核心网基本原理及关键技术

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,第,57,页,LTE,核心网关键技术,苑红,,2012-3-21,提纲,2.,码号,5.,用户数据管理,6. QoS,7.,策略控制,8. IPv6,过渡方案,4. Diameter,信令路由,9. LTE,基础通信业务网络方案,10.,计费、安全,1.,网络架构及分阶段部署方案,3.,互通和国际漫游,LTE,核心网,(EPC),的架构变化和重要特点,,标准,LTE,网络架构下，所有用户仅接入分组域,,未来所有业务都应通过分组域提供；,仅有分组域，无电路域,,控制和承载分离，网络结构扁平化

2、,eMSC,MGW,CS,MGW,MSCS,PS,SGSN,GGSN,SGSN,EPC,MME,SAE-PGW,HSS,,2G/TD,核心网,LTE,核心网,EPC,无,CS,域,,,控制和承载分离：控制面,MME,，用户面,SAE GW,；,,扁平化网络架构：,LTE,仅有,eNodeB,，用户面由,2G/TD,三级转发变为一级转发,,,,,GGSN,,,BSC,SGSN,,,MME,,,,,eNodeB,SAE GW,,,NodeB,RNC,BTS,,,核心网控制面协议主要基于,GTPCv2,和,Diameter,，用户面主要基于,GTPUv1,,,传输层协议主要基于,UDP,和,SCTP

3、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,S6a,,,,,,,,,,,,,,,,,,DRA,DRA,SGSN,HSS,MME,为了进一步提高用户体验、降低时延，给用户提供差分化的服务，支持多种无线技术的接入，,LTE,核心网在,2G/3G,核心网的基础上做了革命性的演进。,基于全,IP,的架构,,,SGSN,2G,TD,LTE,HSS,BTS,BSC/PCU,NodeB,RNC,eNodeB,S1-U,S6a,Gx,Gb,Iu,S1-MME,S11,SGi,MME,PCRF,S9,Internet,,PS Service,,Serving GW,PDN GW,S5/8,SAE GW,S6d,S10

4、,,,,BOSS,CG,S4,S3,MME,：,LTE,接入下的控制面网元，负责移动性管理功能（包含了,SGSN,和,RNC,的部分功能）；,,S4 SGSN,：,2G/3G,接入下的控制面网元，相当于接入,2G/3G,的,MME,，进行移动性管理和会话管理；,,S-GW,：,SAE,网络用户面接入服务网关，相当于传统,Gn SGSN,的用户面功能；,,P-GW,：,SAE,网络的边界网关，提供承载控制、计费、地址分配和非,3GPP,接入等功能，相当于传统的,GGSN,。,除了,2G/3G/LTE,接入外，,EPC,同时支持,WLAN/WiMax/CDMA,等接入方式,-HSS,：,SAE,网

5、络用户数据管理网元，提供鉴权和签约等功能，包含,HLR,功能。,,-PCRF,：,策略控制服务器，根据用户特点和业务需求提供数据业务资源管控；,,-AF,：,业务策略提供点,,-eNodeB,：,负责无线资源管理，集成了部分类似,2G/TD,基站和基站控制器的功能；,AF,Rx,EPC,标准架构网元功能,控制面,承载面（用户面）,EPC,标准架构接口功能,,,SGSN,2G,TD,LTE,HSS,BTS,BSC/PCU,NodeB,RNC,eNodeB,S1-U,S6a,Gx,Gb,Iu,S1-MME,S11,SGi,MME,PCRF,S9,Internet,,PS Service,,Serv

6、ing GW,PDN GW,S5/8,SAE GW,S6d,S10,,,,BOSS,CG,S4,S3,S1,：,EPC,与,eNB,的接口,(,类似,IU),，包括控制面接口,S1-MME,和用户面接口,S-U,（,GTPv1,）；,,S6a,：,MME,通过,S6a,接口从,HSS,获得鉴权和签约信息，协议基于,Diameter,，传输层基于,SCTP,,S6d,：,S4-SGSN,通过,S6d,接口从,HSS,获得鉴权和签约信息，协议类型同,S6a,,S11,：,控制面网元,MME,和用户面网元,S-GW,间的信令接口，基于,GTPv2,；,,S10,：,进行,MME,间互操作时，,MME

7、,通过,S10,接口传递承载上下文信息，基于,GTPv2,,S5,：,S-GW,和,P-GW,间接口，包括控制面（,GTPv2,）和用户面（,GTPv1,）,,S8,：国际漫游接口，拜访地,S-GW,接入归属地,P-GW,，协议同,S5,-S3,：,当,2G/TD,与,LTE,互操作时，,S4-SGSN,与,MME,间通信的接口，基于,GTPv2,,-S4,：,S4 SGSN,与,S-GW,间的接口，包括控制面（,GTPv2,）和用户面（,GTPv1,）,,-Gx,：,PCRF,与,PCEF,（位于,P-GW,）间的接口，用户业务信息上报和策略下发，基于,Diameter,协议,AF,Rx,-

8、,Rx,：,AF,通过,Rx,接口向,PCRF,通知业务属性,,-,S9,：拜访地,PCRF,与归属地,PCRF,互通接口，用户获取归属地策略信息,,-,SGi,：分组域数据访问外部业务平台的接口，类似,GPRS,网络中的,Gi,接口,,组网方案,,,全融合核心网,HSS/HLR,TD-LTE,MME/SGSN,SAE GW/GGSN,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,EPC DNS,,CS域核心网,,,,,,,,,,,EPC CG,M,SC,,Server,2G/TD,融合组网初期（,扩大规模试验,/试商用）,规模商用,独立组网（规模试验）,LTE,核心网,(EPC),分阶

9、段部署方案,1、规模试验阶段，单厂家LTE独立组网，验证LTE基本功能；,,2、,扩大规模试验阶段（试商用初期），采用,新建,EPC融合核心网,和,现网设备改造,相结合的形式，实现互通，最大限度减少对现网的影响；,,3、试商用后期和大规模商用时，现网GPRS设备演进,升级,为核心网全融合设备，有效保护已有投资。,,,,,2G/TD,SGSN,GGSN,2G/TD,新建融合核心网,HSS/HLR,TD-LTE,GPRS核心网,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,EPC DNS,,,,,,,,,,,GPRS CG,,CS域核心网,HLR,,,,,,,,,,

