UMTS - Mạng lõi gói phát triển (EPC)

Bởi công việc kiến trúc ban đầu cho hệ thống đã phát triển 3GPP, hai quan điểm về việc triển khai tính di động với các giao thức mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển đã được trình bày.

Đầu tiên được quảng cáo là hoạt động tốt của Giao thức đường hầm GPRS (GTP), trong khi điều còn lại thúc đẩy giao thức mới (và cái gọi là "cơ sở" của giao thức IETF).

Cả hai đều có những lập luận tốt về phía họ -

GTP evolution- Giao thức này đã chứng minh tính hữu dụng và khả năng của nó đối với các nhà khai thác, và rất thành công trong các hoạt động quy mô lớn. Nó được thiết kế chính xác theo nhu cầu của mạng di động PS.
IETF based protocols- IETF là cơ quan tiêu chuẩn thực tế cho Internet. Các giao thức di động của họ đã phát triển từ việc tập trung vào máy khách mạng dựa trên IP di động thành "Proxy Mobile IP (MIP)." PMIP đã được tiêu chuẩn hóa trong hệ thống song song 3GPP Evolved. (Nhưng cơ sở khách hàng Mobile IP được sử dụng trong EPS kết hợp với hỗ trợ truy cập không phải 3GPP.)

EPC để truy cập 3GPP khi không chuyển vùng

Các chức năng được cung cấp bởi các điểm tham chiếu và các giao thức được sử dụng là:

LTE-Uu

LTE-Uu là điểm tham chiếu cho giao diện vô tuyến giữa EU và eNodeB, bao gồm mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng người dùng. Lớp trên cùng của kế hoạch kiểm soát được gọi là "Kiểm soát tài nguyên vô tuyến" (RRC). Nó được xếp chồng lên "Giao thức hội tụ dữ liệu gói" (PDCP), Kiểm soát liên kết vô tuyến và các lớp MAC.

S1-U

SI-U là điểm cho lưu lượng mặt phẳng người dùng giữa eNodeB và phục vụ tham chiếu GW. Hoạt động chính thông qua điểm chuẩn này là chuyển các gói IP người dùng được đóng gói phát sinh từ lưu lượng hoặc hình dạng đường hầm. Việc đóng gói là cần thiết để nhận ra liên kết IP ảo giữa eNodeB và dịch vụ GW, ngay cả trong quá trình di chuyển của EU và do đó cho phép tính di động. Giao thức được sử dụng dựa trên GTP-U.

S1-MME

S1-MME là điểm cho mặt phẳng điều khiển giữa eNodeB và tham chiếu MME. Tất cả các hoạt động kiểm soát được thực hiện trên đó, ví dụ, báo hiệu cho sự gắn bó, tách rời và thiết lập hỗ trợ thay đổi, các thủ tục an toàn, v.v. Lưu ý rằng một số lưu lượng này là minh bạch với E-UTRAN và được trao đổi trực tiếp giữa EU và MS, nó là một phần được gọi là tín hiệu "tầng không truy cập" (NAS).

S5

S5 là điểm chuẩn bao gồm mặt phẳng điều khiển và người dùng giữa Dịch vụ GW và PDN GW và chỉ áp dụng nếu cả hai nút đều nằm trong HPLMN; điểm tham chiếu tương ứng khi phục vụ GW là VPLMN được gọi là S8. Như đã giải thích ở trên, có thể có hai biến thể giao thức ở đây,GPRS Tunneling Protocol (GTP) and Proxy Mobile IP (PMIP).

S6a

S6a là điểm tham chiếu cho việc trao đổi thông tin liên quan đến thiết bị đăng ký (tải xuống và thanh lọc). Nó tương ứng với điểm tham chiếu Gr và D trong hệ thống hiện có, và dựa trên giao thức DIAMETER.

SGi

Đây là điểm thoát cho DPR và tương ứng với điểm tham chiếu Gi GPRS và Wi trong I-WLAN. Các giao thức IETF dựa ở đây cho các giao thức mặt phẳng người dùng (tức là chuyển tiếp gói IPv4 và IPv6) và mặt phẳng điều khiển như DHCP và bán kính / đường kính để định cấu hình địa chỉ IP / giao thức mạng bên ngoài được sử dụng.

