TDLTE核心网融合组网及语音解决分析课件.ppt
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1、LTE网络组织及网元部署分析,网络监控处,-2-,目 录,EPC基本知识,核心网集中融合组网,LTE语音方案,码号需求及分配原则,2,承载方案与路由组织,LTE的基本概念,LTE(Long Term Evolution长期演进)与SAE(System Architecture Evolution系统架构演进)是3GPP提出的两大研究计划名称,分别侧重无线接入技术和核心网络架构 2007年正式启动标准制定阶段,演进网络更名为EPS(Evolved Packet System),EPS是整个网络体系的全称。由于LTE名称使用起来更简单明了、通俗易懂,更具备可宣传性,目前LTE已成为整个系统对普通公
2、众宣传的名称。EPS=UE+E-UTRAN+EPCEPC=Evolved Packet Core,是核心网;EPS=Evolved Packet System是整个网络体系的全称,3,HLR,GGSN,2G/TD核心网PS域,DNS,CG,RRU,BBU,RNC,BSC,TD无线网,2G无线网,Iu-PS,Gb,Iu-CS,A,2G/TD核心网CS域,Mc,D,Gr,Gn,CMNET,Iur-g,Ga,Ga,Gi,HSS,LTE/EPC核心网,DNS,CG,S1-U,CMNET,P-GW,S11,SAE-GW,S6a,S5/S8,S10,SGi,EPC与2/3G核心网架构比较,S4 SGSN,
3、S1-MME,S4,S3,RRU,BBU,RNC,RRU,BBU,LTE无线网,S-GW,BSC,2G无线网,TD无线网,Gb,Iu-PS,GPRS网络架构,E P S网络架构,PS only 全IP化 控制承载分离 多接入 永远在线,4,EPS系统主要网元(1/2),MME:LTE接入下的控制面网元,负责移动性管理功能S4 SGSN:2G/3G接入下的控制面网元,相当于接入2G/3G的MME,进行移动性管理和会话管理S-GW:SAE网络用户面接入服务网关,相当于传统Gn SGSN的用户面功能P-GW:SAE网络的边界网关,提供承载控制、计费、地址分配和非3GPP接入等功能,相当于传统的GGS
4、NHSS:SAE网络用户数据管理网元,提供鉴权和签约等功能PCRF:策略控制服务器,根据用户特点和业务需求提供数据业务资源管控AF:业务策略提供点eNodeB:负责无线资源管理,集成了部分类似2G/TD基站和基站控制器的功能,5,EPS系统主要网元(2/2),LTE网元与2/3G网络中相关网管在功能上的对应关系:,6,EPS系统主要接口,S1:EPC与eNB的接口,包括控制面接口S1-MME和用户面接口S1-U(GTPv1)S6a:MME通过S6a接口从HSS获得鉴权和签约信息,协议基于Diameter,传输层基于SCTPS6d:S4-SGSN通过S6d接口从HSS获得鉴权和签约信息,协议类型
5、同S6aS11:控制面网元MME和用户面网元S-GW间的信令接口,基于GTPv2S10:进行MME间互操作时,MME通过S10接口传递承载上下文信息,基于GTPv2S5:S-GW和P-GW间接口,包括控制面(GTPv2)和用户面(GTPv1)S8:国际漫游接口,拜访地S-GW接入归属地P-GW,协议同S5S3:当2G/TD与LTE互操作时,S4-SGSN与MME间通信的接口,基于GTPv2S4:S4 SGSN与S-GW间的接口,包括控制面(GTPv2)和用户面(GTPv1)Gx:PCRF与PCEF(位于P-GW)间的接口,用户业务信息上报和策略下发,基于Diameter协议Rx:AF通过Rx接
