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LTE核心网网络架构

2019年12月27日 - 新浦京娱乐官方网站
LTE核心网网络架构

当今社会,个人通讯的迅猛发展相当的大地促使了个体通讯器具的微型化和三种化,结合多媒体新闻、在线娱乐、摄像点播、音乐下载和移动TV等数据业务的技巧,大大满意了个体通讯和游戏的必要。

作者:张成哲    班级:1402019    学号:14020199042


数据业务作为扩充客户收入的风流洒脱种入眼艺术,它的开通受到了移动运行商的真切关切。极其是,有个别事情能从更高的数额速率中获益。作为手提式无线电话机数据业务的3G系统在协助IP数据业务时频谱功能低,其面向连接一定带宽的布局不适应突发式IP数据业务的必要。为此,3GPP和3GPP2都认拿到如今的系统提供网络接入业务的局限性,试图在原先的体系框架内,在下水链路中运用分组接入手艺,小幅进步IP数据下载和流媒体速率。3GPP在PAJERO5系统中加进了火速下行分组接入,速率能够实现10Mbit/s以上,随后更是在兰德Highlander6中追加高速上行分组接入,将减轻上行链路分组化难点,进步上行速率,进一层引进自适应波束成形和MIMO等天线阵管理才干,可将下行峰值速率进步到30Mbit/s左右,宗旨网也在向全IP网演变。

【嵌牛导读】:随着LTE技巧标准的巨细无遗和成熟,各运行商在LTE技巧上投入的随处加大,对LTE系统主旨网网络结构各部分网元效率的剖判变得至关心保养要,本文通过深入分析各网元的职能,实现对宗旨网布局的五个简便介绍。

初藳链接:http://drunkevil.com/2015/05/22/learning-lte-part-1/
作者:drunkevil

为了巩固3G在新兴的宽带有线联网市镇的竞争力,开脱Qualcom的CDMA专利制约,须求提升LTE(long
term
evolution卡塔尔安插,以补充那生机勃勃空档。为此,3GPP有线接口的一劳永逸变成相关职业于二零零三年终运营,大唐移动向来积极拉动TD-LTE的口径,从2007年四月到二〇〇五年3月,大唐移动已向3GPP提交TD-LTE相关文稿687篇,会议选用154篇,截止二零零六年二月,大唐移动LTE方面有关专利已突破500件,远远走在行当其余店肆的前面。

【嵌牛鼻子】:LTE 核心网


LTE采取OFDM和MIMO等先进技艺,扶持1.4MHz~20MHz心灵手敏的带宽分配,代表了移动通讯技巧的发展倾向,选择扁平化全IP网络结构,大大收缩客户面和调整面包车型客车推移,收缩系统中的合同调换,大大收缩了网络复杂性,降低网络安装和管理资金财产。LTE接纳分享信道传输数据,匡助八个客商同一时间传输数据,下行频谱功用可达HSDPA的3~4倍;上行频谱作用可达
HSUPA
的2~3倍,大唐移动的原理样机下行速率可达100Mbps,上行速率可达50Mbps。如此高的峰值速率与频谱利用率,定然能给客户带给更舒心的施用体验,升高客户满足度,拉动数据业务的前进。

【嵌牛提问】:什么是LTE主题网?其爱慕网络构造又是什么?

生机勃勃、规范化组织

有线通讯技能的演进离不开一些标准化协会。

对于私有工作,客户对现行反革命许多有线网络的七七八八数量速率感觉极其深负众望。LTE技艺能够落到实处质量更加好、数量越来越多和进程更加快的连天,让超级连接世界中的生活变得尤为便利。LTE的性状决定其有比十分大希望向个别客商提供支持摄像业务的足足带宽。在标准情状下,可提供1.25~20MHz的信道带宽。最终的性质则必要20
MHz频谱分配和提供100 MHz标题新闻(headline cell)数据率。

【嵌牛正文】:

1、ITU(International Telecommunication Union)

国际邮电通讯结盟,首要职分是制定正规,分配有线频谱能源,社团多个国家之间的国际长途互连方案,创设于1865年3月十10日,是社会风气上最遥远的国际团队。

图片 1

对于家庭应用,应该会化为新的商业形式,因为新型的家中互联会成为实际,完毕家庭内部各样电器的互联。家庭的网络化能够透过定位接入,也足以透过有线联网。在宽带有线联网的情况下,能够选用LTE。LTE的配备,能够依靠运维商所具有的频段,以致以后的互连网布局,做相比较灵敏的结构。