10、,EPC CG,M,SC,,Server,,,,,,,,,,,GPRS DNS,MME/SGSN,SAE GW/GGSN,MME/SGSN,HSS/HLR,,,,,2G/TD,SGSN,GGSN,EPC独立组网,,TD-LTE,GPRS核心网,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,DNS,,,,,,,,,,,GPRS CG,,CS域核心网,HLR,,,,,,,,,,,EPC CG,M,SC,,Server,,,,,,,,,,,GPRS DNS,,SAE GW,MME,HSS,,,LTE,规模试验阶段核心网组网架构,,,,Gn,Gn,GSM/GPRS/

11、,,EDGE,（,+,）,TD-SCDMA/,,HSPA,TD-LTE,,SGSN,SAE GW,MME,HSS/HLR,GGSN,EPC,核心网,PCRF,HLR,2G/TD,,PS,域核心网,P-GW/GGSN,S-GW,Gr,现有,2G/TD,终端,LTE,多模终端,DNS,SAE DNS,S5/S8,S11,S1-MME,S1-U,S6a,CG,Gx,,…,,组网,新建,HSS/HLR,设备，通过,S6a/MAP,接口和融合,MME/SGSN,互通，存储,LTE,单模、,LTE,多模、,LTE Mifi,的新号段用户数据。纯,2G/TD,用户数据仍然存储在老,HLR,。,,新建,MME

12、,设备,支持,LTE,用户接入,。新建,SAE GW/GGSN,设备，作为,LTE,单模、,LTE,多模、,LTE Mifi,的锚定点，纯,2G/TD,用户仍然,要,锚定到老,GGSN,设备,。,升级,SGSN,支持,LTE,终端能力的识别和锚定到,SAE GW,。,,新建,LTE,无线设备，在该区域覆盖,LTE,信号，可接入,LTE,单模、,LTE,多模、,LTE Mifi,等终端类型业务。,2G/TD,无线信号全覆盖,，,实现纯,2G/TD,终端业务的连续性。,,LTE,单模终端：只在,LTE,覆盖区域接入互联网。,,LTE,双模终端：在试验区域内的,23G,覆盖区和,LTE,覆盖区实现简

13、单互操作。,,LTE MIFI,：只在,LTE,覆盖区接入,Mifi,业务。,…,,业务体验,,实验室测试已基本结束，外场试验正在开展,LTE,扩大规模试验,(,试商用,),阶段核心网组网架构,,…,,组网,新建,HSS/HLR,设备，通过,S6a/MAP,接口和融合,MME/SGSN,互通，存储,LTE,单模、,LTE,多模、,LTE Mifi,的新号段用户数据。纯,2G/TD,用户数据仍然存储在老,HLR,。,,新建,MME/SGSN,设备区分,2G/TD/LTE,终端类型,，,实现不同的数据面锚定点的选择。新建,SAE GW/GGSN,设备，作为,LTE,用户,的锚定点，纯,2G/TD,

14、用户仍然,要,锚定到老,GGSN,设备,。,升级,SGSN,支持,LTE,终端能力的识别和锚定到,SAE GW,。新建,DRA,实现省间漫游。,,新建,LTE,无线设备，在该区域覆盖,LTE,信号，可接入,LTE,单模、,LTE,多模、,LTE Mifi,等终端类型业务。,2G/TD,无线信号全覆盖,，,实现纯,2G/TD,终端业务的连续性。,,2G/TD,终端：在,LTE,试点区域和非试点区域，,2G/TD,终端体验一致。,,LTE,单模终端：只在,LTE,覆盖区域接入互联网及短信业务。,,LTE,双模终端：试点区域内或纯,2G/TD,网络中都能接入业务。,,LTE MIFI,：只在,LTE

15、,覆盖区接入,Mifi,业务。,…,,业务体验,,,,,,业务平台,业务平台,Internet,Internet,2G,/TD,SGSN,GGSN,2,G,/TD,新建核心网,HSS/HLR,TD,-,LTE,MME,/,SGSN,SAE GW,/GGSN,PCRF,,,,,用户面,控制面,现网设备,HLR,,SGSN,升级支持识别,LTE,终端能力,,,2G/TD,,CS,域核心网,MGW,M,SCServer,,新建核心网,MME,/,SGSN,SAE GW,/GGSN,,DRA,省间漫游,,实验室测试华为、诺西、爱立信已结束，阿朗和中兴正在测试，外场试验正在计划,提纲,2.,码号,5.,

16、用户数据管理,6. QoS,7.,策略控制,8. IPv6,过渡方案,4. Diameter,信令路由,9. LTE,基础通信业务网络方案,10.,计费、安全,1.,网络架构及分阶段部署方案,3.,互通和国际漫游,新引入码号（,1/3,）,GUTI,RAI/P-TMSI,GUTI,RAI/P-TMSI,,新引入码号：,GUTI,,全球唯一临时标识（,Globally Unique Temporary UE Identity,），类似,RAI+P-TMSI,, = ,,, = ,, = ,,2G/3G,与,LTE,进行互操作时，,GUTI,与,RAI+P-TMSI,需进行映射,新引入码号（

17、,2/3,）,,新引入码号：,TAI,,追踪区标识（Tracking Area Identity），表示用户位置信息，类似2G/3G位置区LAI或路由区RAI,,tac-lb.tac-hb.tac.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org,,TA List：跟踪区列表，由一组TAI组成，最多包含16个TAI,新引入码号（,3/3,）,,新引入码号：,EPC,网元域名标识（,FQDN,）,,包括MME、SGSN、HSS、S-GW、P-GW标识,,MME,的域名标识为：,,,mmec.mmegi.mme.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org,,其它,网元标识构造时，

