UMTS - Evolved Packet Core (EPC) Network

Con i primi lavori di architettura per il sistema 3GPP evoluto, sono state presentate due viste sull'implementazione della mobilità con i protocolli del piano utente e del piano di controllo.

Il primo è stato promosso come la buona prestazione del GPRS Tunneling Protocol (GTP), mentre l'altro ha spinto per i nuovi (e la cosiddetta "base" dell'IETF) protocolli.

Entrambi avevano buoni argomenti dalla loro parte -

  • GTP evolution- Questo protocollo ha dimostrato la sua utilità e capacità per gli operatori e ha avuto molto successo nelle operazioni su larga scala. È stato progettato esattamente per le esigenze delle reti mobili PS.

  • IETF based protocols- IETF è l'ente di normazione de facto per Internet. I loro protocolli di mobilità si sono evoluti dal concentrarsi sul client di rete basato su IP mobile a "Proxy Mobile IP (MIP)". PMIP è stato standardizzato nel sistema parallelo 3GPP Evolved. (Ma la base di client IP mobile viene utilizzata in EPS insieme al supporto per l'accesso non 3GPP.)

EPC per l'accesso 3GPP in modalità non roaming

Le funzioni fornite dai punti di riferimento e dai protocolli utilizzati sono:

LTE-Uu

LTE-Uu è il punto di riferimento per l'interfaccia radio tra EU e eNodeB, comprende control plane e user plane. Il livello superiore del piano di controllo si chiama "Radio Resource Control" (RRC). È impilato su "Packet Data Convergence Protocol" (PDCP), controllo collegamento radio e livelli MAC.

S1-U

SI-U è il punto per il traffico aereo utente tra eNodeB e servire il riferimento GW. L'attività principale tramite questo benchmark è il trasferimento di pacchetti IP di utenti incapsulati derivanti dal traffico o dalla forma del tunnel. L'incapsulamento è necessario per realizzare il collegamento IP virtuale tra eNodeB e il servizio GW, anche durante il movimento dell'UE, e quindi consentire la mobilità. Il protocollo utilizzato è basato su GTP-U.

S1-MME

S1-MME è il punto per il piano di controllo tra eNodoB e riferimento MME. Su di esso vengono svolte tutte le attività di controllo, ad esempio la segnalazione per l'attaccamento, il distacco e l'istituzione del supporto del cambiamento, procedure di sicurezza, ecc. Si noti che parte di questo traffico è trasparente all'E-UTRAN e viene scambiato direttamente tra l'UE e gli Stati membri, è una parte chiamata segnalazione "strato di non accesso" (NAS).

S5

S5 è il benchmark che include il controllo e il piano utente tra GW e PDN GW Service e si applica solo se entrambi i nodi risiedono nell'HPLMN; il punto di riferimento corrispondente quando si serve GW è VPLMN è chiamato S8. Come spiegato sopra, qui sono possibili due varianti di protocollo, una versione migliorataGPRS Tunneling Protocol (GTP) and Proxy Mobile IP (PMIP).

S6a

S6a è il punto di riferimento per lo scambio di informazioni relative alle apparecchiature in abbonamento (download e purging). Corrisponde al punto di riferimento Gr e D nel sistema esistente e si basa sul protocollo DIAMETER.

SGi

Questo è il punto di uscita per DPR, e corrisponde al punto di riferimento Gi GPRS e Wi in I-WLAN. I protocolli IETF si basano qui per il piano utente (cioè l'inoltro di pacchetti IPv4 e IPv6) e vengono utilizzati i protocolli del piano di controllo come DHCP e raggio / diametro per la configurazione dell'indirizzo IP / protocollo di rete esterno.

S10

S10 è un punto di riferimento per gli scopi di trasferimento della MME. È una pura interfaccia del piano di controllo e a questo scopo viene utilizzato il protocollo GTP-C avanzato.

S11

S11 è un punto di riferimento per il piano di controllo esistente tra MME e il servizio GW. Utilizza il protocollo avanzato GTP-C (GTP-C v2). I detentori dei dati tra eNodoB e servire GW sono controllati dalla concatenazione S1-S11 e MME.

S13

S13 è il punto di riferimento per Equipment Identity Register (EIR) e MME, ed è utilizzato per il controllo dell'identità (ad esempio in base all'IMEI, se inserito nella lista nera). Utilizza il protocollo del diametro SCTP.

Gx

Gx è il punto di riferimento della politica di filtraggio della politica QoS e controlla il carico tra PCRF e PDN GW. Viene utilizzato per fornire filtri e regole per la determinazione del prezzo. Il protocollo utilizzato è il DIAMETRO.

Gxc

Gxc è il punto di riferimento che esiste in over Gx ma si trova tra GW e PCRF e serve solo se PMIP viene utilizzato su S5 o S8.

Rx

Rx è definita come una funzione applicativa (AF), situata in NDS e PCRF per lo scambio di informazioni sulla politica e sulla fatturazione; utilizza il protocollo DIAMETRO.

EPC per l'accesso 3GPP in roaming

In roaming in questo caso, l'aereo dell'utente:

Si estende fino all'HPLMN (tramite una rete di interconnessione), il che significa che tutto il traffico degli utenti dell'UE viene instradato attraverso un PDN GW nell'HPLMN, dove sono collegati i DPR; o

Per motivi di traffico più ottimale, lascia un PDN GW nella VPLMN a un PDN locale.

