中移动EPC MME设备规范.docx

1、中移动EPC MME设备规范中移动EPC MME设备规范中国移动通信企业标准QB-演进的分组核心网络MME设备规范送审稿EPC Network MME Equipment Specification版本号：0.3.1-发布-实施前 言本标准的目的是为中国移动通信集团公司MME设备引进、网络规划、设备制造、工程设计、网络运行、管理和维护等方面提供技术依据。本标准主要内容包括MME设备在功能、性能、接口、操作维护等方面的要求。本标准是演进的分组域核心网络设备系列标准之一，该系列标准的结构、名称或预计的名称如下：序号标准编号标准名称1演进的分组核心网络MME设备规范2演进的分组核心网络S-GW设备规

2、范3演进的分组核心网络P-GW设备规范4演进的分组核心网络HSS设备规范5演进的分组核心网络计费规范6中国移动PCRF/SPR设备规范本标准的附录A，C为标准性附录。本标准由中移号文件印发。本标准由中国移动通信集团计划部提出，集团公司技术部归口。本标准起草单位：中国移动通信研究院本标准主要起草人：王菁、侯志强、房雅丁、林平1. 范围本标准规定了中国移动通信集团公司演进的分组核心网络（EPC）MME设备的业务和功能、性能、编号与互通、接口、操作维护、机械和环境、电源和接地、同步等方面的要求，供中国移动通信集团公司及设备厂家共同使用，为设备引进、网络规划与设备制造、工程设计、网络运行、管理和维护等

3、提供技术依据。2. 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。序号标准编号标准名称发布单位13GPP TS 23.060“General Packet Radio Service (GPRS) Service description Stage 2”3GPP23GPP TS 23.401“General Packet Radio Service (GPRS) enhanc

4、ements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access”3GPP33GPP TS 23.203“Policy and charging control architecture”3GPP43GPP TS 23.272“Circuit Switched Fallback in Evolved Packet System Stage 2”3GPP53GPP TS 24.301“Non-Access-Stratum(NAS) protocol for Evolved Packet System (E

5、PC)”3GPP63GPP TS 29.118“Mobility Management Entity (MME) Visitor Location Register (VLR)SGs interface specification”3GPP73GPP TS 29.272“Mobility Management Entity (MME) and Serving GPRS Support Node (SGSN) related interfaces based on Diameter protocol”3GPP83GPP TS 29.274“General Packet Radio Service

6、 (GPRS) Tunnelling Protocol for Control Plane (GTPv2-C)”3GPP93GPP TS 33.4013GPP System Architecture Evolution (SAE):Security architecture3GPP103GPP TS 36.413“Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP)”3GPP3. 术语、定义和缩略语下列术语、定义和缩略语适用于本标准：词语解释ASAccess St

7、ratum 接入层CGCharging Gateway 计费网关DNSDomain Name Server 域名服务器EIREquipment Identity Register 设备标识注册器E-UTRANEvolved Universal Terrestrial Radio Access Network 演进的通用陆地接入网GPRSGeneral Packet Radio Service 通用分组无线业务GSNGPRS Support Node GPRS支持节点GTPGPRS Tunnel Protocol GPRS隧道节点GTP-CGPRS Tunnelling Protocol for

8、 Control Plane 控制面的GTP隧道协议GTP-UGPRS Tunnelling Protocol for User Plane 用户面的GTP隧道协议GUTIGlobally Unique Temporary Identity 全局唯一临时标识HSSHome Subscriber Server 归属签约用户服务器HPLMNHome PLMN 归属陆地移动通信网IMSIInternational Mobile Subscriber Identity 国际移动用户识别码IPInternet Protocol 互联网协议IPv4Internet Protocol version 4 互