18、其后缀遵循标准构造方式：node.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org，node,必须保留,，,其前可跟随,gw、,hss,等,；,,后缀之前可以按需求扩展，比如可为：,gw,10.guangzhou.guangdong.,node,,S-GW与P-GW合设时域名构造,,S-GW与P-GW域名字段数需保持一致，以便于网元选择时使用就近原则,,合设的S-GW与P-GW域名需保持一致，以便于网元选择时优先发现合设的节点,,APN,,APN-NI与APN-OI编码方式与2G/3G相同,,APN-OI格式仍为：mnc.mcc.gprs,,APN的域名格式为： .apn.epc.mnc

19、.mcc.3gppnetwork.org,MMEGI,问题的产生背景,为什么要对,LAC,和,MMEGI,做区分？,,MMEGI,和,LAC,共享,16,位的码号空间；,,LTE,终端如果从,LTE,移动到,2G/TD,，用户进行路由更新，,SGSN,选择,MME,时需区分,LAC,和,MMEGI,的取值,,MMEGI,和,LAC,共享,16,位的码号空间，因此要求,MMEGI,与,LAC,取值不同，否则无法锚定到相应网元获取用户上下文信息，需进行,MMEGI,码号规划。,,Gn SGSN,判断用户源接入方式,,Gn SGSN,查找,MME,和查找其它,Gn SGSN,的,构造方式相同,，只能

20、构造为,rac.lac. mnc. mcc.gprs,,若用户从,LTE,移动到,2G/TD,网络，,LAC,是从,MMEGI,映射而来，且,MMEGI,和,LAC,共享,16,位的,码号空间,，因此,MMEGI,与,LAC,取值必须不同，,否则,Gn SGSN,可能找多个具有相同域名的节点，,无法锚定到相应的网元获取用户上下文信息,。,查询目标,S9,,DNS,eNodeB,S1-U,Gx,S1-MME,S11,Old MME,PCRF,,Serving GW,PDN GW,S5/8,SAE GW,Gn SGSN,用户移动,,现有,LAC,划分情况,L2,,L1,0,1,2,3,4,5,6

21、,7,8,9,A,B,C,D,E,F,0,,,,,,,,,,,,,,,,,1,北京,北京,,,,,,,上海,,,,,,,,2,,天津,,,广东,广东,广东,广东,,,,,,,,,3,河北,河北,河北,重庆,,山西,山西,河南,河南,河南,,,,,,,4,辽宁,辽宁,,吉林,,黑龙江,,内蒙,,河南,,,,,,,5,江苏,江苏,江苏,山东,山东,安徽,,浙江,浙江,福建,,,,,,,6,福建,,,山东,,,,浙江,,江西,,,,,,,7,湖北,湖北,,湖南,,海南,,广西,,江西,,,,,,,8,四川,四川,,,,贵州,,云南,云南,西藏,,,,,,,9,,陕西,,甘肃,,宁夏,,青海,,新疆,

22、,,,,,,A,北京,TD,,,重庆,TD,,广东,TD,广东,TD,,上海,TD,,,,天津,TD,,,,B,,河北,TD,,吉林,TD,,山西,TD,,河南,TD,,,,陕西,TD,,甘肃,TD,,,C,,辽宁,TD,,,,黑龙江,TD,,内蒙,TD,,,,,,,,,D,,江苏,TD,,山东,TD,,安徽,TD,,浙江,TD,,福建,TD,,,宁夏,TD,,青海,TD,,E,,湖北,TD,,湖南,TD,,海南,TD,,广西,TD,,江西,TD,,,,,,,F,,四川,TD,,,,贵州,TD,,云南,TD,,西藏,TD,,,,新疆,TD,,,高四位为,0000,的区段，共有连续值,4096,

23、个，还未使用,表中已分配的区段为现有,LAC,划分，每个区段内连续,LAC,值为,256,个,MMEGI,的分配方案，待决策,MMEGI,码号规划要求：,,与,LAC,取值不同,,为保证省间互通不冲突，应保证各省MMEGI取值不同,,MMEGI,分配方案：,MMEGI,为,16bit,，,L1L2L3L4,,方法一：,采用高四位,L1,为,0000,的区段，划分一个特殊连续区段，用作各省,MMEGI,的划分,方法二：,在非连续的未使用,LAC,区段中划分,LAC,值作为各省,MMEGI,使用,15-12bit,高四位（,L1,）取,0000,；,,11-5bit,表示全国所有省，有,2,6,=

24、64,个取值,,4-0bit,用来表示省内的,pool,信息，有,2,5,=32,个取值；,15-8bit,高八位（,L1L2,）表示,mmegi,的,type,，选取表中未分配的区段；,,7-5bit,表示省信息，有,2,3,=8,个取值，表示,8,个省；,,4-0bit,用来表示省内的,pool,信息，有,2,5,=32,个取值；,,因此一个,L1L2,区段可以满足,8,个省的,mmegi,分配，为了满足全国所有的省，至少需要,6,个,L1L2,区段（,eg: L1L2=12,、,13,、,14,、,15,、,16,、,17,）,方法,划分一个特殊连续,LAC,区段，用作各省,MMEGI,

25、的划分,在非连续的未使用,LAC,区段中划分,LAC,值作为各省,MMEGI,使用,优点,便于统一规划,使用离散的,LAC,空间，有效利用,LAC,资源,缺点,目前,LAC,连续区段所剩有限，占用后，不利于以后,LAC,扩展使用,统一规划管理复杂,,,BSC,SGSN/MME,RNC,eNB,NRI=1,,MMEC=2&3,NRI=2,,MMEC=4&5,NRI=3,,MMEC=6&7,MME1:MMEC=2&3,,MME2:MMEC=4&5,,MME3:MMEC=6&7,NRI=7bits,,SGSN1:NRI=1,,SGSN2:NRI=2,,SGSN3:NRI=3,MME,上配置，下发给,

26、eNB,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,NRI,和,MMEC,的映射，待决策,问题描述：,,MMEC,与,NRI,存在映射关系，标准定义,MMEC,应为,8bits,，现网定义,NRI,为,7bits,,在异系统附着、切换、,RAU/TAU,过程中要保证,NRI,和,MMEC,之间的相互映射,,解决方案：,,方案一：两个,MMEC,映射到一个,NRI,，即每个,MME/SGSN,节点配置两个,MMEC,和一个,NRI,,特点：较易实现，但是无法充分利用,MMEC,的,8bits,字符空间,,方案二：推动,NRI,支持,8btis,,特点：较难推动，多数厂家分配,P-TMSI,时对,N

