EPC核心网系统架构

宽带接入系统介绍TD-LTE宽带接入系统是基于3GPPTD-LTE标准的宽带专网系统，用于满足各种类型的行业性通信需求。该系统主要由终端系统CPE、无线接入网络E-UTRAN、分组核心网络EPC、操作维护系统eOMC组成。Page4TD-LTE背景TD-LTE背景随着移动通信技术的不断成熟和用户需求的不断提升，宽带无线接入的概念开始被越来越多的运营商和用户关注。相比较于WiFi和WiMAX等无线接入方案的迅猛发展，3GPP组织制定的HSDPA、HSUPA虽然在支持移动性和QoS方面有较大优势，但是在无线频谱利用率和传输时延等方面有所落后。此外，一方面目前的数据类业务种类繁多且数据量大，对空口的数据传输数率提出了更高的要求。另一方面OFDM技术为核心的无线接入技术逐渐成熟，大幅度提升空口速率可以变为现实。因此目前HSDPA提供的14.4Mbit/s峰值速率已经无法满足需求。为此3GPP组织经过认真的讨论决定使用现在为3G分配的频段，采用新的技术来进行网络演进，并为此制定长期演进计划LTE（LongTermEvolution，长期演进）。Page5TD-LTE宽带接入系统网络组成Page6TD-LTE宽带接入系统组成终端系统CPE用于完成用户各种业务功能;无线接入网络E-UTRAN由eNodeB组成，主要实现接入网功能，包括空口处理、S1口处理等;分组核心网络EPC作为宽带接入系统的核心网，主要为用户提供高速的移动宽带接入业务，并为用户提供会话管理、移动性管理、承载管理及切换管理等功能；操作维护系统eOMC主要完成对于接入网子系统、核心网子系统和用户签约数据库的操作维护管理等功能。Page7EPC分组核心网组成TGWPage8EPC分组核心网组成EPC分组核心网由xGW（S-GW、PGW）、TGW(集群xGW)、移动管理实体（MobilityManagementEntity，MME）、归属用户服务器（HomeSubscriberServer，HSS）、PCRF、DNS、CG等实体构成。xGW，负责用户面数据路由处理，管理和存储终端的承载信息，同时承担终端接入PDN的网关功能，分配用户IP地址；MME,控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储UE相关信息，比如UE用户标识、移动性管理状态等，为用户分配临时标识。处理MME和UE之间的所有非接入层消息;HSS,存储并管理用户签约数据，包括用户鉴权信息、路由信息、位置信息及路由信息。PCRF,策略和计费控制平台用于用户信息管理、PCC策略管理、PCC策略动态生成以及事件触发等差异化服务业务；DNS,名字服务器系统；CG，计费网关系统。Page9EPC2080产品特点EPC设备包括七个网元，其中：PCRF、DNS、CG采用机架式通用服务器，MME、xGW、HSS、TGW采用成熟的ATCA硬件平台。硬件平台成熟具有高稳定性、高可靠性；系统容量可在不超过最大容量前提下灵活配置，以满足用户或业务的变换；可扩充性强，可以根据产品需要，对设备进行扩容；功能丰富支持多种PS域业务数据传输；支持同一UE的多业务承载；支持UE发起的承载修改流程；业务板卡可扩展来实现负荷分担功能；Page10EPC2080产品特点配置灵活采用模块化设计方法，可以利用模块堆叠的方式对系统进行平滑扩容，实现在线扩容，能最大限度节省投资，同时扩容不影响已有业务；业务配置灵活，可以根据网络建设的不同阶段，用户对数据业务的不同需求配置设备；平滑演进平滑的在线扩容：只需在业务处理机框上添加相应的处理功能插板。插板启动后，可以自动加载程序，获得系统内部连接数据和用户配置数据，自动进入服务状态——即插即用，且不影响当前业务；支持单独的宽带接入业务，也支持宽带接入和宽带集群混合业务。Page11EPC2000产品特点EPC01-2000设备包括MME、XGW、HSS、TGW等网元，硬件采用DELL开发的PowerEdgeR710服务器，其外形规格为2U机架式。EPC具有以下特点。功能丰富支持多种PS域业务数据传输；支持UE的IP地址动态分配；支持同一UE的多业务承载;支持集群业务：单呼，组呼，全呼以及集群短消息；配置灵活,采用模块化设计方法，可以利用模块堆叠的方式对系统进行平滑扩容，实现在线扩容，能最大限度节省投资，同时扩容不影响已有业务支持标准的平滑演进方便实用的操作维护功能系统高可靠性Page12课程内容第一章EPC系统概述第二章EPC硬件体系结构第三章EPC软件体系结构第四章EPC典型配置和组网方式Page13本章内容第一节ATCA硬件平台第二节EPC01-2000平台硬件第三节通用服务器硬件Page14ATCA机架外观EPC采用2200mm有门机柜，遵循19”工业机柜标准。物理尺寸（高×宽×深）：2200mm×600mm×800mm机柜的组成电源分配框PDP业务处理机框C4100交换机和走线槽01020403060508071009121114131615181720192221242326252827302932313433363538374039424144434645Page15业务处理机框C4100EPC硬件平台控制是基于ATCA的，具有高可靠性、高集成度、处理能力强等特点。业务处理机框（13U19”）的物理尺寸（高×宽×深）：575mmx483mmx505mm主要特性：集成了供电和风扇单元，提供了DC电源输入，同时为ATCA板卡提供强制风冷；提供14个ATCA节点槽位，冗余电源配置和风扇散热系统；基本接口：双星型拓扑，支持1G；交换接口：双星型拓扑，支持10G；支持板卡热插拔。