1、LTE核心網(wǎng)簡(jiǎn)介,1,一、LTE核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)元功能 二、LTE業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案及基本流程 三、EPC網(wǎng)絡(luò)組織 四、EPC帶寬計(jì)算,Page2,Page3,EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),EPS (Evolved Packet System),UE（User Equipment）,LTE（Long Term Evolution）,SAE（System Architecture Evolution）,EPC (Evolved Packet Core),SAE=EPC,Page4,EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),S-GW和P-GW合設(shè),Page5,EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),S-GW和P-GW分設(shè),Page6,EPS網(wǎng)絡(luò)功能,EPS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)

2、以下邏輯功能： 網(wǎng)絡(luò)接入控制功能 數(shù)據(jù)路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能 移動(dòng)性管理功能 安全功能 無(wú)線資源管理功能 網(wǎng)絡(luò)管理功能,Page7,EPC主要邏輯網(wǎng)元功能,MME: mobility management entity,P-GW: packet data network gateway,SGW: serving gateway,HSS: home subscriber server,PCRF: policy and charging rule function,TD-LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),負(fù)責(zé)無(wú)線資源管理,負(fù)責(zé)移動(dòng)性管理功能,負(fù)責(zé)用戶面接入功能,提供承載控制、計(jì)費(fèi)、地址分配和非3GPP接入等功能,根據(jù)用戶特

3、點(diǎn)和業(yè)務(wù)需求提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)資源管控,提供鑒權(quán)和簽約等功能,用戶設(shè)備(UE),接入網(wǎng) (E-UTRAN),核心網(wǎng)(EPC),整個(gè)TD-LTE系統(tǒng)由3部分組成,Page8,扁平化、全I(xiàn)P化,無(wú)BSC/RNC,由于LTE的高速率，將來(lái)LTE對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)需求巨大（以G為單位）， 1個(gè)宏站帶寬需求在200M以上，需要提前做好傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)。,核心網(wǎng)-網(wǎng)絡(luò)變化及傳輸需求,Page9,TD-LTE與TD/2G協(xié)同組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),電路域,MGW,MSC SERVER,GMGW,分組域,SGSN,GGSN,SBC,IM-MGW,其它IMS網(wǎng)元,HSS,MGCF,SBC,AS,CM-IMS,MME,S-GW,EPC

4、,P-GW,SAE-GW,其它數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù)網(wǎng),HLR,GMSC SERVER,HSS,internet (CMNet),集團(tuán)客戶、家庭用戶,S1-MME,S1-U,S6a,S11,完成類似于SGSN的功能,完成類似于GGSN的功能,S5/S8,SGi,TD-LTE僅存在核心網(wǎng)分組域（EPC）,Gr,Gn,Gn,SGs：MME-普通MSC-S - LTE短信 - CS FallBack話音 Sv：MME-SRVCC MSC-S - LTE VoIMS+SRVCC,10,核心網(wǎng)-網(wǎng)絡(luò)融合,降低負(fù)荷,保護(hù)投資,Page11,一、LTE核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)元功能 二、LTE業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案及基本流程 三、EP

5、C網(wǎng)絡(luò)組織 四、EPC帶寬計(jì)算,Page12,簡(jiǎn)要流程,E-UTRAN,MME,S-GW,EPC (Evolved Packet Core),P-GW,SAE-Gateway,外部 數(shù)據(jù)網(wǎng),eNodeB,IP網(wǎng)絡(luò),HSS,DNS,(1) “四元組”鑒權(quán),(2-1) 請(qǐng)求APN解析(默認(rèn)承載),(2-2) 返回S-GW、P-GW地址列表,(3) 選擇S-GW、P-GW,(4) P-GW地址,(5) 請(qǐng)求為用戶建立默認(rèn)承載,(6)為用戶建立默認(rèn)承載(分配用戶IP地址),用戶接入網(wǎng)絡(luò)后，系統(tǒng)立即為用戶建立一個(gè)“默認(rèn)承載” （類似于PDP） - Always On Line - 用戶需要IP地址,后續(xù)

