LTE新技术培训-核心网专业第二部分

中国通信服务集团市场部2012年4月核心网网络演进及组网策略LTE新技术培训之一2课程概述EPC关键技术介绍运营商的组网策略课程目的课程内容本课程主要介绍核心网的演进策略、不同网络之间的互操作及运营商的组网策略。•语音互操作技术•数据互操作技术•网络现状分析•核心网的演进策略分析•EPC核心网的组网•网元设置原则核心网的演进趋势3核心网的演进趋势3GPP标准进展•2000年冻结的R99是第一个3G标准，是个过渡版本，没有商用。•2001年冻结的R4是第一个商用3G版本，在核心网电路域引入软交换，实现控制与承载分离。•2002年冻结的R5在核心网引入IMS网络，实现核心网的融合发展，但是R5版本还不足以商用，直到2005年R6冻结后，对IMS的功能进行了增强，达到了商用要求。•2008年底冻结的R8版本提出EPC，是一个较为完善的版本，也是第一个EPC商用的版本4核心网架构向EPC演进S-GWMMEeNodeBGGSNSGSNRNCNodeBHAPDSNRNCNodeB电路域语音/SMS电路域语音/SMSIP多媒体子系统互联网互联网GSM/TD-SCDMACDMAEPC分组域的演进P-GW5核心网演进的目标系统架构6课程概述EPC关键技术介绍运营商的组网策略课程目的课程内容本课程主要介绍核心网的演进策略、不同网络之间的互操作及运营商的组网策略。•语音互操作技术•数据互操作技术•网络现状分析•核心网的演进策略分析•EPC核心网的组网•网元设置原则核心网的演进趋势7关键技术介绍互操作的技术背景介绍与3GPP 2/3G核心网的互操作技术•语音互操作技术•数据互操作技术与非3GPP 2/3G核心网的互操作技术•语音互操作技术•数据互操作技术8互操作的技术背景介绍初期网络建设覆盖不全希望2/3G业务获得更好的业务质量在升级至4G终端后，希望保留原号码移动过程中希望业务不会中断（如：高速行驶的车内的进行的视频会议）在4G覆盖的区域内希望总能够使用4G接入SGSNUTRANGERANGGSNMMES-GWE-UTRUANP-GWPDN互通？原2/3G用户通过GU接入EPC切换？4G终端离开LTE覆盖9与3GPP2/3G核心网的语音互操作技术（1）方案1：CSFB(CircuitSwitchedFallback)CSFallBack是3GPP为LTE引入初期定义的一种标准的话音业务过渡方案。其本质就在于终端仍然使用现有网络(如2G、3G的电路域)，通过传统的电路域承载方式进行话音业务。终端驻留在LTE，呼叫建立前先重选会2G/TD，CS提供语音。优势：充分利用现有2G网络，对网络改动较小，终端成本低劣势：2/3G连续覆盖，部分网元升级10与3GPP2/3G核心网的语音互操作技术（2）方案2：SRVCC(SingleRadioVoiceCallContinuity)3GPP提出的一种VoLTE语音业务连续性方案，主要是为了解决当单射频UE在LTE/Pre-LTE网络和2G/3GCS网络之间移动时，如何保证语音呼叫连续性的问题，即保证单射频UE在IMS控制的VoIP语音和CS域语音之间的平滑切换。优势：运营商部署VoIMS语音方案不依赖于终端，业务适应能力强；劣势：需要升级现网MSC。11S1-CS1-US11E-UTRUANMMES-GWS5GERANUTRANSGSNHSSS6aIuGbPDN-GWSGiPCRFGxEPSRxPDNR8以前的PS中，SGSN与GGSN之间通过Gn/Gp接口、SGSN和SGSN之间通过Gn/Gp接口互通，执行GTPv1信令EPC网络中，MME与S-GW通过S11接口、MME和MME之间通过S10接口互通，执行GTPv2信令因此，至少需要一个网元同时支持GTPv1/GTPv2和UMTS/EPS流程、在互通过程中面向网络左右扮演不同的角色、提供用户上下文的映射转换、重建和更新用户面隧道。