9、联网协议版本4IPv6Internet Protocol version 6 互联网协议版本6MCCMobile Country Code 移动国家号码MMEMobility Management Entity 移动管理实体MNCMobile Network Code 移动网号MSMobile Station 移动台MTBFMean Time Between Failures 平均故障间隔时间NASNetwork Access Server 网络接入服务器ODBOperator Determined Barring 运营商决策的闭锁功能PCRFPolicy and Charging Rules

10、 Function 策略及计费规则功能PDNPacket Data Network 分组数据网P-GWPDN Gateway 分组数据网网关QoS Quality of Service 业务质量RIMRAN Information Management 无线信息管理SGSNServing GPRS Support Node 服务GPRS支持节点S-GWServing Gateway 服务网关TATracking Area 追踪区域TAITracking Area Identity 追踪区域标识TAUTracking Area Update 追踪区域更新TCPTransmission Contr

11、ol Protocol 传输控制协议TEIDTunnelling Endpoint Indentification 隧道端点标识符UDPUser Datagram Protocol 用户数据报协议ULIUser Location Information 用户位置信息UTRANUMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS 陆地无线接入网VPLMNVisited Public Land Mobile Network 拜访公共陆地移动通信网4. 概述4.1. EPC网络架构EPC网络设备包括移动性管理设备（MME）、服务网关（S-GW）、PDN网关（P-GW）

12、、服务GPRS支持节点（SGSN）、归属签约用户服务器（HSS）以及策略和计费控制单元（PCRF）等组成。网络架构如图4-1所示，其中S-GW和P-GW可以合设，也可以分设。2G/3G SGSN只提供Gn/Gp接口，SAE架构下和Gn/Gp SGSN的互通架构如图4-2所示。图4-1 EPC网络架构（S-GW与P-GW分设）图4-2 EPC架构与Gn/Gp SGSN互通4.2. 网络设备MME的主要功能包括：支持NAS信令及其安全、跟踪区域（Tracking Area）列表的管理、P-GW和S-GW的选择、跨MME切换时MME的选择、在向2G/3G接入系统切换过程中SGSN的选择、用户的鉴权、

13、漫游控制以及承载管理、3GPP不同接入网络的核心网络节点之间的移动性管理，以及UE在ECM-IDLE状态下可达性管理等。S-GW是终止于E-UTRAN接口的网关，该设备的主要功能包括：eNodeB间切换时的本地锚定点、3GPP不同接入系统间切换时的移动性锚点、执行合法侦听功能、数据包的路由和前转、上下行传输层的分组标记、ECM-IDLE状态下分组缓存及寻呼触发、计费等。P-GW是面向PDN终结于SGi接口的网关，该设备的主要功能包括：基于用户的包过滤功能、合法侦听功能、UE的IP地址分配功能、上下行传输层的分组标记、计费、门控、QoS控制、承载控制等。与EPC系统互通的SGSN在现有SGSN功

14、能之上还需支持：2G/3G/LTE接入网间的移动信令交互、P-GW和S-GW的选择、MME的选择。HSS是用于存储用户签约信息的数据库。该设备的主要功能包括：存储用户签约信息、用户鉴权、位置信息管理等。PCRF终结于Rx接口和Gx接口，该设备主要功能包括：提供基于业务数据流的QoS控制、门控和计费控制等。EPC网络各实体之间接口均基于IP传输，各实体应具备IPv4/IPv6双栈功能。5. MME功能要求5.1. 接入控制MME接入控制主要包括安全和许可控制。5.1.1. 安全1）鉴权功能：MME通过鉴权功能实现网络和用户之间的相互鉴权以及密钥协商，确保用户请求的业务在当前网络是可以授权使用的，

