上一筆記的最后說明了層級(jí)組網(wǎng)架構(gòu)和扁平化組網(wǎng)架構(gòu)的區(qū)別，目前，無論是公司管理還是4G組網(wǎng)，都向著更加靈活的扁平化趨勢發(fā)展。LTE的組網(wǎng)架構(gòu)發(fā)生了革命性的變化，但對外宣稱是“演進(jìn)”。LTE“演進(jìn)”的工作可以概括為：“四化一分離”。

①扁平化。取消中間級(jí)，加強(qiáng)基層職能。

②分組化。取消專用特權(quán)通道（CS域），加強(qiáng)分組共享能力。

③IP高速化。取消傳統(tǒng)信息傳送方式，修建現(xiàn)代IP信息高速公路。

④多組織融合化。不僅考慮已存在的符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有制式，還有考慮非3GPP標(biāo)準(zhǔn)的制式。

⑤一分離：控制面與業(yè)務(wù)面分離。

1.從四層到三層

LTE/SAE（System Architecture Evolution，系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)）包括無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)在內(nèi)的組網(wǎng)架構(gòu)變遷，是LTE各項(xiàng)演進(jìn)的基礎(chǔ)。LTE/SAE的組網(wǎng)架構(gòu)變遷主要包括扁平化、分組域化、IP化、多制式融合、用戶面和業(yè)務(wù)面分離等工作，目的是提高峰值速率、降低系統(tǒng)時(shí)延、簡化運(yùn)營維護(hù)、降低系統(tǒng)成本。

LTE/SAE的組網(wǎng)架構(gòu)變遷不僅是層級(jí)關(guān)系的變化，還包括網(wǎng)元職能的轉(zhuǎn)變，也就是各網(wǎng)元之間如何分工（功能劃分）、如何配合（接口）、遵循的規(guī)矩（協(xié)議）問題。

1.1 少一層

3G UMTS協(xié)議中，組網(wǎng)架構(gòu)為4層：終端（UE），基站（NodeB），無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC），核心網(wǎng)（CN）。RNC位置的網(wǎng)元在2G中稱為基站控制器（BSC），RNC直接由Iur接口，不僅僅是基站控制器，還是無線接入網(wǎng)絡(luò)的控制器。UMTS 4層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖所示

LTE/SAE的無線接入網(wǎng)叫eUTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network，演進(jìn)的通用陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)，3G叫UTRAN），網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖

eUTRAN和UTRAN比，去掉了RNC，減少了一層，減少了基站與核心網(wǎng)之間信息交互的多節(jié)點(diǎn)開銷，更加扁平化。帶來的好處是：

（1）節(jié)點(diǎn)數(shù)量減小，用戶面時(shí)延大大縮短

（2）簡化了控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)的過程，減少了狀態(tài)遷移的時(shí)間

（3）降低系統(tǒng)復(fù)雜性，減少了接口類型，系統(tǒng)內(nèi)部相應(yīng)的交互操作也隨之減少。

1.2 多一口

eUTRAN由若干eNodeB組成，eNodeB之間增加了一個(gè)X2接口。X2以光纖為載體實(shí)現(xiàn)無線側(cè)IP化傳輸，使得基站網(wǎng)元之間可以協(xié)調(diào)工作，以往的基站之間是沒有接口的。

eNodeB之間的接口方便LTE的無線網(wǎng)組成網(wǎng)狀網(wǎng)（Mesh網(wǎng)）。LTE一個(gè)基站與多個(gè)基站相連，任何兩點(diǎn)間故障還可通過其他通路相連，不會(huì)造成某個(gè)基站成為孤點(diǎn)，Mesh組網(wǎng)最小化了基站稱為孤點(diǎn)的概率，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)健壯性。而UTRAN只有RNC之間有接口，NodeB間無接口，一旦NodeB和RNC之間連接中斷，該NodeB會(huì)成為孤點(diǎn)。

2.“胖”基站

3G的無線接入網(wǎng)UTRAN由NodeB和RNC兩種網(wǎng)元組成，NodeB完成射頻處理和基帶處理，RNC主要負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)基站間配合工作，完成系統(tǒng)接入控制、承載控制、移動(dòng)性管理、無線資源管理等控制功能。eUTRAN去掉RNC網(wǎng)元后，其底層功能分給了eNodeB，高層功能分給了核心網(wǎng)的AGW（接入網(wǎng)關(guān)，包括服務(wù)網(wǎng)關(guān)SGW和分組數(shù)據(jù)PDN網(wǎng)關(guān)PGW）。eNodeB的功能主要是由3G階段的NodeB、RNC、SGSN、GGSN四個(gè)網(wǎng)元的部分功能演化而來。

eNodeB除了上述功能，還包括與LTE核心網(wǎng)（EPC）進(jìn)行信息交互的功能，如為UE選擇移動(dòng)性管理實(shí)體，選擇用戶面數(shù)據(jù)的服務(wù)網(wǎng)關(guān)的路由等。

