time.The MME does not send the Detach Request(Detach Type)message to the UE in case of implicit detach.The MME may explicitly detach the UE by sending a Detach Request message to the UE.The Detach Type may be set to re-attach in which case the UE should re-attach at the end of the detach process.,连接
14、管理,EPS Connection Management(ECM)关注点：UE与EPC间的信令连接。状态：ECM-IDLEUE和EPC间没有NAS信令连接存在。ECM-CONNECTEDUE与MME间存在信令连接，包括RRC连接和S1-MME连接。此时，MME知道UE的位置到小区ID的级别。流程：S1连接释放、业务请求等。ECM状态和EMM状态彼此独立,连接管理状态变化,ECM state model in UE,ECM state model in MME,连接管理状态模型,S1释放,UE发起service request,网络侧发起Service request,移动性管理相关流程,Age
15、nda,3GPP EPS网络的逻辑架构移动性管理承载管理切换,承载分类,默认承载类似一次激活 一个永久有效的承载，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问题类似激活第二个PDP
16、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 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。,EPS承载示意,EPS承载管理,EPS Bearer with PMIP-based S5/S8,承载QoS控制,承载QoS控制 QoS控制粒度都是基于承载（Bearer）一个承载一般包括一个或者多个业务数据流（SDF）。对于QoS的动态控制，使用PCC机制，取消QoS协商机制。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
17、 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。承载层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。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)UL+DL MBR(Maximum Bit Rate)UL+DL AMBR(Aggregate Maximum Bi
18、t Rate)会话级参数，与地址相关。对所有的Non-GBR承载有效，与GBR承载无关。上行在eNodeB控制，下行在PGW控制。到所有PDN的AMBR在HSS中签约，在attach时全部通知MME；在默认承载建立时通知eNodeB和PGW。,承载管理相关流程,默认承载建立,在用户接入的同时建立默认承载,专有承载建立,已网络侧触发流程为主,UE请求专有承载建立,PGW决定是否使用原有的承载来传递该业务流，还是使用新的承载来传递该业务流。如果使用旧的承载，则4步之后发起承载更新流程，如果需要建立新承载，则4步之后发起承载建立流程。,PGW发起的承载修改（承载 QoS 更新）,Bearer Mod
19、ification Procedure with Bearer QoS Update,UE in active mode,MME发起的承载修改（承载 QoS 更新）,MME Initiated Bearer Modification with Bearer QoS Update,专用承载修改（非承载 QoS 更新）,Dedicated Bearer Modification Procedure without Bearer QoS Update,UE发起的多PDN接入请求,UE发起的PDN断开请求,承载QoS控制,承载QoS控制 QoS控制粒度都是基于承载（Bearer）一个承载一般包括一个或
20、者多个业务数据流（SDF）。对于QoS的动态控制，使用PCC机制，取消QoS协商机制。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。承载层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。ARP(Allocation and Retention Priority)建立或修改时的优先级，
21、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)UL+DL MBR(Maximum Bit Rate)UL+DL AMBR(Aggregate Maximum Bit Rate)会话级参数，与地址相关。对所有的Non-GBR承载有效，与GBR承载无关。上行在eNodeB控制，下行在PGW控制。到所有PDN的AMBR在HSS中签约，在attach时全部通知MME；在默认承载建立时通知eNodeB和PGW。,QCI特性,QCIs and pre-Rel-8 QoS parameter 映射,R8 SGSN和MME提供映射功能，一般基于运营商要求配置
22、,Agenda,3GPP EPS网络的逻辑架构移动性管理承载管理切换,切换流程,切换机制,同种接入技术间的切换 同一RAT内（即eNobeB与eNodeB之间）UE认为需要切换时，向服务eNodeB报告信号强度，服务eNodeB决定切换目标，触发切换；源eNodeB通知目标eNodeB准备切换；准备完成后，源eNodeB指示UE进行切换。不同种接入技术间的切换 SingleRadio情况（即终端不能同时接入两种无线网络）非优化方案属于L3切换，采用CMIP或PMIP，即先拆后建，但部分相关信息保留，如地址 优化方案UE检查信号强度，当需要切换时，先在服务网络中通过一定的隧道或消息向新网络进行注
23、册登记（需要重新鉴权）；然后连接至新网络。DualRadio情况（即终端可以同时接入两种无线网络）UE检查信号强度，当需要切换时，连接至新网络，进行注册登记（需重新鉴权）、数据通道建立；然后断开旧网络,切换的相关流程,3GPP内切换的步骤,准备阶段 UE或当前服务基站决定发起切换流程，通过控制面网元通知目标系统建立承载，准备迎接切换流程。切换执行 UE迁移到目标系统，目标系统建立完全的上下行数据通道。在目标系统的下行数据通 道未完全打通前，用户下行数据报文将由源系统转发给目标系统。切换后期在目标系统的无线承载、核心网承载、数据转发通道建立好之后，开始发送上下行数据，同时，源系统开始释放和UE相
24、关的承载资源。并根据需要，发起位置更新流程（RAU 或者TAU）。,MME/S-GW切换的E-UTRAN内部切换流程,MME/S-GW切换的E-UTRAN内部切换流程说明,步骤19为切换准备阶段在此阶段，源eNodeB决定发起切换，通知源MME；源MME通知目标eNodeB所属的目标MME；目标MME选择目标S-GW并请求创建承载资源，同时通知目标eNodeB作切换准备；准备就绪后，通知源eNodeB 步骤1017为切换执行阶段源eNodeB通知UE进行切换，其后将收到的下行数据报文转发给目标eNodeB；UE接入目标eNodeB，可接受目标eNodeB转发的下行数据报文，并可向目标eNode
25、B发送上行数据报文（此报文可经目标S-GW至P-GW）；目标eNodeB通知目标MME已接入UE，目标MME通知目标S-GW发起向P-GW的承载更新，此后P-GW将用户的下行数据报文发送给目标S-GW；其中，在eNobeB之间的下行数据报文转发可分为直接转发（direct forwarding）和间接转发（indirect forwarding）。直接转发是指，如果源和目的eNodeB之间有X2接口存在，则分组包直接在源eNodeB和目的eNodeB之间传送；如果没有X2接口存在，则通过源和目的S-GW转发。采取哪种形式，由源eNobeB通知源MME。步骤1823为切换后期源MME发起释放源eNodeB与源S-GW的承载资源；UE发起TA更新流程（TAU），HSS记录目标MME标识，并通知源MME删除用户数据。,E-UTRAN to UTRAN Iu mode Inter RAT HO,preparation phase,E-UTRAN to UTRAN Iu mode Inter RAT HO,execution phase,Handover from 3GPP Access to Trusted Non-3GPP IP Access with PMIPv6 on S2a and PMIPv6 or GTP on S5 interface,EPC相关标准,
