LTE EPC核心网系统架构
LTEEPC解决方案
LTEEPC解决方案引言概述：LTEEPC（Long-Term Evolution Evolved Packet Core）解决方案是一种用于LTE（Long-Term Evolution）网络的核心网络架构。
它提供了高效的数据传输、灵活的网络管理和强大的安全性，为用户提供了更好的网络体验。
本文将从五个大点来详细阐述LTEEPC解决方案的特点和优势。
正文内容：1. 高效的数据传输1.1 网络接入控制（Network Access Control）：LTEEPC解决方案使用了基于IP的控制面和用户面协议，提供了更高的数据传输速率和更低的延迟。
它支持多种接入技术，如LTE、Wi-Fi和Ethernet，确保用户可以随时随地访问网络。
1.2 数据传输优化：LTEEPC解决方案通过使用智能路由、负载均衡和流量优化等技术，提高了数据传输的效率和可靠性。
它能够自动检测网络拥塞和故障，并采取相应的措施来优化数据传输。
2. 灵活的网络管理2.1 资源分配和调度：LTEEPC解决方案具有灵活的资源分配和调度功能，能够根据网络负载和用户需求动态调整网络资源。
它能够实时监控网络状态，并根据需要对网络进行优化，提供更好的服务质量。
2.2 用户管理和身份验证：LTEEPC解决方案提供了全面的用户管理和身份验证功能，确保只有授权的用户能够访问网络。
它支持多种身份验证方法，如SIM 卡、用户名和密码等，保护用户的隐私和安全。
3. 强大的安全性3.1 数据加密和认证：LTEEPC解决方案使用了先进的加密算法和认证协议，保护用户数据的安全性和完整性。
它能够对数据进行端到端的加密，防止数据被窃取或篡改。
3.2 防火墙和入侵检测：LTEEPC解决方案配备了强大的防火墙和入侵检测系统，能够及时发现和阻止网络攻击。
它能够检测恶意软件、病毒和网络入侵，并采取相应的措施来保护网络安全。
总结：综上所述，LTEEPC解决方案在高效的数据传输、灵活的网络管理和强大的安全性方面具有显著的优势。
LTEEPC解决方案
LTEEPC解决方案LTEEPC（Long Term Evolution Evolved Packet Core）是LTE（Long Term Evolution）网络架构中的核心组件，主要负责处理移动网络中的数据传输、用户鉴权、流量控制等功能。
LTEEPC解决方案是指为LTE网络提供完整、高效、稳定的EPC解决方案，以满足运营商对数据传输的需求。
1. 简介LTEEPC解决方案是基于LTE技术的网络架构，包括多个关键组件，如MME （Mobility Management Entity）、SGW（Serving Gateway）、PGW（Packet Data Network Gateway）等。
这些组件共同协作，实现对移动用户的接入、鉴权、流量控制和数据传输等功能，确保网络的高效运行。
2. 功能特点- 高可靠性：LTEEPC解决方案采用分布式架构，多个组件之间具备冗余备份，一旦某个组件发生故障，系统能够自动切换到备份组件，保证网络的连续性和稳定性。
- 高性能：LTEEPC解决方案通过优化算法和硬件配置，提高数据传输的速度和效率，满足大规模用户同时接入的需求，并能够支持高密度的数据流量。
- 灵活可扩展：LTEEPC解决方案支持灵活的部署方式，可以根据运营商的需求进行定制化配置，同时还可以根据网络负载情况进行动态扩展，提高系统的适应性和可扩展性。
- 安全性保障：LTEEPC解决方案采用多种安全机制，如用户鉴权、加密传输等，确保用户数据的安全性和隐私保护，防止黑客攻击和数据泄露。
3. 组件介绍- MME（Mobility Management Entity）：负责用户的接入和鉴权，管理用户的移动性，包括用户的位置跟踪、切换等功能。
- SGW（Serving Gateway）：负责用户数据的传输和流量控制，实现用户数据的路由和转发，同时还负责用户的移动性管理。
- PGW（Packet Data Network Gateway）：负责用户数据的传输和互联网的连接，实现用户数据的路由和转发，同时还负责用户的鉴权和计费等功能。
LTE网络架构和协议栈
LTE网络架构和协议栈随着移动通信技术的不断发展，LTE（Long Term Evolution）成为4G移动通信的主流技术。
LTE网络架构和协议栈是构建LTE系统的核心组成部分，下面将对LTE网络架构和协议栈进行详细介绍。
一、LTE网络架构LTE网络架构由两部分组成：E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）和EPC（Evolved Packet Core）。
1. E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）E-UTRAN是LTE系统的无线接入网络，包括基站和与之相连的核心网。
基站被称为eNodeB，负责无线信号的传输和接收。
eNodeB通过X2接口相连，用于基站之间的信号传输和协同。
与核心网的连接通过S1接口实现，包括控制面和用户面的传输。
2. EPC（Evolved Packet Core）EPC是LTE系统的核心网络，负责用户数据的传输和控制信息的处理。
