LTE系统结构及流程

HANTELELTE系统结构及EPC信令流程2013年10月目录ContentsEPC主要信令流程相关学习材料HANTELELTE网络结构与协议HANTELELTE网络结构与协议HANTELE3HANTELELTE标准化历程R8—2008年12月发布的LTER8系列规范，是第一个LTE可商用的标准文本。R9—针对R8阶段没有完成和包含的特性，是R8版本的完善和增强。R9主要包括LTE终端定位技术、增强的下行双流波束赋形传输、eMBMS基本功能、网络自优化（SON）、HomeeNodeB功能等。LTE-A(R10)—载波聚合、增强的上下行MIMO、协作多点传输CoMP、中继（Relay）、异构网（HeterogeneousNetwork）。4HANTELELTE网络结构5LTE核心网即演进型分组核心网（EPC），EPC网络设备包括移动性管理设备（MME）、服务网关（S-GW）、PDN网关（P-GW）、服务GPRS支持节点（SGSN）、归属签约用户服务器（HSS）以及策略和计费控制单元（PCRF）等组成。其中S-GW和P-GW可以合设，也可以分设。HANTELELTE网元功能6MME的主要功能包括：支持NAS信令及其安全、跟踪区域（TrackingArea）列表的管理、P-GW和S-GW的选择、跨MME切换时MME的选择、在向2G/3G接入系统切换过程中SGSN的选择、用户的鉴权、漫游控制以及承载管理、3GPP不同接入网络的核心网络节点之间的移动性管理，以及UE在ECM-IDLE状态下可达性管理等。S-GW是终止于E-UTRAN接口的网关，该设备的主要功能包括：eNodeB间切换时的本地锚定点、3GPP不同接入系统间切换时的移动性锚点、执行合法侦听功能、数据包的路由和前转、上下行传输层的分组标记、ECM-IDLE状态下分组缓存及寻呼触发、计费等。P-GW是面向PDN终结于SGi接口的网关，该设备的主要功能包括：基于用户的包过滤功能、合法侦听功能、UE的IP地址分配功能、上下行传输层的分组标记、计费、门控、QoS控制、承载控制等。HSS是用于存储用户签约信息的数据库，该设备的主要功能包括：存储用户签约信息、用户鉴权、位置信息管理等。PCRF终结于Rx接口和Gx接口，该设备主要功能包括：提供基于业务数据流的QoS控制、门控和计费控制等。HANTELEEPC系统接口功能7SGiS12S3S1-MMEPCRFGxS6aHSSOperator'sIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)RxS10UESGSNLTE-UuE-UTRANMMES11S5ServingGatewayPDNGatewayS1-US4UTRANGERANS1-MME:ReferencepointforthecontrolplaneprotocolbetweenE-UTRANandMME.S1-U:ReferencepointbetweenE-UTRANandServingGWfortheperbeareruserplanetunnellingandintereNodeBpathswitchingduringhandover.S3:Itenablesuserandbearerinformationexchangeforinter3GPPaccessnetworkmobilityinidleand/oractivestate.S4:ItprovidesrelatedcontrolandmobilitysupportbetweenGPRSCoreandthe3GPPAnchorfunctionofServingGW.Inaddition,ifDirectTunnelisnotestablished,itprovidestheuserplanetunnelling.S5:ItprovidesuserplanetunnellingandtunnelmanagementbetweenServingGWandPDNGW.ItisusedforServingGWrelocationduetoUEmobilityandiftheServingGWneedstoconnecttoanon-collocatedPDNGWfortherequiredPDNconnectivity.S6a:Itenablestransferofsubscriptionandauthenticationdataforauthenticating/authorizinguseraccesstotheevolvedsystem(AAAinterface)betweenMMEandHSS.S8:Inter-PLMNreferencepointprovidinguserandcontrolplanebetweentheServingGWintheVPLMNandthePDNGWintheHPLMN.S8istheinterPLMNvariantofS5.S9:Itprovidestransferof(QoS)policyandchargingcontrolinformationbetweentheHomePCRFandtheVisitedPCRFinordertosupportlocalbreakoutfunction.HANTELEEPC系统接口功能8S10:ReferencepointbetweenMMEsforMMErelocationandMMEtoMMEinformationtransfer.S11:ReferencepointbetweenMMEandServingGW.S12:ReferencepointbetweenUTRANandServingGWforuserplanetunnellingwhenDirectTunnelisestablished.ItisbasedontheIu-u/Gn-ureferencepointusingtheGTP-UprotocolasdefinedbetweenSGSNandUTRANorrespectivelybetweenSGSNandGGSN.UsageofS12isanoperatorconfigurationoption.S13:ItenablesUEidentitycheckprocedurebetweenMMEandEIR.SGi:ItisthereferencepointbetweenthePDNGWandthepacketdatanetwork.Packetdatanetworkmaybeanoperatorexternalpublicorprivatepacketdatanetworkoranintraoperatorpacketdatanetwork,e.g.forprovisionofIMSservices.ThisreferencepointcorrespondstoGifor3GPPaccesses.Gx:Itprovidestransferof(QoS)policyandchargingrulesfromPCRFtoPolicyandChargingEnforcementFunction(PCEF)inthePDNGW.Rx:TheRxreferencepointresidesbetweentheAFandthePCRFintheTS23.203[6].SBc:ReferencepointbetweenCBCandMMEforwarningmessagedeliveryandcontrolfunctions.SGiS12S3S1-MMEPCRFGxS6aHSSOperator'sIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)RxS10UESGSNLTE-UuE-UTRANMMES11S5ServingGatewayPDNGatewayS1-US4UTRANGERANHANTELELTE系统协议栈9HANTELEEPC协议汇总10接口连接网元协议S1-MMEeNodeB-MMES1-AP/SCTP/IP/L2/L1S1-UeNodeB-S-GWGTP-U/UDP/IP/L2/L1S3SGSN-MMEGTP-C/UDP/IP/L2/L1S4SGSN-S-GWGTP-C/UDP/IP/L2/L1GTP-U/UDP/IP/L2/L1S5S-GW-P-GWGTP-C/UDP/IP/L2/L1GTP-U/UDP/IP/L2/L1PMIPTunnelingLayerS6aMME-HSSDiameter/SCTP/IP/L2/L1S7(Gx)PCRF-P-GW(PCEF)Diameter/SCTP/IP/L2/L1S8S-GW-P-GW(InterPLMN)SameasS5S9V-PCRF-H-PCRFDiameter/SCTP/IP/L2/L1S10MME-MMEGTP-C/UDP/IP/L2/L1S11MME-S-GWGTP-C/UDP/IP/L2/L1S12UTRAN-S-GWGTP-U/UDP/IP/L2/L1S13MME-EIRSGiP-GW-Operator'sIPnetworkDHCP,Radius,L2TP,GRERxPCRF-Operator'sIPServiceDiameter/SCTP/IP/L2/L1HANTELEX2接口协议11eNBMME/S-GWMME/S-GWeNBeNBS1S1S1S1X2X2X2E-UTRANX2-APTransportNetworkLayerUserTransportNetworkPlaneControlPlaneUserPlaneTransportUserNetworkPlaneRadioNetworkLayerGTP-UUDPIPDatalinklayerPhysicallayerUserPlanePDUsSCTPIPDatalinklayerPhysicallayerX2InterfaceprotocolstructureX2接口是eNodeB之间的接口。X2接口的定义采用了与S1接口一致的原则，因此X2接口的用户平面协议结构和控制平面协议结构均与S1接口类似。HANTELEEPS系统标识12（1）全球唯一临时标识符（GloballyUniqueTemporaryUEIdentity,GUTI）MME要给UE分配全球唯一临时标识符GUTI，目的是提供UE永久标识IMSI的保密性。GUTI包括两部分：•用于唯一标识分配GUTI的MME，即GUMMEI；•用于唯一标识该MME中的UE，即M-TMSI。在寻呼时，UE是用S-TMSI来进行寻呼的。S-TMSI由MMEC和M-TMSI组成。HANTELEEPS系统标识13（2）跟踪区域标识符（TAI）和跟踪区列表TAI用于标识跟踪区域。TAI由MCC，MNC和TAC组成。E-UMTS可以让UE向多个跟踪区域注册，多个跟踪区域组成TA列表。只要UE仍然在它所注册的TA列表内，除了周期性的TA更新外，UE无须任何TA更新。多个TA注册机制有助于位于跟踪区域边缘的终端降低TA更新次数。UE的TAI由MME负责分配，MME可以在用户附着或跟踪区更新时，将跟踪区列表发给用户。UE认为已向整个TA列表进行了注册，直到进入一个不属于列表的TA或从网络得到了更新的列表。（3）eNBS1-APUEID该标识符用于在S1-MME参考点的eNodeB侧来临时标识UE，在一个eNodeB内是唯一的。（4）MMES1-APUEID该标识符用于在S1-MME参考点的MME侧来临时标识UE，在一个MME内是唯一的。（5）EPS承载标识符（EPSBearerIdentity,EBI）EPS承载标识符由MME分配，用于唯一标识UE接入到E-UTRAN的一个EPS承载，在承载建立过程中传递给S-GW/P-GW使用。EPS无线承载（RadioBearer）用于UE和eNodeB间传输E-RAB分组，EPS无线承载与EPS承载存在着一一映射，这种映射是由