移动核心网基础知识 v2

LTE话音业务方案-CSFB
终端位于TD/2G网，由电路域 提供业务 终端位于LTE网： -主叫：切换至电路域提供业务 -被叫：通过LTE得到来话通知 后切换至TD/2G无线网，通过 电路域接收呼叫 通过SGs接口通知 终端此时有一个 CS域来话呼叫
LTE终端的来 话呼叫
2 1
主叫局将呼叫 接续至MSC-S 主叫局查询HLR，HLR 将MSC-S提供的MSRN 返回给主叫局 通过SGs接口执行 “联合位置更新”
- 利用TD-LTE/EPC作为透明传送的IP通道， 将TD-LTE终端接入IMS网络，由IMS网络为用 户提供话音业务 —— LTE VoIMS。 终端位于TD/2G网，由电路域提供业务 终端位于LTE，CM-IMS负责业务处理， LTE/EPC提供IP通道
现网改造 或新建
MME与SRVCC MSC-S 之间新增Sv接口 - 传送“切换”信息 MGW
方案二：全连接
MME
P-GW
MME
P-GW
IP 网
S-GW S-GW
络
Swenku.baidu.comGW S-GW eNodeB
IP 网
S-GW
络
S-GW
eNodeB
eNodeB
eNodeB
eNodeB
eNodeB
用户跨eNodeB漫游时，需要跨SGW重新建立Default Bearer
用户跨eNodeB漫游时，重新建立 Default Bearer，S-GW不改变
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EPC网络架构
• S-GW和P-GW分设
UTRAN NodeB GERAN BTS RNC
SGSN S12 S3 S6a HSS BSC/PCU MME S1-MME eNodeB S1-U S-GW S11 S4 Gx Rx Operator's IP Services
PCRF
LTE
S5 P-GW
负责无线资源 NodeB RNC 管理
S10 LTE S1-MME
S11 S1-U
用户 设备 UE (UE)
eNodeB
Internet PS Service
BOSS
接入网 E-UTRAN (E-UTRAN)
EPS
Serving GW
核心网 (EPC) EPC
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核心网-网络变化及传输需求
CM-IMS
SBC SBC AS
SGSN
Gr Gn Gn MME
分组域
HSS S6a S11
S1-MME E-UTRAN S1-U S-GW
internet (CMNet) EPC
SGi
S5/S8 SAE-GW P-GW
其它数据 业务网
完成类似于 GGSN的功能
集团客户、家庭用户
完成类似于 SGSN的功能
- 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
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S-GW与eNodeB之间的网络组织
设置eNodeB与S-GW的归属关系；即：各eNodeB 的业务仅由固定的一个(或两个)S-GW负责疏通
方案一：归属连接
√
不设置eNodeB与S-GW的归属关系；即：各 eNodeB的业务由一组S-GW负荷分担的疏通
TD-LTE仅存在核心网分组域（EPC）
核心网-网络融合
保护投资
降低负荷
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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
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LTE数据业务方案
简要流程
EPC (Evolved Packet Core)
HSS
DNS MME (3) 选择S-GW、P-GW
根据用户特点和业务需 求提供数据业务资源管 控 负责移动性管理 提供鉴权和签约 等功能 功能
SGSN S3 S4 S6d MME HSS 提供承载控制、计费、地址 负责用户面接入 S9 S6a 分配和非3GPP 接入等功能 功能 Rx Gx SAE GW S5/8 AF SGi PDN GW CG PCRF
S-GW P-GW SAE-Gateway
用户接入LTE网络， 鉴权、位置更新
Evolved Packet Core
1、与LTE共覆盖区的所有MSC Server均需改造支持CSFB 2、LTE终端需支持CSFB © 中国移动通信集团设计院有限公司
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LTE话音业务方案-VoIMS（VoLTE）
对IP承载网资 源的占用
无需占用IP承载网的资源
对二干传输资 源的占用
需配置专用的资源用于LTE 但总量与方案二基本相当 清晰、简单；业务网直接承载在具备 IP功能的传输网上 无影响 封闭的网络，安全性较高
网络结构 对IP承载网“ 话音”业务的 影响 安全性
建议：采用方案一
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EPC内部及与TD/2G分组域间IP承载方案
SGs：MME-普通MSC-SMSC SERVER - LTE短信 - CS FallBack话音 Sv：MME-SRVCC MSC-S - LTE VoIMS+SRVCC
MGW GMSC SERVER MGCF HSS 其它IMS 网元
电路域
HLR GMGW GGSN IM-MGW
2G/TD RAN
电路域
双待单卡终端
卡 2G/TD LTE MME
SGs接口
EPC
C
E-UTRAN 卡 2G/TD LTE 单待单卡终端
B
S-GW P-GW SAE-GW
“单待”终端：执行SGs接口联合位 置更新
“双待”终端：不执行SGs接口联合 位置更新
A：话音业务 B：数据业务 C：单待终端的短信业务
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现网短信中心
MSC Server
3 2
0：MME与MSC-S之间通过SGs接 口执行联合位置更新，HLR记录用 户位于此MSC-S 1、2、3：正常的短信业务流程， 短信中心将“短信”发送至MSC-S 4：MSC-S通过SGs接口将“短信” 发送至MME 5：MME将“短信”通过LTE网络 发送至用户
SGi
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EPS网络功能
• EPS网络实现以下逻辑功能：
– 网络接入控制功能 – 数据路由和转发功能 – 移动性管理功能 – 安全功能 – 无线资源管理功能 – 网络管理功能
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EPC主要逻辑网元功能