15、通常这个功能连同移动性管理过程一起使用。鉴权包括对IMSI、GUTI等的校验，可以通过人机命令开启或关闭可选鉴权功能。必须鉴权的场合包括： UE初次附着； UE附着，且网络中不存在UE的安全上下文； 进行跟踪区更新等NAS流程时，带上来的GUTI与网络侧不符合的情况； 进行跟踪区更新时完整性检查失败； NAS计数器值达到一定数值后。MME应支持按运营商要求，根据信令类别进行配置，在如下可选场合进行鉴权： 业务请求过程（Service Request）； 其他附着过程； 其他跟踪区更新；MME应支持在GUTI鉴权失败后发起二次鉴权。2）GUTI分配功能：GUTI作为临时用户标识，在空口上保护IM

16、SI的安全性，在用户首次附着后，MME应为其分配GUTI值。可发起GUTI重分配过程的场合如下： 附着过程； 跟踪区更新过程； 连接状态下用户的GUTI标识重分配过程；3）用户设备识别功能：用户识别功能用于向用户取有效的标识。设备识别功能用于对设备进行合法性检查。MME应支持通过Identity Request或SMC（security mode command）流程获取终端IMEI（SV）信息；若终端没有响应或响应为空时，在未启用S13接口（MME与EIR之间的接口）的情况下，MME应能够配置允许或禁止用户接入网络。4）AS安全上下文下发功能：MME会在发给eNodeB的Initial Co

17、ntext Setup Request消息中包含AS安全上下文，AS安全上下文包括AS算法列表和KSI，eNodeB会参照UE的能力选择AS算法实现RRC信令的机密性和完整性保护。5）NAS信令机密性和完整性保护功能：MME会在发给UE的NAS安全模式命令（Security Mode Command）消息中加入支持NAS安全算法列表和KSI，UE/MME选择安全算法并利用生成的密钥实现对NAS信令的机密性和完整性保护。6）3G安全参数和EPC安全上下文映射功能：为适应用户在2G/3G与LTE网之间的漫游，MME应该支持3G安全参数和EPC安全上下文映射之间的映射功能。5.1.2. 许可控制MM

18、E具有许可控制功能，可以根据系统资源情况决定是否许可接入请求。5.2. 移动性管理功能支持具有E-UTRAN能力的用户接入网络，该功能保证了MME对UE当前位置的跟踪和记录。5.2.1. 移动性管理的状态模型移动性管理模型中包含两类状态机：分别为EMM（EPC移动性管理）状态机和ECM（EPC连接性管理）状态机。EMM状态机包括EMM-REGISTERED和EMM-DEREGISTERED两种状态，主要描述UE在网络的注册状态。ECM状态机包括ECM-IDLE和ECM-CONNECTED两种状态，主要描述UE和EPC之间的信令连接状态。MME需要管理两类状态机的不同状态之间的相互转换，其转化图

19、如下所示：图5-1 UE的EMM状态机转化图图5-2 MME的EMM状态机转化图图5-3 UE的ECM状态机转化图图5-4 MME的ECM状态机转化图5.2.2. 移动性管理定时器MME支持对周期性跟踪区更新的管理功能。周期性跟踪区定时器的时长在该跟踪区列表内是唯一的，该定时器的数值是由MME通过Attach Accept或TAU Accept消息下发给每个注册在其中的UE。UE的周期性定时器超时，UE会发起周期性跟踪区更新。如果此时UE不在E-UTRAN覆盖下，在重新回到覆盖时执行周期性跟踪区更新。MME开启的用户可达定时器和UE上的周期性TAU定时器数值接近。当MME的用户可达定时器超时后

20、，MME不会立即删除用户数据，而是设置PPF标记并开启一个新的定时器（隐式去附着定时器）。在隐式去附着定时器超时前，MME不会对该UE进行寻呼。如果隐式去附着定时器超时，MME会对UE进行去附着注销。如果UE激活了ISR，则MME还需要将UE在EPC网络的注销通知给相关的SGSN。5.2.3. E-UTRAN初始附着通过执行附着过程，完成的功能包括： UE和MME建立了MM上下文； UE和MME的EMM状态变为EMM-REGISTERED； MME为UE建立默认承载； UE获得IP地址； MME应支持向S-GW发送用户位置信息（ULI）。5.2.4. 去附着去附着可以由UE发起，也可以由网络侧