LTE与3GPP 2G/3G网络的数据互操作（1）GTPv2BearerGTPv1PDPGn?LegacyGUNetwork12Page 12GTPv1和GTPv2版本的比较(控制面)（2）GTPv1GTPv2应用接口仅Gn/GpS3、S4、S5/S8、S10、S11组类信元不支持支持(GroupedIE)编码格式TV或TLVTLIV同类IE区分只能通过信元在消息中出现的顺序区分引入Instance用来区分同一条消息中相同类型、不同用途的信元(如F-TEID和Bearer-Context)GroupedIE直通通过重复定义子参数由于引入了Grouped类型信元，可以很容易通过定义Group内的子信元避免重复Fallback并未明确定义与GTPv0之间fallback的场景明确定义了GTPv2fallbacktoGTPv1的场景机制；明确定义不支持GTPv2fallbacktoGTPv0其他N/A支持多Bearer的批量操作，Piggyback堆叠消息等技术优点简单应用的接口广泛，便于产品融合组类信元可实现信元嵌套，使用灵活同类型信元不再需要维护排序缺点与GTPv2优势相反复杂13LTE与3GPP 2G/3G网络的数据互操作（3）P-GWMMES-GWE-UTRUANSGSNUTRANGERANGnS5GnE-UTRAN与Pre-R8UMTSCore互通EPS与UMTS之间通过GTPv1接口互通传统的UMTSPS网络和SGSN不需要作任何改动P-GW和SGSN之间通过Gn接口互通，P-GW扮演UMTSPS网络中GGSN的角色MME与SGSN之间通过Gn接口互通，MME在移动切换管理过程中扮演UMTSPS网络中SGSN的角色方案一14SGSNMMEGnGnS-GWP-GWLegacyCoreEPCLTE与3GPP 2G/3G网络的数据互操作（4）PDNIu-PSS1-UUserPlaneviaIu-PSUserPlaneviaGnUserPlaneinE-UTRANGTPv1流程实现参考TS23.401–“AnnexD(normative):InteroperationwithGn/GpSGSNs”在传统的PacketCore网络层面，Gn/GPSGSN无需感知与EPC的互通与操作，继续执行GTPv1信令，在移动切换流程中只需要将MME视为Gn/GpSGSN、将PGW视为GGSN即可在EPC网络层面，MME和P-GW分别实现传统PacketCore中的SGSN和GGSN功能，与传统SGSN通过Gn互通互切换MME实现PDPContext和EPSBearer的映射转换以及QoS的转换GERAN/UTRANE-UTRANeNodeBHLR/HSSGr15P-GWMMES-GWE-UTRUANS4SGSNUTRANGERANS4S3Iu/GbE-UTRAN与R8UMTSCore互通EPS与UMTS之间通过GTPv2接口互通传统的UMTSPS网络需要升级至R8S-GW和SGSN之间通过S4接口互通，交互GTPv2信令，并在非DT部署下执行数据面报文的转发MME和SGSN之间通过S3接口互通，并实现移动切换管理过程中的S10接口功能LTE与3GPP 2G/3G网络的数据互操作（5）方案二16SGSNMMES3S4S-GWP-GWPDNS12S1-US5UserPlaneviaS12UserPlaneviaS4UserPlaneinE-UTRANGTPv2LegacyCoreEPC流程实现参考TS23.401–”5.3.3TrackingAreaUpdateprocedures”和“5.5.2InterRAThandover”在传统PacketCore网络层面，S4-SGSN需要感知与EPC的互通与操作，面向EPC执行GTPv2信令在EPC网络层面，MME和P-GW可以感知与传统PacketCore的互通与操作S4-SGSN实现EPSBearer到PDPContext的映射转换以及QoS的转换MME实现PDPContext到EPSBearer的映射转换以及QoS的转换GERAN/UTRANE-UTRANeNodeBHLR/HSSS6d方案一LTE与3GPP 