6、口向PCRF通知业务属性S9:拜访地PCRF与归属地PCRF互通接口,用户获取归属地策略信息SGi:分组域数据访问外部业务平台的接口,类似GPRS网络中的Gi接口,7,接口协议变化,控制面接口协议栈主要变化:GTPv2-C协议:由于Qos机制等发生较大变化,S5/S8、S10、S11等接口控制面协议使用GTPv2-C,与现网Gn/Gp接口使用的GTPv1-C有较大区别,且相互之间不能直接兼容。Diameter协议 MME/S4 SGSN与HSS之间的S6a、S6d接口采用Diameter协议(SGSN与HLR之间Gr接口采用MAP协议)。PCC相关的Gx接口(PCRF与P-GW间)、Gy接口(
7、PCRF与AF)采用Diameter协议。SAE-GW与OCS之间的Gy接口采用Diameter协议。用户面接口协议栈与现网相比,均基于GTPV1-u,总体变化不大。,8,鉴权与加密,国际规范要求LTE采用USIM卡,采用全新的安全向量:KASME、AUTN、RAND、XRES。不支持后向兼容SIM卡。,UMTS AKA五元组和EPS AKA四元组鉴权核心算法相同(Millenage),K值均为128位,只是在核心网接口中传递向量不同,五元组可以转化为四元组。标准TD-LTE手机仅支持USIM卡,支持5元组及5-4元组转换,不支持SIM卡,无法实现3-5-4元组转换 LTE采用层次化的密钥管理
8、机制。对于空口加密算法,工信部正积极推进自主知识产权的祖冲之算法(已纳入国际标准)。,密钥分发机制,三元组,五元组,四元组,9,跟踪区及跟踪区列表,LTE,MME,TA,跟踪区类似于2/3G网络中的LA、RA,是用户移动性管理及寻呼的最基本单位。在CSFB等方案中,要求TA与LA有一定对应关系,以便用户回落到2G网络发起呼叫,TA List1,动态 暂未启用,10,PDN连接&默认 APN,PDN连接PDN连接指EPS系统为UE与一个外部分组数据网络(PDN)之间建立的IP连接。PDN连接中,UE由IP地址(一个IPv4地址和/或一个IPv6地址前缀)标识,PDN由APN标识。一个PDN连接可
9、包含多个EPS承载,包括一个默认承载和多个专有承载。Default APN(默认APN)签约数据中定义的默认APN在附着、UE请求PDN连接但未提供APN时使用,通过默认APN,网络在UE未发起业务时即建立起PDN连接,达到用户开机即“永远在线”目标,以便用户快速接入网络提供业务。,11,承载管理(1/2),12,承载管理(2/2),13,EPS QoS参数,QCI:描述不同业务的QoS要求网络中只传递QCI标号,具体参数(资源类型、优先级、时延、抖动等)与QCI的对应关系在各网元中配置,以标准取值为基准,以保证不同厂家间互通的QoS一致性(减少传递信息量,简化协商流程、提高效率)QCI参数可
10、由运营商扩展,如为物联网的应用定义单独的参数QCI参数主要用于承载建立后的资源调度控制,用于端到端的保证各种业务的QoS需求GBR类型只能由专有承载使用,14,-15-,目 录,EPC基本知识,核心网集中融合组网,LTE语音方案,码号需求及分配原则,15,承载方案与路由组织,运营商通过采用集中化部署和大容量设备,运维模式向集中化转变,大幅缩减运营成本,LTE目前处于建网初期,中国移动可以此为契机实现集中化部署,印尼某运营商从2010年开始实施软交换集中化改造,其Jabodetabek大区计划率先于2012年全部完成MSC-S的大容量集中化,将由4个MSC-S BC(每个BC带9刀片)代替原有1
11、6个MSC-S,实现每用户OPEX(主要是O&M)降低5060%。,澳大利亚Telstra在2008年启动Next G计划,拟降低网络OPEX Next G第一期采用爱立信CP-60,并集中部署在5个中心,节省OPEX约50%Next G第二期采用爱立信BC,集中部署在两个中心,进一步节省OPEX约60%,1、集中化:网络集中化发展趋势,1、集中化:LTE网元集中化设置,SAE-GW,SAE-GW,MME,MME,HSS,基地,MME:MME设备采用以省为单位集中方式,省内设置多台MME时部署MME Pool。(分省集中),SAE-GW:由于内容源下移趋势不明显,且本地交换类业务流量占比不高,
