EPC架构核心网组网方式分析
EPC 架构核心网组网方式探究
EPC 架构核心网组网方式探究作者：朱丽霞来源：《中国新通信》 2017年第21期【摘要】在当前这个信息化技术不断完善的大数据时代里，分组域核心网向EPC 架构进行必要的升级和演化是一项极为重要的工作内容。
进行这项技术内容，其主要目的是为了让无线网络能够对所引进的LTE 技术内容进行适应。
在具体使用上，EPC 架构核心网所采用的架构方式，主要为控制和承载相分离的内容，本文通过对EPC 架构核心网的方法展开深入的分析和探究，希望能为相关人员，起到一些积极的参考作用。
【关键词】 EPC 架构核心网组网方式探究根据相关的调查资料显示，移动通信的网络，需要面对的将会是整个IP 网络，在技术进步的过程中，演变进化的接入方法也趋于多样化。
针对这种情况，以EPC 架构的标准，来构建出一个具有高数据吞吐能力，且延迟较低，数据分组化能力较强，可以针对多种无线接入技术来进行工作的系统架构，可以对业务的开展，打下关键的基础。
相比较3G 分组网络，EPC 架构核心网组网方式，具有网络层次扁平化、支持多接入技术和实施业务等方面的优点，所以在应用上，其前景可以说更为广阔。
一、EPC 的技术特征作为一个核心网络架构内容，EPC 和LTE 处于一个相互对立的关系，在对EPC 架构核心网进行组网的目的，主要是为了对运营商和用户的服务质量进行强化，是整个网络的演变和进化，能够得到持续性的加强。
实际的EPC 网络主要具备以下这下特点：首先，可以对Qos 的机制内容，做到端到端的完善，并且对于其需求，能够给予相应的支持；其次，可以放弃对电路域业务的提供服务，真正意义上实现分组接入的内容；然后，可以构成一个对3GPP 和非3GP 网络都能给予支持的中断，并且在使用上，可以根据帮助用户实现自由的切换；最后，可以简化整个网络构架，在进行连接的过程中，缩短延迟的时间。
二、EPC 的核心网的组网方式分析在对EPC 核心网进行架构的时候，其要求也是十分的严格，需要使用那种承载相分离的交媾，表给由于核心网上，其外部接口和内部接口都是以IP 承载为基础的，所以在理论上，可以构成一个扁平网络。
融合核心网技术及组网分析
融合核心网技术及组网分析摘要：随着社会主义经济的不断发展，社会对移动通信的需求与要求随之不断提升，而EPC时代的到来，促使需要借助融合核心网技术的运用来实现融合组网，进而实现2G/3G与4G核心网的融合组网。
但是，在实际践行的过程中，基于现有的2G/3G核心网下，如何攻克技术难题以实现与4G网的融合组网，亟待解决。
本文针对融合核心网技术与组网进行了分析，在阐述ERP核心网特点、以及核心网融合组网必要性的基础上，为如何借助核心网技术来实现融合组网提出了对策。
关键词：EPC；核心网融合技术；融合组网；策略；分析前言：在信息化、网络化时代背景下，4G时代的到来促使我国三大通信运营迎来了崭新的发展机遇，但是，机遇与挑战并存，对于通信行业而言，在现有的2G/3G融合核心网的基础上，如何实现对4G核心网的有效融合组网，在充分利用现有资源的基础上，降低成本投资以实现自身经济效益的最大化，亟待解决。
以此，从EPC时代背景下出发，针对核心网融合技术以及融合组网策略进行研究，有着极为重要的现实意义。
1 EPC核心网技术所呈现出的特征基于2G/3G/LTE融合分组网络架构下，包括MME/SGSN、SAE-GW/GGSN、HLR/HSS、PCRF以及CG等设备，相应网络架构如图1所示。
图1 网络架构示意图相应EPC架构特点为：第一，组网灵活。
基于EPC架构下，相应控制与承载是以分离形式进行设置的，相应控制面与用户面也同样是以分离形式进行设计的，进而为提升组网的灵活性奠定了基础；第二，扁平化结构。
在这一架构中，是以扁平化设计来实现的，整体上将网络层次进行了减少，相应基站控制器节点取消，其功能由核心网与基站承担，在数据进行传输的过程中，只需要经过两个节点即可；第三，基于IP下的接口设计。