EPC由三个主要组成部分构成：MME（Mobility Management Entity）、SGW（Serving Gateway）和PGW（Packet Data Network Gateway）。
MME负责移动性管理和控制平面的处理；SGW负责用户数据的传输；PGW连接到外部数据网络，负责数据分组的处理和路由。
二、LTE协议栈LTE协议栈由各种协议组成，实现系统中不同层次之间的通信和控制。
LTE协议栈按照OSI（Open Systems Interconnection）参考模型分为七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1. 物理层物理层负责数据的传输和调制解调。
LTE使用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术进行信号的调制和解调，以提高传输效率和抗干扰性能。
LTEEPC解决方案
LTEEPC解决方案概述LTEEPC（Long Term Evolution Evolved Packet Core）是LTE（Long Term Evolution）网络的核心网部分，它负责处理移动网络中的数据传输和控制。
LTEEPC解决方案是为了满足移动通信运营商对高速、高容量和高可靠性网络的需求而设计的。
本文将详细介绍LTEEPC解决方案的架构、功能和优势。
一、架构LTEEPC解决方案由多个组件组成，包括MME（Mobility Management Entity）、SGW（Serving Gateway）、PGW（Packet Data Network Gateway）、HSS（Home Subscriber Server）和PCRF（Policy and Charging Rules Function）。
这些组件共同构成了LTEEPC的核心网络。
1. MME：MME是LTEEPC的主要控制节点，负责用户的鉴权、位置管理、移动性管理和安全管理等功能。
它与UE（User Equipment）建立和维护控制信道，为UE提供无缝的移动性支持。
2. SGW：SGW是用户数据的转发节点，负责将用户数据从MME传输到PGW。
它还负责用户数据的分组、分流和路由等功能，确保数据的快速传输和低延迟。
3. PGW：PGW是用户数据的出口节点，负责与外部网络进行连接，并提供数据的转发、路由和策略控制等功能。
它还负责用户数据的计费和质量控制，确保网络的高可靠性和高效性。
4. HSS：HSS是用户信息的存储节点，负责存储用户的身份信息、位置信息和服务信息等。
它与MME和SGW进行交互，为LTEEPC提供用户认证和授权等功能。
5. PCRF：PCRF是策略和计费控制节点，负责为用户提供个性化的服务策略和计费策略。
它根据用户的需求和网络的状态，动态调整服务质量和计费策略，提供更好的用户体验和运营商收益。
二、功能LTEEPC解决方案具有丰富的功能，能够满足移动通信运营商对网络性能和用户体验的要求。
EPC核心网系统架构
处理功能
支持双核LV Intel Xeon 5 (2.13 GHz)处理器； 支持4 MB L2缓存； 最多支持4个FB-DIMMs； 单个DIMM支持为512 MB，1 GB，2 GB，4 GB，最大支持16GB。
接口功能
提供两个Base接口（10/100/1000Base-T）和两个Fabric接口 （1000Base-BX） ；
EPC采用2200mm有门机柜，遵循19 工业机柜标准。
物理尺寸（高×宽×深）： 2200mm×600mm×800mm
机柜的组成
电源分配框PDP 业务处理机框C4100 交换机和走线槽
1
4 业务处理机框C4100
EPC硬件平台控制是基于ATCA的，具有 高可靠性、高集成度、处理能力强等特点。
3
TD-LTE背景
TD-LTE背景
随着移动通信技术的不断成熟和用户需求的不断提升，宽带无线 接入的概念开始被越来越多的运营商和用户关注。相比较于WiFi 和WiMAX等无线接入方案的迅猛发展，3GPP组织制定的 HSDPA、HSUPA虽然在支持移动性和QoS方面有较大优势，但 是在无线频谱利用率和传输时延等方面有所落后。此外，一方面 目前的数据类业务种类繁多且数据量大，对空口的数据传输数率 提出了更高的要求。另一方面OFDM技术为核心的无线接入技术 逐渐成熟，大幅度提升空口速率可以变为现实。因此目前 HSDPA提供的14.4 Mbit/s峰值速率已经无法满足需求。为此 3GPP组织经过认真的讨论决定使用现在为3G分配的频段，采用 新的技术来进行网络演进，并为此制定长期演进计划LTE（Long Term Evolution，长期演进）。
LTEEPC解决方案
LTEEPC解决方案1. 简介LTEEPC（Long Term Evolution Evolved Packet Core）解决方案是一种用于LTE （Long Term Evolution）网络的核心网络架构。
LTEEPC解决方案提供了LTE网络所需的关键功能和服务，包括用户认证、移动性管理、数据传输和安全性等。
2. 功能和特点2.1 用户认证LTEEPC解决方案通过鉴权中心（Authentication Center）对用户进行认证，确保只有合法用户能够访问LTE网络。
鉴权中心使用SIM卡中的密钥和算法来生成认证令牌，从而保证用户身份的安全性。
