EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

PotevioCompanyLimitedEPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)課程內(nèi)容第一章

EPC系統(tǒng)概述第二章

EPC硬件體系結(jié)構(gòu)第三章EPC軟件體系結(jié)構(gòu)第四章EPC典型配置和組網(wǎng)方式2EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)TD-LTE寬帶接入系統(tǒng)介紹TD-LTE寬帶接入系統(tǒng)是基于3GPPTD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的寬帶專網(wǎng)系統(tǒng)，用于滿足各種類型的行業(yè)性通信需求。該系統(tǒng)主要由終端系統(tǒng)CPE、無線接入網(wǎng)絡(luò)E-UTRAN、分組核心網(wǎng)絡(luò)EPC、操作維護(hù)系統(tǒng)eOMC組成。3EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)TD-LTE背景TD-LTE背景隨著移動通信技術(shù)的不斷成熟和用戶需求的不斷提升，寬帶無線接入的概念開始被越來越多的運營商和用戶關(guān)注。相比較于WiFi和WiMAX等無線接入方案的迅猛發(fā)展，3GPP組織制定的HSDPA、HSUPA雖然在支持移動性和QoS方面有較大優(yōu)勢，但是在無線頻譜利用率和傳輸時延等方面有所落后。此外，一方面目前的數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)種類繁多且數(shù)據(jù)量大，對空口的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率提出了更高的要求。另一方面OFDM技術(shù)為核心的無線接入技術(shù)逐漸成熟，大幅度提升空口速率可以變?yōu)楝F(xiàn)實。因此目前HSDPA提供的14.4Mbit/s峰值速率已經(jīng)無法滿足需求。為此3GPP組織經(jīng)過認(rèn)真的討論決定使用現(xiàn)在為3G分配的頻段，采用新的技術(shù)來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，并為此制定長期演進(jìn)計劃LTE（LongTermEvolution，長期演進(jìn)）。4EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)TD-LTE寬帶接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成5EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)TD-LTE寬帶接入系統(tǒng)組成終端系統(tǒng)CPE用于完成用戶各種業(yè)務(wù)功能;無線接入網(wǎng)絡(luò)E-UTRAN由eNodeB組成，主要實現(xiàn)接入網(wǎng)功能，包括空口處理、S1口處理等;分組核心網(wǎng)絡(luò)EPC作為寬帶接入系統(tǒng)的核心網(wǎng)，主要為用戶提供高速的移動寬帶接入業(yè)務(wù)，并為用戶提供會話管理、移動性管理、承載管理及切換管理等功能；操作維護(hù)系統(tǒng)eOMC主要完成對于接入網(wǎng)子系統(tǒng)、核心網(wǎng)子系統(tǒng)和用戶簽約數(shù)據(jù)庫的操作維護(hù)管理等功能。6EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)EPC分組核心網(wǎng)組成TGW7EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)EPC分組核心網(wǎng)組成EPC分組核心網(wǎng)由xGW（S-GW、PGW）、TGW(集群xGW)、移動管理實體（MobilityManagementEntity，MME）、歸屬用戶服務(wù)器（HomeSubscriberServer，HSS）、PCRF、DNS、CG等實體構(gòu)成。xGW，負(fù)責(zé)用戶面數(shù)據(jù)路由處理，管理和存儲終端的承載信息，同時承擔(dān)終端接入PDN的網(wǎng)關(guān)功能，分配用戶IP地址；MME,控制面功能實體，臨時存儲用戶數(shù)據(jù)的服務(wù)器，負(fù)責(zé)管理和存儲UE相關(guān)信息，比如UE用戶標(biāo)識、移動性管理狀態(tài)等，為用戶分配臨時標(biāo)識。