在整个EPC架构中，相应接口都是基于IP下进行设置的，支持相应的IP协议以及业务等；第四，满足多种网络接入。
基于这一网络架构下，能够满足多种接入方式的接入之需，满足以异构网络之需；第五，取消了电路域。
EPC核心网系统架构系统介绍
EPC网络的安全优化
Security layer
1
Xu UE
Xu
Security layer
1
Security layer
2
eNB X2 eNB
S 1-C S 1 -U
S 1-C S 1 -U
MME
SAE GW
Evolved Packet Core ( EPC )
UE是否签约Dual Stack ，否则拒绝，否则返回 给UE “subscription limitation”
UE是否可能切换到不支 持IPv4v6网络，是则返 回给UE “single
PDN-GW
PGW检查如下条件，判断是 否接受Dual Stack请求
若不允许该APN使用两 个IP地址，则只分配一 个IP地址，并返回给UE “network preference”
(Mobile Country Code), MNC (Mobile Network Code) and
Idea of TA List
TAC (Tracking Area Code).
✓All the tracking areas in a Tracking Area List to which a UE is registered are served by the same serving MME.
Stage3（协议实现阶 段） 定义各接口上的具体 协议。2009年3月完成 当前定义的协议有： 3GPP TR 24.801: "3GPP System Architecture Evolution (SAE); CT WG1 aspects" 3GPP TR 29.803: "3GPP System Architecture Evolution (SAE): CT WG4 aspects" 3GPP TR 29.804: "3GPP System Architecture Evolution (SAE): CT WG3 aspects"
数据网-LTE 核心网(EPC)
数据网—LTE 核心网（EPC）目录第1章EPS网络概述 (3)1.1 EPS网络概述 (3)1.1.1 EPS网络关键概念 (3)1.1.2 EPS网络关键技术 (3)1.2 当前主流技术向LTE的演进 (3)第2章EPC网络架构 (5)2.1 LTE-EPC目标网络架构 (5)2.2 EPC重要网元 (5)2.2.1 GW (5)2.2.2 MME (6)2.2.3 HSS (6)2.2.4 PCRF (7)2.3 EPC重要接口 (7)第3章EPC基本流程 (9)3.1 Attach (9)3.2 TAU (9)3.3 Service Request (10)3.4 S1- Release (11)3.5 Detach (12)3.6 承载创建/修改/删除 (13)3.7 切换 (14)3.8 PDN连接或者去连接 (17)第1章EPS网络概述1.1EPS网络概述1.1.1EPS网络关键概念LTE：Long Term Evolution长期演进，是3GPP制定的高数据率、低延时、面向分组域优化的新一代宽带移动通信标准项目。
3GPP：The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划3GPP的目标是实现由2G网络到3G网络的平滑过渡，保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性。
其职能：3GPP主要是制订以GSM核心网为基础，UTRA(FDD为W-CDMA技术，TDD为TD-CDMA技术)为无线接口的第三代技术规范。
