На ранних этапах архитектурной разработки системы 3GPP были представлены два взгляда на реализацию мобильности с использованием протоколов плоскости пользователя и плоскости управления.
Первый был продвинут как хорошая производительность GPRS Tunneling Protocol (GTP), в то время как другой требовал новых (и так называемых «базовых» IETF) протоколов.
У обоих были хорошие аргументы на их стороне —
-
Эволюция GTP — Этот протокол доказал свою полезность и возможности для операторов и был очень успешным в крупномасштабных операциях. Он был разработан именно для нужд мобильных сетей PS.
-
Протоколы на основе IETF — IETF является органом по стандартизации Интернета. Их мобильные протоколы эволюционировали от ориентации на клиента сети на основе мобильного IP до «Proxy Mobile IP (MIP)». PMIP был стандартизирован в параллельной системе Evolution 3GPP. (Но клиентская база Mobile IP используется в EPS в сочетании с поддержкой доступа не 3GPP.)
Эволюция GTP — Этот протокол доказал свою полезность и возможности для операторов и был очень успешным в крупномасштабных операциях. Он был разработан именно для нужд мобильных сетей PS.
Протоколы на основе IETF — IETF является органом по стандартизации Интернета. Их мобильные протоколы эволюционировали от ориентации на клиента сети на основе мобильного IP до «Proxy Mobile IP (MIP)». PMIP был стандартизирован в параллельной системе Evolution 3GPP. (Но клиентская база Mobile IP используется в EPS в сочетании с поддержкой доступа не 3GPP.)
EPC для доступа 3GPP в не роуминге
Функции, предоставляемые контрольными точками и используемыми протоколами:
LTE-Uu
LTE-Uu является точкой отсчета для радиоинтерфейса между EU и eNodeB, охватывает плоскость управления и плоскость пользователя. Верхний уровень плана управления называется «Контроль радиоресурсов» (RRC). Он укладывается на «протокол конвергенции пакетных данных» (PDCP), управление радиоканалом и уровни MAC.
S1-U,
SI-U является точкой для трафика пользовательской плоскости между eNodeB и опорным значением GW. Основным видом деятельности с помощью этого теста является передача инкапсулированных IP-пакетов пользователями, возникающими из-за трафика или туннеля. Инкапсуляция необходима для реализации виртуальной IP-связи между eNodeB и GW-сервисом даже во время движения в ЕС и, таким образом, для обеспечения мобильности. Используемый протокол основан на GTP-U.
S1-MME
S1-MME — это точка для плоскости управления между eNodeB и опорным значением MME. Все контрольные действия выполняются на нем, например, сигнализация для присоединения, отсоединения и установления поддержки изменений, процедур безопасности и т. Д. Обратите внимание, что часть этого трафика прозрачна для E-UTRAN и обменивается напрямую между ЕС и MS это часть, называемая сигнализацией «без доступа» (NAS).
S5
S5 является эталоном, который включает плоскость управления и пользователя между GW и PDN GW Service и применяется только в том случае, если оба узла находятся в HPLMN; соответствующая опорная точка при подаче GW является VPLMN, называется S8. Как объяснено выше, здесь возможны два варианта протокола: расширенный протокол туннелирования GPRS (GTP) и Proxy Mobile IP (PMIP).
S6a
S6a является контрольной точкой для обмена информацией, касающейся подписного оборудования (загрузка и очистка). Он соответствует контрольной точке Gr и D в существующей системе и основан на протоколе DIAMETER.
SGi
Это точка выхода для DPR, и соответствует эталонной точке Gi GPRS и Wi в I-WLAN. Протоколы IETF основаны здесь для протоколов плоскости пользователя (т. Е. Пересылки пакетов IPv4 и IPv6) и плоскости управления, так как используются DHCP и радиус / диаметр для настройки IP-адреса / протокола внешней сети.
S10
S10 является контрольной точкой для целей перемещения MME. Это чисто интерфейс плоскости управления, и для этой цели используется усовершенствованный протокол GTP-C.
