stringtranslate.com

Эволюция архитектуры системы

Развитие архитектуры системы ( SAE ) — это базовая сетевая архитектура стандарта беспроводной связи LTE группы протоколов мобильной связи 3GPP .

SAE — это эволюция базовой сети GPRS , но с упрощенной архитектурой; сетью, полностью основанной на IP (AIPN); поддержкой сетей радиодоступа (RAN) с более высокой пропускной способностью и меньшей задержкой; а также поддержкой и мобильностью между несколькими гетерогенными сетями доступа, включая E-UTRA ( воздушный интерфейс LTE и LTE Advanced ) и устаревшие системы 3GPP (например, GERAN или UTRAN , воздушные интерфейсы GPRS и UMTS соответственно), а также системы, не относящиеся к 3GPP (например, Wi-Fi , WiMAX или CDMA2000 ).

Архитектура SAE

SAE имеет плоскую архитектуру, полностью основанную на IP, с разделением трафика плоскости управления и плоскости пользователя.

Основным компонентом архитектуры SAE является Evolved Packet Core ( EPC ), также известный как SAE Core . EPC будет служить эквивалентом сетей GPRS (через подкомпоненты Mobility Management Entity , Serving Gateway и PDN Gateway ).

Расширенное пакетное ядро ​​(EPC)

Узлы и интерфейсы EPC

Подкомпоненты EPC: [1] [2]

MME (Организация управления мобильностью)

MME является ключевым узлом управления для сети доступа LTE. Он отвечает за процедуру пейджинга и маркировки пользовательского оборудования (UE) в режиме ожидания, включая повторные передачи. Он участвует в процессе активации/деактивации носителя, а также отвечает за выбор обслуживающего шлюза для UE при первоначальном подключении и во время передачи обслуживания внутри LTE, включающей перемещение узла базовой сети (CN). Он отвечает за аутентификацию пользователя (путем взаимодействия с домашним сервером абонента ). Сигнализация Non Access Stratum (NAS) заканчивается в MME, а также отвечает за генерацию и распределение временных идентификаторов для UE. Он проверяет разрешение UE на размещение в общедоступной наземной мобильной сети (PLMN) поставщика услуг и обеспечивает соблюдение ограничений роуминга UE. MME является точкой окончания в сети для шифрования/защиты целостности для сигнализации NAS и управляет управлением ключами безопасности. Законный перехват сигнализации также поддерживается MME. MME также обеспечивает функцию плоскости управления для мобильности между сетями доступа LTE и 2G/3G с интерфейсом S3, заканчивающимся на MME от SGSN . MME также завершает интерфейс S6a в направлении HSS для роуминговых UE.

SGW (обслуживающий шлюз)

Обслуживающий шлюз маршрутизирует и пересылает пакеты пользовательских данных, одновременно выступая в качестве якоря мобильности для пользовательской плоскости во время хэндоверов между eNodeB и в качестве якоря для мобильности между LTE и другими технологиями 3GPP (завершение интерфейса S4 и ретрансляция трафика между системами 2G/3G и шлюзом сети пакетных данных). Для пользовательского оборудования в состоянии бездействия обслуживающий шлюз завершает нисходящий путь данных и запускает пейджинг, когда нисходящие данные поступают на пользовательское оборудование. Он управляет и хранит контексты UE, например параметры службы IP-носителя, информацию о внутренней маршрутизации сети. Он также выполняет репликацию пользовательского трафика в случае законного перехвата.

PGW (шлюз пакетной сети передачи данных)

Шлюз пакетной сети передачи данных (PDN Gateway, также PGW) обеспечивает подключение пользовательского оборудования (UE) к внешним сетям пакетной передачи данных (PDN), являясь точкой выхода и входа трафика. Часть пользовательского оборудования может иметь одновременное подключение к более чем одному шлюзу пакетной сети передачи данных для доступа к нескольким сетям пакетной передачи данных. Шлюз PDN выполняет обеспечение соблюдения политик, фильтрацию пакетов для каждого пользователя, поддержку взимания платы, законный перехват и проверку пакетов. Другая ключевая роль шлюза пакетной сети передачи данных заключается в том, чтобы выступать в качестве якоря для мобильности между технологиями 3GPP и не-3GPP, такими как WiMAX и 3GPP2 (CDMA 1X и EvDO ).

HSS (домашний абонентский сервер)

Home Subscriber Server — это центральная база данных, которая содержит информацию, связанную с пользователями и подписками. Функции HSS включают управление мобильностью, поддержку установления вызовов и сеансов, аутентификацию пользователей и авторизацию доступа. HSS основан на Home Location Register (HLR) и Authentication Center (AuC) до Rel-4.