27、RI,位数有不同程度的占用，如果,NRI,支持,8bits,，会影响,SGSN,分配用户数有影响,,S6a,接口域标识规划建议遵循国际标准,S6a,接口的,Diameter,信令存在省际漫游场景，需进行省间路由，有以下两种路由方式,,基于域（,realm,）路由：需进行域标识规划,,基于网元标识（,host,）路由：沿用标准定义，没有特殊域规划要求,,两种路由方式对域标识规划的需求不同。,基于网元标识路由改造网元少，域名及网元标识遵循国际标准，且针对国内和国际,DRA,的路由要求一致，,建议采用基于网元标识路由，域标识遵循国际标准,。,,基于域路由,基于网元标识路由,是否域标识规划,需要进行域

28、标识规划，扩展,realm,字段,沿用标准定义，没有特殊域规划要求，网元标识也遵循国际标准,优势,DRA,路由方式为标准方式,MME/HSS,网元没有改造要求，域标识定义遵循国际标准。仅需改造,DRA,网元。,劣势,域标识规划不符合,3GPP,标准,，对,MME/HSS/DRA,的域标识提出非标改造，,域标识长度需扩展,；,,国际侧,I-DRA,由于要满足国际互联互通需求，需还原标准域标识，而仅依靠标准域标识无法实现国漫信令的路由寻址，,仍需采用网元标识路由,。建议国内和国际,DRA,都采用统一处理方式。,对,DRA,路由方式提出非标改造，要求,DRA,能够根据网元标识中的部分信息,——,汇接

29、区信息进行最大匹配路由，而标准方式为对网元标识进行全匹配路由。,推荐方案,S6a,接口网元标识扩展方式分析,S6a,接口网元标识具有两种扩展方式,,根据省扩展：,,eg:,网元标识,=hss1.,省名,,优点：后续,DRA,从大区组网过渡到分省组网，码号不用改变,,缺点：大区组网时，,DRA,上需配置各省域标识的局数据，数据配置较为复杂,,根据大区扩展：,,有两种方式：,,一级扩展方式：网元标识,=hss1.,大区名,,二级扩展方式：网元标识,=hss1.,省名,.,大区名,,优点：,DRA,可以仅需要配置大区的局数据,,缺点：后续,DRA,从大区组网过渡到分省组网，全网码号都需要改变,,建议

30、,S6a,接口网元标识按省规划,提纲,2.,码号,5.,用户数据管理,6. QoS,7.,策略控制,8. IPv6,过渡方案,4. Diameter,信令路由,9. LTE,基础通信业务网络方案,10.,计费、安全,1.,网络架构及分阶段部署方案,3.,互通和国际漫游,LTE,规模试验阶段分组核心网互通要求,,,,Gn,Gn,GSM/GPRS/,,EDGE,（,+,）,TD-SCDMA/,,HSPA,TD-LTE,,SGSN,SAE GW,MME,,业务平台,HSS/HLR,GGSN,EPC,核心网,PCRF,HLR,2G/TD,,PS,域核心网,P-GW/GGSN,S-GW,Gr,现有

31、,2G/TD,终端,LTE,多模终端,DNS,SAE DNS,S5/S8,S11,S1-MME,S1-U,S6a,Gx,CG,LTE,与,2G/TD,分组网络基于,Gn/Gr,接口进行互通，尽量降低对现有分组域的影响,MME,：,支持,Gn,接口，以及承载上下文与,PDP,上下文的映射；,,P-GW,：,包含,GGSN,完整功能,,HSS,：,包含,HLR,功能，支持,Gr,接口，支持,2G/TD/LTE,的鉴权及用户数据管理,,Gn SGSN,：,支持,USIM,鉴权,2G/TD,用户仍然通过现有分组网络访问数据业务,,LTE,多模终端从,2G/TD,接入后，通过,P-GW,（,GGSN,）

32、访问数据业务,SGi,路由问题：,基于目前的网络接口设计，,LTE,多模终端从,2G/TD,网络接入时如果锚定到,Gn GGSN,，则无法平滑移动到,LTE,网络。,,,解决方法：,SGSN,需能识别,LTE,用户，并将将,LTE,多模终端路由到,P-GW,（,GGSN,）。,LTE,规模试验阶段分组核心网互通方法,规模试验阶段，多模终端,,S1,,MME,,,,,,Iu,,S11,,,,PDN-GW /GGSN,S5/S8,Gb,Gn,,,Gn,,GGSN,Gn,Gn,,,Serving-GW,S10,,Gn SGSN,GERAN,UTRAN,EUTRAN,Gn SGSN,要求：,,升级支持

33、终端携带的,MS Network Capability,中的,EPC Capability,字段，并根据,EPC capability,字段将用户请求路由到,P-GW,,支持,EPC DNS,地址解析，对于,LTE,多模终端接入，,SGSN,通过,EPC DNS,解析得到,P-GW,地址；对,2G/TD,终端，,SGSN,仍然使用,GPRS DNS,解析,GGSN,地址,,为了保证,LTE,多模终端在任何,2G/TD,覆盖区域接入后，都能连续移动到,LTE,网络，理论上现网全网,SGSN,需升级，但考虑初期主要是数据卡终端，移动性较低，只改造和,LTE,覆盖区域相邻的,SGSN,即可,EPC,

34、引入新的域名体系和域名解析流程,S9,新域名体系：,,GPRS,分组域顶级域名为,.gprs,,EPC,顶级域名为,.,3,gppnetwork.org;,,,epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org,,,新解析流程：,S-NAPTR,解析流程,,GPRS,中通过,A,或,AAAA,记录查询方式，,DNS,解析后直接得到网元,IP,地址；,,SAE,中通过,NAPTR,多级查询方式，可以根据,DNS,返回的参数,(,支持的接口，权重，优先级等,),进行多次查询，选择合适的网元。,,根据域名查询,NAPTR,记录，获得替换字段（可能是主机名）,,如,NAPTR,记录标识指明需要获取