處理MME和UE之間的所有非接入層消息;HSS,存儲并管理用戶簽約數(shù)據(jù)，包括用戶鑒權(quán)信息、路由信息、位置信息及路由信息。PCRF,策略和計費控制平臺用于用戶信息管理、PCC策略管理、PCC策略動態(tài)生成以及事件觸發(fā)等差異化服務(wù)業(yè)務(wù)；DNS,名字服務(wù)器系統(tǒng)；CG，計費網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。8EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)EPC2080產(chǎn)品特點EPC設(shè)備包括七個網(wǎng)元，其中：PCRF、DNS、CG采用機(jī)架式通用服務(wù)器，MME、xGW、HSS、TGW采用成熟的ATCA硬件平臺。硬件平臺成熟具有高穩(wěn)定性、高可靠性；系統(tǒng)容量可在不超過最大容量前提下靈活配置，以滿足用戶或業(yè)務(wù)的變換；可擴(kuò)充性強(qiáng)，可以根據(jù)產(chǎn)品需要，對設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容；功能豐富支持多種PS域業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸；支持同一UE的多業(yè)務(wù)承載；支持UE發(fā)起的承載修改流程；業(yè)務(wù)板卡可擴(kuò)展來實現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān)功能；9EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)EPC2080產(chǎn)品特點配置靈活采用模塊化設(shè)計方法，可以利用模塊堆疊的方式對系統(tǒng)進(jìn)行平滑擴(kuò)容，實現(xiàn)在線擴(kuò)容，能最大限度節(jié)省投資，同時擴(kuò)容不影響已有業(yè)務(wù)；業(yè)務(wù)配置靈活，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不同階段，用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不同需求配置設(shè)備；平滑演進(jìn)平滑的在線擴(kuò)容：只需在業(yè)務(wù)處理機(jī)框上添加相應(yīng)的處理功能插板。插板啟動后，可以自動加載程序，獲得系統(tǒng)內(nèi)部連接數(shù)據(jù)和用戶配置數(shù)據(jù)，自動進(jìn)入服務(wù)狀態(tài)——即插即用，且不影響當(dāng)前業(yè)務(wù)；支持單獨的寬帶接入業(yè)務(wù)，也支持寬帶接入和寬帶集群混合業(yè)務(wù)。10EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)EPC2000產(chǎn)品特點EPC01-2000設(shè)備包括MME、XGW、HSS、TGW等網(wǎng)元，硬件采用DELL開發(fā)的PowerEdgeR710服務(wù)器，其外形規(guī)格為2U機(jī)架式。EPC具有以下特點。功能豐富支持多種PS域業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸；支持UE的IP地址動態(tài)分配；支持同一UE的多業(yè)務(wù)承載;支持集群業(yè)務(wù)：單呼，組呼，全呼以及集群短消息；配置靈活,采用模塊化設(shè)計方法，可以利用模塊堆疊的方式對系統(tǒng)進(jìn)行平滑擴(kuò)容，實現(xiàn)在線擴(kuò)容，能最大限度節(jié)省投資，同時擴(kuò)容不影響已有業(yè)務(wù)支持標(biāo)準(zhǔn)的平滑演進(jìn)方便實用的操作維護(hù)功能系統(tǒng)高可靠性11EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)課程內(nèi)容第一章EPC系統(tǒng)概述第二章EPC硬件體系結(jié)構(gòu)第三章EPC軟件體系結(jié)構(gòu)第四章EPC典型配置和組網(wǎng)方式12EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)本章內(nèi)容

