4G核心网的介绍-LTE和EPC的介绍课件.ppt

1、LTE和EPC介绍大纲EPS概念 LTE：Long Term Evolution长期演进，是3GPP制定的高数据率、低延时、面向分组域优化的新一代宽带移动通信标准项目 3GPP：The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划3GPP的目标是实现由2G网络到3G网络的平滑过渡，保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性。其职能：3GPP主要是制订以GSM核心网为基础，UTRA(FDD为W-CDMA技术，TDD为TD-CDMA技术)为无线接口的第三代技术规范EPS几个名词几个名词EPS概念v E-UTRA：LTE空中接口v E-U

2、TRAN：LTE接入网=UE+eNBv EPC：Evolved Packet Core 4G核心网，3GPP的演进分组核心网，由 MME+SGW+PGW组成v EPS：Evolved Packet System，3GPP的演进分组系统，由E-UTRAN+EPC组成v SAE：系统架构演进项目EPS几个名词几个名词EPS概念几个名词关系几个名词关系EPS概念 峰值速率：下行峰值100Mbps，上行峰值50Mbps 时延：控制面 IDLE ACTIVE:100ms 用户面 单向传输:SGWeNodeB-SGW MMEMME（Mobility Management Entity）功能：移动性管理、会

3、话管理，用户接入鉴权；移动性管理、会话管理，用户接入鉴权；S-GWS-GW（Serving Gateway）功能：终结无线接入部分的接口终结无线接入部分的接口，E-NodeB间切换的锚点，基于用户和承载的计费，服务网关，功能类似于SGSN。PDN-GWPDN-GW（PDN Gateway)功能：终结面向终结面向PDNPDN的的SGiSGi的接口的接口，3GPP/非3GPP的铆点，基于业务的计费，连接外网的网关，功能类似GGSN。SGSNGPRSUMTSLTENon-3GPPMMEHSSPCRFServing GWPDN GWBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS2aS1-US6aG

4、xS5/8GbIuS1-MMES12S3S4S11SGiS9S10User planeControl planeBTSInternetCorporateInternetOperator ServiceNetwork支持多种制式共接入EPS新部署l新建EPC网络MME、SGW、PGW、HSS、PCRF及无线eNB布点，与现网无对接l引入新号段，供LTE试点用户使用，应该是183l建议试点阶段维护、计费与现网独立l目前浙江独立布网，只有宏站eNodeBMMEHSSPCRFS-GWP-GWS1-US6aGxS5S1-MMES11SGiUser planeControl planeInternetlU

5、E通过eNB连接到EPC核心网，l信令面通过S1-MME接口与MME相连，进行用户注册、鉴权，在HSS判断用户合法性；lMME通过S11接口发送默认承载的消息给SGWlSGW通过APN在DNS解析出所承载的PGWlSGW通过S5接口把消息发送给PGWlP-GW通过Gx接口与PCRFi连接，对用户请求进行授权，策略分配、QOS的保证l用户面通过S1-U接口与SGW相连，lPGW通过SGI接口接入运营商网络UEEPS热点区域部署S4 SGSNGPRSTDLTEMMEHSSPCRFS-GWP-GWBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS1-US6aGxS5/8GbIuS1-MMES12S3

6、S4S11SGi S9S10User planeControl planeInternetS6a热点商用部署阶段目标：热点商用部署阶段目标：l实现核心网2G/TD/LTE融合组网l验证核心网统一计费，统一运维部署方案：部署方案：l部署Diameter信令网；引入新号段，用于发展LTE用户l现网SGSN升级为SGSN/MME，GGSN升级为S-GW/P-GWl统一进行网管部署l与计费平台对接EPS规模部署MME POOLGPRSTDLTEHSSPCRFS-GW/P-GW POOLBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS1-UGxGbIuS1-MMES12S11SGiS9User pla

7、neControl planeInternetS6a规模部署阶段目标：规模部署阶段目标：l全网G/T/L融合组网l用户数据全面融合部署方案：部署方案：lSGSN/GGSN全部升级为MME及S-GW/P-GW，多种制式共接入，简化网络结构l2/3G用户逐渐向4G用户迁移；lMME及S-GW/P-GW组POOL，提升网络安全并实现设备间的负载均衡LTE引入模式 模式一：小范围引入，孤岛式组网，进行技术试验此模式适用于当前阶段，主要由于LTE网络设备和终端推出时间较短，技术成熟度低，需要通过试验来验证产品、业务、组网、计费等个环节的成熟度。可选择少量城市进行小范围的现场试验，EPC核心网与LTE无线