35、权重信息，通过替换字段查询,SRV,记录，获得权重高的主机名（可选）,,通过主机名查询,A,或,AAAA,记录，获得,IP,地址,,,需要新建,DNS,服务器；或软件升级现有,GPRS DNS,以支持,SAE,域名解析功能，同时需要增加新域名数据；,User plane,Control plane,,,DNS,eNodeB,S1-U,Gx,S1-MME,S11,SGi,MME,PCRF,,Serving GW,PDN GW,S5/8,SAE GW,E-UTRAN,,外部数据网络互通要求,透明接入方式：,EPC,网络为用户提供,Internet,接入服务，,P-GW,的,SGi,接口直接接入,C

36、Mnet,省网节点,,非透明接入方式：,EPC,网络与其他,ISP,或企业内部网连接，,P-GW,应支持具有接入,RADIUS,服务器实现用户认证的功能。,,地址分配：,用户的,IP,地址可以由,P-GW,本地配置，也可以作为,DHCP,客户端或者,Radius/Diameter,客户端从外部的,DHCP,服务器或者,Radius/Diameter,服务器获取,IP,地址和参数。,EPC,网络通过,P-GW,的,SGi,接口以透明,/,非透明方式与外部数据网互连，连接方式与,2G/3G,分组域网络相同,,,EPC,核心网,RADIUS,,服务器,P-GW/GGSN,SGi,外部数据网,国内漫游

37、,,,LTE,网络中，用户漫游信令采用,Diameter,，,省际层面信令通过,新建,DRA,信令转接点路由，省内层面信令通过直连方式路由,S6a,MME,,厦门,HSS,,S6a,MME,,广州,HSS,S6a,MME,,深圳,HSS,广东,,省际区内漫游,省内漫游,省际区间漫游,S6a,MME,,南京,HSS,S6a,MME,,杭州,HSS,S6a,MME,,上海,HSS,省际,DRA,设备全连接,DRA,DRA,DRA,DRA,,,省际漫游：,,区内漫游：,MME—,省际,DRA—HSS,；,,区间漫游：,MME—,省际,DRA—,省际,DRA—HSS,；,,省内漫游：,,MME—HSS

38、,Diameter,信令路由,,省际层面：分区设置,2,对,DRA,,划分为,2,个大区，大区,1,包括广州、深圳、厦门，大区,2,包括上海、南京、杭州。,,分区部署,2,对,DRA,节点，每对负荷分担，互为备份，负责转接区内和区间省际漫游,Diameter,信令。,,各试点城市的,MME/HSS,与所在大区,1,对,DRA,全互联,,省内层面：,,省内漫游,Diameter,信令通过直连方式疏通，省内,MME,与,HSS,直连。,,,主侧设备：,DRA,，,HSS,，,MME,,配合设备：,eNB,，,SAE-GW,Diameter,信令组网,,国际漫游,,LTE网络实现国际漫游业务需实现,

39、鉴权消息、地址解析消息、业务数据,的互通。,,鉴权消息：,MME发送至I-DRA（国际DRA）设备，通过I-DRA转接至用户归属网络HSS进行鉴权。,,地址解析消息：,MME针对漫游用户的APN发起解析查询，通过根DNS解析出归属网络P-GW地址。,,业务数据：,根据解析出的P-GW地址，S-GW将业务数据送至归属网络的P-GW。,,EPC网络需建I-DRA、根DNS、根P-GW、BG设备。,Diameter,信令消息,DNS,查询信令消息,媒体流,,,,,BG,MME,根DNS,I-DRA,,HSS,DNS,I-DRA,S-GW,SAE-GW,P-GW,,,,BG,中国移动EPC,,网络,合

40、作伙伴EPC网络,鉴权消息,地址解析,业务数据,IP专网或专线,Internet,根P-GW,,,,,BG,P,-GW,SAE-GW,S,-GW,,MME,根DNS,省DNS,I-DRA,,HSS,根DNS,I-DRA,S-GW,SAE-GW,P-GW,,,,BG,中国移动EPC,,网络,合作伙伴EPC网络,鉴权消息,地址解析,业务数据,IP专网或专线,Internet,根P-GW,漫入用户,漫出用户,用户漫游入,用户漫游出,提纲,2.,码号,5.,用户数据管理,6. QoS,7.,策略控制,8. IPv6,过渡方案,4. Diameter,信令路由,9. LTE,基础通信业务网络方案,

41、10.,计费、安全,1.,网络架构及分阶段部署方案,3.,互通和国际漫游,,Diameter,信令组网需求,,省间漫游：,S6a,，,S6d,，,S9,（或,Gx,，,Rx,）,省内：,S6a,，,S6d, Gx, Rx,国际漫游：,S6a,，,S6d, S9,LTE,网络需要一张更通用、更简单、易扩展的信令网。,Gx,,Rx,,,相对于,2G/3G,的,7,号信令网，,EPC/PCC,信令网需要连接更多类型的网元、承载更多类型的信令，需要一张更通用的基础信令网。,,用户处于漫游状态时，需从归属地的,HSS,获取用户信息、从,H-PCRF,获取用户策略，全网大量网元之间不可能全连接，需要提供信

42、令中继、汇聚设备，组建信令网，提供信令路由。,,Diameter,信令网数据配置更简化、可扩展性更强、基于,IP,传输。,Diameter,信令网组网方案,,,,,HSS,S4-SGSN,MME,HSS,S4-SGSN,MME,A,区,/,省,B,区,/,省,I-DRA,DRA,DRA,省际层面,省内层面,国际层面,PCRF,PCRF,全网部署一对国际侧,DRA,节点（,I-DRA,），负责中继,/,代理国际漫游,Diameter,信令。,,省际层面：分大区,/,省部署一对,DRA,节点，负责中继,/,代理省际漫游,Diameter,信令。,,省内层面：商用初期，可考虑采用静态直连方式路由。待