6、，當(dāng)用戶需要與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)通信時(shí)，使用已經(jīng)建立的“默認(rèn)承載”,LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方案,Page13,14,LTE短信業(yè)務(wù)方案,基于3GPP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的SGs接口方式,E-UTRAN,MME,S-GW,P-GW,SAE-GW,eNodeB,HSS,IP網(wǎng)絡(luò),電路域,MSC Server,現(xiàn)網(wǎng)短信中心,SGs接口,僅用于“短信”， 全網(wǎng)/全省可固定選擇1個(gè)MSC-S,HLR,融合的 HSS/HLR,1,2,3,4,5,LTE“單待”終端駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不能使用2G/TD電路域短信業(yè)務(wù),適用于： - 計(jì)費(fèi)信息通知 - 接收“彩信”,0,0：MME與MSC-S之間通過(guò)SGs接口執(zhí)行聯(lián)合位置更新，HLR記錄

7、用戶位于此MSC-S,1、2、3：正常的短信業(yè)務(wù)流程，短信中心將“短信”發(fā)送至MSC-S,4：MSC-S通過(guò)SGs接口將“短信”發(fā)送至MME,5：MME將“短信”通過(guò)LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至用戶,Page14,LTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)方案-雙待終端,E-UTRAN,MME,S-GW,P-GW,SAE-GW,EPC,電路域,SGs接口,拜訪MSC Server,雙待單卡終端,2G/TD,SGs接口短信 MSC Server,單待單卡終端,雙待雙卡終端,A,C,“單待”終端：執(zhí)行SGs接口聯(lián)合位置更新 “雙待”終端：不執(zhí)行SGs接口聯(lián)合位置更新,A：話音業(yè)務(wù) B：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) C：?jiǎn)未K端的短信業(yè)務(wù),B,HSS/HLR

8、,雙待終端：始終由電路域提供話音業(yè)務(wù),Page15,LTE話音業(yè)務(wù)方案-CSFB, 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司,E-UTRAN,MME,S-GW,P-GW,SAE-Gateway,eNodeB,HSS,DNS,IP網(wǎng)絡(luò),電路域,MSC Server,MGW,Evolved Packet Core,IP網(wǎng)絡(luò),LTE終端 （多模單待）,其它數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù)網(wǎng),同時(shí)，LTE終端將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也切換到2G/TD分組域,IMS 核心網(wǎng),LTE終端的來(lái)話呼叫,HLR,用戶接入LTE網(wǎng)絡(luò)，鑒權(quán)、位置更新,0-1,0-2,通過(guò)SGs接口執(zhí)行“聯(lián)合位置更新”,1,主叫局查詢HLR，HLR將MSC-S提供的MSRN返回

9、給主叫局,2,主叫局將呼叫接續(xù)至MSC-S,3,通過(guò)SGs接口通知終端此時(shí)有一個(gè)CS域來(lái)話呼叫,4,終端切換至TD/2G網(wǎng)絡(luò) 響應(yīng)尋呼,5,建立話路 連接,1、與LTE共覆蓋區(qū)的所有MSC Server均需改造支持CSFB 2、LTE終端需支持CSFB,終端位于TD/2G網(wǎng)，由電路域提供業(yè)務(wù) 終端位于LTE網(wǎng)： -主叫：切換至電路域提供業(yè)務(wù) -被叫：通過(guò)LTE得到來(lái)話通知后切換至TD/2G無(wú)線網(wǎng)，通過(guò)電路域接收呼叫,Page16,LTE話音業(yè)務(wù)方案-VoIMS（VoLTE）,- 利用TD-LTE/EPC作為透明傳送的IP通道，將TD-LTE終端接入IMS網(wǎng)絡(luò)，由IMS網(wǎng)絡(luò)為用戶提供話音業(yè)務(wù) L

