UMTS - Evolved Packet Core (EPC) -Netzwerk

Durch die frühen Architekturarbeiten für das 3GPP entwickelte System wurden zwei Ansichten zur Implementierung der Mobilität mit den Protokollen der Benutzerebene und der Steuerebene vorgestellt.

Das erste wurde als gute Leistung des GPRS-Tunneling-Protokolls (GTP) beworben, während das andere auf die neuen (und die sogenannte "Basis" der IETF) Protokolle drängte.

Beide hatten gute Argumente auf ihrer Seite -

GTP evolution- Dieses Protokoll hat sich für Bediener als nützlich und leistungsfähig erwiesen und war im Großbetrieb sehr erfolgreich. Es wurde genau auf die Bedürfnisse der Mobilfunknetze PS ausgelegt.
IETF based protocols- IETF ist das De-facto-Normungsgremium für das Internet. Ihre Mobilitätsprotokolle haben sich von der Konzentration auf mobile IP-basierte Netzwerkclients zu "Proxy Mobile IP (MIP)" entwickelt. PMIP wurde in 3GPP Evolved Parallel System standardisiert. (Die Mobile IP-Client-Basis wird in EPS jedoch in Verbindung mit der Unterstützung für Nicht-3GPP-Zugriff verwendet.)

EPC für 3GPP-Zugriff bei Nicht-Roaming

Die Funktionen der Referenzpunkte und der verwendeten Protokolle sind:

LTE-Uu

LTE-Uu ist der Bezugspunkt für die Funkschnittstelle zwischen EU und eNodeB und umfasst die Steuerebene und die Benutzerebene. Die oberste Ebene des Kontrollplans heißt "Radio Resource Control" (RRC). Es ist auf den Schichten "Packet Data Convergence Protocol" (PDCP), Radio Link Control und MAC gestapelt.

S1-U

SI-U ist der Punkt für den Verkehr auf der Benutzerebene zwischen eNodeB und der GW-Referenz. Die Hauptaktivität über diesen Benchmark besteht darin, IP-Pakete gekapselte Benutzer zu übertragen, die sich aus dem Verkehr oder der Tunnelform ergeben. Die Kapselung ist erforderlich, um die virtuelle IP-Verbindung zwischen eNodeB und GW-Dienst auch während der Bewegung der EU zu realisieren und somit Mobilität zu ermöglichen. Das verwendete Protokoll basiert auf GTP-U.

S1-MME

S1-MME ist der Punkt für die Steuerebene zwischen eNodeB und MME-Referenz. Alle Kontrollaktivitäten werden darauf ausgeführt, z. B. Signalisierung für Anbringung, Ablösung und Einrichtung der Unterstützung für die Änderung, Sicherheitsverfahren usw. Beachten Sie, dass ein Teil dieses Verkehrs für das E-UTRAN transparent ist und direkt ausgetauscht wird Zwischen der EU und den Mitgliedstaaten handelt es sich um einen Teil, der als "Non-Access Stratum" (NAS) -Signalisierung bezeichnet wird.

S5

S5 ist der Benchmark, der die Steuerungs- und Benutzerebene zwischen GW und PDN GW Service umfasst und nur gilt, wenn sich beide Knoten im HPLMN befinden. Der entsprechende Referenzpunkt beim Servieren von GW ist VPLMN und heißt S8. Wie oben erläutert, sind hier zwei Protokollvarianten möglich, eine erweiterteGPRS Tunneling Protocol (GTP) and Proxy Mobile IP (PMIP).

S6a

S6a ist der Bezugspunkt für den Informationsaustausch über Abonnementgeräte (Download und Löschung). Sie entspricht dem Gr- und D-Referenzpunkt im vorhandenen System und basiert auf dem DIAMETER-Protokoll.

SGi

Dies ist der Austrittspunkt für DPR und entspricht dem Gi-Referenzpunkt GPRS und Wi im I-WLAN. IETF-Protokolle basieren hier auf den Protokollen der Benutzerebene (dh IPv4- und IPv6-Paketweiterleitung) und der Steuerebene, da DHCP und Radius / Durchmesser zum Konfigurieren der IP-Adresse / des externen Netzwerkprotokolls verwendet werden.

S10

S10 ist ein Referenzpunkt für die MME-Verlagerung. Es handelt sich um eine reine Steuerebenenschnittstelle, für die ein erweitertes GTP-C-Protokoll verwendet wird.

