UMTS 增強型分組核心網 (EPC)

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在系統的早期架構設計中，3GPP 提出了兩種關於使用者平面和控制平面協議的移動性實現方案。

第一個方案強調 GPRS 隧道協議 (GTP) 的良好效能，而另一個方案則推崇新的（所謂的 IETF“基礎”）協議。

雙方都有充分的理由：

• GTP 演進 - 該協議已向運營商證明了其實用性和能力，並在大型運營中非常成功。它正是針對行動網路 PS 的需求而設計的。

• 基於 IETF 的協議 - IETF 是網際網路事實上的標準機構。他們的移動性協議已經從專注於基於移動 IP 的網路客戶端發展到“代理移動 IP (MIP)”。PMIP 已在 3GPP 增強型並行系統中標準化。（但移動 IP 客戶端基礎與非 3GPP 接入支援結合使用於 EPS 中。）

用於 3GPP 接入的 EPC（非漫遊）

參考點提供的功能和使用的協議如下：

LTE-Uu

LTE-Uu 是 EU 和 eNodeB 之間無線介面的參考點，包括控制平面和使用者平面。控制平面的頂層稱為“無線資源控制”(RRC)。它位於“分組資料收斂協議”(PDCP)、無線鏈路控制和 MAC 層之上。

S1-U

S1-U 是 eNodeB 和服務 GW 之間使用者平面流量的參考點。透過此參考點的主要活動是傳輸來自使用者流量或隧道形狀的封裝 IP 資料包。即使在 EU 移動期間，也需要封裝來實現 eNodeB 和服務 GW 之間的虛擬 IP 鏈路，從而實現移動性。使用的協議基於 GTP-U。

S1-MME

S1-MME 是 eNodeB 和 MME 之間控制平面的參考點。所有控制活動都在其上進行，例如，用於連線、斷開連線以及支援切換建立的信令、安全程式等。請注意，其中一些流量對 E-UTRAN 是透明的，並且直接在 EU 和 MS 之間交換，這稱為“非接入層”(NAS) 信令。

S5

S5 是包含服務 GW 和 PDN GW 之間控制平面和使用者平面的參考點，僅當兩個節點都位於 HPLMN 中時才適用；服務 GW 在 VPLMN 中的相應參考點稱為 S8。如上所述，此處有兩種協議變體：增強的GPRS 隧道協議 (GTP) 和代理移動 IP (PMIP)。

S6a

S6a 是用於交換與使用者裝置訂閱相關資訊（下載和清除）的參考點。它對應於現有系統中的 Gr 和 D 參考點，並基於 DIAMETER 協議。

SGi

這是 DPR 的出口點，對應於 GPRS 中的 Gi 參考點和 I-WLAN 中的 Wi。此處基於 IETF 協議的使用者平面（即 IPv4 和 IPv6 資料包轉發）協議和控制平面，以及用於配置 IP 地址/外部網路協議的 DHCP 和 radius/diameter。

S10

S10 是用於 MME 重定位的參考點。它是一個純控制平面介面，併為此目的使用了高階 GTP-C 協議。

S11

S11 是 MME 和服務 GW 之間現有控制平面的參考點。它採用高階 GTP-C (GTP-C v2) 協議。eNodeB 和服務 GW 之間資料的持有者由 S1-MME 和 S11 的級聯控制。

S13

S13 是裝置標識暫存器 (EIR) 和 MME 的參考點，用於身份控制（例如，基於 IMEI，如果列入黑名單）。它使用直徑協議 SCTP。

Gx

Gx 是 QoS 策略過濾策略的參考點，並控制 PCRF 和 PDN GW 之間的負載。它用於提供過濾器和定價規則。使用的協議是 DIAMETER。

Gxc

Gxc 是一個位於 Gx 之上但在 GW 和 PCRF 之間的參考點，僅當在 S5 或 S8 上使用 PMIP 時才使用。

Rx

Rx 定義為一個應用程式功能 (AF)，位於 NDS 和 PCRF 中，用於交換策略和計費資訊；它使用 DIAMETER 協議。

漫遊中的 3GPP 接入 EPC

在漫遊情況下，使用者平面：

擴充套件回 HPLMN（透過互連網路），這意味著所有 EU 使用者流量都透過 HPLMN 中的 PDN GW 路由，DPG 連線到那裡；或者

為了更最佳化地傳輸流量，它會離開 VPLMN 中的 PDN GW 到本地 PDN。

第一個稱為“本地路由流量”，第二個稱為“本地中斷”。（請注意，第二個術語也用於討論本地 NB/eNodeB 的流量最佳化，但含義不同，因為在 3GPP 漫遊概念中，控制平面始終涉及 HPLMN）。

