1.1 网络结构

LTE系统架构分两部分，包括演进后的核心网（EPC）和演进后的接入网（E-UTRAN）, EPC和E-UTRAN合在一起称为演进后的分组系统（EPS）。演进后的接入网由eNodeB组成，去掉了2G/3G中的BSC/RNC功能实体，以减少用户面和控制面的时延。演进后的分组核心网（EPC）主要包括移动管理实体（MME）、业务网关（Serving GW）、分组数据网关（PDN GW）、归属用户服务器（HSS）和策略与计费规则功能单元（PCRF）。EPS的网络结构如图1-1所示。

LTE核心网引入MME和Serving GW后，实现了用户面与控制面的分离。控制面信令流和用户面数据流路由如图1-2所示。

图1-1 EPS网络结构

eNodeB：提供到UE的E-UTRA控制面与用户面的协议终止点，eNodeB具有现有NodeB全部和RNC大部分的功能；具备移动性管理功能、无线资源管理功能、空口数据传输、寻呼消息调度与传输、系统广播消息调度与传输、NAS节点选择功能、安全功能、QoS功能、SON功能。eNodeB和UE之间的接口为Uu接口，eNodeB之间通过X2接口连接，eNodeB与EPC之间通过S1接口连接。S1接口又分为S1-MME和S1-U两类，其中S1-U为eNodeB与S-GW的用户面接口，S1-MME为eNodeB与MME的控制面接口，采用S1-AP协议，类似于UMTS网络中的无线网络层的控制部分，主要完成S1接口的无线接入承载控制、操作维护等功能。

图1-2 控制面和用户面分离

MME：信令实体，主要负责移动性管理、会话管理、用户鉴权和密钥管理、NAS层信令的加密和完整性保护、TA List管理、S-GW选择、漫游控制、合法监听。MME之间通过S10接口连接，MME与S-GW通过S11接口连接，MME与HSS通过S6a接口连接。

S-GW：主要负责UE用户面处理、路由和数据的转发、3GPP定义的不同接入方式间的接入、eNodeB间切换、分组路由和转发功能、IP头压缩、IDLE态终结点、下行数据缓存、基于用户和承载的计费、路由优化和用户漫游时QoS和计费策略实现功能。S-GW与P-GW通过S5/8连接。除切换外，对于每个与EPS系统相关联的UE，每个时刻仅有一个S-GW为之服务。

P-GW：主要负责分组路由和转发、3GPP和非3GPP网络间的锚点、UE IP地址分配及接入外部PDN的网关、计费和QoS策略执行功能、基于业务的计费、PCRF选择。P-GW和外面数据网络（如互联网、IMS等）的接口为SGi，是EPS锚点，P-GW和PCRF的接口为Gx接口。

PCRF：主要负责业务数据流和IP承载资源的QoS策略与计费控制策略的制定，为PCRF（策略与计费执行功能单元）选择及提供可用的策略和计费控制决策，PCRF间通过S9接口连接。在非漫游场景时，在HPLMN中只有一个PCRF跟UE的IP连接访问网络（IP-CAN）会话相关。在漫游场景时，并且业务流量Local Breakout时，有两个PCRF跟一个UE的IP-CAN会话相关。

HSS：主要负责存储LTE/SAE网络中用户所有与业务相关的数据。

UE：用户终端，Release 8和Release 9版本中分5个等级，其中等级5终端能提供的速率最高，Release 10版本新增加3个终端等级。不同等级终端支持的调制方式和接收MIMO空间复用的层数量也有所不同。不同UE等级支持的功能如表1-2所示。

表1-2 UE类型定义