【資料名稱】：演進分組核心網(wǎng)中的Diameter 協(xié)議

【資料作者】：李岳夢

【資料日期】：201101

【資料語言】：中文

【資料格式】：PDF

【資料目錄和簡介】：

0 引言
隨著移動通信的不斷發(fā)展， 人們對因特網(wǎng)業(yè)務(wù)
需求的不斷增長， 移動通信寬帶化使移動通信技術(shù)
和因特網(wǎng)需求的完美融合成為現(xiàn)實。根據(jù)預(yù)測機構(gòu)
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示， 截至2014 年將有80%的用戶會成
為移動寬帶用戶，這些用戶將通過HSPA（高速分組
接入）和LTE（長期演進）技術(shù)來獲得移動寬帶的無
線接入服務(wù)。
LTE（FDD/TDD LTE）是繼HSPA 后非常重要
的移動無線接入技術(shù)， 它是在3GPP Release8 中引
入的。LTE 在物理層采用了OFDM（正交頻分復(fù)用）
技術(shù)和先進的MIMO（多輸入多輸出）天線處理技
術(shù)，可以為系統(tǒng)提供更高的分集增益和復(fù)用增益，很
好地解決了無線接入技術(shù)的帶寬限制問題。為了適
應(yīng)無線接入技術(shù)的演進，3GPP 還定義了基于IP 的
扁平化核心網(wǎng)架構(gòu)，即EPC（演進分組核心網(wǎng)）。LTE
與EPC 一起構(gòu)成了3GPP 的SAE（系統(tǒng)架構(gòu)演進）。
EPC 是全IP 的端到端架構(gòu)，可以靈活地支持各
種不同的移動無線接入網(wǎng)。EPC 不僅可以支持
3GPP 的無線接入網(wǎng)，如GSM（全球移動通信系統(tǒng)）、
WCDMA（寬帶碼分多址）、TD-SCDMA（時分同步
碼分多址）、LTE，此外還可以支持3GPP2 的CDMA
（碼分多址）及其演進技術(shù)，甚至還可以支持非信任
的非3GPP 技術(shù)，如WLAN 技術(shù)等。LTE 系統(tǒng)包括
eNodeB，eNodeB 之間通過基于IP 的X2 接口相連，
通過基于IP 的S1 接口與EPC 相連。
1 演進的分組核心網(wǎng)EPC
如圖1 所示，EPC 是傳統(tǒng)核心網(wǎng)的繼續(xù)演進，
實現(xiàn)了控制面功能和用戶面功能的分離。
從圖1 中可以清楚地看到EPC 包括三個核心
功能實體，即SGW（服務(wù)網(wǎng)關(guān)）、MME（移動性管理
實體）和PDN GW（分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)）、PCRF（策
略和計費規(guī)則功能）、HSS。
a）SGW：從功能角度來看，服務(wù)GW 是分組數(shù)
據(jù)與E-UTRAN（演進通用陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)）的終
止點。當(dāng)終端在E-UTRAN 中的eNodeb 之間進行移
動時，服務(wù)GW 將作為本地移動性錨點，這意味著
分組將通過該點來實現(xiàn)E-UTRAN 內(nèi)移動性以及與
其他3GPP 技術(shù)（例如2G/GSM 與3G/UMTS）之間
的移動性。
b）MME：MME 對E-UTRAN 而言實現(xiàn)控制面
功能。它負責(zé)鑒權(quán)和移動設(shè)備的關(guān)鍵管理，以及處于
空閑模式的終端的跟蹤尋呼過程。MME 鑒權(quán)承載
的激活/ 去激活包括SGW 和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的選
擇。MME 負責(zé)與用戶和會話管理相關(guān)的所有控制
面功能。MME 通過S6a 接口與HSS（歸屬用戶服務(wù)
演進分組核心網(wǎng)中的Diameter 協(xié)議
李岳夢1， 趙紹剛2
（1．中國移動通信集團設(shè)計院有限公司交換所， 北京市100080；
2．中國移動通信集團公司網(wǎng)絡(luò)部， 北京市100032）
摘要LTE（長期演進）和EPC（演進分組核心網(wǎng)）可以很好地滿足下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)
的各種需求。通過在上行、下行提供高速、低延時數(shù)據(jù)傳輸，從而可以為運營商提供高性
