《LTE核心网EPC专题》课件

移动通信核心网概述LTE EPC网络的核心网络组件是整个网络的枢纽和关键4G LTE EPCEvolved PacketCore部分负责用户接入、认证、质量控制等功能确保用户能够获得高质量的移EPC,动宽带业务体验概述EPCLTE网络架构EPC系统组成EPC网络功能网络架构由接入网和核心网组成主要由、、、和等功的主要功能包括移动性管理、会话管LTE EPC EPC MME SGW PGWHSS PCRF EPC是网络的核心部分负责各种关键功能实体组成它们通过不同的参考点接口互理、质量保证、安全认证、计费等确保EPC LTE,,,LTE能如移动性管理、会话管理和质量保证等联协作共同实现网络的核心功能网络的高效和可靠运行,LTE架构EPC核心网采用了全新的架构设计采用软件定义的网LTE EPCall-IP,络功能主要包括几个关键网元、、、等通EPC:MMESGW PGW PCRF,过定义严格的接口和信令流程互相协作实现了网络的灵活,LTE性、可扩展性和高性能采用分布式架构各个功能网元相互独立部署灵活能够支撑EPC,,,高容量和高性能需求同时通过虚拟化技术可以根据业务需,EPC求动态调配资源提升网络效率,概述MMEMME概述MME功能MME位置MME结构（的主要功能包括注册管部署在网络的控制平面通常采用主备冗余部署以MME MobilityManagement MME:MME EPCMME,）是网络中的核心理、位置管理、话单记录、身中位于和其他核心网确保网络的高可靠性集Entity LTE,eNodeB MME控制节点负责管理移动性和份验证、密钥管理、承载管理元之间如、、等群可根据需求动态扩展以支,,SGW PGWHSS,会话控制作为关键的控制平等它协调了和其他网与这些网元的接口承载着持高并发的移动性管理功能UE EPCMME面元素承担了用户移动性元之间的交互核心的控制信令,MME管理、安全性管理、承载管理等众多功能功能MME1UE身份认证2移动性管理负责对用户设备进行身份认跟踪用户设备的位置变化MME MME,证和会话建立确保网络安全协调移动切换流程,信令控制承载路径选择34负责与其他网络元素的控制决定用户数据包的传输通MME MME平面信令交互道实现用户面承载路径的选,择接口MMES1-MME接口S3接口接口是与基站接口连接与支持移动S1-MME MMEeNodeB S3MME SGSN,之间的通信接口用于传输移动性性管理和会话管理确保在和,,LTE管理和会话管理等信令网络之间的平滑切换2G/3GS6a接口S10接口接口连接与用于订阅接口支持之间的切换确保S6a MMEHSS,S10MME,数据查询和更新保持用户状态信移动性管理和会话连续性,息的一致性概述HSSHSS数据库作为网络核心的用户数据库存储了用户的身份、认证、授权等信息HSS LTE,关键控制节点是网络中集中管理认证和授权的关键节点为业务提供数据支撑HSS LTE,可伸缩设计采用分布式、集群化部署能支撑海量用户的高并发访问HSS,功能HSS身份管理用户订阅管理负责用户身份鉴别、授权和会存储和管理用户的服务订阅信HSS HSS话管理确保移动用户安全可靠地息包括参数、地址分配,,QoS IP接入网络等LTE业务支持为、等网元提供各种业务支持如移动性管理、呼叫控制、消息HSS MME SGSN,传递等接口HSS3GPP标准接口网络架构接口数据接口HSS与移动核心网其他设备之间基于3GPP标HSS通过标准接口与移动核心网主要设备•与用户数据管理系统UDSF进行用户数据准定义的标准接口包括、、、、、等进行交互满足用户认交互,S6a S6d S7S13MMESGSNPCRF,等确保不同厂商设备之间的互操作性证、授权、策略控制等业务需求,•与业务应用服务器进行用户信息查询•与计费系统进行记账交互概述S-GW网关设备是核心网中的关键网关设备之一负责用户数据的传输和管理S-GW LTE,移动管理负责管理用户终端在核心网中的移动性为用户提供连续的网络连接S-GW,数据缓存临时缓存用户数据包以确保数据传输的可靠性和质量S-GW,功能S-GW数据传输移动性支持12负责处理用户面数据流量将用支持用户在移动网络中的切换,,户数据包在网络和外部网保持用户业务的连续性4G