EPC核心網

EPC(Evolved Packet Core),核心分組網演進,4G的核心網。

背景

標準引入背景與無線技術演進相適應,2004年12月,3GPP在希臘雅典會議啟動了面向全IP的分組域核心網的演進項目SAE(SystemArchitectureEvolution),並在WI階段更新為EPC(EnvoledPacketCore)。3GPP基於未來移動通信網路向全IP網路演進、接入方式呈現多樣化的態勢。[1]

LTE的EPC網路主要包括(SAE_GW,MME)並實現了全IP承載,扁平化網路,控制和承載分離,降低了每比特承載成本併兼容了原有的多種網路接入模式,為運營商實現面向全業務、大數據和移動網際網路時代的智慧型化網路奠定基礎條件。

組成

EPC中的核心網設備包括移動性管理設備(MME)、服務網關(S-GW)、PDN網關(P-GW)以及用於存儲用戶簽約信息的HSS和用於計費和策略控制的單元(PCRF)等。

接入網由eNodeB構成。EPC網路的網元示意如圖1下:

圖1  EPC網路網元 圖1 EPC網路網元

LTE/EPC的網路架構如圖2所示,其中E-URTAN對應於圖3,E-URTAN無線接入網路架構。

圖2  3GPP接入的非漫遊架構 圖2 3GPP接入的非漫遊架構
圖3  E-UTRAN的網路結構 圖3 E-UTRAN的網路結構

1MME

MME的主要功能是支持NAS信令及其安全、跟蹤區域(TrackingArea)列表的管理、P-GW和S-GW的選擇、跨MME切換時進行MME的選擇、在向2G/3G接入系統切換過程中進行SGSN的選擇、用戶的鑒權、漫遊控制以及承載管理、3GPP不同接入網路的核心網路節點之間的移動性管理(終結於S3節點),以及UE在ECM-IDLE狀態下可達性管理(包括尋呼重發的控制和執行)。

2S-GW

S-GW是終止於E-UTRAN接口的網關,該設備的主要功能包括:進行eNodeB間切換時,可以作為本地錨定點,並協助完成eNodeB的重排序功能;在3GPP不同接入系統間切換時,作為移動性錨點(終結在S4接口,在2G/3G系統和P-GW間實現業務路由),同樣具有重排序功能;執行合法偵聽功能;進行數據包的路由和前轉;在上行和下行傳輸層進行分組標記;空閒狀態下,下行分組緩衝和發起網路觸發的服務請求功能;用於運營商間的計費等。

3P-GW

P-GW是面向PDN終結於SGi接口的網關,如果UE訪問多個PDN,UE將對應一個或多個P-GW。P-GW的主要功能包括基於用戶的包過濾功能、合法偵聽功能、UE的IP位址分配功能、在上/下行鏈路中進行數據包傳輸層標記、進行上/下行業務等級計費以及業務級門控、進行基於業務的上/下行速率的控制等。另外,P-GW還提供上/下行鏈路承載綁定和上行鏈路綁定校驗功能。

4S4-SGSN

除了3GPPTS23.060中定義的功能外,S4-SGSN還可以用於2G/3G和E-UTRAN3GPP接入網間移動時進行信令互動,包括對P-GW和S-GW的選擇,同時為切換到E-UTRAN3GPP接入網的用戶進行MME選擇。

5HSS

HSS是用於存儲用戶簽約信息的資料庫,歸屬網路中可以包含一個或多個HSS。HSS負責保存跟用戶相關的信息,如用戶標識、編號和路由信息、安全信息、位置信息、概要(Profile)信息等。

6PCRF

PCRF終結於Rx接口和Gx接口,在非漫遊場景時,在HPLMN中只有一個PCRF與UE的一個IP-CAN會話相關;在漫遊場景並且業務流是本地疏導時,可能會有兩個PCRF與一個UE的IP-CAN會話相關,例如H-PLMN中的H-PCRF和V-PLMN中的V-PCRF。

7網路接口

S1接口:eNodeB與EPC

X2接口:eNodeB之間

Uu接口:eNodeB與UE

架構四大特點

1核心網趨同化,交換功能路由化

2業務平面與控制平面完全分離

3網元數目最小化,協定層次最最佳化

4網路扁平化,全IP化

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