LTE协议

架构见 23.401

S1：

S1 信令传输：eNodeB-MME，TS36.412，S1 signalling transport

S1 AP：eNodeB-MME，TS36.413，S1 Application Protocol，基于SCTP的ASN.1 ITU X.680

S1 UP：eNB-SGW，TS36.414， S1 data transport

S10（MME-MME），S11（MME-SGW）：

29.274；23.401

S6a（MME-HSS）：

29.281；29.272

RFC3588 Diameter

S3：SGSN-MME

29.274

S5，S8：S1-U的数据

S5接口是本地S-GW连接到本地PDN-GW时使用的接口，S8是与外地PDN-GW连接使用的接口。
相同plmn的sgw和pgw的接口是s5，不同plmn的sgw和pgw接口是s8。

SGW（Serving GateWay，服务网关）是终端接入EPC的“代理”，而PGW是终端接入互联网的“代理”，当终端需要访问互联网时，显然需要SGW和PGW之间建立通信。

在一个完全IP化的核心网环境中，就需要采用IP over IP技术来传递上层数据了，也就是建立隧道，GTP就是选择之一。

SGW网元的功能相对简单，它只需要在MME的控制下进行数据包的路由和转发，即将接收到的用户数据转发给指定的PGW网元，又因为接收和发送均为GTP协议数据包，从而也不需要对数据包进行格式转化，简单来讲SGW就是GTP协议数据包的双向传输通道。同厂家的SGW与PGW网元可以合设。

PGW（PDN GateWay，PDN网关）作用1： IP地址分配：PGW负责为接入的用户分配IP地址，此后数据包的传输在此IP地址下进行，PGW分配的地址类型包括IP V4、IP V6或者IPV4+IPV6。

PDN作用2：会话和承载管理，LTE网络中用户附着的同时即建立默认承载（Default Bearer）并为终端分配IP地址，从而为用户提供“永久在线”的功能特性，降低了其在有收发数据时再建立连接而导致的时延，默认承载建立后，在有高QoS业务的情形下可以再建立专有承载；

例如EPC网络用户访问Web网页的操作，由于该业务请求对数据包时延的要求不是很高，则会在默认承载上进行数据包的收发；如果用户发起了语音呼叫，则由于默认承载无法保证传输时延、丢包率等要求，此时需要由PCRF网元进行判断并触发，要求PGW为用户创建专有承载，并在此承载上传送语音数据包，以提高语音通话的质量，保证良好的用户体验。此外，在语音通话结束后，专有承载将会被删除，而默认承载却会在用户联网期间一直保留。

公用数据网(PDN) Public Data Network

MME（Mobility Management Entity）是3GPP协议LTE接入网络的关键控制节点，它负责空闲模式的UE(User Equipment)的定位，传呼过程，包括中继，简单的说MME是负责信令处理部分。

它涉及到bearer激活/关闭过程，并且当一个UE初始化并且连接到时为这个UE选择一个SGW(Serving GateWay)。通过和HSS交互认证一个用户，为一个用户分配一个临时ID。

MME的功能：

1、接入控制，包括安全和许可控制。

2、移动性管理

移动网络必须清楚知晓用户当前的位置信息，对EPC网络自然也不例外。EPC网络中的位置区称为TA（Tracking Area），它与MSCS管理的位置区LA（Location Area）和SGSN管理的路由区RA（Routing Area）类似，用于EPC系统的用户移动性管理。根据场景不同，可分为：同一MME内不同eNodeB之间的位置更新、不同MME之间的位置更新、周期性位置更新等，所有位置更新成功的结果是终端将当前自己所在的位置区TA通知到网络，并在MME、HSS网元中记录下来。

3、附着与去附着

终端在进行实际业务之前必须完成在网络中的注册过程，该过程称为附着。附着成功的终端将获得网络分配的IP地址，提供“永久在线”的IP连接；与传统2/3G网络所不同的是，EPS网络直接通过初始化附着为用户建立默认承载，而2/3G网络的用户需要在附着之后，进行激活PDP上下文的过程中才会为其分配IP地址。

当终端不需要或者不能够继续附着在网络时，将会发起去附着流程，根据发起方不同，去附着可以由UE、MME或HSS发起，MME发起的去附着可能由于终端长时间没有与网络交互，而HSS发起的去附着是由于用户的签约、计费信息等原因，网络主动断开与终端的连接；根据是否成功通知到终端，又分为显示和隐私去附着，其中前者指相互用信令通知到对方，后者是指网络侧主动发起，但由于无线条件限制而无法通知到终端的情形。