S11
S11 является точкой отсчета для существующей плоскости управления между MME и обслуживания GW. Он использует усовершенствованный протокол GTP-C (GTP-C v2). Держатель (и) данных между eNodeB и обслуживающим GW управляются объединением S1-S11 и MME.
S13
S13 — это контрольная точка для регистра идентификации оборудования (EIR) и MME, и она используется для контроля идентичности (например, на основе IMEI, если он находится в черном списке). Он использует протокол диаметра SCTP.
Gx
Gx, является точкой отсчета политики фильтрации политики QoS и контроля нагрузки между PCRF и PDN GW. Он используется для предоставления фильтров и правил ценообразования. Используемый протокол — ДИАМЕТР.
GXC
Gxc — это контрольная точка, существующая в Gxc, но расположенная между GW и PCRF и действующая, только если PMIP используется на S5 или S8.
Rx
Rx определяется как прикладная функция (AF), расположенная в NDS и PCRF для обмена информацией о политике и выставлении счетов; он использует протокол DIAMETER.
EPC для доступа 3GPP в роуминге
В роуминге в этом случае пользовательский самолет либо —
Распространяется обратно в HPLMN (через сеть присоединения), что означает, что весь пользовательский трафик ЕС направляется через PDN GW в HPLMN, где подключены DPR; или же
Ради более оптимального способа трафика он оставляет PDN GW в VPLMN локальному PDN.
Первый называется «домашний маршрутизируемый трафик», а второй — «локальный прорыв». (Обратите внимание, что второй термин также используется при обсуждении оптимизации трафика для домашних NB / eNodeB, но с другим значением, поскольку в концепции роуминга 3GPP план управления всегда включает HPLMN).
Взаимодействие между EPC и Legacy
С самого начала было ясно, что система 3GPP Evolved будет беспрепятственно взаимодействовать с существующими системами 2G и 3G, широко используются 3GPP PS или, точнее, с базой GERAN и UTRAN GPRS (Для аспектов взаимодействия со старой системой CS для лечения оптимизированного голоса).
Вопрос базового архитектурного дизайна 2G / 3G в EPS заключается в расположении карты GGSN. Доступны две версии, и обе поддерживаются —
-
Используемый GW — это нормальный случай, когда обслуживание GW завершает плоскость пользователя (как видно в существующей сети GPRS).
План управления завершен в MME, согласно распределению пользователей и плоскости управления в EPC. Введены опорные точки S3 и S4, и они основаны на GTP-U и GTP-C соответственно. S5 / S8 связан с GW PDN. Преимущество заключается в том, что совместимость является гладкой и оптимизированной. Недостатком является то, что для такого типа взаимодействия SGSN должен быть обновлен до Rel. 8 (из-за необходимой поддержки новых функций на S3 и S4).
-
PDN GW — в этом случае неизменное наследуемое контрольное значение Gn (при роуминге будет Gp) повторно используется между SGSN и PDN GW как для плоскости управления, так и для плоскости пользователя. Преимущество этого использования заключается в том, что SGSN может быть предварительно Rel. 8. Кроме того, он имеет определенные ограничения на версии IP, передачу и протокол S5 / S8.
Используемый GW — это нормальный случай, когда обслуживание GW завершает плоскость пользователя (как видно в существующей сети GPRS).
План управления завершен в MME, согласно распределению пользователей и плоскости управления в EPC. Введены опорные точки S3 и S4, и они основаны на GTP-U и GTP-C соответственно. S5 / S8 связан с GW PDN. Преимущество заключается в том, что совместимость является гладкой и оптимизированной. Недостатком является то, что для такого типа взаимодействия SGSN должен быть обновлен до Rel. 8 (из-за необходимой поддержки новых функций на S3 и S4).
PDN GW — в этом случае неизменное наследуемое контрольное значение Gn (при роуминге будет Gp) повторно используется между SGSN и PDN GW как для плоскости управления, так и для плоскости пользователя. Преимущество этого использования заключается в том, что SGSN может быть предварительно Rel. 8. Кроме того, он имеет определенные ограничения на версии IP, передачу и протокол S5 / S8.