2G/3G网络的数据互操作（6）17Page 17LTE与3GPP 2G/3G网络的数据互操作：方案比较InteroperationwithGn/GpSGSNInterRATHO/AreaUpdate组网形式SGSN与P-GW直接互通，EPC中的S-GW周边网络不需要调整；SGW与S-GW直接互通，P-GW周边不需要作任何调正；信令流程EPC流程+传统的UMTSCN流程完全的EPC流程GTP-C(1)SGSN和MME通过Gn建立GTP隧道(2)SGSN和PGW通过Gn/Gp建立GTP隧道(1)SGSN和MME通过S3接口建立GTP隧道(2)SGSN和SGW通过S4接口建立GTP隧道GTP-U(1)基于SGSN和P-GW间Gn接口(非DT)(2)基于UTRAN和P-GW间Iu-PS接口(DT)(1)基于SGSN和S-GW间S4接口(非DT)(2)基于UTRAN和S-GW间S12接口(DT)安全网元需求(1)PGW支持GTPv1/GTPv2(2)MME支持GTPv1/GTPv2(3)切换到GU接入后，不再需要S-GW(1)SGSN支持GTPv1/GTPv2(S4SGSN)(2)切换到GU接入后，需要S-GW优点投资小，部署快，不需要升级原2/3G网络设备EPC核心网信令流程统一，整个网络中只存在一个GTP协议版本；易于维护，简化对维护人员的培训缺点EPC核心网不是完全的EPS流程，维护人员需要同时掌握2/3G和4G的信令流程，对新入维护人员必须再回头培训GTPv1的知识需要对原2/3G网络中的SGSN进行升级投资；部分SGSN产品由于平台限制无法或很难再升级为R8版本18LTE与3GPP2 2G/3G网络的互操作(1)对于CDMA移动网络运营商来说，由于涉及到不同标准组织定义的不同的网络之间的互操作，不同的接口、不同的协议需要得到互通，从CDMA向LTE演进要考虑的问题将比从WCDMA/GSM向LTE演进要复杂得多。对于CDMA运营商来说，EPC网络和HRPD网络之间需要解决数据业务切换和业务连续的问题，因此HRPD需升级为eHRPD网络实现与EPC网络实现互通。19CDMA和LTE互操作网络架构MSCeBSCBTSUEIWSS102CDMA1XCDMAeHRPDLTECDMA与LTE互操作带来的好处语音与数据业务的连续性统一管理用户签约数据（HSS）统一的多PDN连接（CTWAP、CTNET…）统一的数据锚点（PGW）统一的计费点（PGW）简化鉴权流程，缩短切换时延升级HRPD为eHRPD网络，需新增HSGW，无线升级BSC为eAN。20LTE与3GPP2 2G/3G网络的互操作（2）PDSNHSGWLTEeHRPDHRPDAN/PCFeAN/ePCFLTE业务平台SGWMMEPGWLTE/eHRPD终端HRPD终端eHRPDEPCHRPDAAAHSS/AAAHAInternetEVDO业务平台LTE&EVDO业务平台PGW是LTE和eHRPD的统一数据锚点，可以保证切换前后终端的IP地址不变，终端在切换后，将自动为PDN连接重建承载，保证切换前后的多APN并发及业务体验。21LTE与3GPP2 2G/3G网络的语音互操作（1）InterneteNodeBBSCMSCe/VLRHLRSGWPGWMMEHSSCDMA1xLTESVLTE终端BTS21应用场景：LTE与语音网同步支持(SimultaneousVoiceandLTE),不需要对现有网络做改造。业务提供：LTE网络提供PS域数据业务，语音和短消息业务由CS网络提供基本原理:两张网络叠加，通过终端实现两张网络同时注册，不需要网络之间的交互。SVLTE方式22LTE与3GPP2