      
LTE(Long Term Evolution,长期形成卡塔尔 正是3GPP的长期造成,是3G与4G技艺之间的二个连片,是3.9G的大地正式,它加强了3G的空直接入技能,接受OFDM和MIMO作为其有线网络演进的唯意气风发标准,为减低客户面延迟,撤销了有线网络调节器(LacrosseNC),选择扁平网络构造。在20MHz频谱带宽下能提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。改革了小区边缘顾客的习性,进步级小学区体量和降落系统延迟。

2、3GPP(3rd Generation Partnership Project)

其三代同盟同伙布署,创造于一九九九年7月,指标是在ITU的IMT-2002布署范围内拟定和促成全世界性的第三代移动电话系统规范。它致力于GSM到WCDMA的演化,尽管GSM到WCDMA空中接口差距异常的大,然而其宗旨网选取了GP帕杰罗S的框架,由此依然维持一定的可持续性。3GPP基本一年一度出台多少个本子(Release),这段时间洋气的版本是Release
13。南美洲ETSI、美利哥ATIS、日本TTC和A奇骏IB、大韩中华民国TTA甚至本国CCSA是3GPP的6个团队同伙。

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假诺用ADSL(非对称数字客户线路卡塔尔(英语:State of Qatar)来构造一定接入网络,在扶持计划300个家庭的情形下,须要的数额容积达12M;尽管用LTE做相符的结构,用5M带宽就足以支撑900个家庭,比ADSL的频率会越来越高。借使支持1800个家庭,使用10M的带宽,LTE也足以做得很好。所以说从家庭应用的连片前景来看,LTE今后应该会比ADSL更受款待。

      
当前,环球有线通信正显示出移动化、宽带化和IP化的趋势,移动通讯行当的角逐颇为猛烈。在现存才干还尚未多如牛毛商用在此以前,一些有线宽带接入技艺也伊始提供一些的位移成效,通过宽带移动化,试图走入移动通讯商场。为了保证在移动通信行此中的竞争性和主导地位,3GPP组织在二零零三年十10月起步了悠久变成历程LTE以贯彻3G手艺向4G的平整对接。3GPP布置的靶子是:越来越高的数额速率、更低的延时、改革的系统体积和覆盖面以至非常的低的资金。

3、3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2)

其三代同车笠之盟人布置2,与3GPP大致同一时候构建,由美利哥TIA、东瀛的AKugaIB、东瀛的TTC、南韩的TTA七个条件协会发起,中夏族民共和国有线通讯规范研讨组(CWTS)于一九九七年八月在高丽国正规具名参与3GPP2。其珍贵从事于从2G的IS-95到3G的CDMA二零零零业内体系产生,得到全数多项CDMA关键能力专利的MediaTek集团的很多扶植。

3GPP和3GPP2两个实际上存在一定角逐关系,3GPP2致力于以IS-95(在北美和高丽国采纳分布的CDMA标准卡塔尔(قطر‎向3G过渡,和MediaTek公司提到更是严密。与之对应的3GPP致力于从GSM向WCDMA过渡,因而四个部门存在一定角逐。

从智能家庭的施用来看,今后趁着终端工夫的增高以至LTE的配置,这几个使用会形成现实。例如客户能够用极端查询外面包车型地铁温度,然后用极端调治家里的空气调节器;在办公室能够用手持终端上实时的录像图像监测自身的男女是不是平安回村。能够说,最后的客户体验是美妙绝伦的。所以大家感到LTE将来得以用非常的低的血本,来提供家中的宽带连接。以往不仅仅是家园,还包罗小商店和小企,都足以通过LTE达成世代在线的连接。这种服务的本性是相比安全、便捷,何况特别可信。

       LTE对空口和接入网的技艺目标富含:

4、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)

电气电子程序猿学会,作为IT领域学术界的极其,在有线通讯标准方面珍视制订了出名的WiFi合同以至WiMAX左券,并力推WiMAX作为3G正经。

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各类公司的涉及得以包含为

在ITU和谐下,满足一定必要的移动通讯手艺统称为“IMT亲族”(International
Mobile Telecommunications
Family),ITU为这么些手艺分配相应的频谱财富。从工夫和正规的角度看,前边四个团体肩负专门的学业拟订,来满意IMT的供给,不断地对有线通讯系统进行宏观。如下图所示。

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就中华夏族民共和国以来,图中3GPP的产生路径包涵了移动和联通从2G、3G到4G的多变历程,而3GPP2则表示了邮电通讯的看着锅里的历程。

