EPC学习23401协议翻译总结820.docx

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EPC学习23401协议翻译总结820

该篇文章是本人对23401协议的总结，其中包含了对原文的翻译、个人理解及阅读心得，希望能够对初学此协议的同事有所帮助。

由于读协议时间不长，理解尚浅，存在理解错误之处，欢迎批评指正。

Notes：

1.Handover流程翻译了Inter-eNodeBHandover.而对接入技术间的切换没有翻译。

2.对RAU流程没有总结翻译，大家可以比对TAU流程对其进行学习。

3.除1、2外的其他流程全部翻译总结过了。

4.与原版协议存在章节顺序的不统一，给大家造成的困难敬请谅解。

5.存在没有完全按原文翻译的段落，精简提炼了大致意思。

6.如果有任何疑问请邮件联系，我们可以共同探讨。

1引言概述

1.1协议范畴

本协议设计范围为EPS（EvolvedPacketSystem）。

Evolved3GPPPacketSwitchedDomain提供IP连通性。

协议内容涵盖漫游、非漫游状态的各个方面，包括在E-UTURN（EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccessNetwork）和以前的接入网之间的移动性，计费策略控制和计费，鉴权。

23402协议是本协议的补充，它涉及非3GPP的内容。

1.2SAE核心网络初步知识

1.2.1几个重要网元的简单介绍

1.MME（MobilemanagementEntity），控制面上的主要网元，与eNodeB之间存在信令面

的接口S1-MME.与S-GW之间存在S11接口，与HSS之间的接口是S6a（Diameter类型协议）。

与S4-SGSN之间存在S3接口。

与MSC之间存在SGs接口。

与其他的MME之间通过S10接口相连。

2.ServingGW,用户面的一个重要网关。

可以这么理解，3G中的SGSN相当于

SGW+MME。

对于它上面的接口（S1-U,S5/S8,S11,S103,S12,S4）不——介绍。

3.PDNGW，与外网关系最密切的网关。

相当于3G中的GGSN。

存在接口有S5/S8,

S2a,Gx,SGi,Ga.

4.HSS,用来存放签约数据。

1.2.2几个重要的定义

1.MME池：

属于一个范围的概念，在此范围中，用户可以不换为之服务的MME来进行

业务。

MME池是很多个TA区的父集合。

特别注意的是，MME池的范围可以互相

重合。

2.SGW服务池：

理解类似于1。

3.PDN连接：

一个用IP地址表征的用户和一个用APN（接入点名称）表征的PDN之间的

连接。

4.缺省APN:

在签约数据中定义好的，用于附着过程中的PDN连接时选择PDNGW等。

1.2.3几个重要的缩略写法

AMBR

AggregateMaximumBitRate

DLTFT

DownLinkTrafficFlowTemplate

ECGI

EvolvedCellGlobalIdentifier

ECM

EPSConnectionManagement

EMM

EPSMobilityManagement

EPC

EvolvedPacketCore

EPS

EvolvedPacketSystem

GUMMEI

GloballyUniqueMMEIdentifier

GUTI

GloballyUniqueTemporaryIdentity

GW

Gateway

PDB

PacketDelayBudget

PLR

PacketLossRate

LBI

LinkedEPSBearerId

MME

MobilityManagementEntity

MMEC

MMECode

M-TMSI

M-TemporaryMobileSubscriberIdentity

P-GW

PDNGateway

PTI

ProtocolTransactionId

S-GW

ServingGateway

S-TMSI

S-TemporaryMobileSubscriberIdentity

SDF

ServiceDataFlow

TAC

TrackingAreaCode

TAI

TrackingAreaIdentity

TAU

TIN

ULTFT

TrackingAreaUpdate

TemporaryIdentityusedinNextupdate

UpLinkTrafficFlowTemplate

简单说一下我刚接触协议时，几个让我感到困惑的缩写：

1.GUTI（GlobalUniqueTemporaryID）MME为UE分配的临时标识，能够表征为用户服

务的MME，以及MME上的用户。

2.S-TMSI，forpaging,themobileispagedwiththeS-Tmsi.