S11

S11 ist ein Referenzpunkt für die vorhandene Steuerebene zwischen MME und GW-Dienst. Es verwendet das erweiterte GTP-C-Protokoll (GTP-C v2). Die Dateninhaber zwischen eNodeB und Serve GW werden durch die Verkettung S1-S11 und MME gesteuert.

S13

S13 ist der Referenzpunkt für Equipment Identity Register (EIR) und MME und wird zur Identitätskontrolle verwendet (z. B. basierend auf IMEI, falls auf der schwarzen Liste). Es verwendet das Durchmesserprotokoll SCTP.

Gx

Gx ist der Referenzpunkt der QoS-Richtlinienfilterrichtlinie und steuert die Last zwischen PCRF und PDN GW. Es wird verwendet, um Filter und Preisregeln bereitzustellen. Das verwendete Protokoll ist der DURCHMESSER.

Gxc

Gxc ist der Referenzpunkt, der in über Gx existiert, sich jedoch zwischen GW und PCRF befindet und nur dient, wenn PMIP auf S5 oder S8 verwendet wird.

Rx

Rx ist definiert als eine Anwendungsfunktion (Application Function, AF), die sich in NDS und PCRF für den Austausch von Richtlinien- und Rechnungsinformationen befindet. Es verwendet das DIAMETER-Protokoll.

EPC für 3GPP-Zugriff im Roaming

Beim Roaming in diesem Fall kann die Benutzerebene entweder -

Erstreckt sich zurück zum HPLMN (über ein Verbindungsnetz), was bedeutet, dass der gesamte EU-Benutzerverkehr über ein PDN GW im HPLMN geleitet wird, wo die DPRs verbunden sind; oder

Für eine optimalere Art des Verkehrs überlässt es ein PDN GW im VPLMN einem lokalen PDN.

Der erste wird als "Home Routed Traffic" und der zweite als "Local Breakout" bezeichnet. (Beachten Sie, dass der zweite Begriff auch in der Diskussion der Verkehrsoptimierung für Heim-NBs / eNodeB verwendet wird, jedoch mit einer anderen Bedeutung, da im Konzept des Roaming von 3GPP der Kontrollplan immer das HPLMN umfasst.)

Interworking zwischen EPC und Legacy

Von Anfang an war klar, dass das 3GPP Evolved-System nahtlos mit vorhandenen 2G- und 3G-Systemen, weit verbreiteten 3GPP-PS-Systemen oder genauer gesagt mit der GPRS-Basis von GERAN und UTRAN (für Aspekte der Zusammenarbeit mit dem alten CS-System für die Behandlung) zusammenarbeiten wird der optimierten Stimme).

Die Frage nach der grundlegenden architektonischen Gestaltung von 2G / 3G in EPS ist die Position der GGSN-Karte. Es stehen zwei Versionen zur Verfügung, und beide werden unterstützt -

The GW used - Es ist der normale Fall, in dem das Bedienen des GW die Benutzerebene beendet (wie im vorhandenen GPRS-Netzwerk zu sehen).

Der Kontrollplan wird in der MME entsprechend der Verteilung der Benutzer und der Kontrollebene in EPC vervollständigt. S3- und S4-Referenzpunkte werden eingeführt und basieren entsprechend auf GTP-U und GTP-C. S5 / S8 ist mit dem PDN GW verkettet. Der Vorteil ist, dass die Interoperabilität reibungslos und optimiert ist. Der Nachteil ist, dass für diese Art der Interoperabilität SGSN auf Rel aktualisiert werden muss. 8 (aufgrund der notwendigen Unterstützung neue Funktionen auf S3 und S4).
The PDN GW- In diesem Fall wird die unveränderte Benchmark-Vererbung Gn (beim Roaming würde es Gp sein) zwischen SGSN und PDN GW sowohl für die Steuerungs- als auch für die Benutzerebene wiederverwendet. Der Vorteil dieser Verwendung ist, dass SGSN vor Rel sein kann. 8. Darüber hinaus gibt es eine gewisse Einschränkung für IP-Versionen, Übertragung und S5 / S8-Protokoll.

