UMTS - Rede Evolved Packet Core (EPC)

No trabalho de arquitetura inicial para o sistema evoluído 3GPP, foram apresentadas duas visões sobre a implementação da mobilidade com os protocolos do plano do usuário e do plano de controle.

O primeiro foi promovido como o bom desempenho do GPRS Tunneling Protocol (GTP), enquanto o outro defendeu os novos (e chamados "base" do IETF) protocolos.

Ambos tinham bons argumentos do seu lado -

  • GTP evolution- Este protocolo provou sua utilidade e capacidades para os operadores e teve muito sucesso nas operações de grande escala. Ele foi projetado exatamente para as necessidades das redes móveis PS.

  • IETF based protocols- IETF é o órgão de padrões de fato para a Internet. Seus protocolos de mobilidade evoluíram do foco no cliente de rede baseado em IP móvel para "Proxy Mobile IP (MIP)". O PMIP foi padronizado no sistema paralelo 3GPP Evolved. (Mas a base de cliente Mobile IP é usada em EPS em conjunto com suporte de acesso não 3GPP.)

EPC para acesso 3GPP em não roaming

As funções fornecidas pelos pontos de referência e os protocolos empregados são -

LTE-Uu

LTE-Uu é o ponto de referência para interface de rádio entre EU e eNodeB, engloba plano de controle e plano do usuário. A camada superior do plano de controle é chamada de "Controle de recursos de rádio" (RRC). Ele é empilhado em "Protocolo de Convergência de Dados de Pacote" (PDCP), Controle de Link de Rádio e camadas MAC.

S1-U

SI-U é o ponto para o tráfego do plano do usuário entre o eNodeB e o serviço de referência GW. A principal atividade por meio deste benchmark é transferir pacotes IP encapsulados para usuários decorrentes do tráfego ou formato de túnel. O encapsulamento é necessário para realizar o link IP virtual entre o eNodeB e o serviço GW, mesmo durante a movimentação da UE, e assim permitir a mobilidade. O protocolo utilizado é baseado em GTP-U.

S1-MME

S1-MME é o ponto para o plano de controle entre o eNodeB e a referência MME. Nele são realizadas todas as atividades de controle, por exemplo, sinalização para fixação, desprendimento e estabelecimento do suporte da mudança, procedimentos de segurança, etc. Observe que parte desse tráfego é transparente para a E-UTRAN e trocado diretamente entre a UE e os Estados-Membros, é uma parte designada por sinalização de "estrato de não acesso" (NAS).

S5

S5 é o benchmark que inclui o plano de controle e usuário entre GW e PDN GW Service e se aplica apenas se ambos os nós residirem no HPLMN; o ponto de referência correspondente ao servir GW é VPLMN é chamado S8. Conforme explicado acima, duas variantes de protocolo são possíveis aqui, um aprimoradoGPRS Tunneling Protocol (GTP) and Proxy Mobile IP (PMIP).

S6a

S6a é o ponto de referência para a troca de informações relativas a equipamentos de assinaturas (download e eliminação). Corresponde ao ponto de referência Gr e D no sistema existente e é baseado no protocolo DIAMETER.

SGi

Este é o ponto de saída do DPR e corresponde ao ponto de referência Gi GPRS e Wi em I-WLAN. Os protocolos IETF são baseados aqui para os protocolos do plano do usuário (ou seja, encaminhamento de pacotes IPv4 e IPv6) e o plano de controle como DHCP e raio / diâmetro para configurar o endereço IP / protocolo de rede externa são usados.

S10

S10 é um ponto de referência para fins de realocação do MME. É uma interface de plano de controle puro e o protocolo GTP-C avançado é usado para esse propósito.

S11

S11 é um ponto de referência para o plano de controle existente entre o serviço MME e GW. Ele emprega o protocolo avançado GTP-C (GTP-C v2). O (s) titular (es) dos dados entre o eNodeB e o servidor GW são controlados pela concatenação S1-S11 e MME.

S13

S13 é o ponto de referência para Equipment Identity Register (EIR) e MME, e é usado para controle de identidade (por exemplo, com base em IMEI, se na lista negra). Ele usa o protocolo de diâmetro SCTP.

Gx

Gx é o ponto de referência da política de filtragem de políticas QoS e controla a carga entre PCRF e PDN GW. Ele é usado para fornecer filtros e regras de preços. O protocolo utilizado é o DIÂMETRO.

Gxc

Gxc é o ponto de referência que existe em mais de Gx, mas está localizado entre GW e PCRF e serve apenas se PMIP for usado em S5 ou S8.

Rx

Rx é definido como uma função de aplicativo (AF), localizada no NDS e PCRF para a troca de informações de política e faturamento; ele usa o protocolo DIAMETER.

EPC para acesso 3GPP em roaming

Em roaming, neste caso, o plano do usuário -

Estende-se de volta ao HPLMN (por meio de uma rede de interconexão), o que significa que todo o tráfego do usuário da UE é roteado por um PDN GW no HPLMN, onde os DPRs estão conectados; ou

Para uma forma de tráfego mais otimizada, ele deixa um PDN GW no VPLMN para um PDN local.