10、TE VoIMS。,E-UTRAN,MME,S-GW,P-GW,SAE-Gateway,eNodeB,IP網(wǎng)絡(luò),電路域,MGW,EPC,IP網(wǎng)絡(luò),話音業(yè)務(wù),其它數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù)網(wǎng),IMS 核心網(wǎng),LTE終端切換到2G/TD網(wǎng)絡(luò),MME控制話音切換,MSC Server,MSC Server Enhanecd SRVCC,MGW,MME與SRVCC MSC-S之間新增Sv接口 - 傳送“切換”信息,SRVCC實(shí)現(xiàn)方案：,- 切換流程復(fù)雜； - 時(shí)延較長(zhǎng)，可能會(huì)影響成功率,現(xiàn)網(wǎng)改造 或新建,終端位于TD/2G網(wǎng)，由電路域提供業(yè)務(wù) 終端位于LTE，CM-IMS負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)處理，LTE/EPC提供IP通道,Pa

11、ge17,一、LTE核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)元功能 二、LTE業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案及基本流程 三、EPC網(wǎng)絡(luò)組織 四、EPC帶寬計(jì)算,Page18,eNodeB與MME之間的網(wǎng)絡(luò)組織,方案一：為每個(gè)eNodeB固定配置其所歸屬的一個(gè)MME,MME,MME,方案二：MME POOL,MME,MME,用戶第一次附著在網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，由eNodeB負(fù)責(zé)為用戶選擇1個(gè)MME，同時(shí)MME為用戶分配一個(gè)GUTI,GUTI = MCC+MNC+MMEGI+MMEC +M-TMSI,MME POOL號(hào)標(biāo)識(shí),MME 標(biāo)識(shí),MME POOL是3GPP R8版本的必選基本功能,增加了MME向eNodeB的反饋機(jī)制（ MME可以向eNo

12、deB下發(fā)weight，標(biāo)識(shí)自己的負(fù)荷狀態(tài)，供eNodeB選擇POOL內(nèi)的MME ）,建議：采用方案二 - MME POOL作為基本的必選功能要求 - 當(dāng)MME數(shù)量達(dá)到2個(gè)以上，且覆蓋區(qū)域連續(xù)的情況下，部署MME POOL,Page19,S-GW與eNodeB之間的網(wǎng)絡(luò)組織,MME,S-GW,IP 網(wǎng) 絡(luò),P-GW,S-GW,S-GW,eNodeB,eNodeB,eNodeB,MME,S-GW,IP 網(wǎng) 絡(luò),P-GW,S-GW,S-GW,eNodeB,eNodeB,eNodeB,用戶跨eNodeB漫游時(shí)，需要跨S-GW重新建立Default Bearer,用戶跨eNodeB漫游時(shí)，重新建立De

13、fault Bearer，S-GW不改變,方案一：歸屬連接 設(shè)置eNodeB與S-GW的歸屬關(guān)系；即：各eNodeB 的業(yè)務(wù)僅由固定的一個(gè)(或兩個(gè))S-GW負(fù)責(zé)疏通,方案二：全連接 不設(shè)置eNodeB與S-GW的歸屬關(guān)系；即：各 eNodeB的業(yè)務(wù)由一組S-GW負(fù)荷分擔(dān)的疏通,Page20,eNodeB,EPC,eNodeB,PTN,PTN,PTN,城市1,城市2,省會(huì) 城市,MME,SAE-GW,eNodeB,EPC,eNodeB,PTN,PTN,PTN,城市1,城市2,省會(huì) 城市,MME,SAE-GW,IP承載網(wǎng),CE,CE,AR,AR,BR/AR,方案一：PTN直接互連,方案二：PTN通

14、過(guò)IP承載網(wǎng)互連,eNodeB與核心網(wǎng)之間IP承載方案,Page21,建議：采用方案一,S1/X2接口（無(wú)線網(wǎng)與核心網(wǎng)之間）承載方案,Page22,電路域,MGW,MSC SERVER,GMGW,GGSN,PDN,GMSC SERVER,BSC,RNC,SGSN,分組域,HLR,IP專網(wǎng),CMNET,CMNET,中國(guó)移動(dòng)TD/2G核心網(wǎng)的IP承載網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀,EPC內(nèi)部及與TD/2G分組域間IP承載方案,Page23,SGSN,GGSN,IP承載網(wǎng),方式一：BG互通,SAE GW /GGSN,方案一：EPC融合設(shè)備承載在IP承載網(wǎng)，TD/2G核心網(wǎng)分組域承載在CMNet,CMNET,CMNET,S