2.2 移动性管理LTEEPC解决方案支持移动性管理，包括位置注册和移动性管理实体（Mobility Management Entity，MME）的功能。
位置注册用于跟踪用户的位置信息，而MME则负责处理用户的移动性管理请求，包括位置更新、寻呼和切换等。
2.3 数据传输LTEEPC解决方案提供高效的数据传输功能，包括分组数据网络（Packet Data Network，PDN）连接和数据传输实体（Data Transfer Entity，DTE）的支持。
PDN 连接用于建立用户设备和外部网络之间的数据连接，而DTE则负责处理数据的传输和路由。
2.4 安全性LTEEPC解决方案提供了多种安全性措施，包括加密、认证和访问控制等。
通过加密技术，LTEEPC解决方案可以保护用户数据的机密性，防止数据被非法获取。
同时，认证和访问控制机制可以确保只有授权用户能够访问网络资源。
3. 架构和组件LTEEPC解决方案由多个组件组成，包括以下主要组件：3.1 鉴权中心（Authentication Center）鉴权中心用于用户认证，通过生成认证令牌来确保用户的身份安全。
3.2 移动性管理实体（Mobility Management Entity，MME）MME负责处理用户的移动性管理请求，包括位置更新、寻呼和切换等。
LTE核心网简介
MME POOL号标识 MME 标识
MME POOL是3GPP R8版本的必选基本功能 增加了MME向eNodeB的反馈机制（ MME可 以向eNodeB下发weight，标识自己的负 荷状态，供eNodeB选择POOL内的MME ）
建议：采用方案二
- MME POOL作为基本的必选功能要求
- 当MME数量达到2个以上，且. 覆盖区域连续的情况下，部署MME POOL
城市1
城市2 eNodeB
21
S1/X2接口（无线网与核心网之间）承载方案
IP地址分配
对IP承载网资 源的占用
对二干传输资 源的占用
网络结构 对IP承载网“ 话音”业务的 影响 安全性
方案一：PTN直接互连
集团统一制定原则，省内PTN自行规 划
无需占用IP承载网的资源
需配置专用的资源用于LTE 但总量与方案二基本相当
LTE核心网简介
1
一、LTE核心网网络架构及网元功能 二、LTE业务实现方案及基本流程 三、EPC网络组织 四、EPC带宽计算
.
2
EPS网络架构
EPS (Evolved Packet System) UE（User Equipment） LTE（Long Term Evolution）
.
SAE（System Architecture Evolution） EPC (Evolved Packet Core) SAE=EPC
LTE语音业务方案-双待终端
双待终端：始终由电路域提供话音业务
双待双卡终端 卡1 2G/TD 卡2 LTE
双待单卡终端 2G/TD
卡 LTE
2G/TD 卡
LTE 单待单卡终端
2G/TD
LTE新技术-EPC网络架构及关键技术-推荐
– SAE也被称为EPC（Evolved Packet Core）。
3
无线接入技术宽带化趋势
WCDMA Evolution
GSM/GPRS EDGE
171/384kbps
WCDMA R99/R4 384kbps
EPS的演进
RAN RNC
CS Core
MGW
HLRSGSNFra bibliotekMSCs GGSN
RAN
eNB
SGW
MME
HSS PCRF P-GW
10
EPS总体架构
与增与非加C3GE网了P互PCPC互基通C通本及结计构费
通过GTP与GPRS/WCDMA互操作 与GS直M接/G通PR过SS/W12C支D持MWAC互D通MA
3GPP要求
1. 改善现有系统性能 2. 3GPP内的安全切换 3. 分离用户平面与控制平面 4. 易于演进到EPS 5. 现有网络不升级到EPS的情
况下，能支持 GPRS/WCDMA与LTE之间 的漫游切换 6. 非漫游情况下，用户平面终 结在唯一实体上
5
SAE/EPC的主要演进过程
3GPP R8 之后EPC核心网架构没有变化，主要是特性增强。
EPS概念
EPS （Evolved packed
system）
LTE (Long term evolution)
SAE (System architecture
Evolutoin)
E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial
Radio Access Network)
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系统高可靠性
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课程内容
第一章 第二章
EPC系统概述 EPC硬件体系结构
第三章
第四章
EPC软件体系结构
EPC典型配置和组网方式
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本章内容
第一节 ATCA硬件平台 第二节 EPC01-2000平台硬件 第三节 通用服务器硬件
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ATCA机架外观