Zusammenarbeit mit dem Legacy 3GPP CS-System

Während der Entwurfsphase von 3GPP Evolved wurde klar, dass das ältere CS-System mit seiner wichtigsten Dienst-Sprachkommunikation vom neuen System nicht ignoriert werden konnte. Die Betreiber waren einfach zu verwandte Investitionen in diesem Bereich, und so wurde eine sehr effiziente Zusammenarbeit gefordert.

Es wurden zwei Lösungen entwickelt -

Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) zum Übertragen von Sprachanrufen von LTE (mit Voice over IMS) an das Altsystem.
CS-Fallback - Aktivieren einer temporären Verschiebung zum alten CS, bevor eine eingehende oder ausgehende CS-Aktivität ausgeführt wird.

Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC)

In dieser von 3GPP für SRVCC mit GERAN / UTRAN ausgewählten Lösung wird eine speziell verstärkte MSC über eine neue Schnittstellensteuerebene für MME verbunden.

Beachten Sie, dass das MSC, das der EU dient, sich von der Unterstützung der Sv-Schnittstelle unterscheiden kann. Im IMS ist ein Anwendungsserver (AS) für SRVCC erforderlich. Sv basiert auf GTPv2 und hilft bei der Vorbereitung von Ressourcen im Zielsystem (Zugriff und Kernnetzwerk sowie die Verbindung zwischen CS- und IMS-Domäne), während eine Verbindung zum Zugriff auf die Quelle besteht.

In ähnlicher Weise erfordert 1xRTT bei SRVCC CDMA die Zusammenarbeit von 1xRTT Server (IWS), der die Schnittstelle und das Signalrelais von / zu 1xRTT MSC unterstützt, die das UE S102 mit demselben Zweck bedienen. S102 ist eine Tunnelschnittstelle und überträgt 1xRTT-Signalisierungsnachrichten; zwischen MME und UE sind diese gekapselt.

CS Fallback

Serving GW und PDN GW sind nicht getrennt (S5 / S8 ist nicht verfügbar) und das VLR ist in den MSC-Server integriert. Zwischen MSC Server / VLR und MME wird eine neue SG-Schnittstelle eingeführt, die kombinierte und koordinierte Verfahren ermöglicht. Das Konzept besteht aus -

Signalweiterleitung zum Beenden der CS-Anforderung (eingehende Anrufe, Verarbeitung eines durch das Netzwerk ausgelösten zusätzlichen Dienstes oder SMS-Legacy) vom MSC-Server für MS on SG und umgekehrt;
Die kombinierten Betriebsverfahren zwischen der PS-Domäne und der CS-Domäne.

Interworking mit Nicht-3GPP-Zugriff

Die Zusammenarbeit mit verschiedenen 3GPP-Zugangsnetzwerken (Nicht-3GPP / Zugang genannt) war ein wichtiges Ziel für SAE. Dies sollte unter dem Dach des EPC erfolgen. Diese Interoperabilität kann auf verschiedenen Ebenen erreicht werden (und tatsächlich wurde dies auf der Schicht 4 mit VCC / SRVCC durchgeführt). Für die generische Art der Zusammenarbeit schien es jedoch notwendig zu sein, sich auf generische Mechanismen zu verlassen, sodass die IP-Ebene am besten geeignet schien.

Im Allgemeinen weisen komplette Systeme für Mobil- und Festnetze eine Architektur auf, die der oben beschriebenen ähnlich ist. Für das weiterentwickelte 3GPP-System gibt es normalerweise ein Zugangsnetz und ein Kernnetz. In der geplanten Interworking-Architektur, die für das weiterentwickelte 3GPP-System geplant ist, stellen andere Systeme mit Zugriffstechnologien eine Verbindung zum EPC her.

Im Allgemeinen weisen komplette Mobilnetz- und Festnetzsysteme eine ähnliche Architektur auf, wie sie im Evolved 3GPP-System beschrieben ist, und bestehen normalerweise aus einem Zugangsnetz und einem Kernnetz.

Es wurde auch beschlossen, zwei verschiedene Arten der Interoperabilität zuzulassen, basierend auf den Eigenschaften der Zugangssysteme. Für Netzwerke mit Nicht-3GPP-Zugriffsvertrauen wird davon ausgegangen, dass eine sichere Kommunikation zwischen ihnen und dem EPC implementiert ist und auch ein robuster Datenschutz ausreichend gewährleistet ist.