S10

S10 là điểm tham chiếu cho mục đích di dời MME. Nó là một giao diện mặt phẳng điều khiển thuần túy và giao thức GTP-C tiên tiến được sử dụng cho mục đích này.

S11

S11 là điểm tham chiếu cho mặt phẳng điều khiển hiện có giữa dịch vụ MME và GW. Nó sử dụng giao thức GTP-C (GTP-C v2) tiên tiến. (Các) chủ dữ liệu giữa eNodeB và GW phục vụ được kiểm soát bởi kết nối S1-S11 và MME.

S13

S13 là điểm tham chiếu cho Đăng ký Nhận dạng Thiết bị (EIR) và MME, và nó được sử dụng để kiểm soát nhận dạng (ví dụ: dựa trên IMEI, nếu nằm trong danh sách đen). Nó sử dụng giao thức đường kính SCTP.

Gx

Gx là điểm tham chiếu của chính sách lọc chính sách QoS và kiểm soát tải giữa PCRF và PDN GW. Nó được sử dụng để cung cấp các bộ lọc và quy tắc định giá. Giao thức được sử dụng là DIAMETER.

Gxc

Gxc là điểm tham chiếu tồn tại trên Gx nhưng nằm giữa GW và PCRF và chỉ phục vụ nếu PMIP được sử dụng trên S5 hoặc S8.

Rx

Rx được định nghĩa là một chức năng ứng dụng (AF), nằm trong NDS và PCRF để trao đổi chính sách và thông tin thanh toán; nó sử dụng giao thức DIAMETER.

EPC để truy cập 3GPP khi chuyển vùng

Trong trường hợp chuyển vùng này, máy bay người dùng -

Mở rộng trở lại HPLMN (thông qua mạng kết nối), có nghĩa là tất cả lưu lượng người dùng ở EU được định tuyến qua PDN GW trong HPLMN, nơi các DPR được kết nối; hoặc là

Vì lợi ích của một cách lưu lượng tối ưu hơn, nó để một PDN GW trong VPLMN thành một PDN cục bộ.

Đầu tiên được gọi là "lưu lượng truy cập được định tuyến tại nhà" và thứ hai được gọi là "đột phá cục bộ". (Lưu ý rằng thuật ngữ thứ hai cũng được sử dụng trong cuộc thảo luận về tối ưu hóa lưu lượng cho các NB / eNodeB gia đình, nhưng với một ý nghĩa khác vì trong khái niệm chuyển vùng 3GPP, kế hoạch điều khiển luôn liên quan đến HPLMN).

Tương tác giữa EPC và Legacy

Ngay từ đầu, rõ ràng là hệ thống 3GPP Evolved sẽ tương thích liền mạch với các hệ thống 2G và 3G hiện có, 3GPP PS được triển khai rộng rãi hoặc chính xác hơn là với cơ sở GPRS của GERAN và UTRAN (Đối với các khía cạnh liên kết với hệ thống CS cũ để điều trị giọng nói được tối ưu hóa).

Câu hỏi của thiết kế kiến trúc cơ bản đến 2G / 3G trong EPS là vị trí của bản đồ GGSN. Hai phiên bản có sẵn và cả hai đều được hỗ trợ -

The GW used - Đó là trường hợp bình thường khi phục vụ GW kết thúc bình diện người dùng (như đã thấy trong mạng GPRS hiện có).

Kế hoạch điều khiển được hoàn thành trong MME, theo sự phân bổ của người dùng và mặt phẳng điều khiển trong EPC. Các điểm tham chiếu S3 và S4 được giới thiệu và chúng dựa trên GTP-U và GTP-C, tương ứng. S5 / S8 được liên kết với PDN GW. Ưu điểm là khả năng tương tác mượt mà và được tối ưu hóa. Nhược điểm là đối với loại khả năng tương tác này, SGSN phải được nâng cấp lên Rel. 8 (do các tính năng mới hỗ trợ cần thiết trên S3 và S4).
The PDN GW- Trong trường hợp này, kế thừa điểm chuẩn không thay đổi Gn (khi chuyển vùng, nó sẽ là Gp) được sử dụng lại giữa SGSN và PDN GW, cho cả mặt phẳng điều khiển và người dùng. Ưu điểm của việc sử dụng này là SGSN có thể là Pre-Rel. 8. Hơn nữa, nó mang một hạn chế nhất định đối với các phiên bản IP, chuyển giao và giao thức S5 / S8.