在3GPP标准的变异历程中,2G不常的GSM/GP奥迪Q7S/EDGE首要依据时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)接入本领;3G一代主借使码分多址接入(CDMA)手艺;最终,LTE采取了正交频分复用多址接入(OFDMA)本事。近些日子,OFDM在有线通讯标准的形成人中学早已起到主导功用。

依附越来越快的响适那个时候候间和更加高的吞吐率、减弱的推移,以至越来越高的峰值速率,LTE
可明明改革移动数据利用方面包车型地铁客商体验。对于商家,摄像会议等工作品质升高的还要花费也将下落。

       (1)峰值数据速率,下行达到100Mbit/s,上行50Mbit/s。

二、LTE基本需要

LTE标准化流水生产线始于二零零三年四月在孟买举行的二次研究钻探会上,那时涉企移动通讯业务支付的点不清集团,都阐述了她们关于3GPP所推动的手艺专门的学问现在变成的思忖,首要不外乎宗旨要求和满意要求的非常技能。

实际必要可总结为:

为了满意这一个须要,LTE系统规划带有了有线接口和有线互连网构造多少个地点。

在LTE的首先个本子也便是Release
第88中学,对这一个要求实行了定性的描述,比方下行峰值速率100
Mbit/s,上行峰值速率50 Mbit/s,下行峰值频谱功效5
bit/s/Hz,上行峰值频谱功能5 bit/s/Hz等。具体的属性见下表:

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须求注明的是,峰值速率大概实际不是三个至关心重视要的因素,只是三个答辩上的值,实际中单单是运行商宣传的笑话。

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辩驳上,峰值速率定义为:把全副带宽都分配给多个客商,并动用最高阶调制和编码方案以致最多天线数近些日子提下每一种用户所能达到的最大吞吐量。在Release
第88中学对天线数的基本假如是终点具备两根选用天线和大器晚成根发射天线。全数这个标准对于三个顾客来讲大致不容许同一时候知足,峰值速率也就从不太大的实际意义了。

LTE应用方案得觉妥帖今的2G和3G网络客户提供保证的移位网络,同一时间使互连网具有越来越高的带宽、越来越大的体积和更低的延期。LTE给客商带给的全新通讯体验确实无疑会推动数据业务的前进。
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       (2)提升频谱作用(达到Release 6的2~4倍)。

三、LTE关键手艺

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       (3)接入网时延(客商平面UE-TiguanNC-UE)时延不超越10ms。

OFDM

OFDM之于LTE有如CDMA之于三大3G标准,是LTE系统的底工和中坚。除了技巧产生的供给之外,LTE之所以会接受OFDM的另贰个原因在于3GPP想躲藏德州仪器集团昂贵的CDMA专利费用,且已经有IEEE的WiMAX作为OFDM的领航者。

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OFDM系统参数设定对总种类统的性子会发出决定性的熏陶,当中载波间距又是OFDM系统的最基本参数,经过理论解析与虚假相比最终鲜明为15kHz。循环前缀(CP卡塔尔的长度调整了OFDM系统的抗多径技艺和遮住技巧。长CP利于征服多径烦扰,帮衬大面积覆盖,但系统开采也会相应增添,招致数据传输技艺减低。为了落成小区半径100Km的遮掩必要,LTE系统应用尺寸两套循环前缀方案,依照具体境况进行分选:短CP方案为骨干选项,长CP方案用于扶植LTE大面积小区覆盖和多小区广播业务。

      
(4)减小调控平面时延,UE从待机状态到开首传输数据时延不超过100ms(不包含下水寻呼时延)。

MIMO

使用多天线手艺,能够把空间域作为另二个新能源。在追求越来越高的频谱功能的渴求下,多天线技术已经产生最核心的化解方案之风度翩翩。

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多天线本领能够带给下图所示的两种基本增益:

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LTE已规定MIMO天线个数的主干配备是下行2×2、上行1×2,但也在假造4×4的高阶天线配置。此外,LTE也使用小区苦恼强迫技能来修改小区边缘的数目速率和系统体积。下行趋向MIMO方案相对非常多,依照二〇〇五年七月雅典议会报告,LTE-MIMO下行方案可分为两大类:发射分集和空间复用两大类。前段时间,考虑动用的发出分集方案包罗块状编码传送分集(STBC,SFBC卡塔尔,时间(频率卡塔尔(英语:State of Qatar)调换发射分集(TSTD,FSTD卡塔尔(英语:State of Qatar),满含循环延迟分集(CDD卡塔尔(قطر‎在内的推迟分集(作为广播信道的宗旨方案卡塔尔(قطر‎,基于预编码向量选取的预编码本事。当中预编码技术已被鲜明为多客户MIMO场景的传递方案。

