UMTS 增强型分组核心网 (EPC)

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在系统的早期架构设计中，3GPP 提出了两种关于用户平面和控制平面协议的移动性实现方案。

第一个方案强调 GPRS 隧道协议 (GTP) 的良好性能，而另一个方案则推崇新的（所谓的 IETF“基础”）协议。

双方都有充分的理由：

• GTP 演进 - 该协议已向运营商证明了其实用性和能力，并在大型运营中非常成功。它正是针对移动网络 PS 的需求而设计的。

• 基于 IETF 的协议 - IETF 是互联网事实上的标准机构。他们的移动性协议已经从专注于基于移动 IP 的网络客户端发展到“代理移动 IP (MIP)”。PMIP 已在 3GPP 增强型并行系统中标准化。（但移动 IP 客户端基础与非 3GPP 接入支持结合使用于 EPS 中。）

用于 3GPP 接入的 EPC（非漫游）

参考点提供的功能和使用的协议如下：

LTE-Uu

LTE-Uu 是 EU 和 eNodeB 之间无线接口的参考点，包括控制平面和用户平面。控制平面的顶层称为“无线资源控制”(RRC)。它位于“分组数据收敛协议”(PDCP)、无线链路控制和 MAC 层之上。

S1-U

S1-U 是 eNodeB 和服务 GW 之间用户平面流量的参考点。通过此参考点的主要活动是传输来自用户流量或隧道形状的封装 IP 数据包。即使在 EU 移动期间，也需要封装来实现 eNodeB 和服务 GW 之间的虚拟 IP 链路，从而实现移动性。使用的协议基于 GTP-U。

S1-MME

S1-MME 是 eNodeB 和 MME 之间控制平面的参考点。所有控制活动都在其上进行，例如，用于连接、断开连接以及支持切换建立的信令、安全程序等。请注意，其中一些流量对 E-UTRAN 是透明的，并且直接在 EU 和 MS 之间交换，这称为“非接入层”(NAS) 信令。

S5

S5 是包含服务 GW 和 PDN GW 之间控制平面和用户平面的参考点，仅当两个节点都位于 HPLMN 中时才适用；服务 GW 在 VPLMN 中的相应参考点称为 S8。如上所述，此处有两种协议变体：增强的GPRS 隧道协议 (GTP) 和代理移动 IP (PMIP)。

S6a

S6a 是用于交换与用户设备订阅相关信息（下载和清除）的参考点。它对应于现有系统中的 Gr 和 D 参考点，并基于 DIAMETER 协议。

SGi

这是 DPR 的出口点，对应于 GPRS 中的 Gi 参考点和 I-WLAN 中的 Wi。此处基于 IETF 协议的用户平面（即 IPv4 和 IPv6 数据包转发）协议和控制平面，以及用于配置 IP 地址/外部网络协议的 DHCP 和 radius/diameter。

S10

S10 是用于 MME 重定位的参考点。它是一个纯控制平面接口，并为此目的使用了高级 GTP-C 协议。

S11

S11 是 MME 和服务 GW 之间现有控制平面的参考点。它采用高级 GTP-C (GTP-C v2) 协议。eNodeB 和服务 GW 之间数据的持有者由 S1-MME 和 S11 的级联控制。

S13

S13 是设备标识寄存器 (EIR) 和 MME 的参考点，用于身份控制（例如，基于 IMEI，如果列入黑名单）。它使用直径协议 SCTP。

Gx

Gx 是 QoS 策略过滤策略的参考点，并控制 PCRF 和 PDN GW 之间的负载。它用于提供过滤器和定价规则。使用的协议是 DIAMETER。

Gxc

Gxc 是一个位于 Gx 之上但在 GW 和 PCRF 之间的参考点，仅当在 S5 或 S8 上使用 PMIP 时才使用。

Rx

Rx 定义为一个应用程序功能 (AF)，位于 NDS 和 PCRF 中，用于交换策略和计费信息；它使用 DIAMETER 协议。

漫游中的 3GPP 接入 EPC

在漫游情况下，用户平面：

扩展回 HPLMN（通过互连网络），这意味着所有 EU 用户流量都通过 HPLMN 中的 PDN GW 路由，DPG 连接到那里；或者

为了更优化地传输流量，它会离开 VPLMN 中的 PDN GW 到本地 PDN。

第一个称为“本地路由流量”，第二个称为“本地中断”。（请注意，第二个术语也用于讨论本地 NB/eNodeB 的流量优化，但含义不同，因为在 3GPP 漫游概念中，控制平面始终涉及 HPLMN）。