Tương tác với Hệ thống CS 3GPP cũ

Trong giai đoạn thiết kế 3GPP Evolved, rõ ràng là hệ thống CS kế thừa, với giao tiếp "thoại" dịch vụ quan trọng nhất, không thể bị hệ thống mới bỏ qua. Các nhà khai thác chỉ đơn giản là đầu tư quá liên quan vào lĩnh vực này, và vì vậy việc liên kết rất hiệu quả được yêu cầu.

Hai giải pháp đã được phát triển -

Liên tục cuộc gọi thoại vô tuyến đơn (SRVCC) để chuyển các cuộc gọi thoại từ LTE (với thoại qua IMS) sang hệ thống kế thừa.
Dự phòng CS - Cho phép di chuyển tạm thời sang CS cũ trước khi thực hiện hoạt động CS đến hoặc đi.

Liên tục cuộc gọi thoại vô tuyến đơn (SRVCC)

Trong giải pháp này được 3GPP lựa chọn cho SRVCC với GERAN / UTRAN, một MSC được gia cố đặc biệt được kết nối thông qua một mặt phẳng điều khiển giao diện mới cho MME.

Lưu ý rằng MSC phục vụ EU có thể khác với hỗ trợ giao diện Sv. Trong IMS, một máy chủ ứng dụng (AS) cho SRVCC là cần thiết. Sv dựa trên GTPv2 và giúp chuẩn bị tài nguyên trong hệ thống đích (truy cập và mạng lõi và kết nối giữa miền CS và IMS), đồng thời được kết nối để truy cập nguồn.

Tương tự, với SRVCC CDMA 1xRTT yêu cầu Máy chủ 1xRTT (IWS) liên kết, hỗ trợ giao diện và chuyển tiếp tín hiệu từ / đến 1xRTT MSC phục vụ UE S102 với cùng mục đích. S102 là một giao diện đường hầm và truyền các bản tin báo hiệu 1xRTT; giữa MME và UE, chúng được đóng gói.

Dự phòng CS

Cung cấp GW và PDN GW không được tách biệt (S5 / S8 không được tiếp xúc) và VLR được tích hợp với máy chủ MSC. Một giao diện SG mới được giới thiệu giữa MSC Server / VLR và MME, cho phép các thủ tục kết hợp và phối hợp. Khái niệm bao gồm -

Chuyển tiếp tín hiệu để kết thúc yêu cầu CS (cuộc gọi đến, xử lý mạng kích hoạt dịch vụ bổ sung hoặc SMS Legacy) từ MSC Server cho MS trên SG và ngược lại;
Các quy trình hoạt động kết hợp giữa miền PS và miền CS.

Tương tác với Quyền truy cập Không phải 3GPP

Tương tác với các hệ thống mạng truy nhập 3GPP khác nhau (được gọi là không phải 3GPP / truy cập) là một mục tiêu quan trọng đối với SAE; điều này nên được thực hiện dưới sự bảo trợ của EPC. Khả năng tương tác này có thể đạt được ở các cấp độ khác nhau (và trên thực tế, điều này đã được thực hiện ở lớp 4 với VCC / SRVCC). Nhưng đối với kiểu liên kết chung, dường như cần phải dựa vào các cơ chế chung, vì vậy mức IP có vẻ thích hợp nhất.

Nói chung, các hệ thống hoàn chỉnh cho mạng di động và cố định có kiến trúc tương tự như mô tả ở trên. Đối với hệ thống 3GPP đã phát triển, thường có một mạng truy nhập và một mạng lõi. Trong hệ thống 3GPP được phát triển theo lịch trình kiến trúc liên kết nối, các hệ thống công nghệ truy cập khác kết nối với EPC.

Nhìn chung, hệ thống mạng di động hoàn chỉnh và hệ thống mạng cố định có kiến trúc tương tự như được mô tả trong hệ thống 3GPP đã phát triển và thường bao gồm một mạng truy cập và một mạng lõi.

Nó cũng được quyết định cho phép hai loại khả năng tương tác khác nhau, dựa trên thuộc tính của hệ thống truy cập. Đối với các mạng có độ tin cậy về quyền truy cập không phải 3GPP, giả định rằng giao tiếp an toàn giữa chúng và EPC được thực hiện và bảo vệ dữ liệu mạnh mẽ cũng được đảm bảo đầy đủ.