第一節(jié)ATCA硬件平臺第二節(jié)EPC01-2000平臺硬件

第三節(jié)通用服務(wù)器硬件13EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)ATCA機(jī)架外觀EPC采用2200mm有門機(jī)柜，遵循19”工業(yè)機(jī)柜標(biāo)準(zhǔn)。物理尺寸（高×寬×深）：2200mm×600mm×800mm機(jī)柜的組成電源分配框PDP業(yè)務(wù)處理機(jī)框C4100交換機(jī)和走線槽14EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)業(yè)務(wù)處理機(jī)框C4100EPC硬件平臺控制是基于ATCA的，具有高可靠性、高集成度、處理能力強(qiáng)等特點。業(yè)務(wù)處理機(jī)框（13U19”）的物理尺寸（高×寬×深）：575mmx483mmx505mm主要特性：集成了供電和風(fēng)扇單元，提供了DC電源輸入，同時為ATCA板卡提供強(qiáng)制風(fēng)冷；提供14個ATCA節(jié)點槽位，冗余電源配置和風(fēng)扇散熱系統(tǒng)；基本接口：雙星型拓?fù)洌С?G；交換接口：雙星型拓?fù)洌С?0G；支持板卡熱插拔。15EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)ATCA架構(gòu)開放式、可互操作的電信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；采用服務(wù)可用性(SA)論壇的標(biāo)準(zhǔn)API;；廣泛的價值鏈支持；專為多種機(jī)箱尺寸與配置的重復(fù)利用而設(shè)計；ATCA能更好的滿足電信應(yīng)用對單板空間、功耗、帶寬、系統(tǒng)管理的要求；支持高級交換：以太網(wǎng)、StarFabric等；支持標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)(OS):電信級Linux、電信級Windows;適合標(biāo)準(zhǔn)19英寸或600毫米機(jī)架。存儲計算網(wǎng)絡(luò)處理數(shù)字信號處理無線控制器機(jī)框管理模塊CMM光纖交換機(jī)16EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)業(yè)務(wù)處理機(jī)框C4100C4100主要組成如下:背板，提供兩個交換槽、12個節(jié)點槽、14個雙星型互連的基本和交換接口、機(jī)框管理基本接口、相鄰板卡間的更新通道、同步時鐘總線，同時背板為每個節(jié)點板提供電源接口、物理定位具有高穩(wěn)定性、高可靠性；2塊ATCA-M100機(jī)框管理板，ATCA-M100板插在C4100機(jī)框的專門槽位，提供機(jī)框的監(jiān)測、控制、保證機(jī)框各部分的正確操作，是機(jī)框的中心管理單元。它能夠上報異常和錯誤，收集詳細(xì)的部件信息、傳感器狀態(tài)信息等；兩塊ATCA-A100告警板；12個用于ATCA節(jié)點板的槽位，主要用來插入通用處理板和接口板；支持多種PS域業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸；2個交換槽位，這兩個槽位安裝交換板，這個板能夠提供標(biāo)準(zhǔn)的PICMG3.0基本接口和PICMG3.1交換接口的交換，同時也可以選擇增加TDM時鐘用于同步線卡和其他機(jī)框。17EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)業(yè)務(wù)處理機(jī)框C-4100后面板18EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)業(yè)務(wù)處理機(jī)框的硬件構(gòu)成19EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)業(yè)務(wù)處理機(jī)框PEM電源模塊C4100機(jī)框有4個智能PEM(PowerEntryModules)。被安裝在背板尾部的下方。4個PEM（電源模塊）冗余供電，即A1和B1互為冗余，給機(jī)框奇數(shù)槽位供電，A2和B2互為冗余給偶數(shù)槽位供電。沒有冗余電源時，需要兩個電源，即需要A1、A2或B1、B2任意一組。最小的操作電壓為-40VDC，電源供電能力4000W;每個PEM都配備有繼電開關(guān)或保險絲，機(jī)框能夠為每個槽位提供215W功率；其中，前板為后插板提供25W功率。20EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)業(yè)務(wù)處理機(jī)框電源分布21EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)業(yè)務(wù)處理機(jī)框槽位分布22EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)業(yè)務(wù)處理機(jī)框槽位分布12個節(jié)點槽，可用于安裝通用處理板；用戶面和信令面（xGW、MME等）應(yīng)用邏輯板將部署于通用處理板上，在一塊通用處理板上運行多個應(yīng)用邏輯板實例；EPC的S1接口將部署于通用處理板上的接口板上。23EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)單板結(jié)構(gòu)和背板連接器分配各個節(jié)點板的連接器分為三個Zone，其中Zone1用于給前面板供電和機(jī)框管理、Zone2與背板相連實現(xiàn)與其它板卡的通信，zone3用于用戶定義的、I/O內(nèi)部互相連接的連接器。24EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)ATCA背板接口Base接口Base接口以10/100/1000BAST-T以太網(wǎng)的雙星型結(jié)構(gòu)提供了機(jī)框內(nèi)的IP傳輸。兩個交換板互連并與其余12個節(jié)點板卡以及機(jī)框管理板連接，節(jié)點板卡則只與兩塊交換板連接，每個接口需要2對差分信號提供雙工傳輸。Fabric接口Fabric接口是網(wǎng)絡(luò)平臺機(jī)框中的主要數(shù)據(jù)傳輸接口。網(wǎng)絡(luò)平臺在每個交換板板子上定義了多達(dá)15個通訊通道，在每個節(jié)點板上配置了兩個通訊通道。這些通訊通路被配置成雙星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在雙星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中12塊節(jié)點板同兩個不同的交換板都有通路，交換板在機(jī)框中扮演交換核心的角色。25EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)通用處理板通用處理板套件具有高速計算和大規(guī)模數(shù)字處理的能力，包括兩個子組件：通用處理板接口板

通用處理板可以安裝在機(jī)框里的任何一個節(jié)點槽位上(邏輯3~14槽位)，但是通用處理板作為系統(tǒng)板，接口板必須與通用處理板對插。微動開關(guān)撥動后，必須待熱插撥指示燈常亮藍(lán)色后，板卡方可拔出！26EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)通用處理板標(biāo)號描述1固定螺絲2屏蔽簧片3扳手4熱插拔指示燈5COM串口6USB接口7重啟按鈕8HD（harddisk）指示燈9HDD10ATN（Attention）指示燈11IS（InService）指示燈12OOS（outofservice）指示燈27EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)通用處理板處理功能