43、,LTE,网络达到一定规模或有会话绑定需求时，再通过,DRA,中继。,,不同场景下信令路由需求,国际漫游场景,简化信令全连接配置管理，同时保证归属网络安全，使用网间拓扑隐藏，不提供本端的,IP,地址给对端运营商。,需建设中继,/,代理节点（,DRA,）,省际漫游场景,便于维护管理，简化全网,IMSI,号段配置以及全网信令连接配置管理。,需建设中继,/,代理节点（,DRA,）,省内场景,商用初期，信令链路汇聚及,PCC,架构下会话绑定需求不突出，优先考虑信令传送效率及节点处理能力。,商用初期可考虑采用静态直连方式路由。待,LTE,网络达到一定规模或有会话绑定需求时，再考虑通过,DRA,中继,,,

44、MME,HSS,PCRF,MME,HSS,PCRF,A,省,B,省,省际,Relay,节点,省际,Relay,节点,,,MME,HSS,PCRF,MME,HSS,PCRF,cmcc,其他,LTE,运营商,国际,Relay,节点,国际,Relay,节点,DRA,DRA,DRA,DRA,MME,S4-SGSN,HSS,GGSN/P-GW,PCRF,,分层组建,Diameter,信令转接网,,省内漫游，在商用初期通过静态配置直连，中后期通过,DRA,中继路由,,大区,/,省际、国际漫游通过,DRA,中继路由,,DRA,组网建议,,提纲,2.,码号,5.,用户数据管理,6. QoS,7.,策略控制,

45、8. IPv6,过渡方案,4. Diameter,信令路由,9. LTE,基础通信业务网络方案,10.,计费、安全,1.,网络架构及分阶段部署方案,3.,互通和国际漫游,,,HLR,和,HSS,融合，为用户提供多接入服务,,,MME,Gr,SGSN,2G/3G,SAE-HSS,S6a,现网,HLR/AuC,LTE,MSS,C/D,SQNMS,SQN,SQN,SEQMS (0),,,SEQMS (1),,,…,,SEQMS (31),终端比较,SEQMS,和网络下发的,SQN,，用户在域间漫游时,SQN,不匹配，鉴权失败，用户登网时延增加,,要求按域区分,SQN,的,IND,，要求现网,HL

46、R,改造,,（,48bit,）,,= SEQ || IND,（,43bit+5bit,）,HLR,和,EPC-HSS,重合的数据占比达,64%,，若不融合，存在重复投资,,鉴权功能要求按域配置鉴权参数，若不融合，现网,HLR,需改造,,若不融合，,BOSS,业务开通流程复杂效率低，存在双营帐问题，可能导致严重的数据不一致,鉴权重同步的原因和解决方案,总字段数,199,HLR,字段数,122,SAE-HSS,字段数,51,HLR/SAE-HSS,重合字段数,33,重合字段占比,SAE-HSS,字段,64.71%,HLR,和,SAE-HSS,重合数据,HLR/HSS,融合阶段,阶段一：新建融合,H

47、LR,的,SAE-HSS,，服务于独立号段的,LTE,数据卡,阶段二：,HLR,、,SAE-HSS,、,IMS-HSS,数据融合,实现基于独立新号段提供,LTE,数据业务,。,为,现有,2G/TD/LTE,用户提供,VoLTE,业务能力,，避免换号、“双营帐”，简化网络。,,,SAE,PS,SAE-HSS,,（,HLR,）,CS,IMS,HLR,,SAE-HSS,,IMS-HSS,双模单待单卡终端,LTE,数据卡终端,,双模双待双卡终端,总体目标：以,LTE,发展为驱动，通过,HLR/HSS,数据融合实现已有,2G/TD,用户号段升级,LTE,业务,PS/SAE,新建融合HLR/SAE-HSS

48、,的功能,1.USIM,卡鉴权,,2.C/D/Gr/S6a,接口功能,,3.HLR,功能,,4.SAE-HSS,功能,,提纲,2.,码号,5.,用户数据管理,6. QoS,7.,策略控制,8. IPv6,过渡方案,4. Diameter,信令路由,9. LTE,基础通信业务网络方案,10.,计费、安全,1.,网络架构及分阶段部署方案,3.,互通和国际漫游,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,高清视频会议,IP,专网,CE,蜂窝网QoS+IP承载网QoS组成端到端QoS机制,,,,同时保证蜂窝网及,IP,承载网的,QoS,，才能实现,LTE,业务的端到端,QoS,UE,,e

49、NB,MME,PGW,HSS,,PCRF/SPR,SGW,,蜂窝网,QoS,,IP,承载网,QoS,蜂窝网的,QoS,与,IP,承载网的,QoS,存在映射关系，可由边界网元打标签实现，但现网未实现,,IMS,类业务承载在,IP,专网，但,IP,专网只能区分,CS,语音信令,/,媒体、,PS,信令、,IMS,信令,/,媒体，粒度较粗，目前仅针对,CS,语音信令,/,媒体标记为高优先级，建议,IP,专网轻载保障所有业务,QoS,,CMNET,目前未实现区分业务优先级的,QoS,，无法保障在,CMNET,上承载的自有业务的,QoS,,CE,CMNET,第三方数据业务,,,建议轻载以,,保证,QoS,

50、端到端的,QoS,需蜂窝网与,IP,承载网协同进行,Qos,保障，蜂窝网的,QoS,可以通过,PCC,架构实现区分业务优先级的 差异化,QoS,，,IP,承载网,QoS,可以采用,IP,报文的随路标签（,DSCP,值）实现差异化,QoS,，但目前仅针对语音实现端到端的,QoS,保障,,,自有业务平台,现网有能力但未实现,LTE QoS直接由网络侧决定，更简单高效,,SGSN,,,RNC,GGSN,HLR,PCRF/SPR,UE,PDP,激活请求（,UE req QoS,）,签约,QoS,PDP,请求（协商后,QoS=min,（签约,QoS,，,UE req QoS,网络侧,QoS,下发,无线侧