IP络间进行传输计费和统计质量保证34收集用户业务数据为计费和网确保数据传输的质量如流量控,,络优化提供依据制、网络拥塞控制等接口S-GW关键接口数据转发会话管理接口协议作为核心网的关键节接口连接和接口连接和用于这些接口采用标准的协议如S-GW LTES1-U S-GW eNodeB,S11S-GW MME,,点与其他核心网元素之间存负责用户数据从终端到的管理的会话信息如激活、、、等确保,S-GW UE,GTP-U GTP-C PMIP,在多个重要接口如、传输接口连接和修改和释放等接口连接不同厂商设备之间的互通性和,S1-U S5/S8S-GW S4S-等这些接口负责数据负责用户数据在网和和协调网络与兼容性S5/S8P-GW,LTE GW SGSN,2G/3G转发、会话管理等功能实现外部数据网之间的转发网络的切换,LTE核心网的端到端连接概述P-GW网关功能IP地址分配路由功能（）是负责为用户终端分配地址并将其与充当终端用户与外部之间的路由器P-GW PacketData NetworkGateway P-GW IP,P-GW PDN,核心网络的出口网关提供用户数据包与用户会话绑定支持和两种地址格实现数据包在核心网和外部网间的转LTE,,IPv4IPv6LTE外部之间的交换和转发功能式发PDN功能P-GW数据转发策略控制质量保证负责将用户数据从网络转发到外部与交互，根据用户类型、业务类型确保用户业务的要求并对关键业务P-GW LTEP-GW PCRFP-GW QoS,互联网或其他网络，并进行地址分配、等信息实施动态策略控制和计费管理提供优先级保障保证关键业务的性能IP IP,过滤和访问控制等功能接口P-GW1S5接口2SGi接口与之间的接口用于用与外部网络如互联网的P-GWS-GW,P-GW户面数据转发和控制面信令交接口用于提供用户数据接入服,换务3Gx接口4Gy接口与之间的接口用于策与之间的接口用于实P-GW PCRF,P-GW OCS,略及收费控制信息交换时在线计费概述PCRF政策控制功能动态资源管理负责制定和执行针对用户、能够根据当前网络和用户状PCRF PCRF应用和网络的各种策略和规则况动态调整资源分配和策略QoS计费管理安全控制还负责向计费系统提供计费可以与安全功能协作，执行PCRF PCRF相关的策略和规则信息安全和访问控制策略功能PCRF策略与计费控制动态决策统一管理辅助优化负责根据用户属性和服务能够根据网络状况和用户统一管理网络中的策产生的数据和决策有助于PCRF PCRFPCRFEPCPCRF需求制定相应的计费和流量控行为实时调整策略为用户提略和计费参数确保策略执行网络的优化和性能提升,,EPC制策略供更优质的服务体验的一致性和合理性接口PCRF与策略服务器PCRF交互可以向策略和或计费系统发送政策决策和规则信息PCRF/访问用户信息可以从等数据库中获取用户的订阅信息和策略信息PCRF HSS动态修改策略可以随时动态调整用户的、计费等策略参数PCRF QoS信令流程EPC注册1用户首次接入时的身份验证和注册流程小区切换2用户在移动过程中从一个小区切换到另一个小区的流程数据业务3用户进行数据业务操作时的具体信令流程业务管控4网络对用户业务进行限制、降速等管控操作的流程系统的信令流程涵盖了用户接入网络的全生命周期从初次注册、小区切换到日常数据业务操作再到网络管控等各个环节确保用户体验和网络EPC,,,,性能的平衡这些信令流程的高效运转是网络稳定运行的基础LTE注册流程发起注册请求发起初始注册请求请求接入移动网络UE,身份验证启动身份验证流程与进行通信以验证用户身份MME,HSS分配资源分配地址和无线资源并将相关信息传递给其他网元MME IP,建立数据承载和建立数据承载可以开始正常上网SGWPGW,UE小区切换流程检测小区边缘1当接收到当前小区的信号强度下降时会开始监测周围小区UE,的信号情况触发测量报告2当检测到更优质的小区信号时会立即向发送测量报UE,MME告请求切换,网络决策切换3收到报告后会评估当前网络状况并作出切换决策通知MME,,UE执行切换降速流程

