4GTD-LTE核心网关键技术及流程

TD-LTE网络架构及关键技术介绍苑红研究院网络所提纲TD-LTE网络架构，特性，组网方案•网络架构及网元功能•TD-LTE网络变化•LTE核心网分阶段部署方案•扩大规模试验阶段核心网组网架构•LTE核心网融合组网TD-LTE关键技术•码号•与现网互通•信令网•国际漫游•用户数据管理•QoS•策略控制•计费•IPv6TD-LTE业务•SGs短信•CSFB•VoLTE/SRVCC支持2G/3G/LTE/WLAN接入的EPC标准架构及网元功能SGSN2GTDLTEHSSBTSBSCNodeBRNCeNodeBS1-US6aGxGbIuS1-MMES11SGiMMEPCRFS9InternetSGWPGWS5/8SAEGWS6dS10CGS4S3AFRxACWlan接入网关APWLan主要功能实体-(1)用户数据设备--HSS:主要提供移动性管理、鉴权、用户签约等功能-(2)核心网EPC设备-MME：LTE接入下的控制面网元，主要负责移动性管理、会话管理、P-GW/S-GW选择等功能，相当于传统GnSGSN的控制面功能；-SAE-GW：S-GW提供分组路由和转发功能，相当于传统GnSGSN的用户面功能；P-GW提供承载控制、计费、地址分配和非3GPP接入等功能，相当于传统的GGSN-(3)资源策略控制设备--PCRF:策略控制服务器，提供数据业务QoS保障和资源管控；--AF:业务策略提供点-(4)无线接入网设备-eNodeB:负责无线资源管理，集成了类似2G/TD基站和基站控制器的功能；TD-LTE网络的变化核心网用户数据协议/信令网业务无线LTE网络的变化LTE无线网络采用OFDM和MIMO等全新技术，在承载能力、网络特性和网络建设优化等方面发生了很大变化与2G/3G不同，EPC核心网是一张更加扁平的全IP网络，没有电路域，采用控制面和用户面分离的架构LTE使得移动宽带、实时交互、Push类业务的实现成为可能，LTE下传统话音、短信、彩信业务均承载在分组域LTE网络引入了新的用户数据网元（EPS-HSS和IMS-HSS)，在接口、网元功能和存贮的用户数据等方面相比HLR均发生了较大变化与2G/3G相比，LTE网络采用的协议是面向IP网络的新协议，信令网的路由方式也发生了很大变化无线：TD-LTE无线网络关键变化eNBMME/S-GWMME/S-GWeNBeNBS1S1S1S1X2X2X2E-UTRAN一、网络架构扁平，辅助以快速调度，降低用户业务时延二、OFDM与MIMO技术结合使用提升频谱效率三、简化协议状态，从3G的五个状态简化为两个，实现状态的快速转换，保证多用户同时在线业务体验四、频谱资源非对称、易于使用零散的频率；FDD需要对称的两段频率，TDD无需对称频率五、灵活的TDD帧结构，可根据业务特点灵活配置帧结构Handover3.CELL_PCH4.URA_PCH1.CELL_DCH5.UTRA_Idle1.E-UTRARRC_CONNECTED2.E-UTRARRC_IDLE3.GSM_Idle/GPRSPacket_Idle2.GPRSPackettransfermode1.GSM_ConnectedHandoverReselectionReselectionReselectionConnectionestablishment/releaseConnectionestablishment/releaseConnectionestablishment/releaseCCO,ReselectionCCOwithNACC2.CELL_FACHCCO,Reselection3G状态LTE状态2G状态EPC核心网：网络架构和网元功能变化•仅有分组域，无电路域•控制和承载分离，网络结构扁平化•基于全IP架构2G/TDLTE/SAE控制面网元SGSNMMES4SGSN（2G/3G接入下的控制面网元）用户面网元GGSNSAE-GW（S-GW+P-GW）用户数据网元HLRHSS计费网元GPRSCGEPCCG路由寻址GPRSDNSEPCDNSMMEeNodeBSAEGWGGSNBSCSGSNNodeBRNCBTS网络功能变化•支持多接入：支持2G/3G/LTE等多种接入方式•永远在线：与2G/3G网络不同，用户开机附着时就建立数据通道•ISR：通过UE在2G/3G和LTE网络中双注册，减少空闲态下网络重选信令。