Глава 14: здесь.

Архитектура опорной сети EPC (Evolved Packet Core, буквально: «эволюционировавшая пакетная опорная сеть[1]») состоит из множества базовых (core) функций, взаимодействующих через инфраструктуру IP-сети. Эти функции обеспечивают передачу пакетов данных в сеть радиодоступа RAN (Radio Access Network) сети 4G LTE (Long Term Evolution).

Рис. 15-1. Упрощённая схема ЕРС (источник: Radisys, Springer).

Эти функции представлены как в традиционных, так и виртуализированных сетях, и включают следующие сетевые элементы:

Рис. 15-2. Сетевые элементы ЕРС и их уровни.

Обозначения в таблице:

• Плоскость управления (Control Plane) – передача управляющей и администрирующей информации.
• Плоскость данных [пользователя] (User Plane) – передача данных пользователя (пакетов данных), согласно управляющим сигналам плоскости управления.
• Сигнализация (Signaling) – передача и обмен информацией, касающейся установления соединений и управления ими, в масштабе всей сети оператора.
• Мониторинг сессий (Session awareness) – сетевая функция, которая поддерживает состоянии сессии абонента.

Ниже приводится описание функций этих сетевых элементов. Более детальное описание этих функций содержится в документах 3GPP TS 23.401 и 23.402.

MME (Multi Мedia Environment) – узел управления мобильностью абонента в сети стандарта LTE. Для опорной сети ЕРС, MME – это главный узел для управления сетью доступа LTE. Он является основным узлом сигнализации в EPC и обеспечивает мобильность абонентов (то есть возможность их перемещения между сотами и доменами сети доступа). Кроме того, он выполняет опознавание (аутентификацию) устройств пользователя UE (User Equipment).

SGW (Signaling Gateway) – шлюз сигнализации, который обеспечивает интерфейс к сети доступа E-UTRAN. Каждому устройству пользователя UE назначает свой SGW (это назначение делает MME). Каждому UE назначается только один SGW, который управляет передачей пакетов данных пользователя этого UE.

PGW (PDN GW, Public data network Gateway) — шлюз к другим сетям передачи данных для сети LTE. Основная задача PGW заключается в маршрутизации трафика сети LTE к другим сетям передачи данных, таких как Интернет, а также сетям GSM, UMTS. Он работает как точка входа и выхода для трафика данных UE и назначается на определенный канал подключения UE от MME на основе имени точки доступа APN (Access Point Name). UE может быть подключено более чем к одному PDN. PDN GW также назначает IP-адрес устройства пользователя UE. Кроме того, в PGW обычно интегрируется функция определения политик и тарификации PCEF (Policy and Charging Enforcement Function).

PCRF (Policy and Charging Rules Function) – функция назначения политик и правил тарификации. Она обеспечивает управление политиками и тарификацией на основе меди-потоков. Она обеспечивает управление сетью, относящееся к определению потока данных, назначение шлюзов, определяет качество услуг QoS и тарификацию на основе меди-потока (flow-based charging) для функции PCEF (Policy and Charging Enforcement Function). О разнице между PCRF и PCEF можно прочитать здесь: http://www.rfwireless-world.com/Terminology/LTE-PCRF-vs-PCEF.html.

HSS (Home Subscriber Server) – сервер абонентов домашней сети управляет информацией абонентов о подписках и соответствующими им логическими процедурами.

Femto Gateway – шлюз фемто-сот (домашних базовых станций eNodeB) является точкой агрегации сигнализации от множества малых сот (small cells) в сетях LTE и 5G. Мноэжество малых сот подключаются к этому шлюзу, который обеспечивает для них единый интерфейс S1 для опорной сети. Шлюз фемто-сот, кроме того, обеспечивает возможность разгрузки трафика UE при помощи технологий LIPA (Local IP Access) и SIPTO (Selected Internet IP Traffic Offload), подробнее см. документ 3GPP TR 23.829, либо кратко здесь: https://pdfs.semanticscholar.org/72b3/c71d8be9e9c491566b2747d059118c4ca91b.pdf.

ePDG (evolved Packet Data Gateway) — улучшенный пакетный шлюз, который позволяет конвергенцию между сетью доступа WiFi и сетью доступа LTE. Он обеспечивает мобильность абонента между сетями WiFi и LTE через интерфейс S2b в направлении PGW.

BMSC (Broadcast-Multicast Service Center) – центр услуг рассылки пакетов поддерживает сессии eMBMS (старт, стоп) и доставляет медиа-потоки плоскости передачи пактов (user plane) к шлюзу MBMS. BMSC также обеспечивает много различных сервисных функций, таких как Service Announcement, Forward Error Correction и File Repair.

Шлюз eMBMS Gateway (eMBMS GW) – обеспечивает рассылку управляющих пакетов MBMS на каждый узел eNB для управления потоками услуг через них. Для этого может использоваться многоадресная рассылка IP Multicast. eMBMS GW выполняет также запуск и остановку сессий при помощи сигнализации для E-UTRAN через MME.

[1] Термин Core можно переводить не только как «опорный», но и как «базовый», «основной», а также как «ядро». Применительно к IP-сети наиболее подходит термин «опорный».

Продолжение следует.