UMTS - Réseau EPC (Evolved Packet Core)

Par les premiers travaux architecturaux pour le système évolué 3GPP, deux vues sur la mise en œuvre de la mobilité avec le plan utilisateur et les protocoles du plan de contrôle ont été présentées.

Le premier a été présenté comme la bonne performance du protocole GPRS Tunneling Protocol (GTP), tandis que l'autre a fait pression pour les nouveaux protocoles (et la soi-disant «base» de l'IETF).

Les deux avaient de bons arguments de leur côté -

GTP evolution- Ce protocole a prouvé son utilité et ses capacités aux opérateurs, et a été très réussi dans les opérations à grande échelle. Il a été conçu exactement pour les besoins des réseaux mobiles PS.
IETF based protocols- L'IETF est l'organisme de normalisation de facto pour Internet. Leurs protocoles de mobilité ont évolué, passant de la concentration sur le client de réseau mobile basé sur IP à «Proxy Mobile IP (MIP)». PMIP a été normalisé dans le système parallèle 3GPP Evolved. (Mais la base de clients Mobile IP est utilisée dans EPS en conjonction avec la prise en charge des accès non 3GPP.)

EPC pour l'accès 3GPP sans itinérance

Les fonctions fournies par les points de référence et les protocoles employés sont:

LTE-Uu

LTE-Uu est le point de référence pour l'interface radio entre l'UE et l'eNodeB, englobe le plan de contrôle et le plan utilisateur. La couche supérieure du plan de contrôle est appelée «Radio Resource Control» (RRC). Il est empilé sur les couches "Packet Data Convergence Protocol" (PDCP), Radio Link Control et MAC.

S1-U

SI-U est le point de trafic du plan utilisateur entre eNodeB et la référence GW de service. L'activité principale via ce benchmark est de transférer des utilisateurs encapsulés de paquets IP issus du trafic ou de la forme du tunnel. L'encapsulation est nécessaire pour réaliser la liaison IP virtuelle entre eNodeB et le service GW, même pendant le mouvement de l'UE, et ainsi permettre la mobilité. Le protocole utilisé est basé sur GTP-U.

S1-MME

S1-MME est le point du plan de contrôle entre eNodeB et la référence MME. Toutes les activités de contrôle y sont effectuées, par exemple, la signalisation pour l'attachement, le détachement, et la mise en place du support du changement, les procédures de sécurité, etc. Notez qu'une partie de ce trafic est transparente pour l'E-UTRAN et est échangée directement entre l'UE et les États membres, il s'agit d'une partie appelée signalisation «non-access stratum» (NAS).

S5

S5 est la référence qui inclut le plan de contrôle et d'utilisateur entre GW et PDN GW Service et s'applique uniquement si les deux nœuds résident dans le HPLMN; le point de référence correspondant au service de GW est VPLMN est appelé S8. Comme expliqué ci-dessus, deux variantes de protocole sont ici possibles, uneGPRS Tunneling Protocol (GTP) and Proxy Mobile IP (PMIP).

S6a

S6a est le point de référence pour l'échange d'informations relatives aux équipements d'abonnement (téléchargement et purge). Il correspond au point de référence Gr et D dans le système existant, et est basé sur le protocole DIAMETER.

SGi

C'est le point de sortie pour DPR, et correspond au point de référence Gi GPRS et Wi dans I-WLAN. Les protocoles IETF sont basés ici pour les protocoles du plan utilisateur (c'est-à-dire le transfert de paquets IPv4 et IPv6) et le plan de contrôle, car DHCP et rayon / diamètre pour configurer l'adresse IP / le protocole de réseau externe sont utilisés.

S10

S10 est un point de référence pour les besoins de relocalisation MME. Il s'agit d'une interface de plan de contrôle pure et le protocole GTP-C avancé est utilisé à cette fin.

S11

S11 est un point de référence pour le plan de contrôle existant entre le service MME et GW. Il utilise le protocole avancé GTP-C (GTP-C v2). Le (s) détenteur (s) des données entre eNodeB et serve GW sont contrôlés par la concaténation S1-S11 et MME.

S13

S13 est le point de référence pour le registre d'identité de l'équipement (EIR) et le MME, et il est utilisé pour le contrôle d'identité (par exemple sur la base de l'IMEI, s'il figure sur la liste noire). Il utilise le protocole de diamètre SCTP.

Gx

Gx est le point de référence de la politique de filtrage de la politique QoS et contrôle la charge entre PCRF et PDN GW. Il est utilisé pour fournir des filtres et des règles de tarification. Le protocole utilisé est le DIAMÈTRE.

Gxc

Gxc est le point de référence qui existe dans over Gx mais est situé entre GW et PCRF et ne sert que si PMIP est utilisé sur S5 ou S8.

Rx

Rx est défini comme une fonction d'application (AF), située dans NDS et PCRF pour l'échange d'informations de politique et de facturation; il utilise le protocole DIAMETER.

EPC pour l'accès 3GPP en itinérance

En itinérance dans ce cas, le plan utilisateur soit -

Se prolonge vers le HPLMN (via un réseau d'interconnexion), ce qui signifie que tout le trafic des utilisateurs de l'UE est acheminé via un PDN GW dans le HPLMN, où les DPR sont connectés; ou

Pour un trafic plus optimal, il laisse un PDN GW dans le VPLMN à un PDN local.