8、网自成系统，与现网不互联。组网架构如图：15由于支持语音业务的LTE手机终端推出进程慢于数据卡类业务终端，因此该模式只为试验用户提供数据业务，只能在本地LTE实验网内漫游，不提供至2G/3G网络的漫游和切换LTE引入模式 模式二：全网引入并独立组网，不与现有的2G/3G网络互连，只提供数据业务此模式适用于LTE及EPC网络设备较成熟的阶段，具备全网部署的条件，并可联网实现LTE用户在网内的漫游，由于LTE手机终端成熟较晚，且VOIP业务的支持程度较弱，因此只为用户提供数据业务，考虑到该阶段LTE网络仍需进行相关实验，验证大范围组网特性，避免对现网改造和影响，也是单独组网，架构如图：16模式二要

9、求EPC网络除具备模式一的功能外，还要求不同省SGW间通过S5接口进行通信，全网MME与HSS间需全互联，需确定Diameter IP信令网组网方式。LTE引入模式 模式三：全网引入，与现有的2G/3G网络混合组网，只提供数据业务此模式适用于LTE及EPC网络设备已成熟的阶段，具备商用条件，可与现网互联、互操作，实现LTE用户在LTE网及现有2G/3G网中均可使用业务。该模式要求LTE用户使用LTE/2G/3G多模终端，由于手机终端的成熟时间相对网络设备较晚，所以只提供数据业务，组网架构如图：17大纲18EPS网元功能MMEE-UTRANMME是核心网唯一控制平面的是核心网唯一控制平面的设备，

10、主要功能有：设备，主要功能有：1.移动性管理移动性管理2.接入控制接入控制3.会话管理会话管理4.网元网元SGW/PGW选择选择5.存储用户信息存储用户信息6.业务连续性业务连续性E-UTRAN的实体的实体eNode：1.无线资源管理无线资源管理无线承载无线承载控制、无线许可控制，上控制、无线许可控制，上行和下行资源动态分配行和下行资源动态分配/调调度度2.头压缩及用户面加密头压缩及用户面加密3.UE附着时的附着时的MME选择选择4.根据用户根据用户QoS签约信息，签约信息，进行上行和下行的承载级进行上行和下行的承载级别的速率调整，对承载级别的速率调整，对承载级别的准入控制。别的准入控制。EP

11、C网元实体功能：网元实体功能：移动性管理：移动性管理：附着/去附着、跟踪区更新、切换和寻呼接入控制：接入控制：MME通过鉴权功能实现网络和 用户之间的相互鉴权和密钥协商，确保用户请求的业务在当前网络可用。会话管理：会话管理：对建立会话所必须的承载的管理，默认承载和专用承载。网元选择：网元选择：PGW和SGW的选择。信息存储：信息存储：MME要保存用户的状态，MM上下文和EPS承载上下文信息。包括，用户标识、跟踪区信息、鉴权信息、安全算法、网元地址、QOS参数。业务连续性：业务连续性：MME还能支持EPS与2G/3G建的业务互通。EPS网元功能Serving GatewayPDN Gateway

12、SGW位于用户面，对每个接入位于用户面，对每个接入LTE的的UE，一次只能有一个，一次只能有一个SGW为之服务，功能有：为之服务，功能有：1.会话管理会话管理:SGW能对承载进行建立、修改和释放，能存储EPS承载上下文2.路由选择和数据转发路由选择和数据转发:eNodeB间切换时，SGW做为本地锚定点在路径转发后，像源eNodeB发送结束标记，从新排序功能。3.QoS控制：控制：支持EPS主要承载的主要QoS参数.4.计费计费5.存储信息存储信息PGW位于用户面，是面向位于用户面，是面向PDN终结终结与与SGi接口网关，功能有：接口网关，功能有：1.IP地址分配：地址分配：用户UE的IP地址是

13、由PGW来分配的，静态和动态。2.会话管理：会话管理：支持EPS承载管理功能，建立、修改、释放，能根据APN进行域名解析并寻址到外网。3.PCRF选择选择4.路由选择数据转发路由选择数据转发5.QoS控制控制6.计费计费7.策略和计费执行策略和计费执行EPC网元实体功能：网元实体功能：EPS网元功能PCRFHSSPolicy and Charging Function策略计费控制功能，功能有：策略计费控制功能，功能有：1.策略控制决策。策略控制决策。2.对用户请求的业务授权、策对用户请求的业务授权、策略分配。略分配。3.基于流计费控制功能基于流计费控制功能4.反馈网络堵塞的情况反馈网络堵塞的情

14、况5.获取计费系统信息，反馈话获取计费系统信息，反馈话费使用情况等。费使用情况等。Home Subscriber Servers是存储用是存储用户签约信息数据库，与户签约信息数据库，与2G/3G中的中的HLR类似功能有：类似功能有：1.用户标识、编号和路由信息用户标识、编号和路由信息2.用户安全信息，用于鉴权和用户安全信息，用于鉴权和授权的网络接入控制信息授权的网络接入控制信息3.用户位置信息用户位置信息4.HSS用于鉴权、完整性保护和用于鉴权、完整性保护和加密的用户安全信息加密的用户安全信息5.HSS负责与不同域和子系统的负责与不同域和子系统的呼叫控制和会话挂你蓝实体呼叫控制和会话挂你蓝实体