15、GSN,GGSN,IP承載網(wǎng),方式二：接口互通,SAE GW /GGSN,CMNET,CMNET,需配置BG - BG集中設(shè)置，路由迂回嚴(yán)重 - BG分散設(shè)置，增加投資較多 需通過(guò)BG的業(yè)務(wù)包括： - 部分SGSN之間的切換（信令、媒體） - MME/SGSN的TD/2G業(yè)務(wù) - 部分LTE終端在TD/2G無(wú)線網(wǎng)的業(yè)務(wù) - MME、SGSN查詢?nèi)诤螪NS的信令,1、融合設(shè)備的Gn接口與S5/S8接口需分別獨(dú)占物理接口，不能共用 接口資源不能共享，降低設(shè)備使用效率 2、融合DNS位于CMNet，EPC內(nèi)部通信，仍需通過(guò)CMNet訪問(wèn)DNS 3、承載路由復(fù)雜，不便于維護(hù)管理 4、融合設(shè)備同時(shí)連接C

16、MNet和IP承載網(wǎng)，為IP承載網(wǎng)引入安全隱患,MME/SGSN,MME/SGSN,EPC內(nèi)部及與TD/2G分組域間承載方案,BG,BG,不建議采用方案一,Page24,SGSN,GGSN,方式一：承載在IP承載網(wǎng),SAE GW /GGSN,CMNET,CMNET,方式二：承載在CMNet,需要現(xiàn)網(wǎng)TD/2G核心網(wǎng)分組域設(shè)備完成Gn接口割接,SGSN,GGSN,SAE GW /GGSN,CMNET,IP承載網(wǎng),現(xiàn)網(wǎng)TD/2G核心網(wǎng)分組域設(shè)備改造為融合設(shè)備，工程實(shí)施較為簡(jiǎn)單,SGSN/MME,SGSN/MME,EPC內(nèi)部及與TD/2G分組域間IP承載方案,方案二：EPC融合設(shè)備與TD/2G核心網(wǎng)

17、分組域承載在同一張IP承載網(wǎng)(CMNet或IP承載網(wǎng)),Page25,EPC內(nèi)部及與TD/2G分組域間IP承載方案,方案二中兩種承載方式的比較,鑒于如下原因：,目前，LTE以承載高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主,EPC采用與TD/2G分組域融合組網(wǎng)模式,LTE VoIMS方案尚不成熟,建議：,宜采用方式二，CMNet承載,目前VoLTE承載仍采用CMNet承載）,Page26,一、LTE核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)元功能 二、LTE業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案及基本流程 三、EPC網(wǎng)絡(luò)組織 四、EPC帶寬計(jì)算,Page27,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)帶寬計(jì)算的基本概念,話務(wù)模型 峰均比 協(xié)議封裝效率(協(xié)議擴(kuò)展因子） 物理帶寬利用率 裝載率,Page28

18、,基本概念-話務(wù)模型,典型話務(wù)模型參數(shù)示例,Page29,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)帶寬計(jì)算的基本概念,話務(wù)模型 峰均比 協(xié)議封裝效率(協(xié)議擴(kuò)展因子） 物理帶寬利用率 裝載率,Page30,基本概念-峰均比,峰值：保證98%的流量（折線下的面積）能夠正常通過(guò)的取值 均值：所有測(cè)量點(diǎn)的算術(shù)平均值 峰均比：峰值/均值,均值,峰值,最大值,峰值不是單純意義上的最大值喔！,Page31,峰均比WWW業(yè)務(wù)仿真情況,對(duì)于WWW業(yè)務(wù)，幾個(gè)典型值如下（此處u為平均流量）： 系統(tǒng)吞吐量小于1.5，能夠保證90.52%的用戶數(shù)據(jù)流量正常通過(guò) 吞吐量小于2，能夠保證概率為99.66%的用戶數(shù)據(jù)流量正常通過(guò) 吞吐量小于3，能夠保證概率

