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图1 LTE+eHRPD网络参考模型
网络管理实体(MME)的主要功能是NAS信令及安全,跟踪区域(Tracking Area)列表的管理,P-GW和S-GW的选择,跨MME切换时对于MME的选择,鉴权,漫游控制以及承载管理,EPS接入网络节点之间的移动性管理等。
服务网关(S-GW)是面向eNodeB终结S1-U接口的网关。S-GW对基于GTP和PMIP的S5/S8接口可以提供的主要功能有当eNodeB间切换时作为本地锚定点并协助完成eNodeB的重排序功能,合法侦听以及数据包的路由和前转,根据每个UE,PDN和QCI的上行链路和下行链路的相关计费等。
PDN网关(P-GW)是面向PDN终结于SGi接口的网关。如果UE访问多个PDN,UE将对应一个或多个P-GW。P-GW对基于GTP和PMIP的S5/S8提供的主要功能有基于用户的包过滤,合法侦听,UE的IP地址分配,在上行链路中进行数据包传送级标记,上下行服务等级计费以及服务水平门限的控制,基于业务的上下行速率的控制。P-GW还提供仅基于GTP的S5/S8接口的主要功能有上下行链路承载绑定,上行链路绑定校验等。
HSS是用于存储用户签约信息的数据库,网络中可以包含一个或多个HSS。HSS负责保存跟用户相关的信息,例如用户标识、编号和路由信息、安全信息、位置信息、概要(Profile)信息等。
策略和计费控制单元(PCRF)终结于Rx接口和Gx接口,在非漫游场景时,在HPLMN中只有一个PCRF跟UE的IP-CAN会话相关;在漫游场景并且业务流是本地疏导时,可能会有两个PCRF跟一个UE的IP-CAN会话相关,例如H-PLMN中的H-PCRF和V-PLMN中的V-PCRF。
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HSGW 为UE路由其需要发送或者接收的分组数据业务。同时,HSGW会建立、维护和终止与UE的链路层会话。HSGW为UE提供互联互通相关的架构性和协议性功能(参见TS 23.402),这些功能包括:支持移动性、支持策略控制和计费、支持接入鉴权和漫游等。HSGW还支持基于S2a(PMIPv6)接口的跨HSGW的切换,并且支持传递和不传递HSGW上下文的两种切换模式。
3GPP AAA负责对从eHRPD网络接入的用户进行认证。
3GPP2 AAA Proxy仅仅作为鉴权操作以及其他相关操作的代理设备(Proxy)。 图中涉及的网络接口参考点如下: ?
S1-MME:eNodeB和MME间控制平面的参考点,用于控制UE和网络间的E-RAB和连接以及NAS消息的透明传送。 ?
S1-U:eNodeB和S-GW间用户平面的参考点,用于通过隧道来传送eNodeB和S-GW间的用户平面数据。 ?
S5:位于S-GW和P-GW间,用于S-GW和P-GW分设时,提供用户平面隧道和隧道管理功能。 ?
S6a:信令面接口,位于MME和HSS间,用于交换用户的位置信息和签约信息。 ?
Gx:位于PCRF和P-GW中的PCEF间,用于计费控制和策略控制信息的传递。 ?
Gxa:位于PCRF和HSGW中的BBERF之间,用户从PCRF到BBERF传递QoS 策略和计费规则的能力,以及BBERF向PCRF上报事件。 ? ? ? ? ? ? ? ?
S8:位于VPLMN中S-GW和HPLMN中P-GW间,功能与S5接口相似。 S9:位于H-PCRF和V-PCRF间,用于传递用户漫游时跟PCC相关的信息。 S10:位于MME间,用于传递MME重定位和MME之间的信息。 S11:位于MME和S-GW间,用于移动性管理和承载管理。 S13:位于MME和EIR间,用于检查用户的IMEI标识是否合法。
SGi:位于P-GW和分组数据网络间,用于给用户提供接入外部数据网的通道。 Rx:位于AF和PCRF之间,用于把AF的应用层会话信息传递给PCRF。 Pi*:位于HSGW和3GPP2 AAA Proxy之间。用于cdma2000 eHRPD用户的鉴权和授权功能,用户重鉴权和重授权功能以及HSS/AAA主动发起的用户去活。 ?
S101(可选):完成预注册、会话维护和eNodeB与cdma2000 eHRPD网络之间的激活切换。cdma2000 eHRPD和eNodeB之间的消息在S101接口上透明转发。用于LTE和eHRPD之间的优化切换。
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S103(可选):存在于S-GW和HSGW之间,用于转发从eNodeB到cdma2000 eHRPD的下行数据。S103接口隧道通过S11接口创建,每个UE每个PDN建立一个S103转发隧道。。用于LTE和eHRPD之间的优化切换。 ?
S6b:位于P-GW和3GPP AAA server/proxy之间,在cdma2000 eHRPD接入时,更新P-GW的地址到HSS,从而实现cdma2000 eHRPD与eNodeB切换时P-GW的地址不发生变化;并且P-GW可以用该接口来可选的获取移动性相关的参数和静态的QoS设置(在不支持动态PCC的情况下)。 ?
STa:位于HSGW和3GPP AAA或者3GPP AAA Proxy之间,完成cdma2000 eHRPD用户的鉴权和授权功能,用户重鉴权和重授权功能以及HSS/AAA主动发起的用户去活。 ?
SWd:位于3GPP AAA Server和3GPP AAA Proxy之间,完成VPLMN和HPLMN之间的信令转发。 ?