21、发起，无论哪种去附着方式都会导致MME保存的EMM状态机发生变化。MME应该支持如下的去附着过程： UE发起的去附着； MME发起的去附着； HSS发起的去附着； 隐式去附着； MME应支持向S-GW发送用户位置信息（ULI）。5.2.5. 跟踪区管理对于注册到MME的UE，MME能够为其分配一个TAI list（跟踪区标识列表，2TAI list16），保证用户在该列表标识的跟踪区移动时都不需要进行非周期性的跟踪区更新。MME可依据静态策略配置TAI List的范围，支持包含上次访问的TAI（Last Visited TAI）。MME可动态策略决定TAI List的范围。(可选，可参考附录B

22、)5.2.6. 跟踪区更新MME需要支持多种类型的跟踪区更新，包括： MME之间的跟踪区更新，包括S-GW改变和S-GW不变的跟踪区更新； 同一个MME内的不同eNodeB之间的跟踪区更新，包括S-GW改变和S-GW不变的跟踪区更新； 同一个MME的同一个eNodeB內的跟踪区更新； 周期性的跟踪区更新； MME之间负载重分配导致跟踪区更新； UE核心网能力或UE指定DRX参数发生变化时导致的跟踪区更新； S4 SGSN到MME的跟踪区更新，以及MME到S4 SGSN的路由区更新；(可选) Gn/Gp SGSN到MME的跟踪区更新，以及MME到Gn/Gp SGSN的路由区更新。 MME应支持向

23、S-GW发送用户位置信息（ULI）。5.2.7. 切换MME应该支持UE在3GPP定义的相同或者不同接入技术间（intra or inter RAT）的切换 E-UTRAN接入内部，eNodeB之间的MME不变的切换，包括S-GW变化和不变； E-UTRAN接入内部，eNodeB之间的MME变化的切换，包括S-GW变化和不变； E-UTRAN接入和UTRAN接入之间的，MME与S4 SGSN之间的双向切换；(可选) E-UTRAN接入和UTRAN接入之间的，MME与Gn/Gp SGSN之间的双向切换。MME应支持切换过程中向S-GW发送用户位置信息（ULI）。5.2.8. 清除MME将一个UE

24、注销之后，可以通过清除消息（Purge）通知HSS该MME已经在本地删除了UE的签约数据和移动管理上下文。5.2.9. 寻呼和业务请求MME需支持寻呼功能，包括 下行数据和下行信令引起的寻呼过程； 来自MSC/VLR的电路寻呼功能（通过SGs接口）。MME需要支持业务请求，包括： UE发起的业务请求； 网络发起的业务请求。UE通过业务请求来建立与网络之间的安全连接，之后可以发送上行信令消息和用户数据，如果网络有下行数据要发送，UE可以在此之后接收下行数据。网络发起的业务请求，用于网络有下行数据发送到UE或者网络需要与UE进行信令交互的场景。由于MME不能够获知UE当前的精确位置，需要在UE当前

25、的跟踪区列表内寻呼UE。寻呼到的UE发起业务请求来建立和网络之间的安全连接，以便接受网络下发的下行数据或者信令消息。MME应支持业务请求过程中向S-GW发送用户位置信息（ULI）。5.2.10. 移动性限制功能MME能根据用户签约的区域限制信息和接入限制（ARD，Access Restriction Data，可选）信息对用户进行移动性限制。5.2.11. 多PDN连接MME支持同一UE的多PDN连接。如果同一个UE同时发起的多个PDN连接具有相同APN时，多个PDN连接需连接至同一个P-GW。MME支持如下多PDN连接过程： UE发起的PDN连接； UE发起的PDN去连接； MME发起的PD

