LTE-SAE网络结构

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1、LTE/SAE网络结构1简介和以前支持电路交换模式的蜂窝系统不同，LTE被设计成只支持分组交换业务。LTE的目的是在用户终端（UserEquipment，UE）和分组数据网络（PacketDataNetwork，PDN）之间建立无缝的IP连接（InternetProtocolconnectivity），使得终端用户上的应用程序在移动切换时不会中断运行。虽然确切地说，LTE这个术语包含的是无线接入部分经由E-UTRAN（演进的UTRAN）的演进，它也同时伴随着非无线部分的被称为“系统架构演进（SystemArchitectureEvolutio

2、n，SAE）”网络演进，包括演进的分组核心网（EvolvedPacketCore，EPC）。LTE和SAE一起构成了演进的分组系统（EvolvedPacketSystem，EPS）。EPS用“EPS承载”这个概念来实现将IP流量从PDN中的一个网关路由到用户终端。一个EPS承载是网关和用户终端之间有明确定义的QoS的IP数据流。根据应用程序的请求，LTE（E-UTRAN）和EPC一起建立和释放EPS承载。本文先描述了EPS网络的总体结构，简述了核心网（CoreNetwork，CN）和E-UTRAN的功能。随后，本文解释了跨越不同接口的协议栈，

3、并且粗略介绍了不同协议层提供的功能。第4节概述了包括QoS处理的端到端承载路径，并且详细介绍了建立一条承载的典型过程。本文的其余部分详述了网络接口，重点关注了E-UTRAN接口和跨接口的过程，包括那些支持用户移动性的过程。支持广播业务的网元和接口不在这里讨论。2LTE/SAE网络结构概览借助连通PDN的IP连接，LTE/SAE为用户提供互联网接入和诸如VoIP等业务。一个EPS通常与一个QoS有关联。可以为一个用户创建多个承载，目的是提供不同的QoS或者指向不同PDN的不同连接。举个例子，一个用户可以一边忙着打电话（VoIP）一边浏览网页或完

4、成FTP下载。一个VoIP承载为语音业务提供必要的QoS保证，而一个“尽力而为”的承载则适合网页浏览行为或FTP会话。EPS网络还必须为用户提供足够的安全性和私密性，并为网络提供保护，阻止对网络的欺诈使用。上述这些功能由几个EPS网元实现，它们承担了不同的角色和分工。EPS的整体网络架构如图1所示，包括各种网元和标准接口。从宏观层面来说，网络由核心网CN（EPC）和接入网E-UTRAN（LTE）组成。核心网由许多逻辑节点组成，而接入网基本上只有一个节点，即与用户终端（UE）相连的eBodeB（evolvedNodeB，演进的NodeB）。每个

5、网元都通过标准接口相互连接，以满足不同设备商产品之间的互通。这让网络运营商可以从不同的设备商采购不同的网元产品。事实上，运营商出于商业考虑，可以在网络的实际部署中选择拆分或者合并这些逻辑网元。图2描述了EPC和E-UTRAN之间的功能划分。下面的章节对EPC网元和E-UTRAN网元作了更详细的描述。2.1核心网核心网（在SAE中被称为EPC）负责对用户终端的全面控制和相关承载的建立。EPC内的主要逻辑节点有：PDN网关（P-GW）；服务网关（ServingGateway，S-GW）；移动性管理实体（MobilityManagementE

6、ntity，MME）；除了这些逻辑节点，EPC也包括其它逻辑节点和功能模块，比如用户归属服务器（HomeSubscriberServer，HSS）、策略控制和计费规则功能模块（PolicyControlandChargingRulesFunction，PCRF）。由于EPS仅仅为一个指定的QoS提供了一条承载路径，对VoIP等多媒体应用的控制由独立于EPS之外的IP多媒体子系统负责提供。核心网的逻辑节点如图1所示，下面将进行更详细的讨论。PCRF：负责策略控制的决策，同时负责控制位于P-GW内的策略控制加强功能模块（PolicyContro

7、lEnforcementFunction，PCEF）的基于流量的计费功能。PCRF提供QoS授权（QoS等级标识和比特速率），决定在PCEF中将如何处理一个特定的数据流，并确保与用户的签约信息相符。归属位置寄存器（HomeLocationRegister，HLR）：HLR储存了用户的SAE签约数据，比如EPS的签约QoS配置信息和漫游的接入限制。HLR还保留了用户可以连接的PDN的相关信息。该信息可以是APN（AccessPointName，APN）的形式（APN根据DNS命名规范来描述指向PDN的接入点的标签），也可以是PDN地址（表示签

8、约所在的一个或者多个IP地址）。此外，HLR还储存了诸如用户当前所附着或者注册的MME标识等动态信息。同时，HLR还可能集成了鉴权中心（Authentication