E-UTRA：LTE空中接口E-UTRAN：LTE接入网=UE+eNBEPC：Evolved Packet Core 4G核心网，3GPP的演进分组核心网，由MME+SGW+PGW组成EPS：Evolved Packet System ，3GPP的演进分组系统，由E-UTRAN+EPC组成SAE：系统架构演进项目1.1.2EPS网络关键技术EPS网络关键技术：➢EPS提供永远在线的用户体验，降低了用户接入业务的延时➢EPS的核心网允许多种无线技术的接入，目前支持的接入技术包括3GPP已经定义的UTRAN/GERAN，LTE，3GPP2定义的，以及IWLAN接入➢EPS在核心网将用户面和控制面进行分离，实现了网络的进一步扁平化➢EPS引入了TAI list和ISR等概念，降低了空口信令负荷，节约了网络资源➢EPS引入了PCC，对QoS控制、策略和计费控制集中处理1.2当前主流技术向LTE的演进关于2G/3G/4G 的争论已经结束, 所有移动技术都朝着满足未来业务需求的方向发展，并且逐渐趋于一致。
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）。
核心网分组域引入EPC架构分析
同。本节将提出几种可能的引入模式 ， 并对各种模式下核 心网的功能需求进行分析。
３１ 模式一 ： ． 小范围引入， 孤岛式组网， 进行技术试验
该模式适用于当前阶段 ， 主要由于 Ｌ Ｅ网络设备和终 Ｔ
端推出时间较短 ， 技术成熟度相对低 ， 需要通过试验来验
Ｌ ＥＥ Ｃ技术的时间点不同， Ｔ ／Ｐ 则可选择的引入模式也将不
游和切换。模式一对 Ｅ Ｃ核心网的主要功能如下： Ｐ
・
核心网元需具备 ３ Ｐ ８ Ｇ ＰＲ 版本规定 的相关功能： ＨＳ Ｓ 需具备基于 Ｉ Ｓａ 口，不需具备与 Ｓ Ｓ Ｐ的 ６ 接 ＧＮ
的Ｇ 接口。 ｒ
・
Hale Waihona Puke ３２ 模式二 ： 网引入并独立组网 。 ． 全 不与现有 ２ ／Ｇ网 Ｇ３ 络互联。 只提供数据业务
曩曩蠢。 ０ 曩囊 ㈡ 一 蕊＿ 誓 誊 囊 ㈠ 曩 曩 曩 黧囊 摹
创新论坛
核 心 网分 组 域 引入 Ｅ Ｃ架构 分 析 Ｐ
吕红 卫 。 冯 征
（ 国移 动 通信 集 团设 计 院有 限公 司 北 京 １０ ８ ） 中 ０ ０ ０
・
１ Ｅ Ｃ 技 术 概 述 Ｐ
随着 ３ Ｇ技术的大规模应用 ，如何进一步提升无线网
・
可以合设 ． 也可以分设 ，Ｐ Ｅ Ｓ网络架构如图 １ 所示。 Ｅ Ｃ核心网架构秉承了控制与承载分离的理念 ， Ｐ 将分 组域中 Ｓ Ｓ Ｇ Ｎ的移动性管理、 信令控制功能和媒体转发功
支持端到端的ＱＳ ｏ 保证 ：
端到端业务分组化：
・
电 名 信
图 ｌ Ｅ Ｓ网络 架 构 Ｐ
TD—LTE核心网EPC组网模式探讨
TD—LTE核心网EPC组网模式探讨【摘要】本文通过对LTE/EPC核心网网络结构分析、与3G核心网的对比，提出中国移动EPC核心网演进组网思路，并对不同时期的建网策略进行了探讨，为后续TD-LTE核心网融合组网提出演进建议。
【关键词】TD-LTE;EPC;核心网;扁平化1.引言LTE中核心网演进方向为EPC（Evolved Packet Core），包含MME和S-GW2两个网元，无线接入网UTRAN演进方向为EUTRAN。
EPC和EUTRAN合称EPS[1]。
目前工业和信息化部已经向中国移动、中国电信、中国联通正式发放了第四代移动通信业务牌照，中国移动获得TD-LTE牌照，中国移动LTE网络也从LTE 网络实验网建设转为正式大规模商用网络建设的。
LTE的核心网向EPC的演进显得至关重要，本文重点探讨中国移动核心网由2G/3G核心网向EPC核心网演进的组网模式及部署策略。
2.LTE/EPC网络结构2.1 3G核心网与LTE/EPC组网区别图2.1-1 3G核心网与LTE/EPC组网原理简图E-UTRAN与UTRAN相比，去掉了RNC，而只是由若干个eNodeB组成。
LTE核心网中采用了扁平化架构，eNode B本身就具有独立的资源管理功能，各个eNode B之间通过直接的互联实现相互的协调与合作。
能有效地提高系统效率。