Le premier est appelé "trafic routé à domicile" et le second est appelé "évasion locale". (Notez que le deuxième terme est également utilisé dans la discussion sur l'optimisation du trafic pour les NBs / eNodeB domestiques, mais avec une signification différente car dans le concept d'itinérance 3GPP, le plan de contrôle implique toujours le HPLMN).

Interfonctionnement entre EPC et Legacy

Dès le début, il était clair que le système 3GPP Evolved interagirait de manière transparente avec les systèmes 2G et 3G existants, le 3GPP PS largement déployé ou, plus précisément, avec la base GERAN et UTRAN GPRS (pour les aspects d'interfonctionnement avec l'ancien système CS pour le traitement de voix optimisée).

La question de la conception architecturale de base à 2G / 3G en EPS est l'emplacement de la carte GGSN. Deux versions sont disponibles et les deux sont prises en charge -

The GW used - C'est le cas normal où le service du GW termine le plan utilisateur (comme on le voit dans le réseau GPRS existant).

Le plan de contrôle est complété dans le MME, selon la répartition des utilisateurs et le plan de contrôle dans EPC. Les points de référence S3 et S4 sont introduits, et ils sont basés sur GTP-U et GTP-C, en conséquence. S5 / S8 est enchaîné au PDN GW. L'avantage est que l'interopérabilité est fluide et optimisée. L'inconvénient est que pour ce type d'interopérabilité, SGSN doit être mis à niveau vers Rel. 8 (en raison de la prise en charge nécessaire des nouvelles fonctionnalités sur S3 et S4).
The PDN GW- Dans ce cas, l'héritage de référence inchangé Gn (en itinérance, ce serait Gp) est réutilisé entre SGSN et PDN GW, à la fois pour le plan de contrôle et utilisateur. L'avantage de cette utilisation est que SGSN peut être pré-Rel. 8. En outre, il comporte une certaine restriction sur les versions IP, le transfert et le protocole S5 / S8.

Interfonctionnement avec le système CS 3GPP hérité

Au cours de la phase de conception 3GPP Evolved, il est devenu clair que l'ancien système CS, avec son service de communication «voix» le plus important, ne pouvait pas être ignoré par le nouveau système. Les opérateurs étaient tout simplement des investissements trop liés sur le terrain, et un interfonctionnement très efficace a donc été demandé.

Deux solutions ont été développées -

Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) pour le transfert des appels vocaux de LTE (avec voix sur IMS) vers le système hérité.
CS de secours - Activation d'un déplacement temporaire vers l'ancien CS avant qu'une activité CS entrante ou sortante ne soit effectuée.

Continuité des appels vocaux par radio unique (SRVCC)

Dans cette solution choisie par 3GPP pour SRVCC avec GERAN / UTRAN, un MSC spécialement renforcé est connecté via un nouveau plan de contrôle d'interface pour MME.

Notez que le MSC desservant l'UE peut être différent de la prise en charge de l'interface Sv. Dans l'IMS, un serveur d'applications (AS) pour SRVCC est nécessaire. Sv est basé sur GTPv2 et permet de préparer les ressources dans le système cible (accès et cœur de réseau et interconnexion entre CS et domaine IMS), tout en étant connecté pour accéder à la source.

De même, avec SRVCC CDMA 1xRTT nécessite l'interfonctionnement du serveur 1xRTT (IWS), qui prend en charge l'interface et le relais de signal de / vers 1xRTT MSC desservant l'UE S102 dans le même but. S102 est une interface tunnel et transmet des messages de signalisation 1xRTT; entre MME et UE, ceux-ci sont encapsulés.

CS de secours

Les services GW et PDN GW ne sont pas séparés (S5 / S8 n'est pas exposé) et le VLR est intégré au serveur MSC. Une nouvelle interface SG est introduite entre le serveur MSC / VLR et MME, permettant des procédures combinées et coordonnées. Le concept se compose de -

Relais de signal pour mettre fin à la demande CS (appels entrants, service supplémentaire déclenché par le réseau ou SMS Legacy) depuis le serveur MSC pour MS sur SG et vice versa;
Les procédures d'exploitation combinées entre le domaine PS et le domaine CS.

Interfonctionnement avec un accès non 3GPP

L'interfonctionnement avec différents systèmes de réseaux d'accès 3GPP (appelés non-3GPP / accès) était une cible importante pour SAE; cela devrait être fait sous l'égide de l'EPC. Cette interopérabilité peut être réalisée à différents niveaux (et en fait, cela a été fait sur la couche 4 avec VCC / SRVCC). Mais pour le type générique d'interfonctionnement, il semblait nécessaire de s'appuyer sur des mécanismes génériques, le niveau IP semblait donc le plus approprié.

En général, les systèmes complets pour réseaux mobiles et fixes ont une architecture similaire à celle décrite ci-dessus. Pour le système 3GPP évolué, il existe normalement un réseau d'accès et un réseau central. Dans l'architecture d'interfonctionnement planifiée du système 3GPP évolué, d'autres systèmes de technologies d'accès se connectent à l'EPC.

En général, un système de réseau mobile complet et des systèmes de réseau fixe ont une architecture similaire à celle décrite dans le système 3GPP évolué et consistent normalement en un réseau d'accès et un réseau central.

Il a également été décidé d'autoriser deux types d'interopérabilité différents, basés sur la propriété des systèmes d'accès. Pour les réseaux avec une confiance d'accès non 3GPP, on suppose qu'une communication sécurisée entre eux et l'EPC est mise en œuvre et qu'une protection robuste des données est suffisamment garantie.