O primeiro é chamado de "tráfego roteado doméstico" e o segundo é chamado de "breakout local". (Observe que o segundo termo também é usado na discussão de otimização de tráfego para NBs / eNodeB residenciais, mas com um significado diferente porque no conceito de roaming 3GPP, o plano de controle sempre envolve o HPLMN).

Interação entre EPC e Legacy

Desde o início, ficou claro que o sistema 3GPP Evolved irá interoperar perfeitamente com os sistemas 2G e 3G existentes, 3GPP PS amplamente implantado ou, mais precisamente, com GERAN e UTRAN GPRS base (para aspectos de interoperação com o antigo sistema CS para o tratamento de voz otimizada).

A questão do projeto arquitetônico básico para 2G / 3G em EPS é a localização do mapa GGSN. Duas versões estão disponíveis, e ambas são suportadas -

  • The GW used - É o caso normal onde servir o GW termina o plano do usuário (como visto na rede GPRS existente).

    O plano de controle é concluído no MME, de acordo com a distribuição dos usuários e plano de controle no EPC. Os pontos de referência S3 e S4 são introduzidos e são baseados em GTP-U e GTP-C, correspondentemente. S5 / S8 é encadeado ao PDN GW. A vantagem é que a interoperabilidade é suave e otimizada. A desvantagem é que para este tipo de interoperabilidade, o SGSN deve ser atualizado para Rel. 8 (devido aos novos recursos de suporte necessários no S3 e S4).

  • The PDN GW- Neste caso, a herança de benchmark inalterada Gn (em roaming, seria Gp) é reutilizada entre SGSN e PDN GW, tanto para o plano de controle quanto para o plano do usuário. A vantagem desse uso é que o SGSN pode ser pré-Rel. 8. Além disso, ele carrega uma certa restrição nas versões IP, transferência e protocolo S5 / S8.

Interação com o sistema antigo 3GPP CS

Durante a fase de design 3GPP Evolved, ficou claro que o sistema CS legado, com sua comunicação de "voz" de serviço mais importante, não poderia ser ignorado pelo novo sistema. Os operadores eram simplesmente muito relacionados com os investimentos no campo e, portanto, um interfuncionamento muito eficiente foi solicitado.

Duas soluções foram desenvolvidas -

  • Continuidade de chamada de voz de rádio única (SRVCC) para transferir chamadas de voz de LTE (com voz sobre IMS) para o sistema legado.

  • CS fallback - Habilitando um movimento temporário para o CS legado antes que uma atividade de entrada ou saída de CS seja realizada.

Continuidade de chamada de voz de rádio única (SRVCC)

Nesta solução escolhida pelo 3GPP para SRVCC com GERAN / UTRAN, um MSC especialmente reforçado é conectado por meio de um novo plano de controle de interface para MME.

Observe que o MSC que atende à UE pode ser diferente do que oferece suporte à interface Sv. No IMS, um servidor de aplicativos (AS) para SRVCC é necessário. Sv é baseado em GTPv2 e ajuda a preparar recursos no sistema de destino (acesso e rede central e a interconexão entre CS e domínio IMS), ao mesmo tempo em que está conectado para acessar a fonte.

Da mesma forma, com SRVCC CDMA 1xRTT requer 1xRTT Server (IWS) interoperável, que suporta a interface e retransmissão de sinal de / para 1xRTT MSC servindo o UE S102 com o mesmo propósito. S102 é uma interface de túnel e transmite mensagens de sinalização 1xRTT; entre MME e UE estes são encapsulados.

CS Fallback

Servindo GW e PDN GW não são separados (S5 / S8 não é exposto) e o VLR é integrado com o servidor MSC. Uma nova interface SG é introduzida entre o MSC Server / VLR e o MME, permitindo procedimentos combinados e coordenados. O conceito consiste em -

  • Retransmissão de sinal para encerrar a solicitação CS (chamadas de entrada, tratamento de serviço adicional acionado pela rede ou SMS Legacy) do Servidor MSC para MS no SG e vice-versa;

  • Os procedimentos operacionais combinados entre o domínio PS e o domínio CS.

Interação com acesso não 3GPP

O interfuncionamento com diferentes sistemas de redes de acesso 3GPP (denominado não 3GPP / acesso) foi um alvo importante para a SAE; isso deve ser feito sob a égide do EPC. Essa interoperabilidade pode ser alcançada em diferentes níveis (e de fato, isso foi feito na camada 4 com VCC / SRVCC). Mas para o tipo genérico de interoperação, parecia necessário contar com mecanismos genéricos, portanto, o nível de IP parecia mais apropriado.

Em geral, os sistemas completos para redes móveis e fixas possuem uma arquitetura semelhante à descrita acima. Para o sistema 3GPP evoluído, normalmente há uma rede de acesso e uma rede central. No sistema 3GPP evoluído da arquitetura de interoperação, outros sistemas de tecnologias de acesso se conectam ao EPC.

Em geral, o sistema de rede móvel completo e os sistemas de rede fixa têm uma arquitetura semelhante à descrita em Sistema 3GPP evoluído e normalmente consistem em uma rede de acesso e uma rede central.

Também foi decidido permitir dois tipos diferentes de interoperabilidade, com base na propriedade dos sistemas de acesso. Para redes com confiança de acesso não 3GPP, presume-se que a comunicação segura entre elas e o EPC seja implementada e que a proteção robusta dos dados seja suficientemente garantida.