1. 什么是PDN网关
PGW;PDN GateWay,即PDN网关,是移动通信网络EPC中的重要网元。
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。在网络层以上实现网络互连,是最复杂的网络互连设备,仅用于两个高层协议不同的网络互连。
网关既可以用于广域网互连,也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。
使用在不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间,网关是一个翻译器。
与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求。同层--应用层。
网元由一个或多个机盘或机框组成, 能够独立完成一定的传输功能。
网管系统中的网元其实和这个差不多,简单理解就是网络中的元素,网络中的设备。
总之,网元是网络管理中可以监视和管理的最小单位,值得注意的是,网络元素和网元和被管设备是同义语,但被管设备容易被人理解成硬件。
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PGW网元的主要功能包括:
会话和承载管理:在2G/3G网络中没有默认承载的概念,其附着网络后,在没有业务请求的情况下,不需要激活PDP上下文且不会分配IP地址;LTE网络中用户附着的同时即建立默认承载(Default Bearer)并为终端分配IP地址。
从而为用户提供“永久在线”的功能特性,降低了其在有收发数据时再建立连接而导致的时延,默认承载建立后,在有高QoS业务的情形下可以再建立专有承载;
例如EPC网络用户访问Web网页的操作,由于该业务请求对数据包时延的要求不是很高,则会在默认承载上进行数据包的收发;如果用户发起了语音呼叫,则由于默认承载无法保证传输时延、丢包率等要求,此时需要由PCRF网元进行判断并触发。
要求PGW为用户创建专有承载,并在此承载上传送语音数据包,以提高语音通话的质量,保证良好的用户体验。此外,在语音通话结束后,专有承载将会被删除,而默认承载却会在用户联网期间一直保留。
l IP地址分配:PGW负责为接入的用户分配IP地址,此后数据包的传输在此IP地址下进行,PGW分配的地址类型包括IP V4、IP V6或者IPV4+IPV6。
IPV4地址空间有着一定的局限性,而IPV6由于地址资源丰富、安全性大幅提高,成为后续互联网络发展的方向,一个承载可以看做是一条分配了IP地址的数据包传输通道。
如果分配的是IPV4的地址类型,则终端只能跟外部数据网络中地址类型也为IPV4的计算机或服务器进行信息交互,IPV6也是同理,而如果承载类型支持IPV4V6,也称为双栈(Dual Stack),则可以在一条承载上同时连接IPV4和IPV6的地址,无疑节省了网络的承载资源。
参考资料来源:网络-PGW
2. Volte网络架构是怎样的
VoLTE网络包括许多的网络实体,为简便描述,在本文中将VoLTE网络分为三个主要的部分:无线接入侧Access、LTE核心网侧Evolved packet core以及控制侧Control。
其中,LTE核心网侧主要包括三个功能实体:移动管理实体MME(Mobility Management Entity), 服务网关SGW(Serving Gateway)以及PDN网关(Packet data network gateway)。MME是由GPRS网络中SGSN实体演进而来,主要提供EPC部分核心控制功能。SGW提供用户面的控制功能,负责数据包的路由和转发,并支持终端移动性切换用户数据功能。PGW主要负责终端和外部分组数据网络的数据传输,在VoLTE网络中,PGW分配终端IP地址并提供EPC部分到IMS部分的接入。
LTE无线接入侧ENodeB
随着3G网络的演进,EnodeB具有3G网络中NodeB功能和大部分RNC(Radio Network Controller)功能,包括物理层功能HARQ(hybrid automatic repeat request),MAC、RCC、调度、无线接入控制、移动性管理功能等。LTE无线接入侧节点EnodeB架构。
EnodeB架构分为物理接入层、MAC层(Media Access Control)、RLC层(Radio Link Control)、PDCP层(Packet data convergence protocol)以及RRC层(Radio Resource Control)。其中,EnodeB通过S1_MME接口与MME通信,用于控制信令;通过S1_U接口与SGW通信,负责用户数据的传输。而不同EnoceB之间的通讯则采用X2接口,主要用于移动终端在不同的EnodeB之前切换时,快速实现用户资源管理以及数据迁移。
核心网EPC架构
核心网EPC部分主要包括MME、SGW以及PGW三个实体。MME是由GPRS网络中SGSN节点演进而来的。MME是LTE接入网络的关键控制节点, 负责空闲模式下用户设备的跟踪和寻呼控制,其中包括用户设备的注册与注销过程,同时帮助用户选择不同SGW,以完成LTE系统内核心网(CN)节点切换。通过与用户归属服务器(HSS)的通信,MME完成移动用户在EPC部分鉴权功能。SGW主要负责用户面处理,负责用户数据包的路由和转发,同时也负责用户终端在EnodeB之间和LTE与其他3GPP技术之间移动时的用户面数据交换。