STMSI=MMEC+M-TMSI，实际上表示的是在MMEpool内使用的用户临时标识。

3.TAI=MCC+MNC+TAC,也就是说TAI.等于国家代码+网号+trackingareacode.

4.TIN用来存放上次用户在某种核心网里的标识，GUTI,PTMSI或者是IMSI。

为了下次

更新的时候使用。

5.ECGI，无线侧使用的标志是哪个小区（全球唯一）。

1.2.4

SAE组网架构

（homerouted,localbreakoutwithhome/visitedoperator'applicationfunction）三种情况的组

网图可以类比着学习。

其中，homerouted时，ServingGW用漫游地的，而PGW、PCRF、IP

Services都用归属地的，其他两种情况PCRF分为VPCRF和HPCRF（之间S9接口）。

SGW,

PDNGW都用漫游地的，他们的区别在于用了哪边的Operator'IPServices.

2功能分类

2.1NetworkAccessControlFunctions

网络接入的意思是说一个用户连接到了演化的分组核心网系统。

2.1.1Network/Accessnetworkselecton

UE选择了一个PLMN（公共陆地移动通信网）/接入网，从这里它可以获得自己的IP连通性。

接入网的选择机制因接入技术的不同而不同。

2.1.2Authenticationandauthorisationfunction

对用户的验证和鉴权，这个功能与移动性管理有关。

2.1.3Admissioncontrolfunction

这个控制的目的在于检查被请求的资源是否可用，还有决定是否预订这些资源。

2.1.4PolicyandChargingEnforcementFunction

这于PCEF有关，PCEF涉及业务数据流探测，策略执行和基于流的计费功能。

2.1.5LawfulInterception

合法监听的使用对象是优先级比较高的国家权力机关，如国家安全局。

2.2Packetrouteingandtransferfunctions

首先要搞明白什么是路由，路由就是在PLMN内或间的用来传送数据包而经过的一系列网络节点的列表。

每一个路由包括一个源节点，零个或以上的中继节点和一个目的端点。

路由的过程就是按照一系列的规则决定并且使用一个用来传送数据的通路的过程。

EPS是一个IP的

网络，它在基于IP的情况下使用标准的路由和传输机制。

2.2.1IPheadercompressionfunction

通过使用IP头压缩机制，使无线侧功能的使用最优化。

2.2.2Packetscreeningfunction

检查UE是否在用被分配好的IP地址（IPv4-Address/IPv6-Prefix/Full-IPv6-Address）

2.3SecurityFunctions

2.3.1Cipheringfunction

加密功能可以保护空口上用户数据和信令的机密性。

2.3.2Integrityprotectionfunction

保证UE和网络侧之间交互信令的完整性。

2.4Mobilitymanagementfunctions

为了保持对UE当前位置的跟踪。

2.4.1处于ECM-IDLE态下的用户可达性管理

处于IDLE态的用户位置被知晓的程度只是它所在的TAList。

一个UE可以在多个TA区注册

（一个TALIST中）。

用户被寻呼时就是向他所在的TAs所覆盖的小区发寻呼。

周期性的TAU定时器超时后，用户发起周期性的TAU。

这个定时器的启动是在用户进入IDLE

态或者因为切换而离开E-UTRAN后°3G空口状态的变化以及2GGPRS在STANDBY/READY态之间的切换不会影响周期性TAU定时器。

MME也启动一个类似的timer。

如果超时，MME可以推断出UE“不在服务区”。

但是，这时候MME并不知道UE已经离开了多久，所以MME不会立即盲目的删除用户的承载。

MME

把PPF标志清除并启动第二个timer（这个值相对大一些）。

PPF位删除后，MME不再对用户进行寻呼并且再收到SGW发来的DownlinkDataNotificationmessage后回复一个Downlink