EPC 与旧系统的互操作性

从一开始，很明显，3GPP 增强型系统将与现有的 2G 和 3G 系统无缝互操作，更准确地说，是与广泛部署的 GERAN 和 UTRAN GPRS 基站互操作（对于与旧 CS 系统互操作以处理优化语音的方面）。

关于 2G/3G 在 EPS 中的基本架构设计的关键问题是 GGSN 的位置。有两种版本可用，并且都受支持：

• 使用的服务 GW - 这是服务 GW 终止用户平面（如现有 GPRS 网络中所见）的正常情况。

  控制平面在 MME 中完成，根据 EPC 中用户和控制平面的分布。引入了 S3 和 S4 参考点，它们分别基于 GTP-U 和 GTP-C。S5/S8 连接到 PDN GW。优点是互操作性流畅且优化。缺点是对于这种互操作性，SGSN 必须升级到 Rel. 8（由于需要支持 S3 和 S4 上的新功能）。

• PDN GW - 在这种情况下，不变的参考点 Gn（漫游时为 Gp）在 SGSN 和 PDN GW 之间重复使用，用于控制平面和用户平面。这种使用方法的优点是 SGSN 可以是预 Rel. 8 版本。此外，它对 IP 版本、传输和 S5/S8 协议有一定的限制。

与旧版 3GPP CS 系统的互操作性

在 3GPP 增强型系统的设计阶段，很明显，旧的 CS 系统及其最重要的服务“语音”通信不能被新系统忽略。运营商在该领域的投资过于相关，因此需要非常有效的互操作性。

已经开发出两种解决方案：

• 单无线语音呼叫连续性 (SRVCC)，用于将语音呼叫从 LTE（使用 IMS 上的语音）转移到旧系统。

• CS 回退 - 在执行 CS 来电或去电活动之前，允许临时移动到旧的 CS 系统。

单无线语音呼叫连续性 (SRVCC)

在这个 3GPP 为与 GERAN/UTRAN 的 SRVCC 选择的解决方案中，一个特别增强的 MSC 通过新的控制平面接口连接到 MME。

请注意，为 EU 提供服务的 MSC 可能与支持 Sv 接口的 MSC 不同。在 IMS 中，需要用于 SRVCC 的应用程序服务器 (AS)。Sv 基于 GTPv2，有助于在目标系统（接入和核心网络以及 CS 和 IMS 域之间的互连）中准备资源，同时连接到源接入。

类似地，使用 SRVCC 的 CDMA 1xRTT 需要 1xRTT 服务器 (IWS) 的互操作性，该服务器支持来自/到为 UE 提供服务的 1xRTT MSC 的接口和信号中继，S102 具有相同的目的。S102 是一个隧道接口，传输 1xRTT 信令消息；在 MME 和 UE 之间，这些消息被封装。

CS 回退

服务 GW 和 PDN GW 不分离（S5/S8 未公开），并且 VLR 与 MSC 服务器集成。在 MSC 服务器/VLR 和 MME 之间引入了新的 SG 接口，允许组合和协调程序。该概念包括：

• 信号中继，用于终止来自 MSC 服务器对 SG 上 MS 的 CS 请求（来电、处理网络触发的附加服务或旧版 SMS），反之亦然；

• PS 域和 CS 域之间的组合操作程序。

与非 3GPP 接入的互操作性

与不同于 3GPP 接入网络的系统（称为非 3GPP/接入）互操作是 SAE 的一个重要目标；这应该在 EPC 的保护下完成。这种互操作性可以在不同的级别实现（事实上，这在第 4 层使用 VCC/SRVCC 完成了）。但对于一般类型的互操作性，似乎有必要依赖于通用机制，因此 IP 层似乎最合适。

通常，移动和固定网络的完整系统具有与上述类似的架构。对于已演进的 3GPP 系统，通常存在一个接入网络和一个核心网络。在已规划的已演进 3GPP 系统的互操作架构中，其他接入技术系统连接到 EPC。

一般来说，完整的移动网络系统和固定网络系统具有与已演进的 3GPP 系统中概述的类似架构，通常由接入网络和核心网络组成。

还决定允许两种不同类型的互操作性，这基于接入系统的属性。对于具有非 3GPP 接入可靠性的网络，假设它们与 EPC 之间的安全通信已实现，并且还充分保证了强大的数据保护。