控制侧IMS网络架构
VoLTE网络架构中,控制侧主要包括三个部分:PCRF、HSS以及IMS系统。PCRF主要负责计费以及基于会话媒体的策略控制功能。PCRF主要与IMS系统接入节点P-CSCF互通,检查、控制应用侧所需的媒体资源的分配,例如媒体类型、IP地址以及媒体通讯端口等。HSS(Home Subscriber Server)主要负责存储用户数据和业务数据。HSS包含IMS功能、PS域、CS域内HLR(home location register)功能以及鉴权功能。用户终端在附着在LTE网络时,EPC部分会通过HSS获取EPC部分鉴权向量,MME完成终端用户在EPC部分的鉴权;在该用户在IMS系统注册时,IMS系统服务器SCSCF(Server CSCF)会再次向HSS获取IMS内部鉴权向量,对用户再次进行鉴权,保证用户的有效性。
IMS系统中AS(Application Server)可以提供多种业务,如PSTN网络中的传统业务、会议、彩铃彩像等。这些用户业务数据也同样保存在HSS之中。IMS(IP Multimedia Subsystem), IP多媒体子系统,是由3GPP组织为移动网络定义的。经过R5、R6两个版本,现在IMS网络技术日趋稳定。在3GPP的R6版本中,IMS已经被定义为支持所有IP接入网的多媒体业务核心网,可以支持任何一种移动的或固定的、有线的或无线的IP_CAN,同时意味着支持传统2G/3G网络接入。
3. LTE 的网络结构中有哪些网元作用是什么
LTE网络结构有以下网元:
1、eNodeB(简称为eNB)是LTE网络中的无线基站,也是LTE无线接入网的网元,负责空中接口相关的所有功能:
(1)无线链路维护功能,保持与终端间的无线链路,同时负责无线链路数据和IP数据之间的协议转换;
(2)无线资源管理功能,包括无线链路的建立和释放、无线资源的调度和分配等;
(3)部分移动性管理功能,包括配置终端进行测量、评估终端无线链路质量、决策终端在小区间的切换等。
2G/3G基站只负责了与终端无线链路的连接,而链路的具体维护工作(无线资源管理、不经过核心网的移动性管理等)都是由基站的上一级管理实体(2G中是BSC、3G中的RNC)完成的,此外无线接入网与核心网的桥梁功能也是在BSC或RNC中实现的。
总之,eNB大致相当于2G中BTS与BSC的结合体,或3G中NodeB与RNC的结合体。
2、MME(Mobility Management Entity)是3GPP协议LTE接入网络的关键控制节点,它负责空闲模式的UE(User Equipment)的定位,传呼过程,包括中继,简单的说MME是负责信令处理部分。
它涉及到bearer激活/关闭过程,并且当一个UE初始化并且连接到时为这个UE选择一个SGW(Serving GateWay)。通过和HSS交互认证一个用户,为一个用户分配一个临时ID。MME同时支持在法律许可的范围内,进行拦截、监听。MME为2G/3G接入网络提供了控制函数接口,通过S3接口。为漫游UEs,面向HSS同样提供了S6a接口。
3、SGW(Serving GateWay,服务网关)是移动通信网络EPC中的重要网元。
EPC网络实际上是原3G核心网PS域的演进版本,而SGW的功能和作用与原3G核心网SGSN网元的用户面相当,即在新的EPC网络中,控制面功能和媒体面功能分离更加彻底。
4、PGW(PDN GateWay,PDN网关)是移动通信网络EPC中的重要网元。
EPC网络实际上是原3G核心网PS域的演进版本,而PGW也相当于是一个演进了的GGSN网元,其功能和作用与原GGSN网元相当。
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随着技术的演进与发展,3GPP相继提出了TD-LTE,FDD-LTE等技术。
1、TD-LTE
TD-LTE是一种新一代宽带移动通信技术,是我国拥有自主知识产权的TD-SCDMA的后续演进技术,在继承了TDD优点的同时又引入了多天线MIMO与频分复用OFDM技术。相比于3G,TD-LTE在系统性能上有了跨越式提高,能够为用户提供更加丰富多彩的移动互联网业务。
2、FDD-LTE
FDD(频分双工)是该技术支援的两种双工模式之一,应用FDD式的LTE即为FDD-LTE。
由于无线技术的差异使用频段的不同以及各 个厂家的利益等因素,FDD-LTE的标准化与产业发展都领先于TDD-LTE。FDD模式的特点是在分离(上下行频率间隔190MHz)的两个对称频率信道上,系统进行接收和传送,用保证频段来分离接收和传送信道。
FDD模式的优点是采用包交换等技术,可突破二代发展的瓶颈,实现高速数据业务,并可提高频谱利用率,增加系统容量。但FDD必须采用成对的频率,即在每2 x 5MHz的带宽内提供第三代业务。
该方式在支持对称业务时,能充分利用上下行的频谱,但在非对称的分组交换(互联网)工作时,频谱利用率则大大降低(由于低上行负载,造成频谱利用率降低约40%)。 在这点上,TDD模式有着FDD无法比拟的优势。