支持雙核LVIntelXeon5138(2.13GHz)處理器；支持4MBL2緩存；最多支持4個FB-DIMMs；單個DIMM支持為512MB，1GB，2GB，4GB，最大支持16GB。接口功能

提供兩個Base接口（10/100/1000Base-T）和兩個Fabric接口（1000Base-BX）；提供兩個EthernetUpdateChannel接口（1000Base-BX）；提供兩個USB2.0接口（與USB1.1相兼容）；提供一個IPMC串口（也作為系統(tǒng)串口，規(guī)格是RS232和RJ-45）；提供連接到CPU和IPMC串口控制的串口；提供兩個SAS硬盤；接口板提供一個監(jiān)控接口和一個USB1.1接口。通過可選的子卡，接口板還可以提供外部GE接口。

28EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)通用處理板通用處理板提供IPMC（智能平臺控制器），它是單獨供電的。IPMC通過冗余的IPMB連接到ATCA-M100。環(huán)境傳感器溫度、電壓；系統(tǒng)事件日志；看門狗定時器；上電，下電，冷重啟；SOL(SerialOverLAN);FRU熱插拔管理；E-Keying控制。

綜合功能千兆以太網(wǎng)控制器；IPMISAS存貯控制器；視頻控制器。

29EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)通用處理板接口板通用處理板接口板必須與處理板一起使用，由處理板供電；提供4個子板連接器，子板連接器可支持GE（GigabitEthernet千兆以太網(wǎng)）子模塊；通用處理板通過IPMC來管理接口板；

通用處理板監(jiān)控接口板工作狀態(tài)。30EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)通用處理板接口板標(biāo)號描述1固定螺絲2USB接口3OOS指示燈4HEALTHY指示燈5防塵帽6熱插拔指示燈7監(jiān)控接口子板連接器上沒裝子板的時候，必須裝一個防塵帽

31EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)GE子板GE子板提供兩個10/100/1000MBase-T自適應(yīng)RJ-45接口，如圖所示。GE子板有兩個網(wǎng)口指示燈，通過這兩個指示燈可以判斷外部以太網(wǎng)接口的當(dāng)前狀態(tài)指示燈顏色含義描述網(wǎng)口指示燈綠色網(wǎng)口工作狀態(tài)滅，表示網(wǎng)口沒在工作；綠燈亮，表示網(wǎng)口處于連接狀態(tài)；黃燈閃，表示網(wǎng)口處于激活狀態(tài)并且正在傳輸數(shù)據(jù)。黃色32EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)EPC對外接口EPC對外接口主要是通過通用處理板的接口板插入GE模塊來實現(xiàn)的，接口板可以提供四組雙GE模塊，最大可提供8GE流量。EPC外部接口都通過該模塊以IP方式和外部網(wǎng)元進(jìn)行通信。33EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)交換板前板交換板提供業(yè)務(wù)處理機(jī)框的數(shù)據(jù)交換。在C4100機(jī)框中，交換板為ATCA-F120板；

采取雙平面冗余方式，雙星型拓?fù)涞腂ase和Fabric通道，提供線速無阻塞L2交換功能，是業(yè)務(wù)處理機(jī)框的數(shù)據(jù)交換中心；交換板位于業(yè)務(wù)處理機(jī)框的第1、2邏輯槽位，提供以下以太網(wǎng)接口：在背板上提供15個1000BaseTBase通道；在背板上提供15個10G-BX4/1000BXfarbic通道；SERDES接口―――與更新通道連接；面板上提供一個1000Base-T管理接口；面板上提供一個Base通道擴(kuò)展接口；面板上提供一個1000BaseT接口；34EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)交換板前板標(biāo)號描述1以太網(wǎng)管理接口2AMCBayB1以太網(wǎng)接口3以太網(wǎng)Base通道擴(kuò)展口35EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)交換板尾板RTM-ATCA-F120C是-交換板的尾板，能提供：