26、N去连接。MME应支持多PDN连接和释放过程中向S-GW发送用户位置信息（ULI）。5.2.12. UE可达性（可选）MME收到HSS发送的可达性通知请求后，存储UE可达性请求。当设置可达性请求的UE可达时，MME向HSS发送UE可达通知。5.2.13. 支持对等PLMNMME应支持Equivalent PLMNs的配置，并能在附着请求和TAU消息中将Equivalent PLMNs下发给UE。5.2.14. 支持ODB功能MME应支持ODB功能。5.3. 会话管理MME会话管理功能包括：对EPC承载的建立、修改和释放；与2G/3G网络(Gn/Gp SGSN)交互时，完成EPC承载与PDP上下

27、文之间的有效映射；接入网侧承载的释放和建立；根据APN和用户签约数据选择合适路由。5.3.1. EPC承载建立 UE发起的附着过程中，建立默认承载； 网络侧发起的EPC承载的激活，建立专用承载； UE发起的承载资源修改，建立专用承载； 支持PDN Type为IPv4、IPv6及IPv4v6的承载上下文建立； 支持Dual Address Bearer Flag配置。5.3.2. EPC承载的修改 UE发起的承载资源修改，触发专用承载修改； P-GW发起的默认承载修改，承载的QoS发生了变化，包括修改承载QoS参数（QCI和ARP）和APN-AMBR； P-GW发起的专有承载修改，承载的QoS发

28、生了变化，包括修改QCI、ARP、GBR/MBR（适用于GBR承载）； P-GW发起的承载修改，承载的QoS没有发生变化，修改APN-AMBR； P-GW发起的承载修改，承载的QoS没有发生变化，修改TFT； HSS中的签约数据变化，触发MME发起默认承载修改。5.3.3. EPC承载的释放 UE发起的承载资源释放，释放专用承载； P-GW发起的承载释放，释放专用承载； MME发起的承载释放，释放专用承载；5.3.4. UE-AMBR的管理 MME应支持根据签约的UE-AMBR和用户当前激活PDN的APN-AMBR，生成用户当前UE-AMBR（=Min(签约UE-AMBR,(激活PDN的APN

29、-AMBR)），并下发给eNodeB；5.3.5. EPC承载和PDP上下文之间的映射E-UTRAN和UTRAN/GERAN接入网络之间切换或跟踪区/路由区更新时（UTRAN/GERAN网络的核心网元是Gn/Gp SGSN）: 在IPv4 EPC承载上下文和IPv4 PDP上下文之间进行映射； 在IPv6 EPC承载上下文和IPv6 PDP上下文之间进行映射； 在IPv4v6 EPC承载上下文和IPv4v6 PDP上下文之间进行映射；5.3.6. 接入网侧承载的释放和建立 S1连接释放，即释放所有S1-U的承载； S1-U接口的承载重建；5.4. 网元选择功能PDN连接建立过程中，MME应依据

30、APN信息在DNS获取P-GW的IP地址，并根据TAI信息在DNS获取S-GW的IP地址。当发生E-UTRAN内或E-UTRAN与GERAN/UTRAN间切换或路由更新过程时，MME应支持SGSN或MME的选择。5.4.1. P-GW选择MME支持利用HSS提供的用户签约信息，为3GPP接入分配一个P-GW以提供PDN 连接。UE初始接入网络时， 如果UE可以提供签约数据里允许的APN，使用此APN建立PDN连接，如果UE未提供APN，使用网络提供的默认APN建立PDN连接； MME应支持基于APN的DNS动态查询，确定P-GW的IP地址； MME应支持通过DNS反馈的P-GW权重信息选择P-GW； 如果HSS提供P-GW标识指向某个明确的P-GW，则选择该P-GW，如果HSS提供的是P-GW域名，MME应能够通过查询DNS获取相应P-GW的IP地址； 如果HSS提供的PDN签约上下文允许对这个APN由VPLMN分配P-GW，那么P-GW选择功能从VPLMN获得P-