1.触发条件识别1检测到用户使用大量数据超出限额

2.通知用户2向用户发送提醒告知其目前的使用情况,

3.执行降速措施3根据运营商政策自动对用户的网速进行限制,

4.监控用户反馈4持续关注用户对降速政策的反馈和满意度当用户大量使用数据流量超出预期限额时网络会自动触发降速流程首先识别触发条件然后通知用户当前的使用情况接着根据运营商的政策,EPC,,对用户的网速进行限制同时持续关注用户对此措施的反馈和满意度适时调整,网络管理EPC数据监控故障诊断资源优化安全防护通过设备的性能指标监控分析告警信息定位故障原因根据网络负载情况合理分配建立安全策略确保网络运行EPC,,,,,实时了解网络状况及时发现采取针对性措施来解决问题网络资源提高网络利用率和安全保护用户数据和业务安,,,问题用户体验全网络优化EPC降低时延提高可靠性12优化核心网元的部署位置和采用冗余备份和负载均衡等技EPC相互连接缩短信令和业务数据术确保网元的高可用性提高,,,的传输路径从而降低网络时整个系统的服务可靠性,EPC延增强容量优化能耗34根据用户规模和业务需求合理采用动态节能技术根据实际负,,部署和扩展核心网元的硬件和载情况自动调整网元的功耗提,软件资源确保的处理能高的整体能源利用效率,EPC EPC力故障诊断EPC异常探测问题定位通过持续监控系统各关键指针对不同故障类型采用系统分EPC,标及时发现异常情况为后续故析、日志分析等方法深入排查准,,,障定位提供依据确定位问题所在故障解决根据故障原因采取恰当的补救措施如软硬件升级、参数调整等确保系统,,稳定运行安全防护EPC网络防护端到端加密权限管控部署高性能防火墙持续监测和阻挡各种网采用先进的加密算法确保网元间的数据实施严格的身份认证和访问控制措施限制,,EPC,络攻击保护核心网络的安全性传输全程加密防止信息泄露只有授权人员才能访问关键功能,EPC,EPC容量规划EPC合理评估流量优化设备部署柔性扩容智能调度准确预测业务发展、用户数根据流量分布特点合理部署采用弹性云架构支持容器化利用技术实现设备5G,,AI/ML,EPC量和流量需求变化趋势是各类设备充分发挥设备性部署和弹性扩缩容提高资源的智能管理和动态负载均衡,EPC EPC,,,容量规划的基础要建立完善能确保关键节点性能饱和运利用效率和容量响应速度满足复杂业务场景下的性能需,的数据采集、分析和预测模转求型部署实践EPC环境规划逐步迁移12根据网络需求和场景特点合理采取分阶段、可控的方式逐步,规划部署环境如硬件设将现有网络迁移至架构确EPC,EPC,备、软件系统、部署架构等保业务连续性性能优化运维管理34针对实际应用场景优化系统建立完善的网络运维管理体EPCEPC参数提高资源利用效率和业务系确保系统稳定可靠运行,,承载能力结论和展望通过对核心网技术的全面介绍我们对的组成、功能和工作原理有了深LTEEPC,EPC入了解在未来网络将会进一步加快网络速度提升连接性和可靠性为用户,5G,,带来更多创新应用与服务仍将是时代的关键网元将继续发挥关键作用EPC5G,。