由于数据终端移动性需求较弱，建议体制一阶段不考虑引入ISR，以避免对2G/3G分组域核心网影响过大•引入MME、S-GW/P-GW（S-GW和P-GW可物理合设为SAEGW）、HSS新设备节点及EPCCG、EPCDNS，暂不引入S4SGSN设备•支持2G/TD/LTE接入；支持永远在线；暂不引入ISR功能设备节点变化网络架构变化相比于2G/TD，EPC核心网在设备节点、网络架构、网络功能等方面有了新的变化。引入网元及功能TD-LTE业务特性和业务机制均发生变化业务特性变化电信业务机制变化电信业务特性变化LTE使得移动宽带、实时交互、Push类业务的实现成为可能LTE时延大为降低：使得提供实时交互型业务(如：在线游戏)成为可能（控制面时延小于100ms，用户面时延小于5ms）3LTE更高的带宽：使得提供移动宽带多媒体类业务成为可能。上行100Mbps，下行50Mbps。IPv6+永远在线：使得实现Push业务成为可能，打破了NAT带来的性能和业务开展瓶颈12LTE下传统话音、短信、彩信业务均承载在分组域，与2G/TD机制发生了变化LTE语音和可视电话均向高清化发展，彩信向大容量发展，RCS也成为可能MMEMSCMMEMSCSMSC短信通过LTE与电路域的配合提供短信业务彩信•原有方式•直接推送MMSC(2)Pull彩信LTE(1)Push短信MMSCPush彩信LTE语音•CSFB:呼叫需从LTE回落到电路域•VoLTE/SRVCC：由LTE与IMS提供话音，并通过LTE与电路域互操作确保业务连续性RCS•增强型通讯录•内容共享•即时消息•文件传输高清可视电话TD视频电话分辨率为QCIF(176×144)，最高帧率15帧/秒高清视频通话分辨率至少为VGA(640×480)，最高帧率30帧/秒LTE物理层技术的革命以及网络架构的革新给业务特性和业务机制均带来了变化组网方案全融合核心网HSS/HLRTD-LTEMME/SGSNSAEGW/GGSNEPCDNSCS域核心网EPCCGMSCServer2G/TD扩大规模试验规模商用独立组网（规模试验）LTE核心网(EPC)分阶段部署方案1、规模试验一、二阶段，单厂家LTE独立组网，验证LTE基本功能；2、扩大规模试验阶段，采用新建EPC融合核心网的形式，实现互通，最大限度减少对现网的影响；3、试商用初期和大规模商用时，新建融合设备，或者现网GPRS设备演进升级为核心网全融合设备，有效保护已有投资。2G/TDSGSNGGSN2G/TD新建融合核心网HSS/HLRTD-LTEGPRS核心网EPCDNSGPRSCGCS域核心网HLREPCCGMSCServerGPRSDNSMMESAEGW/GGSNMME/SGSNHSS/HLR2G/TDSGSNGGSNEPC独立组网TD-LTEGPRS核心网DNSGPRSCGCS域核心网HLREPCCGMSCServerGPRSDNSSAEGWMMEHSS2G/TD/LTE核心网融合组网——必要性第9页MME与SGSN、SAEGW与GGSN、HSS与HLR在网络中的作用及位置基本相同，各厂家采用相同的硬件平台（新设备及大部分现有设备），具备融合条件2G/3G无线MME/SGSNSAEGW/GGSN用户面SGSNHLR七号信令LTE无线SAEGWMMEHSS控制面GGSN外部数据网外部数据网Diameter信令LTE无线2G/3G无线HSS/HLR控制面用户面外部数据网•共享信令面、数据面、CPU、内存等硬件资源，提高板卡利用率和生命周期，有效避免2G/TD用户转为LTE用户后的资源浪费情况。