4、会话管理功能

包括对EPC承载的建立、修改和释放；与2G/3G网络交互时，完成EPC承载于PDP上下文之间的有效映射；接入网侧承载的建立和释放；根据APN和用户签约数据选择合适路由

5、SGW与PGW的选择

当用户有数据业务请求时，MME需要选择一个SGW/PGW，将用户数据包转发出去。

HSS(Home Subscriber Server,归属签约用户服务器)是EPS中用于存储用户签约信息的服务器,是2G/3G网元HLR的演进和升级,主要负责管理用户的签约数据及移动用户的位置信息。

HSS是用于存储用户签约信息的数据库。该设备的主要功能包括：存储用户签约信息、用户鉴权、位置信息管理等

用户数据包括：

用户信息，主要是IMSI、MSISDN、IMEI/IMEISV、purged状态标识、2G/3G/LTE用户接入控制标识（Access Restriction Data），UE-AMBR等

ODB信息(移动禁止功能)

EPS APN签约信息，主要是APN签约上下文；每个用户签约信息支持的APN最大数量不少于20个[不小于50个为可选功能]；QOS签约数据，遵从3GPP TS23.203的规定，能支持23.203定义的最大速率；PDN Type；位置相关信息，主要包括MME标识、RSZI（Regional Subscription Zone Identity）列表等用户计费相关信息；鉴权信息，主要包括K，以及用户鉴权算法标识。

APN在HSS中配置需要与PGW一致，否则不能访问该网，配置如：

APN名称：ims
QoS信息：QCI=5;ARP=2
IP地址分配方式：IPV4动态分配
上下行带宽：40000000

QoS（Quality of Service，服务质量）指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力,
是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。

–分配和保持优先级（ARP）：ARP参数可同时应用于GBR和Non-GBR承载，其主要目的是用于决定一个承载建立或承载修改的请求
是否能够被接受，也可以用于决定一个承载建立或承载修改的请求因为系统资源受限而被拒绝。另外，eNodeB还可以使用ARP参数
来决定当系统处于资源受限时哪个承载可以被释放。一个承载的ARP参数仅在承载建立成功之前起作用，当承载建立成功后对承载
特性的修改仅限于QCI、GBR、MBR以及AMBR等参数。

QCI (QoS Class Identifier)是一个标度值，用于衡量特定的提供给SDF（服务数据流）的包转发行为（如丢包率，包延迟预算），
它同时应用于GBR和Non-GBR承载，用于指定访问节点内定义的控制承载级分组转发方式（如调度权重、接纳门限、队列管理门限、
链路层协议配置等），这些都由运营商预先配置到接入网节点中。
–QoS分类标识（QCI）：QCI参数可同时应用于GBR和Non-GBR承载，用于指定访问节点内定义的控制承载等级的分组包转发方式，
如调度权重、接入门限、队列管理门限、链路层协议配置等。QCI参数可以由运营商预先配置。
使用QCI参数可以有效减小QoS参数传输时的数据量，也便于不同厂商间产品的互连互通。

所谓GBR，是指承载要求的比特速率被网络“永久”恒定的分配，即使在网络资源紧张的情况下，相应的比特速率也能够保持。
MBR(Maximum Bit Rate)参数定义了GBR Bear在资源充足的条件下，能够达到的速率上限。MBR的值必须大于或等于GBR的值。
相反的，Non－GBR指的是在网络拥挤的情况下，业务（或者承载）需要承受降低速率的要求，
由于Non－GBR承载不需要占用固定的网络资源，因而可以长时间地建立。而GBR承载一般只是在需要时才建立。
在接口上使用QCI而不是传输一组QoS参数主要是为了减少接口上的控制信令数据传输量，
并且在多厂商互连环境和漫游环境中使得不同设备/系统间的互连互通更加容易，由此，需要规定一定数量的处理行为
(类似于DiffServ中规定的Per-Hop行为)。
以下是LTE里关于不同QCI的说明：
GBR
QCI=1: Example Services: Conversational voicemscbsc
　　QCI=2: Conversational Video (Live streaming)
　　QCI=3: Real Time Gaming
　　QCI=4: Non-conversational voice (buffered streaming) [1]
Non-GBR
QCI=5: IMS signaling
　　QCI=6: Video (buffered streaming), TCP-based (e.g. www, email, chat, ftp, p2p file sharing, progressive video,etc)
　　QCI=7: Voice, Video (live streaming), interactive gaming
　　QCI=8: Video (buffered streaming), TCP-based (e.g. www, email, chat, ftp, p2p file sharing, progressive video,etc)
　　QCI=9: Video (buffered streaming), TCP-based (e.g. www, email, chat, ftp, p2p file sharing, progressive video,etc) [1]