[LTE] EPS(Evolved packet system)

https://www.netmanias.com/en/?m=attach&no=3061

EPS는 eUTRAN 즉 LTE와 EPC(Evolved Packet Core)로 구성된다. 복잡한 3G시스템을 LTE에서 간략화시킨게 EPS.

Access망은 무선망, Core망은 유선망을 의미한다. 따라서 위 그림상에선 UE와 eNB간만 무선연결 나머지는 유선연결로 이루어져있다.

통신시 UE가 무선 신호를 보내면 가장 가까운 eNB로 신호가 가고 eNB는 유선망을 타고 전화한곳의 eNB로 전달된다음 신호를 받을 UE로 무선신호가 전송되어 통화가 이루어진다.

사용자 데이터는 UE - eNB - SGW - PGW를 통해 Internet과 통신한다. => 과금

시그널링은 UE - eNB - MME -SGW ....

 

control plane : mobility, session, security에 사용된다.

 

UE (User Equipment)	사용자 단말. UE에는 각각 사용자 단말을 식별하기 위한 IMSI값이 존재한다. (USIM카드에 IMSI값이 존재)
eUTRAN	UE 와 통신하는 LTE 무선 인터페이스를 제공한다.  LTE와 동일
EPC(Evolved Packet Core)	각각의 독립적인 개체로 구성되어 있다. 위의 그림과 같이 S-GW, P-GW, MME, HSS, PCRF, SPR, OCS, OFCS을 포함하고 있다. eUTRAN과 Packet Switched Networks를 사용해서 UE사이의 연결을 제공한다. eUTRAN과 2G/3G RAN사이에 UE mobility를 제공한다 SAE(System Architecture Evolution) 와 동일
eNB	UE에게 LTE 무선 인터페이스를 제공한다.
SGW(Serving Gateway)	PGW간의 사용자데이터를 라우팅해서 anchor역할을 한다. anchor역할이란 eNB간 핸드오버시에 하나의 SGW를 축으로 핸드오버가이루어질 수 있도록 한다. S-GW는 Intra-LTE mobility에서 anchor point 역할을 한다
MME(Mobility Management Entity)	LTE망의 두뇌역할을 하는 장비. 가입자의 모빌리티 상태를 확인한다. idle모드의 UE의 위치를 계속해서 추적한다. idle 상태의 UE관리.  UE가 네트워크에 접속할때 페이징과 인증을 수행한다. UE를 인증하기 위한 Key 정보는 HSS에 들어있고, 이 Key 정보를 HSS로 부터 받아서 UE 인증을 수행합니다. EPS 베어러를 관리합니다. EPS 베어라란 UE가 인터넷을 사용하기 위해 {UE - eNB - S-GW - P-GW} 구간에서 생성되는 논리적인 터널(GTP 터널)이라 보시면 되며, MME는 그 터널의 생성/변경/해제 등의 행위에 관여한다 (S11인터페이스).   로밍여부를 관리한다.
HSS(Home Subscriber Server)	UE(가입자)별로 (1)인증을 위한 Key 정보와 (2) 가입자 프로파일을 가지고 있는 LTE망의 중앙 DB 2G/3G에서는 HLR이었음.
PGW(Packet Data network Gateway)	SGi인터페이스를 통해 외부의 Packet Data Networks의 연결을 제공. UE에서 사용되는 IP 주소를 제공한다. SGW들에 대한 anchoring을 수행한다. UE별로 서로 다른 QoS 정책을 적용. UE별로 Accounting Data를 관리. Accounting Data라 함은 대표적으로 상햐향 트래픽 양(# of bytes, # of packets), 접속 시간등이 될 수 있으며, P-GW는 이 데이터를 CDR(Charging Data Record) 형태로 OFCS에게 전달합니다. 쉽게 말해 각 가입자 별로 언제 접속했고, 얼마나 데이터를 사용했고, 얼마동안 접속했는지 이력을 P-GW가 모두 생성/관리하고, 그 데이터를 OFCS로 전달하는 것입니다.
PCRF(Policy and Charging Rules Function)	정책(Policy)결정과 과금(Charging)을 관리한다. UE에 대한 제어(QoS, Charging)을 수행하게 된다. Gx인터페이스를 통해서 PGW와 통신.
PDN	인터넷. IMS.

SGW와 PGW에서의 기능은 단일 노드에서 실현될 수 있다. 즉 하나의 노드로 SGW와 PGW의 기능을 수행하게 할 수도 있음.

Interface

X2	eNB사이를 연결하는 인터페이스. eUTRAN의 이동성을 지원하기 위해서 signaling과 사용자 데이터를 운반한다. GTP-U(사용자), X2핸드오버시 데이터 포워딩을 위해 베어러당 GTP터너링
S1-U	SGW와 eNB사이의 인터페이스 사용자 데이터를 운반한다. eNB-S-GW 베어러마다 GTP터널을 제공한다. GTP-U
S1-MME(S1-AP)	Control plane signaling을 eNB와 MME사이에서 운반한다.
S3/S4	LTE 사용자가 3G로 핸드오버하는 Packet Switched 핸드오버때 사용됨.
S5/S8	SGW와 PGW간에 사용자데이터를 전송함. 기본적으로 S5와 S8 인터페이스는 같지만, S5는 내부 네트워크 S8은 다른사업자사이의 로밍때 사용된다. PGW와의 베어러 연결을 완성하기 위해 SGW가 사용함.  GTP-C(제어) GTP-U(사용자), S-GW-P-GW, 사용자 평명에서 베어러 당 GTP터널링을 제공
S11	MME와 SGW사이에서 사용자 데이터를 운반하기위한 베어러를 생성한다. 사용자당 GTP 터널링을 제공 GTP-C

GTP-C, GTP-U 관련된 그림은 베어러게시물에 있고 베어러에 관한 좀더 추가적인 설명이있음.

+)

IMS(IP Multimedia Subsystem) Multi Domain	IP(Internet Protocol) 기반의 멀티미디어 서비스를 위한 유무선 통신 플랫폼 환경
Circuit Switched Networks	resrouce를 특정사용자에게 넘겨줌
Packet Switched Networks	데이터를 쪼개서 패킷의 단위로 보내는 네트워크 방식
Network Management System	Configuration, performance and fault management을 위해서 EPC와 인터페이스를 가지고 있다. 네트워크 관리 시스템 또는 망 관리 시스템

 

출처

https://www.netmanias.com/ko/post/blog/5344/lte/lte-network-architecture-network-reference-model

LTE 네트워크 구조

https://www.netmanias.com/en/post/techdocs/5904/lte-network-architecture/lte-network-architecture-basic

LTE Network Architecture: Basic

https://blog.naver.com/kiju7477/220561016425

LTE Network Architecture