12、初期建议采用SAE-GW省中心部署方式。(分省集中),DRA:全国集中为主,适当增加大区中心或者少部分大业务量省独立设置,对信令网一个平面的DRA进行分散,保证信令网络安全冗余。(7+2、分平面、网状网模式),HLR/HSS:对于“不换号”业务(手机用户),建议以省为单位集中;对于“换号”业务(数据卡),如启用全新号段,可采用全网基地集中设置。(分省集中),DRA,MME,SAE-GW,省中心,地市,eNodeB,eNodeB,eNodeB,HSS,eNodeB:不涉及集中化,根据业务需求设置在地市。,已决策,DRA:全网集中为主,增加少部分大业务量省独立设置的方式为辅进行部署HSS:采用不换
13、号用户策略时,基地集中需要按LTE业务发展地区,跨省搬迁用户数据、调整信令网规划、BOSS开通流程复杂。将按照以省为单位集中设置MME:全网集中部署方式涉及省部级局数据配置、调整工作量巨大,直接影响业务响应效率,将采用以省为单位集中设置SAE-GW:初期内容源及互联网出口位置高,本地业务流量占比不高,将采用以省为单位集中设置;后期可随内容源下沉、VoLTE语音需求酌情考虑下沉到地市,2、核心网融合组网:可行性分析,18,网间切换信令在融合设备内实现,提升网间切换质量,降低信令负荷,2G/TD/LTE网络共享容量与资源,避免设备投资浪费,保护现有投资,简化网络组织架构,降低维护成本,设备数量减少
14、统一控制面统一数据面2G/TD/LTE共核心网,融合组网时处理能力在2G/TD/LTE间动态共享,随用户逐渐向LTE迁移,实现资源平滑迁移,保护网络投资2G/TD/LTE用户信息共享资源实现核心网设备用户公共信息的资源共享利于引入统一的容灾和备份机制,有融合必要,新建MME具备扩展SGSN能力、SAE-GW、HSS设备已经具备现网GGSN、HLR设备能力 对于现网HLR、SGSN、GGSN等设备,总体近80%具备升级支持LTE相关功能网元的能力,2.1、HSS与HLR融合方式(1/2),方案一:直接升级或替换方案,优点:HSS/HLR共享资源,一点开通,数据一致性及用户感受最佳缺点:初期改造工
15、程量较大,方案二:FNR方案,方案三:HSS、HLR分设方案,优点:初期网络改造工程量较小缺点:多点开通;现网HLR增加FNR功能;后期涉及HSS、HLR用户数据合并;不满足“两不一快”,优点:初期HLR不改造缺点:多点开通;鉴权重同步问题;后期涉及HSS、HLR用户数据合并;不满足“两不一快”,方案一:为融合方案,网络结构简单清晰、业务质量最佳、不涉及多点开通,是HSS/HLR融合的主要方案。方案二、方案三:难以满足“两不一快”的市场策略,2.1、HSS与HLR融合方式(2/2),第 20 页,1、华为OSTA1.0、爱立信CP33/40、上海贝尔A1430标准版不支持融合,需替换(约349
16、,占比30.7%)2、爱立信CP50/60、华为“OSTA1.0+2.0”平台HLR硬件改造工作量较大,尤其爱立信涉及用户数据搬迁,对于现网HLR是否升级为融合HSS/HLR设备,应同时重点考虑以下4大因素:设备具备软件升级支持的能力设备处理能力尚可,满足LTE大数据的用户行为特征需要设备设置在省会或者区域中心:现网有467台HLR设置在非省会或者区域中心设备入网小于7年:现网共有249台超过7年的HLR设备 现网HLR(共1137台)硬件平台升级为HSS/HLR支持情况,注1:与扩大规模试验网新建设备同平台硬件平台。上海贝尔HSS设备基于A1430增强版,中兴HSS设备基于V4硬件平台,现网