MME: mobility management entity
SGW: serving gateway
eNodeB
S-GW P-GW SAE-Gateway
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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
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eNodeB与MME之间的网络组织
MME MME
方案一：为每个eNodeB固定配 置其所归属的一个MME
方案二：MME POOL √
电路域
MSC Server
3
HLR
2G/TD RAN
IP网络
终端切换至 TD/2G网络 响应寻呼
LTE终端 （多模单待）
MGW
4 5 0-2
建立话路 连接
E-UTRAN eNodeB
0-1
MME
HSS
DN S
IMS 核心网
同时，LTE终端将 数据业务也切换到 2G/TD分组域
IP网络
其它数据 业务网
SRVCC实现方案：
2G/TD RAN
电路域
MSC Server IP网络 MGW
MSC Server Enhanecd SRVCC
LTE终端切换到 2G/TD网络
MME控制 话音切换 话音业务 E-UTRAN
EPC
MME
IP网络
IMS 核心网 其它数据 业务网
- 切换流程复杂； - 时延较长，可能会影响成功率
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eNodeB与核心网之间IP承载方案
√ 方案一：PTN直接互连
EPC MME 省会 城市 SAE-GW
方案二：PTN通过IP承载网互连
EPC MME 省会 城市 SAE-GW
PTN
PTN BR/AR
V
V
IP承载网
AR CE PTN
城市1 城市2
V
V
V
V
AR CE
PTN
PTN
城市1 城市2
SAE-Gateway
后续，当用户需要与外部数据网通信时，使 用已经建立的“默认承载”
LTE短信业务方案
LTE“单待”终端驻留在LTE网络时，不能使用2G/TD 电路域短信业务
适用于： - 计费信息通知 - 接收“彩信”
• 基于3GPP标准规定的SGs接口方式
仅用于“短信”， 全网/全省可固定选择 1个MSC-S
BSC BTS NodeB RNC SGSN GGSN
无BSC/RNC
MME
扁平化、全IP化
由于LTE的高速率，将来LTE对传输网络需求巨大（以G为单位）， 1个 宏站带宽需求在200M以上，需要提前做好传输网络规划和建设。
SAE GW eNodeB
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TD-LTE与TD/2G协同组网网络结构
4 0
电路域
HLR
1
MME
5
SGs接口
IP网络
融合的 HSS HSS/HLR
E-UTRAN eNodeB
14
S-GW SAE-GW P-GW Page14
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 卡2 2G/TD LTE 2G/TD
A
SGs接口短信 MSC Server 拜访MSC Server HSS/HLR
IP网络 (4) P-GW地址 E-UTRAN (5) 请求为用户建立默认承载 eNodeB S-GW P-GW
外部 数据网 用户接入网络后， 系统立即为用户建 立一个“默认承载” （类似于PDP） - Always On Line - 用户需要IP地址
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(6)为用户建立默认承载(分配用户IP地址)
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EPC网络架构
• S-GW和P-GW合设
UTRAN NodeB GERAN BTS RNC
SGSN S12
S3 BSC/PCU
S6a HSS MME S11 S4 Gx
PCRF
Rx Operator's IP Services
LTE eNodeB
S1-MME S1-U S-GW/P-GW SGi
移动核心网基础知识
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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
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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
PTN
eNodeB
eNodeB
eNodeB
eNodeB
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S1/X2接口（无线网与核心网之间）承载方案
方案一：PTN直接互连
IP地址分配 集团统一制定原则，省内PTN自行规 划
方案二：PTN通过IP承载网互连
需要IP承载网专门配置S1/X2接口的MPLS VPN，并统一规划和分配IP 地址资源 1、需占用IP承载网的地址资源（尤其是随着eNodeB数量的增加，将来 需占用较多的IP地址资源） 2、需占用CE的接口，有可能需新建CE，并增加对AR接口资源的占用 3、IP承载网的传输带宽需扩容 可共用IP承载网的传输资源。但是由于IP承载网是采用“轻载”的设 计理念；需要IP承载网预留较多的传输资源用于话音业务的保障。例 如：原AR—BR：目前配置为1个10GE传输资源；S1接口需要10GE传 输，则AR—BR需改造为（10+10）/50% = 3～4个10GE 跨本地网的业务在业务网与具备IP功能的传输网之间增加了一层IP路 由。（业务流多经过了CE、AR、BR的转接，增加了时延） 话音业务是“固定带宽”；LTE主要承载的是“可变速率”的数据业务 ；为避免突发的数据业务流量对话音业务资源的挤占，需要IP承载网 提供对“话音业务”资源保障功能 IP承载网，安全性较高
MME MME
用户第一次附着在网络中时，由eNodeB负责为用 户选择1个MME，同时MME为用户分配一个GUTI
GUTI = MCC+MNC+MMEGI+MMEC +M-TMSI
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
P-GW: packet data network gateway
HSS: home subscriber server
PCRF: policy and charging rule function
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TD-LTE网络结构
整个TD-LTE系统由3部分组成
2G
Gb BTS Iu
BSC/PCU TD