51、根据资源情况，进行,QoS,协商,PDP,建立，传递协商后的,QoS,若,UE,不接受协商后,QoS,，发起去激活流程，然后重复,QoS,协商流程,多个网元协,,商决定,QoS,2/3G QoS,流程,,MME,,,eNB,SAE-GW,HSS,PCRF/SPR,UE,签约,QoS,默认承载建立请求，不携带,QoS,签约,QoS,上报,网络,QoS,下发,QoS,传递至,UE,网络侧决,,定,QoS,LTE QoS,流程,,2/3G,系统，终端可以发起,PDP,的,QoS,修改流程，并通过终端、无线与网络之间的协商机制来决定,QoS,,LTE,系统，默认承载的,QoS,是由网络侧决定的，终端无

52、权协商默认承载的,QoS,，若终端需要高于默认承载的,QoS,承载，只能通过专有承载完成,,Qos参数映射,,QoS,参数介绍,,承载级,QoS,,,,APN-AMBR,UE-AMBR,,,QCI,ARP,GBR,MBR,,,默认承载,,√,签约,√,签约,,,,,专有承载,Non-GBR,专有承载,√,√,,,,,,GBR,专有承载,√,√,√,√,,,用户某一,APN,内所有,non-GBR,承载,,,,,,√,签约,,用户所有,non-GNR,承载,,,,,,,√,签约,EPS,网络定义了一套,QoS,参数，,PCRF,是,QoS,的主要决策点,EPS,定义了承载级、,APN,级、,UE

53、,级三个粒度的,QoS,参数,,HSS,仅签约与默认承载相关的,QoS,参数，,PCRF,决定默认承载与专有承载,QoS,参数,业务需求与网络,QoS,的映射关系是,3GPP,定义的，与业务相关的网络,QoS,参数有,QCI,ARP,GBR,,业务需求,带宽，丢包率，时延等,,3GPP,定义,,网络,QoS,QCI, ARP, GBR,,QCI:,承载级报文处理优先级,(,如调度权重,,,接入控制,,,排队管理,),,决定报文的丢包率、时延,ARP:,仅在承载建立及修改时参与资源分配优先级决策，承载建立后即失效，由,QCI,，,GBR,等决定,GBR:,专有承载的保证带宽,提纲,2.,码号,5

54、.,用户数据管理,6. QoS,7.,策略控制,8. IPv6,过渡方案,4. Diameter,信令路由,9. LTE,基础通信业务网络方案,10.,计费、安全,1.,网络架构及分阶段部署方案,3.,互通和国际漫游,,PCC,是无线资源管控的主要手段,PCC,已被公认为移动运营商无线资源管控的,主要手段,。,PCC,架构定义了从终端、核心网、业务平台到无线设备的,端到端联动,机制，能下发数据业务流的策略控制规则和计费规则，实现数据业务的差异化、精细化管控。,,相比,2G/3G,系统，,LTE PCC,架构强化了网络侧控制能力：,,2G/3G,系统通过终端、无线与网络之间的,协商机制,决

55、定,QoS,，网络侧控制能力弱,,LTE,系统由,网络侧,PCRF,决定,Qos,，终端无权发起修改,,中国移动在,PCC,标准的基础上进行,功能增强,(ePCC),，包括四个方面：扩展,GGSN,功能区分业务的流量管理、增补,SPR,用户策略、增补策略管理功能、增补与,BOSS,接口,,,,,PCC,架构由,PCRF,，,PCEF,，,AF,三个部分组成,,Backbone,UE,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,SGSN/MME,,,,,,,,,GGSN/GW,PCRF/SPR,,,,,,,,,,,,,,,AF,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

56、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,BOSS,,策略执行单元,(PCEF,),，进行控制策略的执行,,应用服务器,AF,，位于业务平台上，支持业务信息的转发,,策略控制服务器,(PCRF/SPR),，支持策略控制决策和下发，用户签约数据管理,PCEF,PCC,架构实现端到端,Qos,控制,,2G/3G/LTE,,QoS,及管控机制差异,,3GPP,为,GPRS/SAE,系统定义一套端到端,QoS,控制机制，但,SAE,架构强化了网络侧,QoS,控制能力,,2G/3G,系统通过终端、无线与网络之间协商机制决定,QoS,，

57、终端能够发起,QoS,控制请求，接入侧可参与,QoS,协商,,SAE,中,QoS,控制直接由网络侧决定，终端不再发起,QoS,控制请求，接入侧不再参与,QoS,协商,,2G/3G,和,LTE,,QoS,机制差异,2G/3G,时代,PCC,强调“,以管促保,”：尤其对于缺乏保障手段的,2G,网络，限制少量用户对网络资源的滥用，保证大多数用户对有限网络资源的合理使用,,LTE,时代,PCC,注重“,管保结合,”：,PCC,是,LTE,架构必要组成部分，保证,LTE,高价值业务,(,如：,LTE,话音、高清视频,),，需新增,Rx,接口与此类业务平台互通，真正实现市场策略、业务、网络、终端的端到端协

58、同控制,2G/3G,和,LTE,,PCC,管控机制差异,,LTE下，基于PCC架构的CIPS业务QoS保障,,,通过,Rx,接口实现,PCC,架构的能力开放,，为,LTE,高价值应用提供高,QoS,保障,IMS,类,CIPS,业务的,QoS,保障,非,IMS,类,CIPS,业务的,QoS,保障（可开放给第三方互联网应用）,,基于,2/3G PCC,架构，,PCEF,通过,DPI,识别业务，为,LTE,高价值应用提供高,QoS,保障,UE,PGW,PCRF,用户进行业务请求,(,先通过默认承载接入,),QoS,规则下发,策略生成,飞信,DPI,检测到业务类型，根据,PCRF,下发的策略 ，提升用

59、户的,QoS,等级,BOSS,,调整承载的,QoS,参数，提升用户体验 并收取费用,该方式在,2/3G,也有应用，主要是用于一些数据业务的管控，如,P2P,,在,LTE,下，在业务平台没有提供,Rx,接口前提下，也可以利用该方式提供高,QoS,保障,基于,Rx,接口的,PCC,架构演进,IMS,类,CIPS,业务：,,IMS,业务在,IMS,会话协商过程中（,SIP,协议），通过,P-CSCF,将,IMS,业务需求基于,Rx,接口通知,PCRF,,PCRF,判断业务准入后，将业务需求根据一定的规则映射为网络的,QoS,参数，并为该,IMS,业务建立有高,QoS,保障的专有承载,,应用：基于,I