17、HLR设备融合升级建议,为实现“不换号”目标,现网HLR改造为融合HSS/HLR是网络部署的关键环节,请各省尽早启动现网HLR设备能力评估,确定改造方案、改造计划,建议,方案选择建议同时考虑以下5大因素:设备具备软件升级支持的能力设备处理能力尚可,满足LTE大数据的用户行为特征需要,部分老旧平台设备,例如华为PGP-8硬件平台(85台)、中兴V3硬件平台(8台)、爱立信M120硬件平台(138台)不建议升级。容量利用率低于50%的设备,仍有余量处理LTE业务设备设置在省会或者区域中心(山东、福建、河北有部分设备设置在地市)设备入网小于7年,2.2、MME、SAE GW建设方案(1/2),方案一
18、:现网改造,即改造现网SGSN、GGSN分别支持MME、SAE-GW方案二:新建融合设备,即新建SGSN/MME、GGSN/SAE-GW设备,接入2G、TD和LTE无线网方案三:新建独立设备,即新建设备仅具备MME、SAE-GW能力,接入LTE无线网,后续再考虑接入2G、TD无线网,2.2、MME、SAE GW建设方案(2/2),现网SGSN支持MME/SGSN融合的比例约为75.4%,诺西DX200、爱立信MkIV等不支持。,现网GGSN支持SAE GW/GGSN融合的比例为78.2%,诺西FlexiISN、摩托不支持。,注1:与扩大规模试验网新建设备同平台硬件平台。表中红色字体涉及的平台平
19、台老旧性能低,不建议进行升级改造,鉴于分组域业务目前尚处于增长期,应优先保障现网业务需求,各省应综合考虑对现网设备进行评估,对于能力欠缺的省份,建议初期直接新建MME、SAE-GW设备,建议,-23-,目 录,EPC基本知识,核心网集中融合组网,LTE语音方案,码号需求及分配原则,23,承载方案与路由组织,码号概述,EPS继承2/3G网络中IMSI、MSISDN等码号,并引入GUTI、FQDN等新码号,新码号1:FQDN(EPS网元域名标识),FQDN(Fully Qualified Domain Name)是EPS新的域名系统,用于核心网网元之间路由:与GPRS域名构成不同:2G/3G分组域
20、顶级域名后缀为gprs,EPS顶级域名后缀为3gppnetwork.orgMME域名标识:mmec.mmegi.mme.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org,其中 与 是MMEC及MMEGI的十六进制字符串。使用场景:MME FQDN主要用于由GUTI选择MME。HSS、DRA、S-GW、P-GW等网元标识:后缀遵循标准构造方式:node.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org,node必须保留后缀之前按需求扩展,规则需遵循网络部统一发布的规范要求。TAI 域名标识:tac-lb.tac-hb.tac.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org使用
21、场景:TAI FQDN主要用于在Handover时选择MME;Attach、切换时MME使用TAI信息选择S-GW。S-GW与P-GW合设时,域名保持一致,以便于网元选择时优先发现合设节点。,新码号2:GUTI(1/3),GUTI在切换、与2/3G互操作、MME Pool实施中起重要作用。GUTI中的MMEGI字段与LAC存在映射关系,MMEGI的取值需与LAC取值分离,即MMEGI的取值只能使用LAC未使用的值,否则SGSN可能找多个具有相同域名的节点。为保证省间互通不冲突,应保证各省MMEGI应取值不同。,26,GUTI中MMEGI字段使用规划需与现网LAC分配统一规划,全网唯一。问题一:
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