与传统3G网络核心网比较，LTE的网络是全IP承载，网络结构更加简单扁平，组网成本更低，组网灵活性提高，并能大大减少用户数据和控制信令的时延。
可实现LTE网络提出的更高的接入带宽，更快的接入速度，无缝移动性以及更低成本的各项要求。
2.2 LTE/EPC组网及网元功能EPC网元从功能角度可以分为控制面网元、用户面网元、用户数据管理网元、策略和计费控制网元等。
图2.2-1 3GPP EPC组网图（1）控制面网元为MME（Mobility Manage-ment Entity，移动性管理设备），主要用于用户接入控制和移动性管理。
中国电信CDMA分组核心网络向LTE／EPC网络演进技术分析及策略规划探讨
中国电信CDMA分组核心网络向LTE／EPC 网络演进技术分析及策略探讨向LTE/4G 技术演进，网络体系架构演进主要是基于3GPP 的演进分组系统EPS（包括E-UTRAN 和EPC）。
其中EPC 为演进的分组核心网，作为统一的分组核心网，EPC 支持多种不同接入技术．对于CDMA 运营商中国电信来说，未来引入EPS 网络，分组核心网向EPC 演进，需要考虑E-UTRAN 和CDMA 分组域和电路域的业务互操作问题。
网络演进和互操作架构如下图所示。
以下是针对中国电信网络演进的技术和演进思路分析：依据3GPP2 的演进规范，现有网络HRPD 升级到EHRPD 方面, 类似于CDMA2000 1X 网络升级到CDMA2000 1X/DOA, 主要是在A 接口进行增强和补充，保障对1X/DOA 的向前兼容能力．同时EHRPD 面向EPS 系统支持后向兼容，如支持多PDN 能力．在EHRPD 演进中，要求PDSN 升级支持HSGW 功能，可由HA 将升级支持PGW，从而与EPC 的网络架构上保持一致．建议HSGW/PGW 分别同时保留PDSN 和HA 能力，以便该网元能够同时提供1X/DOA/EHRPD 接入共存．在终端方面，建议初期部署时，EHRPD 终端需同时支持1X/DOA 能力，从而在非EHRPD覆盖区域，可以由传统的1X/DOA 网络和PDSN/HA 功能实体提供服务．关于传统1X/DOA 与EHRPD 之间的切换问题，包括网络侧HSGW(PDSN)/PGW(HA)对切换的支持等，目前国际规范提及不多，需要进一步研究．支持EHRPD 部署需保障现有业务连续性和平滑过渡，现有业务如（SIP, MIP）基本数据业务，增值业务如PSVT, QCHAT 等不受影响．EHRPD 部署需保障现有网络方案和能力的影响最小，如CCG 能力, 支持C+W 网络方案等。
EHRPD 的演进支持统一认证，实现3GPP UIM 卡的认证能力，HSGW 能够接到3GPP AAA Sever在HSS 进行鉴权和用户管理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
EPC 架构核心网组网方式分析
吕红卫 冯征
（中国移动通信集团设计院有限公司 北京 100080）
摘 要 为适应无线网络引入LTE技术，核心网分组域将向EPC架构演进，EPC核心网采用控制与承载相分离的架
构，其组网模式与现有分组域相比将发生变化。
本文针对分组域核心网引入EPC技术后的网络特点，分析EPC核心网内、及其与其它网络间的组网方式，并提出相关建议。
关键词 EPC 核心网 组网方式
吕红卫：教授级高级工程师，现任中国移动通信集团设计院有限公司交换所所长，主要从事移动通信核心网络规划与咨询等工作。
冯 征：高级工程师，现任中国移动通信集团设计院有限公司高级咨询设计师，主要从事移动通信核心网络规划与咨询等工作。
1 EPC 标准引入背景
与无线技术演进相适应，2004年12月，3GPP 在希腊雅典会议启动了面向全IP 的分组域核心网的演进项目SAE( System Architecture Evolution)，并在WI 阶段更新为EPC（Envoled Packet Core）。