60、MS,的,VOLTE,、高清可视电话的高,QoS,保障,,LTE,时代，,PCC,架构新增,Rx,接口，为业务提供网络的,QoS,能力开放。业务需求通过,Rx,接口通知,PCRF,，,PCRF,为业务提供相应的端到端,QoS,。通过,Rx,接口的能力开放，演进的,PCC,架构可为,LTE,网络提供高价值业务的高,QoS,服务的增值业务。,数据类自有业务,/,第三方业务,,对于第三方业务，基于,Diameter,的,Rx,太复杂，倾向于基于,HTTP,协议（,REST/SOAP,）,,为了向,CP/SP,开放,PCC,能力，运营商提供,API,开发平台（,AF,），实现应用协议和,Rx,的协议转

61、换、接入控制等功能,,应用：高清视频监控，与第三方（如新浪视频）合作,,,基于Rx接口的PCC架构的关键技术点,,P-CSCF,发现机制,支持,CIPS,业务的端到端,QoS,参数和映射关系,业务侧业务需求,网络侧,QoS,参数,支持,CIPS,业务的,PCC,管控架构和能力,基于,Rx,接口的,PCC,架构演进,业务平台与,AF,的业务信息传递接口,业务侧需求与网络侧,QoS,映射关系,UE,PGW,PCRF,Rx,：业务信息，用户标识,BOSS,Gx,：下发,QoS,规则,AF,REST/SOAP,：业务信息，用户标识,非,IMS,的应用平台,RAN,,IMS,,Rx,接口能力,AF,寻址

62、,PCRF,机制研究,APN,选择,提纲,2.,码号,5.,用户数据管理,6. QoS,7.,策略控制,8. IPv6,过渡方案,4. Diameter,信令路由,9. LTE,基础通信业务网络方案,10.,计费、安全,1.,网络架构及分阶段部署方案,3.,互通和国际漫游,LTE,具有永久在线特性，对,IP,地址需求量远高于,TD/2G,网络,,LTE,用户开机后，不论是否使用业务，都将自动获得一个,IP,地址，直到用户关机,,目前,2G/TD,网络地址配置量已超过,5500,万,LTE,网络对,IPv6,的需求,LTE,具有永久在线特性，对,IP,地址的需求量非常大,,LTE,作为新型

63、系统，应尽早引入,IPv6,，避免在网络建成后，再进行大规模升级,,能够尽早积累网络建设经验,,IPv6,在,EPS,标准中已经成熟稳定，通过,IPv4v6 PDN,类型可以更好支持平滑过渡,应在,LTE,部署初期即引入,IPv6,,,,国家正在制定明确的,IPv6,发展战略规划，,LTE,引入,IPv6,有利于满足国家要求,为终端分配,IPv4,和,IPv6,双栈地址是向,IPv6,过渡的基础,业务访问不受影响,,双栈终端通过,IPv4,访问现网仅支持,IPv4,的业务,,根据优选策略，双栈终端通过,IPv6,访问双栈业务,,仅支持,IPv4,的客户端通过,IPv4,访问网络和业务,优点,管

64、理两套协议相对复杂，涉及设备较多,,要求终端和网络同时支持双栈,,要求与,LTE,互通的,2G/3G,网络支持双栈,缺点,同时给终端分配,IPv4,地址和,IPv6,地址是,CMNET,、,CMWAP,这样的通用,APN,适合的方案,,对某些特定类型终端或业务（如物联网业务）通过设置专用,APN,等可以使用,IPv6,单栈,,地址管理和维护简单,,有利于引导用户和业务向,IPv6,迁移,优点,需要网络侧增加翻译设备，进行,IPv6,和,IPv4,之间的翻译,,无法解决协议中或者内容中直接嵌入,IPv4,地址的情况,,终端上仅支持,IPv4,的客户端软件无法直接使用，需进行客户端软件支持,IPv

65、6,，或者增加终端翻译模块,缺点,V4,和,v6,双栈,v6,单栈,,,HSS,eNodeB,S1-U,S6a,Gx,S1-MME,S11,SGi,MME,PCRF,S9,Internet,,IP Service,,Serving GW,PDN GW,S5/8,SAE GW,User plane,Control plane,,E-UTRAN,LTE-Uu,IPv4,双栈,IPv6 only,,NAT64/DNS64,终端和网络应同步支持,IPv4v6,双栈承载,,,为了确保移动网络平滑向,IPv6,过渡，,EPS,系统在第一个版本（,Rel8,）提供,IPv4v6,双栈承载类型；用户建立,IP

66、v4v6 PDN,连接时，可以同时获得,IPv4,和,IPv6,地址两个地址；,,为了保证与,GRPS,网络的互通，传统,2G/TD GRPS,网络也于,Rel9,引入了,IPv4v6,双栈,PDP,类型,LTE,单模终端使用,IPv4v6,双栈承载的需求,用户签约时允许使用,IPv4v6,双栈承载类型,,EPC,网络支持,IPv4v6,双栈承载类型,,LTE,终端支持,IPv4v6,双栈承载类型,LTE,使用,IPv4v6,双栈承载时与,2/3G,网络互操作问题,2G/TD,分组域网络也必须同步升级支持目前标准中已引入的,IPv4v6,双栈,PDP,类型，否则,LTE,多模终端从,LTE,网络切换到,2G/TD,网络时业务将中断,,LTE,多模终端的,2G/TD,模式必须同步支持,IPv4v6 PDN,，否则从,LTE,网络切换到,2/3G,网络时业务将中断,为保证,LTE,和,2G/TD,网络互操作时的业务连续性，要求,2G/TD,分组域核心网和,LTE,多模终端的,2G/TD,模式必须同步支持,IPv4v6 PDP,类型,EPC,与外部数据网络接口需支持,IPv4,和,IPv6,