3.LTE核心網(wǎng)EPC（Evolved Packet Core）

3.1 EPC演進(jìn)

EPC主要由MME（移動(dòng)性管理實(shí)體），SGW（服務(wù)網(wǎng)關(guān)）和PGW組成。多個(gè)EPC的集合稱為EPS

EPC的演進(jìn)表現(xiàn)在：

取消了CS域，CS域業(yè)務(wù)承載在PS域，實(shí)現(xiàn)了核心網(wǎng)的IP化。語音業(yè)務(wù)（Voice）在以往無線制式中有CS承載，在LTE中則完全由PS域承載，即所謂的VoIP（Voice over IP）。

全網(wǎng)IP化，各網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)之間的接口也都使用IP傳輸。LTE全網(wǎng)IP化的關(guān)鍵支撐就是端到端的QoS保障機(jī)制。

LTE/SAE在核心網(wǎng)演進(jìn)中實(shí)現(xiàn)了用戶面和控制面的分離，即用戶面和控制面功能分別由不同的網(wǎng)元實(shí)體完成。可降低系統(tǒng)時(shí)延，提升核心網(wǎng)處理效率。

MME屬于控制面設(shè)備，負(fù)責(zé)信令傳輸；

SGW和PGW屬于用戶面設(shè)備，負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)包的過濾、路由、轉(zhuǎn)發(fā)。

EPC和eUTRAN間的接口是S1，由于用戶面和控制面的分離，S1接口也可分為用戶面接口S1-U和控制面接口S1-MME。

LTE核心網(wǎng)還支持多網(wǎng)融合，支持包括LTE在內(nèi)的多種無線接入技術(shù)，不僅要支持UMTS網(wǎng)絡(luò)接入，還支持非3GPP制式的網(wǎng)絡(luò)接入，如GSM、CDMA、WLAN、WiMAX等網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了不同無線制式在EPC平臺(tái)上的大融合。

EPC和各種無線制式中都設(shè)計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)接口，方便業(yè)務(wù)使用時(shí)在不同制式的無線系統(tǒng)中無縫切換，如圖所示。

說明：LTE制式對應(yīng)的無線接入網(wǎng)稱為eUTRAN，UMTS（WCDMA/TD-SCDMA）對應(yīng)的無線接入網(wǎng)稱為UTRAN，GSM和EDGE對應(yīng)的無線接入網(wǎng)稱為GERAN（GSM EDE Radio Access Network）；CDMA對應(yīng)的無線接入網(wǎng)稱為1xRTT（CDMA 1x Radio Transmission Technology）；CDMA2000對應(yīng)的無線接入網(wǎng)稱為HRPD（CDMA

2000 High Rate Packet Data)

3.2 EPC和eNodeB功能劃分

MME主要功能有尋呼、切換、漫游、鑒權(quán)，對NAS（非接入層）信令的加密和完整性保護(hù)，對AS（接入層）安全性控制、空閑狀態(tài)移動(dòng)性控制等。其中NAS信令是指UE和核心網(wǎng)EPC直接聯(lián)系使用的，他是接入網(wǎng)eUTRAN（即接入層）不作分析，也不直接使用的信令（所以叫非接入層信令）；AS信令是接入網(wǎng)eUTRAN分析并使用的信令。

SGW（服務(wù)網(wǎng)關(guān)）是EPC和eUTRAN的一個(gè)邊界網(wǎng)關(guān)，不和其他系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)如GGSN、PDG直接相連，主要功能是LTE系統(tǒng)內(nèi)的分組數(shù)據(jù)路由及轉(zhuǎn)發(fā)、合法監(jiān)聽、計(jì)費(fèi)。

PGW（PDN網(wǎng)關(guān)）是和運(yùn)營商外部或內(nèi)部的分組網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)關(guān)，功能類似UMTS或EDGE中的GGSN，是所有3GPP系統(tǒng)或者非3GPP系統(tǒng)非組網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一出口。主要功能包括分組包深度檢查、分組數(shù)據(jù)過濾及篩選、轉(zhuǎn)發(fā)、路由選擇等。還負(fù)責(zé)UE的IP地址分配，速率限制、上下行業(yè)務(wù)級(jí)計(jì)費(fèi)等功能。設(shè)計(jì)PDN網(wǎng)關(guān)的目的是為了方便引入LTE系統(tǒng)以外的分組網(wǎng)絡(luò)，使得多系統(tǒng)引入LTE的接口數(shù)目最小化，EPS和外界的接口功能簡單化、清晰化，從而使LTE/SAE的核心網(wǎng)真正成為一個(gè)多制式融合的平臺(tái)。

打個(gè)比方：MME是負(fù)責(zé)流動(dòng)人口管理的公安部門，SGW是一個(gè)負(fù)責(zé)人員和物資中轉(zhuǎn)地快遞公司，PGW則是對人員和物資進(jìn)行出入境檢查的口岸。

EPC的三個(gè)網(wǎng)元是邏輯上的概念，和物理形態(tài)不一定一一對應(yīng)。MME和SGW可以是一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)，也可以是分離的兩個(gè)物理節(jié)點(diǎn)；SGW和PGW可以是一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)或分離的兩個(gè)物理節(jié)點(diǎn)。但一般MME和PGW不在一個(gè)物理實(shí)體中，更沒有MME、SGW、PGW三位一體的。