3GPP 基于未来移动通信网络向全IP 网络演进、接入方式呈现多样化的态势（UTRAN、GERAN、WiFi、WiMAX 等），确定EPC 标准的目标是构建一个具有高数据吞吐、低延迟、数据分组化、支持多种无线接入技术的系统架构，以更好地支持实时（包括话音业务）和非实时业务，并保证端到端QoS。
3GPP 于2009年3月完成R8 Stage3标准制定工作，于2009年12月完成R9 Stage3标准制定工作，与R8版本相比，R9版本主要针对SGSN Gn/Gp 支持双栈等功能方面进行改进，目前各厂家即将具备商用条件的产品大多基于R8版本。
随着LTE 技术在移动无线网络中的引入，2G/3G 分组域将向EPC 架构演进，并推动移动网络向全IP
网络演进。
2 EPC 标准架构
EPC 核心网主要由移动性管理设备（MME）、服务网关（S-GW）、分组数据网关（P-GW）及存储用户签约信息的HSS 和策略控制单元（PCRF）等组成，其中S-GW 和P-GW 逻辑上分设，物理上可以合设，也可以分设，系统架构如图1所示。
EPC 核心网架构秉承了控制与承载分离的理念，将2G/3G 分组域中SGSN 的移动性管理、信令控制功能和媒体转发功能分离出来，分别由两个网元来完成，其中MME 负责移动性管理、信令处理等功能，S-GW 负责媒体流处理及转发等功能，P-GW 则仍承担GGSN 的职能。
HSS 的职能与HLR 类似，但功能有所增强，新增的PCRF 主要负责计费、QoS 等策略。
EPC 架构中各功能实体间的接口协议均采用基于IP 的协议，部分接口协议是由2G/3G 分组域标准演进而来，部
内及与无线网间的接口均基于IP承载，理论上所有网承载网直接互通，组成一个扁平网络，但在实际组网时，需结合管理维护、局数据设置、接口带宽配置等因素来考虑其组网方式，本节将基于这些因素，
核心网与无线网间、EPC核心网及与其它核心网的网络组织方式。
此外，考虑各运营商网络在
架构后主要是接入LTE网络，因此本文对其它无线网络接入的组网暂不涉及。
主要负责控制层面信息的处理，为纯信令节点，不需要转发媒体数据，对传输带宽要求较小，在实际组网时宜采用集中设置的方式，一般以省为单位设置。
3.2 核心网与无线网间组网方式
LTE无线系统中取消了RNC网元，将其功能分别移至基站eNode B和核心网网元，eNode B将直接与核心网互连，简化了无线系统的结构，但由于EPC 采用控制与承载分离的架构，因此在业务处理过程中，eNode B需通过S1接口分别与MME、S-GW互通。
3.2.1 eNode B与MME间的互通
eNode B与MME间采用S1接口主要互通控制信令信息，其间的网络组织有两种方案：
方案一：归属方式，即每个eNode B固定由一个MME为之服务，点对点互连，如图2所示。
图2 eNode B与MME组网方式示意图（归属方式）
该方案需在MME与其覆盖范围内的eNode B
配置归属关系，通过IP承载网直接互连，这些
将用户发起的业务固定送到归属的MME进行处理。
与MME间配置归属关系的方式有静态耦联和动态耦联两种，其中静态耦联是由MME和
相互预设对端耦联地址；动态耦联是由eNode B
图1 EPC系统架构示意图
图3 eNode B与MME组网方式示意图（MME Pool方式）
该方案将网络中的多个MME组成Pool，eNode B可与MME Pool中的多个MME互连，用户第一次附着在网络时，由eNode B负责为用户选择MME，同时MME为用户分配一个标识（GUTI），来标识其归属的Pool及所在MME，正常情况下，用户在服务范围漫游内时不再更换为之服务的MME。
方案一中MME与eNode B间网络组织相对简单，对网元的功能要求较低。
但该方案安全可靠性较低，当MME出现故障时，其覆盖区内eNode B
业务均会受到影响；网内设有多个MME时，不能实现资源共享，会出现不同MME的负荷不均衡的情况。
方案二中由一组MME共同处理业务，具备容灾
图4 Diameter代理中继方式。