网络分流器-移动互联网采集器之LTE网络结构

1 网络分流器-移动互联网采集器-TDD-LTE网络结构概述
戎腾网络分流器系列之移动互联网采集器: LTE的系统架构分成两部分,包括演进后的核心网EPC(MME/S-GW)和演进后的接入网E-UTRAN。演进后的系统仅存在分组交换域。
网络分流器-移动互联网采集器之LTE网络结构
LTE接入网仅由演进后的节点B(evolved NodeB)组成,提供到UE的E-UTRA控制面与用户面的协议终止点。eNB之间通过X2接口进行连接,并且在需要通信的两个不同eNB之间总是会存在X2接口。LTE接入网与核心网之间通过S1接口进行连接,S1接口支持多—多联系方式。

与3G网络架构相比,接入网仅包括eNB一种逻辑节点,网络架构中节点数量减少,网络架构更加趋于扁平化。扁平化网络架构降低了呼叫建立时延以及用户数据的传输时延,也会降低OPEX与CAPEX。

由于eNB与MME/S-GW之间具有灵活的连接(S1-flex),UE在移动过程中仍然可以驻留在相同的MME/S-GW上,有助于减少接口信令交互数量以及MME/S-GW的处理负荷。当MME/S-GW与eNB之间的连接路径相当长或进行新的资源分配时,与UE连接的MME/S-GW也可能会改变。

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此为戎腾网络分流器-RTL6402移动互联网采集器

支持1600万用户,支持64个10G,支持3G和4G,支持IPV4关联成功率达99%

1.1 EPC与E-UTRAN功能划分

与3G系统相比,由于重新定义了系统网络架构,核心网和接入网之间的功能划分也随之有所变化,需要重新明确以适应新的架构和LTE的系统需求。针对LTE的系统架构,网络功能划分如下图:

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eNB功能:

1) 无线资源管理相关的功能,包括无线承载控制、接纳控制、连接移动性管理、上/下行动态资源分配/调度等;

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2) IP头压缩与用户数据流加密;

3) UE附着时的MME选择;

4) 提供到S-GW的用户面数据的路由;

5) 寻呼消息的调度与传输;

6) 系统广播信息的调度与传输;

7) 测量与测量报告的配置。

MME功能:

1) 寻呼消息分发,MME负责将寻呼消息按照一定的原则分发到相关的eNB;

2) 安全控制;

3) 空闲状态的移动性管理;

4) SAE承载控制;

5) 非接入层信令的加密与完整性保护。

服务网关功能:

1) 终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包;

2) 支持由于UE移动性产生的用户平面切换。

1.2 E-UTRAN接口的通用协议模型

E-UTRAN接口的通用协议模型如下图所示,适用于E-UTRAN相关的所有接口,即S1和X2接口。E-UTRAN接口的通用协议模型继承了UTRAN接口的定义原则,即控制面和用户面相分离,无线网络层与传输网络层相分离。继续保持控制平面与用户平面、无线网络层与传输网络层技术的独立演进,同时减少了LTE系统接口标准化工作的代价。

1.3 S1接口

S1接口是MME/S-GW网关与eNB之间的接口,S1接口与3G UMTS系统Iu接口的不同之处在于,Iu接口连接包括3G核心网的PS域和CS域,S1接口只支持PS域。

1.3.1 S1接口的用户平面

用户平面接口位于E-NodeB和S-GW之间,S1接口用户平面(S1-UP)的协议栈如下图所示。S1-UP的传输网络层基于IP传输,UDP/IP之上的GTP-U用来传输S-GW与eNB之间的用户平面PDU。

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GTP-U协议具备以下特点:

1) GTP-U协议既可以基于IPv4/UDP传输,也可以基于IPv6/UDP传输;

2) 隧道端点之间的数据通过IP地址和UDP端口号进行路由;

3) UDP头与使用的IP版本无关,两者独立。

S1用户面无线网络层协议功能:

1) 在S1接口目标节点中指示数据分组所属的SAE接入承载;

2) 移动性过程中尽量减少数据的丢失;

3) 错误处理机制;

4) MBMS支持功能;

5) 分组丢失检测机制;

1.3.2 S1接口控制面

S1控制平面接口位于E-NodeB和MME之间,传输网络层是利用IP传输,这点类似于用户平面;为了可靠的传输信令消息,在IP曾之上添加了SCTP;应用层的信令协议为S1-AP。S1接口控制面协议栈如下图所示:

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S1控制面功能:

1) SAE承载服务管理功能(包括SAE承载建立、修改和释放);

2) S1 接口UE上下文释放功能;

3) LTE_ACTIVE状态下UE的移动性管理功能(包括Intra-LTE切换和Inter-3GPP-RAT切换);

4) S1接口的寻呼;

5) NAS信令传输功能;

6) S1接口管理功能(包括复位、错误指示以及过载指示等);

7) 网络共享功能;

8) 漫游于区域限制支持功能;

9) NAS节点选择功能;

10) 初始上下文建立过程;

11) S1接口的无线网络层不提供流量控制和拥塞控制功能。

1.4 X2接口

X2接口是eNB与eNB之间的接口。X2接口的定义采用了与S1接口一致的原则,体现在X2接口的用户平面协议结构与控制平面协议结构均与S1接口类似。

1.4.1 X2接口用户平面

X2接口用户平面提供eNB之间的用户数据传输功能。X2-UP的协议栈结构如下图所示,X2-UP的传输网络层基于IP传输,UDP/IP协议之上采用GTP-U来传输eNB之间的用户面PDU。

1.4.2 X2接口控制平面

X2接口控制平面协议栈如下图所示,LTE系统X2接口的定义采用了与S1接口一致的原则,其传输网络层控制平面IP层的上面也采用了SCTP,为信令提供可靠的传输。应用层信令协议表示为X2-AP。
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1) 支持LTE_ACTIVE状态下UE的LTE接入系统内的移动性管理功能;

2) X2接口自身的管理功能,如错误指示等;

3) 上行负荷管理功能。
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上面此台设备为戎腾RT9807移动互联网采集器,支持160个10G或者20个100G ,支持4800万用户,支持IPV4和IPV6双线解析.采用NPS400多核处理板!
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