1 EPS系统架构

爱卫生

前言：
    与UMTS系统相比，LTE/SAE网络在无线传输技术、空中接口协议和系统结构等方面都发生了革命性的变化。对应的无线接入网和核心网被称为E-UTRAN和EPC(Evolved Packet Core），并将整个系统命名为EPS（演进的包交换系统Evolved Packet System)。也就是说：EPS=E-UTRAN+EPC。EPS的一个重要目标是将所有的业务和应用集合在一个简单而通用的网络架构上，为用户提供更丰富、更高质量、更无缝的业务体验，同时为运营商提供更加灵活且可靠的控制机制。

爱卫生

   为了更清晰、全面地了解EPS的网络架构图1.1示出了从GSM网络开始，3GPP移动通信网络架构向后演进的几个主要进程。
                                                        

图1.1 网络架构演进示意图

   可以看出，GSM网络仅仅存在于电路域（CS)，支持的业务主要是语音业务，并支持PSTN固定网络的话音互通。当网络演进到GPRS/EDGE阶段时，系统引入了分组域（PS)的概念。因此，可以提供一些基于IP的基本数据业务。随后，当网络演进到UMTS阶段，且引入了IP多媒体子系统（IMS)体系架构后，系统在PS域核心承载网之上增加了新的一层---IMS域，此时，话音业务除了通过传统的CS域提供以外，还可以通过IMS域来提供VOIP语音，同时基于的VOIP话音能够实现与CS话音以及PSTN话音的互通。最后，网络演进到目前的EPS阶段时，相比3G IMS架构，该架构将基于一个纯PS域的全IP架构，完全取消了CS域，同时进一步增强了IMS域对整个网络的业务控制能力。

   需要说明的是，IMS核心网属于业务控制层；而EPS系统对应的演进的分组核心网（EPC)则属于数据链路层，即传统核心网。

   UMTS系统由CN(核心网）、UTRAN(无线接入网）和UE（用户设备）3部分组成，其中CN与UTRAN之间的接口定义为Iu接口（包括Iu-CS和Iu-PS)，UTRAN与UE之间的接口定义为Uu接口。

   域UMTS系统类似，EPS系统也由EPC、E-UTRAN和UE 3部分组成。对比可以看出，在无线接入网部分，UMTS系统的无线接入网由Node B与RNC两个实体构成，而EPS系统的无线接入网仅仅由eNodeB实体构成，即采用了更为扁平化的系统架构。在核心网方面，UMTS系统的核心网由CS域与PS域构成，而EPS系统的核心网则取消了CS域，仅仅由纯PS域实体组成。

   为了更清晰地阐述EPS网络与UMTS、IMS网络之间的关系，图1.2示出了移动通信网络的整体架构。如图1.2所示，UMTS系统核心网的PS域及CS域分别连接至IP网（公共IP网或私有IP网）和PSTN电话网。若部署了IMS核心网，PS域的GGSN实体将可以连接到IMS核心网的P-CSCF，提供实时及非实时的IP多媒体业务。类似的，EPC核心网也可以既直接连接至IP网，也连接至IMS核心网提供IP多媒体业务。

   HSS是HLR的演进与升级，主要负责管理用户的各种签约数据，位于整个网络的中心，为整个核心网提供支撑。

图1.2 3GPP移动通信网络整体架构图

   从IMS网络的角度来看，基于它仅仅是业务控制层，对于下层，是采用了PS域承载还是EPC承载对IMS核心网来讲都是一样的。因此，IMS网络的部署与EPS网络的部署是相互独立的。正是由于这种灵活性，使得运营商在未来进行EPS网络部署时有了多种选择。

爱卫生

    为了达到简化信令流程和缩短时延的目的，E-UTRAN舍弃了UTRAN的传统RNC/NodeB两层结构，完全由多个eNodeB的一层结构组成，整体网络拓扑结构如图1.3所示。在E-UTRAN中，eNodeB之间底层采用IP传输，在逻辑上通过X2接口互相连接，也就是常说的Mesh型网络。这样的网络结构设计，可以有效地支持UE在整个网络内的移动性，保证用户的无缝切换。每个eNodeB通过S1接口，与MME/SGW相连接，而S1接口，也是采用了全部或部分Mesh型的连接形式，即一个eNodeB可以与多个MME/SGW互联，反之亦然。

图1.3 E-UTRAN的网络架构   

    不难看出，与E-UTRAN系统相比，E-UTRAN将NodeB和RNC融合为一个网元eNodeB，因此，系统中将不再存在Iub接口，而X2接口类似于原系统中的Iur接口，S1接口类似于Iu接口，但均有较大简化。
    具体来讲，eNodeB是在UMTS系统NodeB原有功能基础上，增加了RNC的物理层、MAC层、RRC层、以及调度、接入控制、承载控制、移动性管理和小区间无线资源管理等功能，即eNodeB实现了接入网的全部功能。MME/SGW则可以看成一个边界节点，作为核心网的一部分，类似UMTS系统中的SGSN。
   总结起来，新的网络结构可以带来如下好处。
  （1）网络扁平化使得系统延时减少，从而改善了用户体验，可开展更多业务。
  （2）网元数目减少，使得网络部署更为简单，网络的维护更加容易。
  （3）取消了RNC的集中控制，避免单点故障，有利于提高网络稳定性。

alhll

学些了，楼主水平高

lsjier

{:soso_e113:}~~~~~~~~~~~`

olleh

架构和标准一直在更新呢

chsh123

学习~~~

haibin606

学习学习，谢谢楼主！

zzz

浅显易懂~~~~

jayqi

感谢楼主，讲解简单易懂

carlxu

非常感谢楼主

m8502055

這是一篇非常好的入門介紹

apollo0687

好东东，学习了

yufengchang

嗯，系统架构，不错不错

MarsLiu

不错。期待持续更新～～～

tlkwork

基础知识啊

Mr_Muscle

言简意赅，楼主总结得好！

maqizhao

基础知识,大爱!!!