DataNotificationRejectmessage。

如果在第二个timer超时后（在此期间UE没有跟网络联系），那么MME推测出UE已经离开服务区很久了。

在ISR（IdleModeSignallingReduction）激活情况下，当第二个timer超时的时候，MME对用户置一个“允许隐式分离”标志。

当SGS

N和MME同时置此标志后，用户被隐式分离掉。

如果用户回到了CONNECTED态下，MME清除此标志，并置PPF标志位。

2.4.2TAlist的管理

涉及UE的TAILIST的分配和重分配。

TA区就是针对MME的服务范围来说的。

2.4.3eNodeB间的移动锚点功能

2.4.43GPP间移动锚点功能

2.4.5ISR机制

ISR机制的引入就是为了减少在IDLE态（ECM-IDLE,PMM-IDLE,GPRSSTANDBYstates）时在inter-RATcell-reselection过程中的信令的数量。

2.4.6移动限制

移动性限制由UE、无线接入网和核心网共同提供。

ECM-IDLE态下的UE根据核心网侧提供

的信息执行移动限制，ECM-CONNECTED态下的执行是在无线接入网和核心网上执行。

在这种状态下，核心网向无线接入网提供一个handoverrestrictionlist。

这个限制列表详细指

明了漫游、地区和接入限制。

2.5无线资源管理

由无线接入网执行。

为了支持E-UTRAN无线资源的管理，MME经过S1提供给eNodeB—个

“RAT/FrequencySelectionPriority”参数.RFSP是针对每一个UE的参数。

MME从HSS那里获取RFSP（例如，在附着过程中）。

2.6网络管理

2.6.1MME间的负载均衡

对每个MME配一个权值。

eNodeB选择某个MME的可能性是根据这些权值成比例得来的。

这个权值是根据该MME相对于MME池中其他MME的“能力”来决定的。

例如，一个新的MME权值会比较大，它可以替其他MME分担任务。

这种权值不会变换的很经常。

2.6.2MME间负载的重均衡

举个例子，当O+M操作时，要将一个MME从一个MMEpool里移走，那么就要进行负载重均衡。

如果这个MME将要被停用，上节中所述的权值置零，这样新的接入者就不会选择它了。

而且还要尽快地、对周围影响最小的进行Off-load过程。

特别注意一点，对于处于connected

态的用户（没有TAU，ATTACH，DETACH，SERVICEREQUEST），那么会启用eNodeB间的Handover（MME重选）流程。

该流程的触发是MME向eNodeB发送一个handovertrigger信息。

对于IDLE态下的用户，网络侧要把他们叫醒，让之处于connected态，然后再进行上

述过程。

2.6.3MME对过载的控制

MME调用S1interfaceoverloadprocedure可以限制负载其上的eNodeB们。

或是theuseofNASsignallingtorejectNASrequestsfromUEs.对负载其上的eNodeB们，MME可以发送overloadstartmessage.MME要求eNodeB:

onlypermitRRCconnectionestablishmentsforemergencysessionsforthatMME.

2.7选择功能

2.7.1PDNGW的选择

PDNGW的选择根据HSS提供的签约数据信息和其他附加的标准来进行。

HSS对每个签约的PDN提供一个或多个PDN签约上下文：

1.PDNGW的ID和一个APN，或者

2.一个APN和一个针对该APN的一个指示（PDNGW的选择在拜访地或者归属地PLMN

是否被允许）。

为与非3GPP切换而准备的一个PDNGW的IP地址也能包括在内。

对于静态的地址分配情况，一个静态的PGW可能被这样选择出来：

APN映射出的PDNGW

或HSS提供的PDNGWID映射出的PDNGW。

HSS也可以指示哪个PDN签约上下文是对这个用户默认的。

通过用户提供的APN来获得PDNGW的ID，如果这个被用来选择PGW的APN已经存在着PDN连接，那么选择相同的PDNGW。

2.7.2ServingGW的选择

选择时遵循的三个大的原则:

1.符合网络拓扑。

2.考虑SGW之间的负载均衡。

3.对网络中存在GW合设的情况，优先选择合设的。

2.7.3MME的选择

遵循网络拓扑，考虑负载均衡

2.7.4SGSN的选择

遵循网络拓扑，考虑负载均衡

2.7.5PCRF的选择

一个PDNGW和AF可能被一个或多个PCRF节点服务，而且，在漫游态下（Localbreakout情况），拜访地网络中使用一个或多个PCRF。

参见TS23.203[6]。

2.8IPNETWORKRELATEDFUNCTIONS

2.8.1域名服务

对EPS中的节点，通过域名解析到他们的IP地址

2.8.2DHCP功能

DynamicHostConfigurationFunction允许给UE提供IP配置信息。

2.8.3eNodeBs跟多MMEs的连接功能

一个eNodeB可以连接多个MMEs。

这意味着一个eNodeB必须能够决定哪个MME能够覆盖UE定位的区域，也能够收到UE发出的信令。

MME之间通过发送IdentificationRequestmessage或者ContextRequestmessage来获得用户上下文，一个新的MME向原侧MME要上下文时需要使用GUTI。

3网元的具体详细介绍

3.1E-UTRAN

E-UTRAN的功能有：

1.头压缩和用户面加密。

2.

MME）

MME的选择（至某个MME没有路由通路时，可以根据用户提供的信息来决定选择

3.上行和下行承载级别的允许控制。

4•传送上行中不同服务水平的信息包，例如根据承载的QCI设定差别服务。

3.2MME

MME的功能有如下：

1.NAS信令

2.NAS信令安全

3.不同的3GPP接入网之间的移动而产生的核心网网元之间的信令传送（S3接口）

4.ECM-IDLE态下的UE可达性（包括执行和管理寻呼转播）

5.跟踪区列表管理

6.PGW和SGW的选择

7.handover流程中，MME需要变换时，MME的选择

8.Handover到2G/3G接入网时，SGSN的选择

9.漫游（跟归属地HSS间的S6a接口）

10.安全鉴定

11.承载管理，包括专有承载的建立

12.对信令传输的合法监听

NOTE:

MME和SGW可以在一个物理节点上实现也可分开实现。

3.3Gateway

对一个与EPS有关联的UE，在一定的时间内，只有一个SGW。

SGW功能（不论S5/S8的类型）：

1.Inter-eNodeB切换的移动锚点

2.3GPP接入网之间切换的时候作为移动锚点

3.ECM-IDLE态下，下行数据的缓冲和触发网络侧发起servicerequest流程。

4.合法监听

5.分组路由和转发

6.

QCI设定差别服务。

传送上、下行中不同服务水平的信息包，例如根据承载的

7.基于业务种类的计费。

8.在inter-eNodeB类型的切换时，帮助eNodeB对网络侧下行的包和原侧eNodeB接收并缓

存的包进行排序，防止乱序，通过"endmarker”来实现。

9.基于每个用户，某个PDN连接，某种QCI的业务的上行数据和下行数据的计费

10.它不能连在GGSN上

3.4PDNGW

PDNGW和PDN之间的接口为SGi。

PDNGW为这个用户服务，但

如果一个用户接入多个PDN连接，这将可能会存在多于一个的

是S5/S8和Gn/Gp的组合不能同时为UE服务。

它的功能包括（GTP-based,pmip-based）：

1.基于用户的包过滤功能

2.合法监听

3.UE的IP地址分配（重点）

4.传送上、下行中不同服务水平的信息包，例如根据承载的QCI设定差别服务。

5.上行、下行基于业务水平的计费

6.上行、下行业务级别的门控

7.上行、下行业务级别的速度控制，根据速度策略来执行或对SDF进行整形

8.基于APN-AMBER对上行、下行速率的控制执行

9.基于有相同GBR、QCI的SDFs的累积MBRs的下行速率的控制

10.DHCPV4和DHCPV6

11.网络不支持PPP承载类型，GGSN的R8以前的PPP功能可能会在PGW中实现

后面的几个功能是GTP-basedS5/S8特有的：

1.上行、下行中承载的约束

2.上行承载约束的检查

3.5SGSN

除却在23060协议中描述的SGSN的功能，还有：

1.在2G/3G和4G的接入网切换时，核心网中节点的信令传输

2.PDN和ServingGW的选择