46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01
通用处理板
标号
1 2 3 固定螺丝 屏蔽簧片 扳手
描述
4
5 6
热插拔指示灯
COM串口 USB接口
7
8 9 10 11 12
Page27
重启按钮
HD（hard disk）指示灯 HDD ATN（Attention）指示灯 IS（In Service）指示灯 OOS（out of service）指示灯
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业务处理机框C-4100后面板
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业务处理机框的硬件构成
EPC业务机框 通用处理板 机框管理板
IP数据交换
交换板
IP数据交换
GE模块
机框告警板
IP传输接口
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业务处理机框PEM电源模块
C4100机框有4个智能PEM(Power Entry Modules)。被安装在背板尾部的 下方。4个PEM（电源模块）冗余供电，即A1和B1互为冗余，给机框奇数 槽位供电，A2和B2互为冗余给偶数槽位供电。没有冗余电源时，需要两 个电源，即需要A1、A2或B1、B2任意一组。最小的操作电压为-40V DC， 电源供电能力4000W ; 每个PEM都配备有继电开关或保险丝，机框能够为每个槽位提供215W功 率；其中，前板为后插板提供25W功率 。
1
10 12 14
系统板
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处理板
交换板
处理板
业务处理机框槽位分布
12个节点槽，可用于安装通用处理板； 用户面和信令面（xGW、MME等）应用逻辑板将部署于通 用处理板上，在一块通用处理板上运行多个应用逻辑板实例； EPC的S1接口将部署于通用处理板上的接口板上。
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单板结构和背板连接器分配
通用处理板
处理功能
支持双核LV Intel Xeon 5138 (2.13 GHz)处理器； 支持4 MB L2缓存； 最多支持4个FB-DIMMs； 单个DIMM支持为512 MB，1 GB，2 GB，4 GB，最大支持16GB。
各个节点板的连接器分为三个Zone ，其中Zone1用于给前面板供 电和机框管理、Zone2与背板相连实现与其它板卡的通信，zone3 用于用户定义的、I/O内部互相连接的连接器。
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ATCA背板接口
Base接口
Base接口以10/100/1000 BAST-T以太网的双星型结构提供了机框内 的IP传输。两个交换板互连并与其余12个节点板卡以及机框管理板连 接，节点板卡则只与两块交换板连接，每个接口需要2对差分信号提 供双工传输 。
机框管理模块 CMM
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业务处理机框C4100
C4100主要组成如下 :
背板，提供两个交换槽、12个节点槽、14个双星型互连的基本和交换 接口、机框管理基本接口、相邻板卡间的更新通道、同步时钟总线， 同时背板为每个节点板提供电源接口、物理定位具有高稳定性、高可 靠性 ； 2块ATCA-M100机框管理板，ATCA-M100板插在C4100机框的专门 槽位，提供机框的监测、控制、保证机框各部分的正确操作，是机框 的中心管理单元。它能够上报异常和错误，收集详细的部件信息、传 感器状态信息等； 两块ATCA-A100告警板 ； 12个用于ATCA节点板的槽位，主要用来插入通用处理板和接口板； 支持多种PS域业务数据传输； 2个交换槽位，这两个槽位安装交换板，这个板能够提供标准的 PICMG 3.0基本接口和PICMG 3.1交换接口的交换，同时也可以选择 增加TDM时钟用于同步线卡和其他机框。
EPC核心网系统架构
中国普天信息产业股份有限公司
Potevio Company Limited
课程内容
第一章 第二章
EPC系统概述 EPC硬件体系结构
第三章
第四章
EPC软件体系结构
EPC典型配置和组网方式
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TD-LTE宽带接入系统介绍
TD-LTE宽带接入系统是基于3GPP TD-LTE标准的宽带专网系 统，用于满足各种类型的行业性通信需求。该系统主要由终端 系统CPE、无线接入网络E-UTRAN、分组核心网络EPC、操作 维护系统eOMC组成。
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TD-LTE宽带接入系统网络组成
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TD-LTE宽带接入系统组成