Взаимодействие с устаревшей системой 3GPP CS
На этапе разработки 3GPP Evolved стало ясно, что новая система не может игнорировать устаревшую систему CS с ее наиболее важной услугой «голосовой» связи. Операторы были просто слишком связаны инвестициями в области, и поэтому было запрошено очень эффективное взаимодействие.
Два решения были разработаны —
-
Single Radio Voice Continuity (SRVCC) для передачи голосовых вызовов из LTE (с передачей голоса по IMS) в унаследованную систему.
-
Резервный режим CS — Включение временного перемещения в устаревший CS до выполнения входящего или исходящего действия CS.
Single Radio Voice Continuity (SRVCC) для передачи голосовых вызовов из LTE (с передачей голоса по IMS) в унаследованную систему.
Резервный режим CS — Включение временного перемещения в устаревший CS до выполнения входящего или исходящего действия CS.
Непрерывность голосового вызова по одному радио (SRVCC)
В этом решении, выбранном 3GPP для SRVCC с GERAN / UTRAN, специально усиленный MSC подключается через новую плоскость управления интерфейсом для MME.
Обратите внимание, что MSC, обслуживающий ЕС, может отличаться от поддержки интерфейса Sv. В IMS необходим сервер приложений (AS) для SRVCC. Sv основан на GTPv2 и помогает подготовить ресурсы в целевой системе (доступ и базовая сеть, а также соединение между доменом CS и IMS), в то же время будучи подключенным для доступа к источнику.
Аналогично, с SRVCC CDMA 1xRTT требует взаимодействия сервера 1xRTT (IWS), который поддерживает интерфейс и ретрансляцию сигналов от / до MSC 1xRTT, обслуживающего UE S102 с той же целью. S102 является туннельным интерфейсом и передает сообщения сигнализации 1xRTT; между MME и UE они инкапсулированы.
CS Fallback
Обслуживающий GW и PDN GW не разделены (S5 / S8 не выставлен), а VLR интегрирован с сервером MSC. Между MSC Server / VLR и MME введен новый интерфейс SG, позволяющий объединять и координировать процедуры. Концепция состоит из —
-
Ретрансляция сигнала для завершения запроса CS (входящие вызовы, обработка дополнительной службы, запускаемой по сети, или SMS Legacy) с сервера MSC для MS на SG и наоборот;
-
Комбинированные рабочие процедуры между доменом PS и доменом CS.
Ретрансляция сигнала для завершения запроса CS (входящие вызовы, обработка дополнительной службы, запускаемой по сети, или SMS Legacy) с сервера MSC для MS на SG и наоборот;
Комбинированные рабочие процедуры между доменом PS и доменом CS.
Взаимодействие с доступом без 3GPP
Взаимодействие с различными системами сетей доступа 3GPP (так называемый не-3GPP / доступ) было важной целью для SAE; это должно быть сделано под эгидой EPC. Эта совместимость может быть достигнута на разных уровнях (и фактически это было сделано на уровне 4 с VCC / SRVCC). Но для общего типа взаимодействия казалось необходимым полагаться на общие механизмы, поэтому уровень ИС казался наиболее подходящим.
В целом, завершенные системы для мобильных и фиксированных сетей имеют архитектуру, аналогичную описанной выше. Для развитой системы 3GPP обычно существует сеть доступа и базовая сеть. В архитектуре взаимодействия запланированной развитой системы 3GPP другие системы технологий доступа подключаются к EPC.
В целом, полная система мобильной сети и системы фиксированной сети имеют архитектуру, аналогичную описанной в системе Evolved 3GPP, и обычно состоят из сети доступа и базовой сети.
Было также решено разрешить два разных типа взаимодействия, в зависимости от свойств систем доступа. Для сетей с доверительным доступом не-3GPP предполагается, что реализована защищенная связь между ними и EPC, а также достаточно гарантирована надежная защита данных.