4個10G以太網(wǎng)Fabric上行鏈路接口---與CX4連接器相連；2個10G以太網(wǎng)Base通道上行鏈路接口---與CX4連接器相連；4個1G以太網(wǎng)Base通道接口----與RJ-45連接器相連；4個1G以太網(wǎng)Fabric通道接口----與RJ-45連接器相連；2個RJ-45時鐘接口連接器-----用于機(jī)框間時鐘配置。36EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)機(jī)框管理板ATCA-M100ATCA-M100是一個2U的機(jī)框管理板，放置在ATCA系統(tǒng)一個專有的機(jī)框管理槽位里；能提供對16塊ATCA板卡的管理以及對風(fēng)扇、電源、告警模塊和機(jī)框FRU的管理。在一個冗余配置的機(jī)框內(nèi)，使用兩塊ATCA-M100板卡作機(jī)框管理；主要功能包括：收集機(jī)框中的傳感器信息；監(jiān)控機(jī)框環(huán)境；上報錯誤；根據(jù)條件采取各種操作；管理各個互連的資源防止由于熱插拔而對板卡產(chǎn)生損傷。37EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)ATCA-M100面板指示燈名稱顏色描述Failure(OOS)LED1紅亮：機(jī)框管理板不在服務(wù)狀態(tài)滅：機(jī)框管理板正常工作Power(OK)LED2綠亮：機(jī)框管理板正常工作滅：機(jī)框管理板不正常工作閃爍：機(jī)框管理板啟動Active(Act)LED3黃亮：機(jī)框管理板激活模式滅：機(jī)框管理板在standby模式Blue(H/S)藍(lán)亮：機(jī)框管理板準(zhǔn)備被拔出滅：機(jī)框管理板沒有準(zhǔn)備好被拔出Eth2:EthernetUplink綠一直亮：連接到背板的Ethernet2有效閃爍：Ethernet2連接激活滅：Ethernet2沒有連接激活Eth1:EthernetUplink綠一直亮：連接到底板的Ethernet1有效閃爍：Ethernet1連接激活滅：Ethernet1沒有連接激活OOBActivity綠亮：激活滅：沒被激活OOBlinkup黃亮：連接Ethernet3有效滅：連接Ethernet3無效38EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)告警板ATCA-A100ATCA-A100是ATCA平臺機(jī)框配置和告警板,位于C4100機(jī)框RTM區(qū)域的下面，通過IPMB總線訪問;ATCA-A100是具有通用目的的板卡，提供了其它FRU沒有實現(xiàn)的所有功能,包括：機(jī)框FRU信息存儲；兩個過濾開關(guān)和四個溫度傳感器接口；提供電信告警功能：主要、次要和嚴(yán)重告警；狀態(tài)和告警通過前面板LED可視；IPMB0-A和IPMB0-B接口；39EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)ATCA-A100面板指示燈名稱顏色描述告警（OOS）LED1紅色亮，表示ATCA-A100板有故障；閃爍，表示機(jī)框FRU信息無效和沒有板子加電；滅，表示告警板工作正常。OKLED2綠色亮，表示IPMC已經(jīng)正常安裝并且準(zhǔn)備就緒；滅，其它。HotS（H/S）藍(lán)色一直亮，表示告警板可以被拔出；閃爍，表示IPMC正試圖與ShMC通訊；滅，表示告警板正在工作，不能被拔出。在這種狀態(tài)下不能移動該板。40EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)EPC基本硬件配置

序號邏輯名硬件名邏輯槽位1業(yè)務(wù)處理機(jī)框C4100

3電源分配板PDP

4系統(tǒng)板通用處理板11，135系統(tǒng)板尾板接口板11，137交換板ATCA-F1201，28交換板尾板RTM-ATCA-F1201，29業(yè)務(wù)處理板通用處理板3~1410機(jī)架式服務(wù)器IBMx3650M3N/A41EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)本章內(nèi)容

第一節(jié)

ATCA硬件平臺

第二節(jié)

EPC01-2000平臺硬件

第三節(jié)

通用服務(wù)器硬件42EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)EPC2000外觀結(jié)構(gòu)EPC01-2000平臺硬件采用DELL開發(fā)的PowerEdgeR710服務(wù)器，其外形規(guī)格為2U機(jī)架式?？砂惭b于19”標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)機(jī)柜，機(jī)柜采用先進(jìn)的機(jī)械加工和表面處理工藝，整體性好，美觀實用，機(jī)械強(qiáng)度高，并且具有很好的環(huán)境適應(yīng)性。43EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)本章內(nèi)容

第一節(jié)

ATCA硬件平臺第二節(jié)EPC01-2000平臺硬件

第三節(jié)

通用服務(wù)器硬件44EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)服務(wù)器硬件介紹PCRF、DNS、CG網(wǎng)元使用IBMSystemx3650M3服務(wù)器;IBMSystemx3650M3（1.5T）是適用于關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用的性能優(yōu)化服務(wù)器，通過全新的6GbpsRAID適配器，I/O性能提升一倍，為關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用和虛擬化環(huán)境提供了理想的彈性架構(gòu)。服務(wù)器正視圖

45EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)服務(wù)器硬件介紹服務(wù)器后視圖

46EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)硬件介紹數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)采用的是DS3500(12T)SAS，如圖所示。

47EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)課程內(nèi)容第一章EPC系統(tǒng)概述第二章

EPC硬件體系結(jié)構(gòu)第三章

EPC軟件體系結(jié)構(gòu)第四章EPC典型配置和組網(wǎng)方式48EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)本章內(nèi)容

第一節(jié)MME/xGW/HSS軟件體系第二節(jié)PCRF/DNS/CG軟件體系

49EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)MME/xGW/HSS軟件體系結(jié)構(gòu)50EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)MME/xGW/HSS軟件體系結(jié)構(gòu)MME/xGW/HSS軟件實現(xiàn)分為三個層面：操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序?qū)?、通用軟件平臺層、應(yīng)用軟件層。操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序?qū)影▽崟r操作系統(tǒng)。硬件驅(qū)動組件提供底層不同硬件的驅(qū)動程序，比如總線驅(qū)動程序、端口驅(qū)動程序等；通用軟件平臺層，為應(yīng)用層和底層實時操作系統(tǒng)OS層之間提供了統(tǒng)一的軟件接口，使應(yīng)用軟件的編寫?yīng)毩⒂谒褂玫牡讓訉崟r操作系統(tǒng)OS；同時，該公共軟件平臺提供HA管理和OAM代理功能；應(yīng)用軟件層包括以下軟件模塊：系統(tǒng)控制模塊、控制面功能模塊、用戶面功能模塊、用戶信息管理模塊。51EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)通用軟件平臺層功能MME/xGW/HSS選擇NPT軟件平臺作為邏輯板的運行平臺。52EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)平臺軟件部署每個通用處理板可以部署多個應(yīng)用進(jìn)程；每個應(yīng)用進(jìn)程視為一個邏輯單板，綁定至一個CPU核；系統(tǒng)板采用1＋1主備冗余模式；部署于基本業(yè)務(wù)機(jī)框11、13槽位通用處理板，占用2個CPU核；53EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)HA和熱插拔控制HA是多業(yè)務(wù)處理機(jī)框管理系統(tǒng)機(jī)制（CMS:ChassisManagementSystem）的主要功能之一，采用MHA-LHA（MHA-LHA是平臺HA的分層管理結(jié)構(gòu)，即MasterHA到LocalHA，與MA和SA的關(guān)系是類似的）的分級管理機(jī)制，完成軟硬件資源管理、數(shù)據(jù)備份、板卡狀態(tài)設(shè)置、主備板倒換控制等系統(tǒng)功能。MHA位于系統(tǒng)板內(nèi)，是所有功能板的中心控制器。LHA位于各個功能板中，實現(xiàn)本地HA功能;每個機(jī)框的管理是通過機(jī)框管理板來實現(xiàn)的，系統(tǒng)板MHA對系統(tǒng)內(nèi)每個板卡的訪問是通過系統(tǒng)管理板的HPI（HPI是Hardwareplatforminterface的縮寫，是對ATCA硬件資源進(jìn)行監(jiān)測、控制、管理的一套接口）進(jìn)行操作的。54EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)用軟件層功能應(yīng)用軟件層由以下幾個功能模塊組成55EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)控制模塊EPC的系統(tǒng)控制模塊由業(yè)務(wù)處理機(jī)框的通用處理板和接口板完成。其中接口板主要用來提供給外部連接用的8個GE口。系統(tǒng)板采用1+1冗余備份，且必須部署于業(yè)務(wù)管理機(jī)框中的相鄰槽位。通過機(jī)框背板接口與本機(jī)框的機(jī)框管理器（ATCA-M100）通信，系統(tǒng)板所在機(jī)框與其它業(yè)務(wù)處理機(jī)框的管理平面通信則是通過機(jī)框之間RTM-ATCA-F120的連接來進(jìn)行通信。主要功能包括：控制EPC業(yè)務(wù)處理機(jī)框中的ATCA背板；為EPC提供HA和熱插拔控制能力；作為業(yè)務(wù)處理機(jī)框中的各個模塊的OAM代理；提供硬盤和FE端口擴(kuò)展能力。56EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)控制面功能模塊-MME移動管理實體MME是終結(jié)eNodeB信令面消息的網(wǎng)元，具體包括以下功能：系統(tǒng)資源管理。包括MME本身資源管理、eNodeB、xGW、HSS、其他MME資源管理、UE資源管理；信令處理及信令傳輸功能。包括NAS信令、S1信令、GTP信令、Diameter-S信令的處理和傳輸功能；業(yè)務(wù)處理功能。包括網(wǎng)絡(luò)管理、UE移動性管理、EPS承載管理；可測性功能。57EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)用戶面功能模塊-xGWxGW是終結(jié)MME用戶面消息的網(wǎng)元，具體包括以下功能：上下文維護(hù)。包括UE控制面上下文維護(hù)、UE用戶面承載上下文維護(hù)等；面向PDNSGi接口數(shù)據(jù)包的過濾及映射；數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。包括S1U接口、SGi接口數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)；ECM-IDLE狀態(tài)下，緩存下行數(shù)據(jù)包并發(fā)起網(wǎng)絡(luò)端觸發(fā)的ServiceRequest過程；eNodeB間切換時發(fā)送一個或多個EndMarker數(shù)據(jù)包給源eNodeB；與PCRF交互獲取計費規(guī)則并完成輔助計費功能；流量控制；UEIP地址的分配；58EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)集群模塊-TGWTGW是集群特性開發(fā)新增的一個網(wǎng)元，只用于處理集群組呼業(yè)務(wù)。面向E-UTRAN終結(jié)于S1-U口，面向SCC終結(jié)于D1-U口。主要功能包括組呼建立、釋放、修改，組呼下行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)等。支持組呼的建立、修改、釋放；分配、保存和修改組呼上下文；支持?jǐn)?shù)據(jù)包解析和封裝，將D1-U數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成S1-U數(shù)據(jù)包；支持組呼下行數(shù)據(jù)包群發(fā)，并統(tǒng)計各接口數(shù)據(jù)包的發(fā)送個數(shù)；支持與MME之間的Echo交互流程；對組呼下行數(shù)據(jù)進(jìn)行流量限制和整形；59EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)用戶信息管理模塊-HSS歸屬用戶服務(wù)器HSS主要功能是查詢和設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中UE的簽約信息及移動性信息，與之交互的網(wǎng)元主要有兩個，MME和xGW。HSS的主要功能包括：查詢并向MME提供UE的簽約數(shù)據(jù)。HSS與MME之間的接口為S6a接口，通信協(xié)議為Diameter協(xié)議；通過查詢數(shù)據(jù)庫向xGW提供PCC規(guī)則。HSS與xGW之間的通信采用Diameter消息。60EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)MainPM模塊MainPM板卡不提供業(yè)務(wù)功能，用于滿足操作維護(hù)需求中全采全報功能。其匯總處理應(yīng)用單板上報的PM數(shù)據(jù)，將一個PM采集周期內(nèi)上報的所有PM節(jié)點數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理后放入PM采集文件。并將生成的PM采集文件通過FTP服務(wù)器上傳給eOMC，供eOMC生成相應(yīng)的性能報表。MainPM采用1+1備份功能，在EPC設(shè)備內(nèi)只有1個實例，保證采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定和連續(xù)性；MainPM和各個邏輯板卡通過內(nèi)部IP交換進(jìn)行通信，無組網(wǎng)需求；MainPM具有記錄自身運行記錄機(jī)制；61EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)交換功能