Page16ATCA架构开放式、可互操作的电信行业标准；采用服务可用性(SA)论坛的标准API;；广泛的价值链支持；专为多种机箱尺寸与配置的重复利用而设计；ATCA能更好的满足电信应用对单板空间、功耗、带宽、系统管理的要求；支持高级交换：以太网、StarFabric等；支持标准操作系统(OS):电信级Linux、电信级Windows;适合标准19英寸或600毫米机架。机框管理模块CMMPage17业务处理机框C4100C4100主要组成如下:背板，提供两个交换槽、12个节点槽、14个双星型互连的基本和交换接口、机框管理基本接口、相邻板卡间的更新通道、同步时钟总线，同时背板为每个节点板提供电源接口、物理定位具有高稳定性、高可靠性；2块ATCA-M100机框管理板，ATCA-M100板插在C4100机框的专门槽位，提供机框的监测、控制、保证机框各部分的正确操作，是机框的中心管理单元。它能够上报异常和错误，收集详细的部件信息、传感器状态信息等；两块ATCA-A100告警板；12个用于ATCA节点板的槽位，主要用来插入通用处理板和接口板；支持多种PS域业务数据传输；2个交换槽位，这两个槽位安装交换板，这个板能够提供标准的PICMG3.0基本接口和PICMG3.1交换接口的交换，同时也可以选择增加TDM时钟用于同步线卡和其他机框。Page18业务处理机框C-4100后面板Page19业务处理机框的硬件构成通用处理板交换板机框管理板机框告警板GE模块IP数据交换EPC业务机框IP传输接口IP数据交换Page20业务处理机框PEM电源模块C4100机框有4个智能PEM(PowerEntryModules)。被安装在背板尾部的下方。4个PEM（电源模块）冗余供电，即A1和B1互为冗余，给机框奇数槽位供电，A2和B2互为冗余给偶数槽位供电。没有冗余电源时，需要两个电源，即需要A1、A2或B1、B2任意一组。最小的操作电压为-40VDC，电源供电能力4000W;每个PEM都配备有继电开关或保险丝，机框能够为每个槽位提供215W功率；其中，前板为后插板提供25W功率。Page21业务处理机框电源分布Page22业务处理机框槽位分布131313131313131313131313131311975311221122系统板系统板系统板系统板446688101012121414446688101012121414131313131313131313131313131311975311221122446688101012121414446688101012121414处理板处理板交换板交换板处理板处理板交换板交换板处理板前插前插后插后插背板背板前插前插后插后插背板背板前板通用处理板通用处理板通用处理板通用处理板通用处理板通用处理板交换板交换板通用处理板通用处理板通用处理板通用处理板通用处理板通用处理板接口板接口板接口板接口板接口板接口板交换板尾板交换板尾板接口板接口板接口板接口板接口板接口板Page23业务处理机框槽位分布12个节点槽，可用于安装通用处理板；用户面和信令面（xGW、MME等）应用逻辑板将部署于通用处理板上，在一块通用处理板上运行多个应用逻辑板实例；EPC的S1接口将部署于通用处理板上的接口板上。Page24单板结构和背板连接器分配各个节点板的连接器分为三个Zone，其中Zone1用于给前面板供电和机框管理、Zone2与背板相连实现与其它板卡的通信，zone3用于用户定义的、I/O内部互相连接的连接器。Page25ATCA背板接口Base接口Base接口以10/100/1000BAST-T以太网的双星型结构提供了机框内的IP传输。两个交换板互连并与其余12个节点板卡以及机框管理板连接，节点板卡则只与两块交换板连接，每个接口需要2对差分信号提供双工传输。Fabric接口Fabric接口是网络平台机框中的主要数据传输接口。网络平台在每个交换板板子上定义了多达15个通讯通道，在每个节点板上配置了两个通讯通道。这些通讯通路被配置成双星型拓扑结构。在双星型拓扑结构中12块节点板同两个不同的交换板都有通路，交换板在机框中扮演交换核心的角色。Page26通用处理板通用处理板套件具有高速计算和大规模数字处理的能力，包括两个子组件：通用处理板接口板通用处理板可以安装在机框里的任何一个节点槽位上(逻辑3~14槽位)，但是通用处理板作为系统板，接口板必须与通用处理板对插。微动开关拨动后，必须待热插拨指示灯常亮蓝色后，板卡方可拔出！Page27通用处理板标号描述1固定螺丝2屏蔽簧片3扳手4热插拔指示灯5COM串口6USB接口7重启按钮8HD（harddisk）指示灯9HDD10ATN（Attention）指示灯11IS（InService）指示灯12OOS（outofservice）指示灯Page28通用处理板处理功能支持双核LVIntelXeon5138(2.13GHz)处理器；支持4MBL2缓存；最多支持4个FB-DIMMs；单个DIMM支持为512MB，1GB，2GB，4GB，最大支持16GB。接口功能提供两个Base接口（10/100/1000Base-T）和两个Fabric接口（1000Base-BX）；提供两个EthernetUpdateChannel接口（1000Base-BX）；提供两个USB2.0接口（与USB1.1相兼容）；提供一个IPMC串口（也作为系统串口，规格是RS232和RJ-45）；提供连接到CPU和IPMC串口控制的串口；提供两个SAS硬盘；接口板提供一个监控接口和一个USB1.1接口。通过可选的子卡，接口板还可以提供外部GE接口。Page29通用处理板通用处理板提供IPMC（智能平台控制器），它是单独供电的。IPMC通过冗余的IPMB连接到ATCA-M100。环境传感器温度、电压