ANDSF (функция обнаружения и выбора сети доступа)

ANDSF предоставляет информацию UE о подключении к сетям доступа 3GPP и не-3GPP (например, Wi-Fi). Целью ANDSF является помощь UE в обнаружении сетей доступа в их непосредственной близости и предоставление правил (политик) для приоритизации и управления подключениями к этим сетям .

ePDG (расширенный шлюз пакетных данных)

Основная функция ePDG — обеспечить безопасность передачи данных с UE, подключенным к EPC через ненадежный доступ не-3GPP, например VoWi-Fi. Для этой цели ePDG действует как узел окончания туннелей IPsec, установленных с UE.

Протоколы Non Access Stratum (NAS)

Протоколы Non-Access Stratum (NAS) образуют высший уровень плоскости управления между пользовательским оборудованием (UE) и MME. [3] Протоколы NAS поддерживают мобильность UE и процедуры управления сеансами для установления и поддержания IP-подключения между UE и PDN GW. Они определяют правила сопоставления параметров во время межсистемной мобильности с сетями 3G или сетями доступа не-3GPP. Они также обеспечивают безопасность NAS за счет защиты целостности и шифрования сигнальных сообщений NAS. EPS (Evolved Packet System) предоставляет абоненту «готовое к использованию» IP-подключение и «постоянно включенный» опыт за счет связывания между процедурами управления мобильностью и управления сеансами во время процедуры присоединения UE.

Полные транзакции NAS состоят из определенных последовательностей элементарных процедур с протоколами EPS Mobility Management (EMM) и EPS Session Management (ESM).

EMM (управление мобильностью EPS)

Протокол EPS (Evolved Packet System) Mobility Management (EMM) обеспечивает процедуры для управления мобильностью, когда пользовательское оборудование (UE) использует Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN). Он также обеспечивает управление безопасностью для протоколов NAS.

EMM включает в себя различные типы процедур, такие как:

UE и сеть выполняют процедуру присоединения, процедуру активации контекста носителя EPS по умолчанию параллельно. Во время процедуры присоединения EPS сеть активирует контекст носителя EPS по умолчанию. Сообщения управления сеансом EPS для активации контекста носителя EPS по умолчанию передаются в информационном элементе в сообщениях управления мобильностью EPS. UE и сеть завершают объединенную процедуру активации контекста носителя EPS по умолчанию и процедуру присоединения до завершения процедуры активации выделенного контекста носителя EPS. Успешность процедуры присоединения зависит от успешности процедуры активации контекста носителя EPS по умолчанию. Если процедура присоединения не выполняется, то процедуры управления сеансом ESM также не выполняются.

ESM (управление сеансом EPS)

Протокол EPS Session Management (ESM) предоставляет процедуры для обработки контекстов носителей EPS. Вместе с контролем носителей, предоставляемым Access Stratum , он обеспечивает контроль носителей пользовательской плоскости. Передача сообщений ESM приостанавливается во время процедур EMM, за исключением процедуры присоединения.

EPS-носитель: Каждый контекст EPS-носителя представляет собой EPS-носитель между UE и PDN. EPS-контексты носителя могут оставаться активированными, даже если радиоканалы и S1-носители, составляющие соответствующие EPS-носители между UE и MME, временно освобождены. EPS-контекст носителя может быть либо контекстом носителя по умолчанию, либо выделенным контекстом носителя. EPS-контекст носителя по умолчанию активируется, когда UE запрашивает соединение с PDN. Первый EPS-контекст носителя по умолчанию активируется во время процедуры присоединения EPS. Кроме того, сеть может активировать один или несколько выделенных EPS-контекстов носителя параллельно.

Как правило, процедуры ESM могут быть выполнены только в том случае, если между UE и MME установлен контекст EMM, а безопасный обмен сообщениями NAS был инициирован MME с использованием процедур EMM. После успешного подключения UE может запросить MME установить соединения с дополнительными PDN. Для каждого дополнительного соединения MME активирует отдельный контекст носителя EPS по умолчанию. Контекст носителя EPS по умолчанию остается активированным в течение всего срока действия соединения с PDN.

Типы процедур ESM: ESM включает в себя различные типы процедур, такие как:

MME поддерживает контекст EMM и информацию о контексте носителя EPS для UE в состояниях ECM-IDLE, ECM CONNECTED и EMM-DEREGISTERED.

Стек протоколов EPC

Протоколы MME (Mobility Management Entity)

Стек протоколов MME состоит из:

  1. Стек S1-MME для поддержки интерфейса S1-MME с eNodeB
  2. Стек S11 для поддержки интерфейса S11 с обслуживающим шлюзом

MME поддерживает интерфейс S1 с eNodeB. Интегрированный стек интерфейсов S1 MME состоит из IP , SCTP , S1AP.

MME поддерживает интерфейс S11 с Serving Gateway. Интегрированный стек интерфейсов S11 состоит из IP , UDP , eGTP-C .

Протоколы SGW (Serving Gateway)

SGW состоит из

  1. Стек плоскости управления S11 для поддержки интерфейса S11 с MME
  2. Стеки плоскости управления и данных S5/S8 для поддержки интерфейса S5/S8 с PGW
  3. Стек плоскости данных S1 для поддержки интерфейса плоскости пользователя S1 с eNodeB
  4. Стек плоскости данных S4 для поддержки интерфейса плоскости пользователя S4 между RNC UMTS и SGW eNodeB
  5. Sxa: начиная с версии 3GPP Rel.14 в SGW был добавлен интерфейс Sx и связанный с ним протокол PFCP , что позволило разделить плоскость управления пользователем между SGW-C и SGW-U.

SGW поддерживает интерфейс S11 с MME и интерфейс S5/S8 с PGW. Интегрированный стек плоскости управления для этих интерфейсов состоит из IP , UDP , eGTP-C .

SGW поддерживает интерфейс S1-U с eNodeB и интерфейс плоскости данных S5/S8 с PGW. Интегрированный стек плоскости данных для этих интерфейсов состоит из IP , UDP , eGTP-U .

Основные интерфейсы, которые P-GW использует совместно с другими узлами EPC

Протоколы PGW (шлюз пакетной сети передачи данных)

Основные интерфейсы, поддерживаемые P-GW:

  1. S5/S8: этот интерфейс определяется между S-GW и P-GW. Он называется S5, когда S-GW и P-GW находятся в одной сети (сценарий без роуминга), и S8, когда S-GW находится в гостевой сети, а P-GW — в домашней сети (сценарий с роумингом). В интерфейсе S5/S8 используются протоколы eGTP-C и GTP-U .
  2. Gz: этот интерфейс используется P-GW для связи с системой офлайн-тарификации (OFCS), в основном для отправки записей данных о тарификации (CDR) пользователей с постоплатой через FTP .
  3. Gy: этот интерфейс используется P-GW для связи с системой онлайн-тарификации (OCS). P-GW информирует систему тарификации о полезной нагрузке предоплаченных пользователей в режиме реального времени. Протокол Diameter используется в интерфейсе Gy.
  4. Gx: этот интерфейс используется P-GW для связи с функцией правил политики и тарификации (PCRF) для обработки правил политики и тарификации (PCC). Эти правила содержат информацию, связанную с тарификацией, а также параметры качества обслуживания (QoS), которые будут использоваться при установлении канала. Протокол Diameter используется в интерфейсе Gx.
  5. SGi: этот интерфейс определяется между P-GW и внешними сетями, например, доступом в Интернет, корпоративным доступом и т. д.
  6. Sxb: начиная с версии 3GPP Rel.14, в PGW был добавлен интерфейс Sx и связанный с ним протокол PFCP , что позволило разделить плоскость управления пользователем между PGW-C и PGW-U.

Поддержка голосовых сервисов и СМС

EPC — это пакетная основная сеть. Она не имеет домена с коммутацией каналов , который традиционно используется для телефонных звонков и SMS .

Поддержка голосовых сервисов в EPC

3GPP определил два решения для голосовой связи:

Поддержка SMS-сервисов в EPC

3GPP определил три решения для SMS:

CSFB и SMS через SG рассматриваются как временные решения, в долгосрочной перспективе IMS . [4]

Сети множественного доступа

UE может подключаться к EPC с использованием нескольких технологий доступа. Эти технологии доступа состоят из:

Оператор сети сам решает, является ли технология доступа, не относящаяся к 3GPP, надежной или нет.

Стоит отметить, что эти категории «надежный/ненадежный» не применяются к доступам 3GPP.

3GPP выпускает

3GPP выпускает стандарты в параллельных версиях, которые представляют собой согласованные наборы спецификаций и функций.

Дальнейшее чтение

Смотрите также

03056876920

Ссылки

  1. ^ 3GPP TS 23.002: Архитектура сети
  2. ^ Белая книга LTE
  3. ^ 3GPP TS 24.301: Протокол Non-Access-Stratum (NAS) для Evolved Packet System (EPS); Этап 3
  4. ^ Развенчание мифов о LTE
  5. ^ Релизы 3GPP
  6. ^ Спецификации 3GPP - Выпуски (и фазы и этапы)
  7. ^ Описания релизов 3GPP