Base平面（系統(tǒng)管理和OM），采用雙星型集中式管理連接與單網(wǎng)結(jié)合的方式，即1GBase連接和10GBase連接；1GBase連接是系統(tǒng)管理器作為星型網(wǎng)絡(luò)中心，其它各板卡作為星型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。其中1#業(yè)務(wù)處理（C4100）機(jī)框中各板卡，通過背板與系統(tǒng)管理器通信；2#業(yè)務(wù)處理機(jī)框通過F120交換板與系統(tǒng)管理器通信（注：1#業(yè)務(wù)處理C4100機(jī)框為主業(yè)務(wù)處理機(jī)框，其它為從業(yè)務(wù)處理機(jī)框）。62EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)模塊之間數(shù)據(jù)流63EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)本章內(nèi)容

第一節(jié)

MME/xGW/HSS軟件體系

第二節(jié)

PCRF/DNS/CG軟件體系

64EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)PCRF/DNS/CG軟件體系設(shè)計原則系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)性：系統(tǒng)遵循3GPP相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)以及國內(nèi)運營商行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；系統(tǒng)靈活性及可擴(kuò)展性：靈活的架構(gòu)設(shè)計，不僅有利于后期的功能升級，還可以減少因系統(tǒng)升級帶來的業(yè)務(wù)風(fēng)險；系統(tǒng)健壯性：作為一款運營商級的網(wǎng)元設(shè)備，系統(tǒng)健壯性要求很高，因此在系統(tǒng)設(shè)計時充分考慮各種不穩(wěn)定因素，并逐一防范于未然；系統(tǒng)精確性：計費網(wǎng)元要求業(yè)務(wù)處理具備必須的精確性；系統(tǒng)高效性：采用高效的算法及處理機(jī)制，保障系統(tǒng)的處理性能。65EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)PCRF軟件結(jié)構(gòu)66EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)PCRF軟件結(jié)構(gòu)PCRF軟件體系結(jié)構(gòu)中，策略和計費控制平臺PCRF用于用戶信息管理、PCC策略管理、PCC策略動態(tài)生成以及事件觸發(fā)等差異化服務(wù)業(yè)務(wù)；平臺將生成的PCC策略通過Diameter協(xié)議下發(fā)到PCEF，由PCEF來執(zhí)行策略；同時，PCEF通過業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流檢測將采集到的網(wǎng)絡(luò)狀況和用戶業(yè)務(wù)行為上報給PCRF；策略控制和計費平臺通過WebService與營帳系統(tǒng)進(jìn)行用戶信息管理，實現(xiàn)用戶開戶、銷戶和信息管理的操作；提供和綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的接口，以便將來和PCRF平臺網(wǎng)管系統(tǒng)對接，進(jìn)行對網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)。67EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)DNS系統(tǒng)組成DNS網(wǎng)元由三個部分組成，分別是權(quán)威型名字服務(wù)器（ADNS）、遞歸型名字服務(wù)器（RDNS）和名字服務(wù)器管理系統(tǒng)（DMS）。ADNS是權(quán)威型名字服務(wù)器，擁有管理員分配的權(quán)威區(qū)域數(shù)據(jù)。對于客戶對ADNS所管理的區(qū)域數(shù)據(jù)的查詢，ADNS將作出權(quán)威性的響應(yīng)；RDNS是遞歸型名字服務(wù)器，和ADNS不同，RDNS并不掌管權(quán)威區(qū)域數(shù)據(jù)，僅將收到的查詢請求轉(zhuǎn)發(fā)給指定的名字服務(wù)器或者根域名服務(wù)器，迭代查詢得到最終解析結(jié)果，并將其回復(fù)給客戶；DMS是名字服務(wù)器管理系統(tǒng)，為方便用戶配置和管理ADNS和RDNS提供了人性化的圖形管理界面。通過DMS，用戶可以方便地查看或修改系統(tǒng)配置參數(shù)，添加、查詢、修改或刪除所管理的權(quán)威區(qū)域的數(shù)據(jù)，而無需通過命令行方式與系統(tǒng)配置文件和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。68EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)DNS系統(tǒng)組成69EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)DNS軟件結(jié)構(gòu)DNS后臺服務(wù)程序(ADNS和RDNS)均采用高速緩存機(jī)制，對于客戶域名查詢，首先查詢緩存，如果緩存匹配，則直接向客戶回復(fù)響應(yīng)；每次數(shù)據(jù)庫查詢或遞歸查詢后，無論是成功解析還是失敗解析都加入緩存。通過高速緩存機(jī)制，避免了對數(shù)據(jù)庫的頻繁訪問，提高了系統(tǒng)性能；DNS后臺服務(wù)程序提供多種主流數(shù)據(jù)庫支持。由于采用了抽象層與數(shù)據(jù)庫后端分離的分層機(jī)制，易于擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫后端，可根椐客戶需求提供對其它數(shù)據(jù)庫的支持；DNS后臺服務(wù)程序采用多線程機(jī)制，在多核或多處理器的服務(wù)器上性能更加突出。同時后臺服務(wù)程序提供監(jiān)控進(jìn)程機(jī)制，在服務(wù)進(jìn)程出現(xiàn)異常的情況下，不用人為干預(yù)而重新啟動服務(wù)進(jìn)程，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。70EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)DNS軟件結(jié)構(gòu)71EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)CG軟件結(jié)構(gòu)計費網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)（CG）架構(gòu)主要分為數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)管理層和數(shù)據(jù)存儲層；CG軟件架構(gòu)具有良好的伸縮性和可擴(kuò)展性，采用成熟的分層模塊化設(shè)計思想，模塊按功能需求相對獨立的應(yīng)用劃分，每個模塊可以單獨存在并運行，根據(jù)運營商的實際情況，可以對CG相應(yīng)模塊進(jìn)行裁剪或擴(kuò)充，而不影響整個系統(tǒng)的運行。72EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)CG軟件結(jié)構(gòu)73EPC核心網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)課程內(nèi)容第一章EPC系統(tǒng)概述第二章

EPC硬件體系結(jié)構(gòu)第三章