能的移動寬帶業(yè)務(wù)。通過Diameter 更加靈活、可靠的AAA（認證、鑒權(quán)、計費）功能，EPC
可以充分實現(xiàn)與GSM（全球移動通信系統(tǒng)）、WCDMA/ HSPA（寬帶碼分多址/ 高速分組
接入）、TD-SCDMA（時分同步碼分多址）、CDMA（碼分多址）技術(shù)甚至WLAN（無線局域
網(wǎng)）等技術(shù)的互操作。文章重點介紹了EPC 中Diameter 協(xié)議的主要功能、消息格式以及
EPC 中基于Diameter 協(xié)議的主要接口。
關(guān)鍵詞EPC（演進分組核心網(wǎng)）； Diameter 協(xié)議； LTE（長期演進）； AAA（認證、鑒權(quán)、
計費）
技術(shù)交流
器）相連，HSS 存儲用戶簽約信息。MME 與HSS 的
S6a 接口就基于Diameter 協(xié)議.
c）PDN GW：PDN GW 是E-UTRAN 接入的永
久IP 附著點。PDN GW 對移動終端的來去數(shù)據(jù)流
執(zhí)行IP 策略和增強計費。通過不同的APN（接入點
名稱）， 移動終端就可以同時實現(xiàn)與多個PDN 的連
接。與服務(wù)GW 類似，PDN 網(wǎng)關(guān)是分組數(shù)據(jù)與分組
數(shù)據(jù)網(wǎng)的終結(jié)點。它是與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)進行會話
的錨點，PDN GW 還支持增強策略功能以及分組過
濾功能，并支持演進的計費功能，例如對每個URL
（統(tǒng)一資源定位符）的計費等。
d）PCRF（策略和計費規(guī)則功能）：是EPC 架構(gòu)
中重要部分，被稱為PCC（策略和計費控制）。PCC
概念的引入是為了實現(xiàn)基于流的計費， 包括在線額
度控制以及策略控制， 還包括對業(yè)務(wù)認證的支持和
QoS 管理。
e）HSS：是用于存儲用戶相關(guān)信息的服務(wù)器。技
術(shù)上，HSS 是HLR（歸屬位置寄存器）的演進，HLR
是GSM 節(jié)點。HSS 包含在處理媒體會話時所需的
用戶相關(guān)簽約數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括位置信息、安全信
息（包括鑒權(quán)和授權(quán)信息）、用戶業(yè)務(wù)屬性信息（包括
用戶的簽約業(yè)務(wù)信息），以及分配給用戶的S-CSCF
（服務(wù)呼叫會話控制功能）。當(dāng)一個HSS 需要處理的
用戶數(shù)過多時，網(wǎng)絡(luò)中就需要部署多個HSS，但是
與一個特定用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)必須存在一個HSS 中。
只有一個HSS 的網(wǎng)絡(luò)不需要SLF（簽約定位功能）。
如果網(wǎng)絡(luò)有多個HSS， 那么就需要一個SLF 功能。
HSS 是一個簡單的數(shù)據(jù)庫，它用于將用戶地址映
射到HSS。節(jié)點查詢SLF 時，輸入用戶地址，會查到
包含該用戶信息的HSS。HSS 和SLF 都使用具有
Diameter 應(yīng)用的Diameter 協(xié)議。
EPC 是一個全IP 系統(tǒng)， 基于傳統(tǒng)的MAP/SS7
（移動應(yīng)用部分/7 號信令） 的鑒權(quán)認證方式已被基
于Diameter 協(xié)議的S6a 接口所代替。換句話說，HSS
通過Diameter 協(xié)議來連接核心網(wǎng)，而非以前GSM、
WCDMA、TD-CDMA 所使用的SS7。策略控制和計
費的網(wǎng)絡(luò)信令也基于Diameter 協(xié)議。這就意味著架
構(gòu)中所有接口都是IP 接口。
2 EPC 中的Diameter 協(xié)議
Diameter 協(xié)議是用于AAA（鑒權(quán)、認證和計費）
的基本協(xié)議和一組應(yīng)用。基本協(xié)議提供可靠傳輸、消
息傳送和差錯處理的基本機制。它必須與Diameter
應(yīng)用結(jié)合一起使用。Diameter 應(yīng)用使用基本協(xié)議業(yè)
務(wù)來支持特定的網(wǎng)絡(luò)接入類型。
這些應(yīng)用包括：