LTE网络概述

LTE主要由两部分组成：无线接入技术演进（E-UTRAN）+系统架构演进（SAE）；其中，SAE主要含有的是演进型分组交换核心网（EPC），其控制处理部分为移动性管理实体（MME），数据承载部分称为业务网关（S-GW）；接入网（E-UTRAN）主要含有的网元是演进型基站（eNodeB）（3G的无线接入网元包含控制器（RNC）、基站（NodeB）两部分）。

 

 

与传统3G网络比较，LTE的网络结更加简单扁平，降低组网成本， 增加组网灵活性，并能大大减少用 户数据和控制信令的时延。

 

【LTE网络接口】

• eNodeB之间由X2接口相互连接，支持数据和信令的直接传输；
• eNodeB与EPC之间由S1接口连接，其中：S1-MME是eNodeB连接MME的控制面接口，S1-U是eNodeB连接S-GW的用户面接口。
• eNodeB与UE之间是通过Uu空口进行无线通信。

 

主要网元的功能：

【eNodeB的主要功能】

• 无线资源管理相关功能，包括：无线承载控制、接纳控制、连接移动性管理、上/下行动态资源的分配与调度；
• IP头压缩与用户数据流加密；
• UE附着时的MME选择；
• 提供到业务网关（S-GW）的用户面数据的路由；
• MME发起寻呼消息的调度（scheduling）与传输（transmission）；
• 系统广播消息的调度与传输；
• 测量与测量报告的配置。

 

 

  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。

 

【MME的主要功能】——移动管理实体

• 主要负责信令处理
• 移动性管理
• 承载管理
• 用户鉴权和密钥管理
• NAS层信令的加密和完整性保护
• TA LIST管理
• P-GW/S-GW选择

 

【S-GW的主要功能】——服务网关

• 主要负责用户面处理
• 分组路由和转发
• IP头压缩
• IDLE状态终结点，下行数据缓存
• eNodeB间切换的锚点
• 基于用户和承载的计费
• 路由优化和用户漫游时QoS和计费策略实现功能

 

 

【P-GW的主要功能】——分组数据网关

• 分组路由和转发
• 3GPP和非3GPP网络间的Anchor功能（相当于家乡代理HA的功能）
• UE的IP地址分配，接入外部PDN的网关功能
• 计费和QoS执行功能
• 基于业务的计费

 

接入网和核心网功能划分

 

 

• E-UTRAN提供空中接口功能（包含物理层、MAC、RLC、PDCP、RRC功能）、以及小区间的RRM功能、RB控制、连接的移动性控制、无线资源的调度、对eNB的测量配置、对空口接入的接纳控制等。
• EPC通过MME、S-GW和 P-SW等控制面节点和用户面节点完成NAS信令处理和安全管理、空闲的移动性管理、EPS承载控制以及移动锚点功能、 UE的IP地址分配、分组过滤等功能。

LTE EPC网络构架简介

 

 

 

1、EPC负责对用户终端的全面控制和有关承载的建立。

2、EPC包含的主要逻辑节点有：

• 公共数据网（PDN）网关（P-GW）——负责用户IP地址分配和QoS保证，并根据PCRF规则进行基于流量的计费。负责将下行用户的IP包分配给不同的QoS承载。
• 业务网关（S-GW）——用户IP数据包通过S-GW发送。当用户在eNodeB之间移动时，S-GW作为数据承载的本地移动性锚点；当用户处于空闲状态时，S-GW将保留承载信息并临时把下行数据存储在缓冲区里，以便当MME开始寻呼UE时重新建立承载。
• 移动性管理实体（MME）——是处理UE和核心网络间信令交互的控制节点。在UE和核心网间所执行的协议栈称为非接入层协议（NAS）。

• 用户归属服务器（HSS，Home Subscriber Server）——含有用户的SAE开户信息（如：所归属EPS的QoS配置信息和用户漫游的接入限制）；还保留用户可以连接的PDN信息（该信息可能以一种接入点名字的形式APN来表达或直接用PDN地址，即用户开户的IP地址来表达）；HSS拥有诸如用户当前所连接或注册的移动性管理实体标识等动态信息。
• 策略控制和计费规则功能（PCRF）——负责位于P-GW中策略控制加强功能（PCEF）中基于流量收费的功能。

 

LTE/EPC网络中涉及的主要接口及接口协议如下表