终端系统CPE用于完成用户各种业务功能 ; 无线接入网络E-UTRAN由eNodeB组成，主要实现接入网功能，包括 空口处理、S1口处理等 ; 分组核心网络EPC作为宽带接入系统的核心网，主要为用户提供高 速的移动宽带接入业务，并为用户提供会话管理、移动性管理、承载 管理及切换管理等功能； 操作维护系统eOMC主要完成对于接入网子系统、核心网子系统和用 户签约数据库的操作维护管理等功能。
接 口 板
接 口 板
接 口 板
前板 前插
通 用 处 理 板
通 用 处 理 板
通 用 处 理 板
通 用 处 理 板
通 用 处 理 板
通 用 处 理 板
交 换 板
通 交 用 换 处 板 理 板 2 2 4
通 用 处 理 板 6
通 用 处 理 板 8
通 用 处 理 板
通 用 处 理 板
通 用 处 理 板
3 7 5 13 11 13 13 13 13 13 9
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EPC2000产品特点
EPC01-2000设备包括MME、XGW、HSS、TGW等网元，硬件采 用DELL开发的Power Edge R710服务器，其外形规格为2U机架式。 EPC具有以下特点。
功能丰富 支持多种PS域业务数据传输； 支持UE的IP地址动态分配； 支持同一UE的多业务承载 ; 支持集群业务：单呼，组呼，全呼以及集群短消息； 配置灵活,采用模块化设计方法，可以利用模块堆叠的方式对系统进行 平滑扩容，实现在线扩容，能最大限度节省投资，同时扩容不影响已 有业务 支持标准的平滑演进 方便实用的操作维护功能
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EPC分组核心网组成
TGW
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EPC分组核心网组成
EPC分组核心网由xGW（S-GW、PGW）、TGW(集群xGW)、移 动管理实体（Mobility Management Entity，MME）、归属用户服 务器（Home Subscriber Server，HSS）、PCRF、DNS、CG等实 体构成。
EPC采用2200mm有门机柜，遵循19” 工业机柜标准。 物理尺寸（高×宽×深）： 2200mm×600mm×800mm
机柜的组成
电源分配框PDP 业务处理机框C4100
交换机和走线槽
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业务处理机框C4100
EPC硬件平台控制是基于ATCA的，具有 高可靠性、高集成度、处理能力强等特点。 业务处理机框（13U 19”）的物理尺寸 （高×宽×深）：575mm x 483mm x 505mm 主要特性：
集成了供电和风扇单元，提供了DC电源输 入，同时为ATCA板卡提供强制风冷 ；
提供14个ATCA 节点槽位，冗余电源配置 和风扇散热系统；
基本接口：双星型拓扑，支持1G；交换接 口：双星型拓扑，支持10G； 支持板卡热插拔。
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ATCA架构
开放式、可互操作的电信行业标准；采用服务可用性(SA)论坛的标准API;； 广泛的价值链支持；专为多种机箱尺寸与配置的重复利用而设计； ATCA能更好的满足电信应用对单板空间、功耗、带宽、系统管理的要求； 支持高级交换：以太网、StarFabric等； 支持标准操作系统(OS):电信级Linux、电信级Windows; 适合标准19英寸或600毫米机架。
功能丰富
支持多种PS域业务数据传输； 支持同一UE的多业务承载； 支持UE发起的承载修改流程；
业务板卡可扩展来实现负荷分担功能；
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EPC2080产品特点
配置灵活
采用模块化设计方法，可以利用模块堆叠的方式对系统进行平滑 扩容，实现在线扩容，能最大限度节省投资，同时扩容不影响已 有业务；
Fabric接口
Fabric接口是网络平台机框中的主要数据传输接口。网络平台在每个 交换板板子上定义了多达15个通讯通道，在每个节点板上配置了两个 通讯通道。这些通讯通路被配置成双星型拓扑结构。在双星型拓扑结 构中12块节点板同两个不同的交换板都有通路，交换板在机框中扮演 交换核心的角色。
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业务配置灵活，可以根据网络建设的不同阶段，用户对数据业务 的不同需求配置设备；
平滑演进
平滑的在线扩容：只需在业务处理机框上添加相应的处理功能插 板。插板启动后，可以自动加载程序，获得系统内部连接数据和 用户配置数据，自动进入服务状态——即插即用，且不影响当前 业务； 支持单独的宽带接入业务，也支持宽带接入和宽带集群混合业务。
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EPC2080产品特点
EPC设备包括 七个网元，其中：PCRF、DNS、CG采用机架式通 用服务器，MME、xGW、HSS、TGW采用成熟的ATCA硬件平台 。 硬件平台成熟