EPC 與舊系統的互操作性

從一開始，很明顯，3GPP 增強型系統將與現有的 2G 和 3G 系統無縫互操作，更準確地說，是與廣泛部署的 GERAN 和 UTRAN GPRS 基站互操作（對於與舊 CS 系統互操作以處理最佳化語音的方面）。

關於 2G/3G 在 EPS 中的基本架構設計的關鍵問題是 GGSN 的位置。有兩種版本可用，並且都受支援：

• 使用的服務 GW - 這是服務 GW 終止使用者平面（如現有 GPRS 網路中所見）的正常情況。

  控制平面在 MME 中完成，根據 EPC 中使用者和控制平面的分佈。引入了 S3 和 S4 參考點，它們分別基於 GTP-U 和 GTP-C。S5/S8 連線到 PDN GW。優點是互操作性流暢且最佳化。缺點是對於這種互操作性，SGSN 必須升級到 Rel. 8（由於需要支援 S3 和 S4 上的新功能）。

• PDN GW - 在這種情況下，不變的參考點 Gn（漫遊時為 Gp）在 SGSN 和 PDN GW 之間重複使用，用於控制平面和使用者平面。這種使用方法的優點是 SGSN 可以是預 Rel. 8 版本。此外，它對 IP 版本、傳輸和 S5/S8 協議有一定的限制。

與舊版 3GPP CS 系統的互操作性

在 3GPP 增強型系統的設計階段，很明顯，舊的 CS 系統及其最重要的服務“語音”通訊不能被新系統忽略。運營商在該領域的投資過於相關，因此需要非常有效的互操作性。

已經開發出兩種解決方案：

• 單無線語音呼叫連續性 (SRVCC)，用於將語音呼叫從 LTE（使用 IMS 上的語音）轉移到舊系統。

• CS 回退 - 在執行 CS 來電或去電活動之前，允許臨時移動到舊的 CS 系統。

單無線語音呼叫連續性 (SRVCC)

在這個 3GPP 為與 GERAN/UTRAN 的 SRVCC 選擇的解決方案中，一個特別增強的 MSC 透過新的控制平面介面連線到 MME。

請注意，為 EU 提供服務的 MSC 可能與支援 Sv 介面的 MSC 不同。在 IMS 中，需要用於 SRVCC 的應用程式伺服器 (AS)。Sv 基於 GTPv2，有助於在目標系統（接入和核心網路以及 CS 和 IMS 域之間的互連）中準備資源，同時連線到源接入。

類似地，使用 SRVCC 的 CDMA 1xRTT 需要 1xRTT 伺服器 (IWS) 的互操作性，該伺服器支援來自/到為 UE 提供服務的 1xRTT MSC 的介面和訊號中繼，S102 具有相同的目的。S102 是一個隧道介面，傳輸 1xRTT 信令訊息；在 MME 和 UE 之間，這些訊息被封裝。

CS 回退

服務 GW 和 PDN GW 不分離（S5/S8 未公開），並且 VLR 與 MSC 伺服器整合。在 MSC 伺服器/VLR 和 MME 之間引入了新的 SG 介面，允許組合和協調程式。該概念包括：

• 訊號中繼，用於終止來自 MSC 伺服器對 SG 上 MS 的 CS 請求（來電、處理網路觸發的附加服務或舊版 SMS），反之亦然；

• PS 域和 CS 域之間的組合操作程式。

與非 3GPP 接入的互操作性

與不同於 3GPP 接入網路的系統（稱為非 3GPP/接入）互操作是 SAE 的一個重要目標；這應該在 EPC 的保護下完成。這種互操作性可以在不同的級別實現（事實上，這在第 4 層使用 VCC/SRVCC 完成了）。但對於一般型別的互操作性，似乎有必要依賴於通用機制，因此 IP 層似乎最合適。

通常，移動和固定網路的完整系統具有與上述類似的架構。對於已演進的 3GPP 系統，通常存在一個接入網路和一個核心網路。在已規劃的已演進 3GPP 系統的互操作架構中，其他接入技術系統連線到 EPC。

一般來說，完整的行動網路系統和固定網路系統具有與已演進的 3GPP 系統中概述的類似架構，通常由接入網路和核心網路組成。

還決定允許兩種不同型別的互操作性，這基於接入系統的屬性。對於具有非 3GPP 接入可靠性的網路，假設它們與 EPC 之間的安全通訊已實現，並且還充分保證了強大的資料保護。