LTE核心网架构及协议功能区分

在LTE系统中，不仅对无线接入网架构进行了调整和优化，也提出了新的核心网架构，即EPC，进一步将控制与承载分离。如图4-7所示，该图示出了无线接入网与核心网的功能区分示意。eNode B为网络侧收发用户数据的节点设备，属于无线接入网。MME和S-GW均是核心网的边缘网关，分别完成对接入网的控制数据及用户数据的处理；此外，P-GW作为核心网的数据网关，能够实现用户数据在全网的路由，从而完成全程全网的用户间通信，因此，MME、S-GW和P-GW均属于核心网。

从影响数据传输的控制面和用户面进行分析，涉及的核心网的网元主要有：移动性管理实体（Mobility Management Entity，MME）、业务网关（Serving GateWay，S-GW）和PDN网关（PDN GateWay，P-GW）。此外，为了对用户信息进行管理、业务流量进行计费，EPC还包括其他逻辑节点，如用户归属服务器（Home Subscriber Server，HSS）、策略控制和计费规则功能（Policy Control and charging Rules Function，PCRF）。

下面主要针对MME、S-GW、P-GW进行介绍。

1.移动性管理实体（MME）

MME是核心网的控制节点，主要负责处理UE与核心网之间的信令。在UE与核心网交互使用的协议属于非接入层协议（NAS Pro-tocol）。MME的功能主要包括：

1）与承载管理相关的功能：包括建立、维持和释放承载。该过程由NAS协议中的会话管理层来执行。承载包括无线承载（Radio Bearer，RB）和无线接入承载（Radio Access Bearer，RAB）。RB是指终端与eNode B之间的连接方式，而RAB是指终端与核心网设备S-GW之间的连接方式。当MME收到终端的请求后，将会控制eNode B为UE分配相应资源，建立无线承载，并控制S-GW与eNode B间建立S1-u承载。

2）与连接相关的功能：包括建立用户终端与网络间的安全性的连接。该过程由NAS协议中的连接或移动性管理实体执行。MME将对跟踪区列表进行管理。当用户终端发起请求后MME将根据用户请求中的信息，为其选择S-GW和P-GW。MME还负责终端的移动性管理，包括LTE网络内部的用户切换及LTE与2G/3G系统之间切换时的SGSN选择。(www.xing528.com)

图4-7 无线接入网与核心网的协议架构

2.业务网关（S-GW）

用户的所用IP包均通过S-GW传送到核心网。当用户在不同eNode B之间进行移动时，S-GW执行数据承载的本地移动性锚点功能。为避免用户终端每次激活时传输终端的承载信息，S-GW将在用户终端处于空闲状态时保留其承载信息，并临时对下行数据进行缓存，以等待MME下行对UE进行寻呼以对承载进行重建。在访问网络中，S-GW还执行诸如计费信息收集等额外功能，并将所收集到的信息发送给计费系统。此外，S-GW还执行合法监听功能。当与诸如GPRS和UMTS等其他3GPP系统发生互操作时，S-GW作为LTE系统的移动性锚点。

3.PDN网关（P-GW）

P-GW是核心网的数据网关，是移动通信系统与外部其他通信系统通信的出口。对于移动通信系统内部来说，P-GW主要负责为用户分配IP地址，并为不同业务提供QoS保证。P-GW具有包过滤功能，通过为不同的业务建立业务流模板（Traffic Flow Template，TFT），从而把用户的下行数据IP包分配给不同的QoS承载。当与诸如cdma2000和WiMAX等其他非3GPP系统发生互操作时，P-GW作为LTE系统的移动性锚点。