19、接近為100%的用戶數(shù)據(jù)流量正常通過(guò) 從上述可見，2倍均值的吞吐量已經(jīng)接近累計(jì)概率1，因此在滿足一定的QOS要求條件下，WWW業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)峰均比取2已經(jīng)能滿足要求。,Page32,峰均比現(xiàn)網(wǎng)局點(diǎn)流量統(tǒng)計(jì)結(jié)果,峰均比基本都在1.5以下，高于1.5的局點(diǎn)都是極小流量的局點(diǎn)； 流量越大越能反映實(shí)際的峰均比。,PS網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃推薦的峰均比：1.5:1 如果客戶有更高QOS 需求，可以使用2:1 均峰比。,Page33,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)帶寬計(jì)算的基本概念,話務(wù)模型 峰均比 協(xié)議封裝效率(協(xié)議擴(kuò)展因子） 物理帶寬利用率 裝載率,Page34,核心網(wǎng)相關(guān)接口協(xié)議,Page35,EPC核心網(wǎng)控制面協(xié)議棧示意圖,核心網(wǎng)相關(guān)

20、接口協(xié)議,Page36,EPC核心網(wǎng)用戶面協(xié)議棧示意圖,常見協(xié)議封裝格式-以太幀,Ethernet II 幀格式,在幀頭有7個(gè)字節(jié)的前同步碼，一個(gè)字節(jié)的定界符，在幀尾還有4個(gè)字節(jié)的幀校驗(yàn)序列。MAC幀總共花費(fèi)的字節(jié)數(shù)是： 716624 = 26 bytes,Page37,常見協(xié)議封裝格式-IP 報(bào)文,IP頭部字節(jié)數(shù)是： 20 bytes （固定長(zhǎng)度）,Page38,常見協(xié)議封裝格式-UDP 報(bào)文,UDP頭部字節(jié)數(shù)是： 8 bytes,Page39,常見協(xié)議封裝格式-GTP報(bào)文(V1),GTP頭部字節(jié)數(shù)： 8 bytes,8 字節(jié),Page40,常見協(xié)議封裝格式-SIGTRAN,SIGTRAN各

21、層網(wǎng)絡(luò)開銷,Page41,協(xié)議封裝效率（擴(kuò)展因子）,協(xié)議棧封裝效率：指的是業(yè)務(wù)凈荷與所需物理層帶寬的比值。與采用的協(xié)議 封裝格式以及業(yè)務(wù)凈荷長(zhǎng)度相關(guān)。 擴(kuò)展因子 = 1 / 協(xié)議棧封裝效率,S1-U的封裝效率 = X / (X + 62) Note: 1、62 協(xié)議及IP包頭長(zhǎng)度 2、X,GTP凈荷的長(zhǎng)度， 話務(wù)模型平均包長(zhǎng),示例： S1-U 協(xié)議棧,1）協(xié)議封裝效率是可變的，取決于協(xié)議棧和平均包長(zhǎng)！,Page42,協(xié)議棧封裝效率S1-MME,封裝效率 = X/ (X + 82),Note: X,GTP凈荷的長(zhǎng)度,S1-AP,Ethernet,PHY,Service Bit Rate,Bit

22、Rate under Eth,SCTP,IP,Page43,協(xié)議棧封裝效率S6a,封裝效率 = X/ (X + 78),Note: X,GTP凈荷的長(zhǎng)度,Diameter,Ethernet,PHY,Service Bit Rate,Bit Rate under Eth,SCTP,IP,Page44,協(xié)議棧封裝效率S1-U,封裝效率 = X/ (X + 62),Note: X,GTP凈荷的長(zhǎng)度,GTP-U,Ethernet,PHY,Service Bit Rate,Bit Rate under Eth,UDP,IP,Page45,協(xié)議棧封裝效率S10/S11,封裝效率(V1) = X/(X + 58),Note: X, 數(shù)據(jù)報(bào)平均長(zhǎng)度，單位byte,Page46,協(xié)議棧封裝效率S5/S8,封裝效率(V1) = X/(X + 62),Note: X, 數(shù)據(jù)報(bào)平均長(zhǎng)度，單位byte,Page47,協(xié)議棧封裝效率SGi,封裝效率 = X/(X + 26),Note: X, 數(shù)據(jù)報(bào)平均長(zhǎng)度，單位byte,