•减少设备数量，降低对机房、电源、网络设备等需求，节省配套资源。资源共享，提高投资效益•减少运维节点，简化网络架构，降低OPEX，统一OAM，便于运营维护。便于维护管理•MME与SGSN融合后，系统间互操作信令由网元之间变为内部处理，一定程度上可减少互操作时延。•SAEGW与GGSN融合后，可保障LTE用户在系统间互操作时的业务连续性。优化业务质量2G/TD/LTE核心网融合组网——MME与SGSN融合•方案一：现网改造，即直接改造现网SGSN为MME/SGSN，接入LTE无线网。•方案二：新建MME/SGSN融合设备，接入LTE和2G/TD无线网。•建议统一规划，纳入现网SGSNPOOL，同时在具备条件的情况下组建MMEPOOL。•方案三：新建支持融合的MME设备，仅具备MME能力、接入LTE无线网，后续再考虑接入2G/TD无线网。MME与SGSN融合有以下三种方案：方案一为目标方案，建议加快现网SGSN融合改造试点，同时考虑目前分组域业务增长较快，SGSN设备仍在大规模扩容，且建设初期LTE容量需求较小，为减小对现网影响，建议：对于SGSN容量紧张，仍需进行扩容的省份，可采用方案二对于现网SGSN仍有空余容量的省份，可在试点基础上，采用方案一实现MME/SGSN融合。已建LTE试验网的省：采用扩容改造扩大规模试验网建设的MME，接入2G/TD用户实现融合。方案比较方案一方案二方案三LTE用户体验有利于LTE与2G/TD互操作相对略差对现网的影响直接改造现网设备，影响较大需接2G/TD无线网，影响略小无影响网络演进符合符合符合维护管理简单简单可能引入新厂家，相对复杂建设周期考虑安全性，建设进度相对较慢相对较快相对最快存在的问题尚未进行现网SGSN融合改造试点尚未进行新设备同时接入LTE和2G/TD无线网测试暂时未实现融合，仍独立组网2G/TD/LTE核心网融合组网——SAE-GW与GGSN融合•方案一：现网改造，即直接改造现网GGSN为SAEGW/GGSN，负责LTE和2G/TD用户的业务。•方案二：新建SAEGW/GGSN融合设备，负责2G、TD及LTE用户业务。•方案三：新建SAEGW/GGSN融合设备，仅负责LTE用户在LTE和2G/TD网络下的业务，后续再考虑负责2G、TD用户业务。SAE-GW与GGSN融合有以下三种方案：已建LTE试验网的省：采用扩容扩大规模试验网建设的SAEGW/GGSN，接入2G/TD用户实现融合。同时需改造北京、广州现网2对骨干GGSN为骨干PGW/GGSN。方案一为目标方案，建议加快现网GGSN融合改造试点，考虑目前分组域业务增长较快，GGSN设备仍在大规模扩容，且建设初期LTE容量需求较小，为减小对现网影响，建议：对于GGSN容量紧张，仍需进行扩容的省份，可采用方案二对于现网GGSN仍有空余容量的省份，可在试点基础上，采用方案一实现融合方案比较方案一方案二方案三LTE用户体验相同对现网的影响1.直接改造现网设备。——无影响2.LTE速率远高于2G/TD，且业务模型仍在摸索中，当融合设备上LTE用户较多时，可能影响2G/TD用户体验。同方案一，但范围相对略小。网络演进符合符合符合维护管理简单可能引入新厂家，维护管理相对复杂建设周期考虑安全性，建设进度相对较慢相对较快相对最快存在的问题尚未进行现网设备融合改造试点无无2G/TD/LTE核心网融合组网——HSS与HLR融合•升级LTE覆盖的本地网所有HLR为2G/TD/LTE融合HSS/HLR，对不支持HSS/HLR融合的现网HLR进行替换。•主要特点：•优点：HSS/HLR共享硬件资源；不需BOSS额外改造；长期投资最小；不涉及其他方案向目标演进时需将不同HLR、HSS中的用户数据合并至一个HSS/HLR的问题；不涉及多点开通，不改变业务流程，用户体验最好。•缺点：初期投资相对较高；替换不支持的HLR，由于涉及用户数据搬迁，工程量大，工期紧张，特别是广东等省，