15、进行联系。进行联系。EPC网元实体功能：网元实体功能：大纲22网络主要接口 S1-MMEeNB和MME之间的接口，S1-AP/SCTP/IP S1-U eNB和S-GW之间的接口，GTPv1-U.S3 MME和R8 SGSN之间的接口（或者R8 SGSN之间的接口），GTPv2-C.S4R8 SGSN和S-GW之间的接口，控制面GTPv2-C，用户面GTPv1-U.S5Serving GW和PDN-GW之间的接口，两网元属于同一PLMN,GTPv2-C.S6a MME和HSS之间的接口，基于Diameter/SCTP/IP.23网络主要接口 Gx PCRF和P-GW（PCEF）之间的接口，Di

16、ameter/SCTP,TCP/IP S8S-GW（漫游地）和P-GW（归属地）之间的接口，类似于Gp接口.S9归属地PCRF和漫游地PCRF之间的接口.S10MME间接口，GTPv2-C S11MME和S-GW之间的接口，GTPv2-C24S1接口S1接口分为用户面和控制面，控制面协议为S1-MME，用户面协议为S1-U，如下图：25eNodeBMMES-GWS1-US1-MMEUser planeControl planeeNodeBS-GWMMEv一个eNodeB可以连接多个MME和SGW；vS1用户面S1-U协议栈为GTP-U/UDP/IP，主要传输eNodeB和SGW之间的用户数据；

17、vS1控制面S1-MME协议栈为S1-AP/SCTP/IP支持eNodeB和MME之间一系列的信令功能；vS1-AP信令过程有CLASS1和CLASS2俩类 CLASS1：有应答，成功或失败的应答CLASS2：无应答X2接口X2接口是eNodeB间的协议，如下图：26eNodeBX2-UeNodeBX2用户面接口：用户面接口：vX2-U接口用于在eNodeB之间传输用户数据，这个接口只在UE从一个eNodeB移动到另一个eNodeB时使用，实现数据转发，X2-U用户面使用GTP-U协议。X2-CUser planeControl planeX2控制面接口：控制面接口：vX2-C接口支持eNod

18、eB之间信令，与用户移动有关，目的是在eNodeB建传递用户上下文信息。vX2-C接口支持负载指示，向相邻的eNodeB发送负载状态指示信令，支持负载平衡管理或是最优切换门限和切换判决。GTP协议概念：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。分类：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。27OFDMA28OFD

19、MAOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。优点：优

20、点：l频谱分配方式灵活，能适应1.4MHz-20MHz的带宽配置，不需要保护带，频谱利用率高。l合理配置循环前缀CP，能有效克服无线环境中多径干扰引起的ISI，保证小区内用户的相互正交，改善小区边缘覆盖。l支持频率维护的链路自适应和调度，对抗信道的频率选择性衰落，获得多用户分集增益，提高系统性能。l子载波带宽在15KHzd 数量级，每个子载波经历的是频谱的平坦衰落，使接收机在均衡容易实现。l与MIMO技术相结合，利用MIMO在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数数据流，又克服MIMO不抗频率选择性深衰落的弱点。缺点：缺点：l对时域和频域的同步要求高，子载波间隔小，系统对频率偏移敏感，收发二端

21、晶振的不一致也会引起ICI，频偏估计不精确会导致信号检测性能下降。l移动场景中多普勒频移引起的频偏同样会导致ICI，需要设置合理的频率同步参数。lOFDM的峰均功率比PAPR高，对功放的线性度和动态范围要求高。多天线技术MIMO29vMIMO：Multiple-Input Multiple-Out-put多输入多输出技术，全新的无线局域网技术，速度可达600Mbps。v有时被称作空间分集，因为它使用多空间通道传送和接收数据。只有站点（移动设备）或接入点（AP）支持 MIMO 时才能部署 MIMO。v原理是将待发送数据分解为多层并行的数据流，利用空间维度资源，有多根天线同时发射，经不同的天线信道

22、到达接收端，由多根天线接收，并根据各数据流的空间特性还原出数据流。MIMO优点：优点：v阵列增益：可以提高发射功率和进行波速赋形。v分集增益：可以改善信道衰落造成的干扰。vMIMO 技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。v信道容量随天线数量增大而线性增大，MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。v利用MIMO技术可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。30完整的完整的EPCEPC产品系列产品系列MME/SGSNS/P-GW/GGSN/PDSN/HA/HSGWHSSCGPCRFATCAPGPATCAATCAATCAUSN9810UGW9811HSS9820CG9812RM9000P G PP G P华为核心网设备可平滑升级支持华为核心网设备可平滑升级支持EPCEPC架构架构l华为核心网采用共平台策略，所有产品系列基于高性能的ATCA、PGP平台l可支持2G、TD-SCDMA、LTE、Wifi共接入谢谢！31谢谢观赏！