Il primo è chiamato "traffico indirizzato verso casa" e il secondo è chiamato "breakout locale". (Si noti che il secondo termine è utilizzato anche nella discussione sull'ottimizzazione del traffico per NB / eNodeB domestici, ma con un significato diverso perché nel concetto di roaming 3GPP, il piano di controllo coinvolge sempre l'HPLMN).

Interazione tra EPC e Legacy

Fin dall'inizio, era chiaro che il sistema 3GPP Evolved avrebbe interagito perfettamente con i sistemi 2G e 3G esistenti, 3GPP PS ampiamente distribuito o, più precisamente, con GERAN e UTRAN GPRS base (per gli aspetti di interazione con il vecchio sistema CS per il trattamento di voce ottimizzata).

La questione della progettazione architettonica di base per 2G / 3G in EPS è la posizione della mappa GGSN. Sono disponibili due versioni ed entrambe sono supportate:

  • The GW used - È il caso normale in cui servire il GW termina il piano utente (come si vede nella rete GPRS esistente).

    Il piano di controllo è completato nella MME, in base alla distribuzione degli utenti e al piano di controllo in EPC. Vengono introdotti i punti di riferimento S3 e S4 e sono basati su GTP-U e GTP-C, di conseguenza. S5 / S8 è concatenato al PDN GW. Il vantaggio è che l'interoperabilità è fluida e ottimizzata. Lo svantaggio è che per questo tipo di interoperabilità SGSN deve essere aggiornato a Rel. 8 (a causa del supporto necessario per nuove funzionalità su S3 e S4).

  • The PDN GW- In questo caso l'ereditarietà del benchmark Gn invariata (in roaming sarebbe Gp) viene riutilizzata tra SGSN e PDN GW, sia per il piano di controllo che per quello utente. Il vantaggio di questo utilizzo è che SGSN può essere pre-Rel. 8. Inoltre, comporta una certa restrizione sulle versioni IP, il trasferimento e il protocollo S5 / S8.

Interoperabilità con il sistema CS 3GPP legacy

Durante la fase di progettazione 3GPP Evolved, è diventato chiaro che il sistema CS legacy, con il suo servizio più importante di comunicazione "vocale", non poteva essere ignorato dal nuovo sistema. Gli operatori erano semplicemente investimenti troppo correlati nel campo, e quindi era richiesta un'interazione molto efficiente.

Sono state sviluppate due soluzioni:

  • Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) per trasferire chiamate vocali da LTE (con voice over IMS) al sistema legacy.

  • Fallback CS - Abilitazione di uno spostamento temporaneo al CS legacy prima che venga eseguita un'attività CS in entrata o in uscita.

Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC)

In questa soluzione scelta da 3GPP per SRVCC con GERAN / UTRAN, un MSC appositamente rinforzato è collegato tramite un nuovo piano di controllo dell'interfaccia per MME.

Si noti che l'MSC che serve l'UE può essere diverso dal supportare l'interfaccia Sv. In IMS, è necessario un server delle applicazioni (AS) per SRVCC. Sv si basa su GTPv2 e aiuta a preparare le risorse nel sistema di destinazione (accesso e rete centrale e interconnessione tra CS e dominio IMS), pur essendo connesso per accedere all'origine.

Allo stesso modo, con SRVCC CDMA 1xRTT richiede l'interoperabilità del server 1xRTT (IWS), che supporta l'interfaccia e il relè di segnale da / a 1xRTT MSC che serve l'UE S102 con lo stesso scopo. S102 è un'interfaccia tunnel e trasmette messaggi di segnalazione 1xRTT; tra MME e UE questi sono incapsulati.

CS Fallback

Serving GW e PDN GW non sono separati (S5 / S8 non è esposto) e il VLR è integrato con il server MSC. Viene introdotta una nuova interfaccia SG tra MSC Server / VLR e MME, che consente procedure combinate e coordinate. Il concetto consiste in:

  • Relè di segnale per terminare la richiesta CS (chiamate in arrivo, gestione del servizio aggiuntivo attivato dalla rete o SMS Legacy) dal server MSC per MS su SG e viceversa;

  • Le procedure operative combinate tra il dominio PS e il dominio CS.

Interoperabilità con accesso non 3GPP

L'interoperabilità con diversi sistemi di reti di accesso 3GPP (chiamate non 3GPP / accesso) era un obiettivo importante per SAE; ciò dovrebbe essere fatto sotto l'egida EPC. Questa interoperabilità può essere ottenuta a diversi livelli (e in effetti, ciò è stato fatto sul livello 4 con VCC / SRVCC). Ma per il tipo generico di interworking, sembrava necessario fare affidamento su meccanismi generici, quindi il livello di PI sembrava il più appropriato.

In generale, i sistemi completi per reti mobili e fisse hanno un'architettura simile a quella sopra descritta. Per il sistema 3GPP evoluto esistono normalmente una rete di accesso e una rete centrale. Nell'architettura interworking del sistema 3GPP evoluto programmato, altri sistemi di tecnologie di accesso si connettono all'EPC.

In generale, il sistema completo di rete mobile e i sistemi di rete fissa hanno un'architettura simile a quella descritta nel sistema 3GPP evoluto e normalmente consistono in una rete di accesso e una rete centrale.

Si è inoltre deciso di consentire due diversi tipi di interoperabilità, in base alla proprietà dei sistemi di accesso. Per le reti con sicurezza di accesso non 3GPP, si presume che sia implementata una comunicazione sicura tra di esse e l'EPC e anche una solida protezione dei dati sia sufficientemente garantita.