SWx:位于3GPP AAA和HSS之间,完成对用户的鉴权和授权,更新P-GW的地址到HSS,获取用户的移动参数,更新用户数据。
5 5.1 5.1.1
功能要求 支持LTE接入 会话管理
P-GW应支持EPS承载管理功能。
P-GW应能存储和处理处于idle和connected状态下终端的的EPS承载上下文,能根据APN寻址到相应外部数据网。
P-GW应存储下行数据SDF和S5/S8承载的映射关系。 对于一个PDN连接,P-GW应支持缺省承载和专有承载。 5.1.1.1
EPS承载的激活 ? ? ? ?
5.1.1.2
UE开机之后发起的Attach过程中,建立到缺省APN的缺省承载; 网络侧发起的EPS承载的激活,建立专有承载; UE请求多PDN连接建立过程中,建立缺省承载; UE发起的承载资源修改,建立专有承载。
EPS承载的修改 ?
P-GW发起的承载修改,承载的QoS发生了变化,包括修改QoS参数和APN-AMBR; ?
P-GW发起的承载修改,承载的QoS没有发生变化,主要是修改TFT;
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?
HSS中的签约数据变化,触发MME发起承载修改,包括修改QCI、ARP、APN-AMBR; ?
5.1.1.3
UE发起的承载资源修改,修改专有承载。
EPS承载的释放 ? ? ? ?
P-GW发起的承载释放; MME发起的承载释放;
UE请求多PDN去连接过程中,删除该PDN连接的所有承载; UE发起的承载资源修改,释放专有承载。
5.1.2 移动性管理
P-GW能辅助完成以下移动性管理程序: ? ? ? ?
5.1.3
基于X2接口的切换; 基于S1接口的切换; 跟踪区更新; UE触发的业务请求。
IP地址分配
对每一个PDN连接,UE必须获得至少一个IP地址(IPv4或IPv6前缀)。P-GW应支持IPv4, IPv6和IPv4v6类型的地址分配:
?
PDN类型为IPv4v6的EPS承载,可能仅与一个IPv6地址/前缀关联,或者同时与一个IPv4地址和一个IPv6 地址/前缀关联; ? ?
PDN类型为IPv4仅与一个IPv4地址关联; PDN类型为IPv6仅与一个IPv6地址/前缀关联。
PDN类型由网络运营商或者用户签约的APN决定。
在分配IP地址的过程中,如果HSS的UE配置数据静态指定IP地址,则采用HSS指定的静态IP地址,否则,P-GW可以通过本地IP地址池进行分配,也可以通过以下方式从外部的PDN网络获取用户IP地址:
? ? ?
RADIUS DHCP
Diameter(可选)
IP地址的分配方法依赖于UE和网络的能力。UE可在PCO中指示网络其所期望的IP地址获取方式,P-GW应能够解析PCO的内容。如果UE没有指示地址分配方式,由P-GW根据每APN的配置决定是否采用DHCPv4或者DHCPv6方式进行地址分配。
如果终端请求IPv4/v6双栈地址, 但其签约限制为IPv4 only或者IPv6 only,或者P-GW的运营商偏好指示以及与其他运营商互联互通需要,终端将获得一个IPv4 or IPv6 only的
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地址,P-GW返回原因值“subscription limitation\,\或者\bearers only\给终端。
对于IPv4,地址分配可以在缺省承载建立时进行,也可以在缺省承载建立之后,由UE发起地址分配流程获得;对于IPv6,应在缺省承载完成之后,发起地址分配流程。
P-GW能够通过DHCPv4分配IPv4地址和配置IPv4参数,能够通过DHCPv6配置IPv6参数,并且IPv4/IPv6参数应至少可包括DNS地址、Secondary DNS地址、WAP网关域名、P-CSCF域名等。
P-GW能够通过PCO配置IPv4参数和IPv6参数,具体参数配置参见3GPP 24.008。 P-GW应负责在PDN连接释放时更新和释放IP地址/前缀。P-GW回收分配给UE的IP地址/前缀后,应能够在一段时间内尽量避免使用该IP地址/前缀。
P-GW应能支持根据不同的APN配置不同的地址池。
当UE连接多个PDN时,其地址分配机制和单个PDN时一样,即每个PDN的缺省承载分别进行地址分配。 5.1.4
QoS控制
P-GW支持模板匹配功能,基于EPS承载的TFT中的下行包过滤器对下行数据包过滤匹配,以实现后续对承载的QoS控制。TFT包含多个下行包过滤器。
P-GW应能支持EPS承载主要的QoS参数包括QCI、ARP、 GBR、MBR和APN-AMBR。 缺省承载初始的承载级别QoS参数由网络根据签约数据来分配。P-GW可以在和PCRF交互后或者基于本地配置来改变这些值。
P-GW应支持配置QCI与QoS参数的映射关系。
P-GW应支持承载级的DSCP marking功能,QCI对应的DSCP的值应为运营商可配置。 P-GW应支持业务级的DSCP marking功能,QCI对应的DSCP的值应为运营商可配置。(可选)
P-GW应支持对GBR承载实现承载级的MBR带宽管理功能。
P-GW应支持对non-GBR承载的上行和下行数据流量进行APN-AMBR的带宽管理功能(Policing)。
P-GW应能支持本地配置PCC规则。
P-GW应支持UE和网络侧发起的创建或者修改专有承载,是否建立只能由EPC决定,并且承载级别的QoS参数值是由EPC来分配。
P-GW应支持发起基于QoS更新的承载修改流程。
P-GW应能在承载建立/更新过程的接入控制中,支持根据用户的QoS参数进行接入控制,可以拒绝低优先级用户的接入或者降低QoS质量。(可选)
P-GW可以对使用业务的用户进行QoS控制。(可选)
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