LTE基本架构与概念

我来了爱记之后,一直是做的4G的一个项目,现在在向5G演进。回想起来,我转到通信行业后,很多通信行业的概念和术语一直没有好好地学习和总结,导致对通信业务那块的东西都不是很清楚。本文旨在对这段时间的学习做一个总结。

LTE基本架构图

从上面架构图可以看出,整个LTE网络架构被分为4个部分,包括由E-UTRAN,EPC,UE和PDN。

在日常生活中,UE(User Equipment)可以看作是我们的手机终端, 而PDN可以看作是网络上的服务器, E-UTRAN可以看作是遍布城市的各个基站(可以是大的铁塔基站,也可以是室内悬挂的只有路由器大小的小基站),而EPC可以看作是运营商(中国移动/联通/电信)的核心网服务器,核心网包括很多服务器,有处理信令的,有处理数据,也有处理计费策略的等等。

UE
User Equipment, 用户设备,就是指用户的手机,或者是其他可以利用LTE上网的设备。

eNB
eNodeB, 它为用户提供空中接口(air interface), 用户设备可以通过无线连接到eNB, 也就是我们常说的基站,然后基站再通过有线链接到运营商的核心网。在这里注意,我们所说的无线通信,仅仅只是手机与基站这一段是无线的,其他部分例如基站与核心网的连接,基站与基站之间互相的链接,核心网中各设备的连接全部都是有线连接的。一台基站(eNB)要接受很多台UE的接入,所以eNB要负责管理UE,包括资源分配,调度,管理接入策略等。

MME
Mobility Management Entity,核心网中最重要的实体之一,提供以下功能:
1. NAS信令传输
2. 用户鉴权与漫游管理(S6a)
3. 移动性管理
4. EPS承载管理
在这里所述的功能中,NAS信令指的是三层信令,包括EMM,ESM和NAS安全。然后移动性管理主要有寻呼,TAI管理和切换。承载主要指EPS承载(bearer)的建立,修改和修改等。

S-GW
Servicing Gateway, 主要负责切换中数据业务的传输。

P-GW
PDN Gateway, PDN,Packet Data Network, 通俗地讲,可以理解为互联网,这是整个LTE架构与互联网的接口处,所以UE如果想访问互联网就必须途径P-GW实体,从另外一方面说,如果想通过P-GW而访问互联网的话,必须有IP地址,所以P-GW负责了UE的IP地址分配工作,同时提供IP路由和转发的功能。此外,为了使互联网的各种业务能够分配给不同的承载,P-GW提供了针对每一个SDF和每一个用户的包过滤功能(也就是说在P-GW处,进出的每一个包属于哪个级别的SDF和哪一个用户都已经被匹配好了,这里SDF指Service Data Flow,意思就是P-GW能区分每一个用户的不同服务的数据包,从而映射到不同的承载上去。)。此外 P-GW还有其他功能,比如根据用户和服务进行不同的计费和不同的策略,这个对每个运营商都会有差异。

HSS
Home Subscriber Server, 归属用户服务器,这是存在于核心网的一个数据库服务器,里面存放着所有属于该核心网的用户的数据信息。当用户链接到MME的时候,用户提交的资料会和HSS数据服务器中的资料进行比对来进行鉴权。

PCRF
Policy and Charging Rules Function, 策略与计费规则,它会根据不同的服务定制不同的PCC计费规则。

SPR
Subscriber Profile Repository, 用户档案库。这个实体为PCRF技工用户的信息,然后PCRF根据其提供的信息来指定相应的规则。

OCS
Online Charging System, 在线计费系统。

OFCS
Offline Charging System, 离线计费系统,对计费的记录进行保存。

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