      
为了得以达成那后生可畏对象,除了要考虑空直接口本事的严禁之外,还亟需考虑互联网体系构造的校勘。对无线接入网互连网布局的钻研便是要寻觅最优的网络布局并伪造插足网内甚至接入网与大旨网里面包车型客车功用划分,以期望促成越来越高的数额速率、更低的时延。

四、LTE演进历程

LTE的首先个版本(Release
8)在2006年1月到位,第多少个商用互联网于2008年在北欧布置。近年来甘休,3GPP共公布了6个本子,分别为Release
8到Release 13,

图片 12

        LTE网络构造的供给:

Release 8 – LTE 涉世不深

LTE最早为3GPP Wrangler8,LAND8首要定义了以下内容:

1)高峰值数据速率:下行100 Mbps,上行50 Mbps;
2)高频谱功用;
3)灵活带宽:1.4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz and 20 MHz;
4)IP数据包在理想有线条件下时延为5微秒;
5)简化互联网结构;
6)OFDMA下行和SC-FDMA上行;
7)全IP网络;
8)MIMO多天线方案;
9)成对(FDD)和非成对频谱(TDD)。

       (1)单一互联网构造。

Release 9 – 增强型LTE

Haval9是早期的LTE加强版,只是对Rubicon8做了一些互补,以致依照兰德酷路泽8做了部分渺小改正。首要内容满含:

1)PWS(Public Warning System,公共预先警告系统):
在自然横祸或其余危险景况下,民众应该能立时收到可相信的警告。加上GL4508引入的EWTS(地震海啸预先警告系统),奥迪Q79引进了CMAS(商用手提式有线电话机预先警示系统),以便在灾后TV、广播实信号和电力等中断的景况,该预先警示系统还是能够以短信的法子立即向城里人通报境况。

2)Femto Cell: Femto
Cell基本上用于办公或家庭,并经过固话宽带连接连接到运营商互联网。3G Femto
Cell被安插于世界各州,为了让LTE客户也能用上Femto Cell,哈弗9引入了Femto
Cell。

3)MIMO波束赋型:在eNB预计地方,直接将波束指向UE,波束赋形可以荣升小区边缘吞吐率,在Tiguan8,LTE只帮忙单层波束赋形,途睿欧9将之扩展至多层波束赋形。

4)自组织网络(SON):
为了减小人薪水本,SON的情致是,互联网自安装、自优化、自修复。SON的定义在Escort8就引进,然而,这时候任重(Ren Zhong卡塔尔(قطر‎而道远是针对性eNB自配置,到了Evoque9,依照必要扩展了自优化部分。

5)EMBMS:有了多媒体广播多播业务(MBMS),运行商能够经过LTE互连网提供广播服务。固然那风姿浪漫设法并不流行,广播服务业已运用于古板互联网,但LTE中的MBMS信道是从数据速率和体量的角度发展而来。库罗德8落成了在物理层对MBMS的概念,Tiguan9实现了越来越高层的定义。

6)LTE定位:
锐界9定义了两种LTE定位方法,即A-GPS(协理GPS)、OTDOA(达到时间差定位法)和E-CID(加强型小区ID)。首要目标是为了在紧迫情形下,且客商比很小概分明自身任务的意况下,升高顾客地方信息的准头。

       (2)基于分组业务的网络结构,扶植实时以至会话类业务。

Release 10 – LTE Advanced

Lacrosse10归属LTE-A标准。由于ITU
IMT-Advanced提出了CRUISER8无法达成的更加高速率必要,为此,奥迪Q310建议了不菲首要的机能和进级换代。

ITU IMT-Advanced建议的首要性需要富含:

PRADO10首要新扩大内容满含:

1)加强型上行链路多址(Enhanced Uplink multiple access):
揽胜10引进了分簇单载波频分多址(clustered
SC-FDMA)。瑞鹰8的SC-FDMA只同意频谱三回九转块,而ENCORE10允许频率接纳性调治。

2)MIMO增强: LTE_A允许下行高达8×8 MIMO,在UE侧,它同意上行4X4MIMO。

3)中继节点(Relay Nodes): 在弱覆盖境况下,Relay
Nodes或低功率enb扩大了主eNB的覆盖面,Relay Nodes通过Un接口连接到Donor
eNB (DeNB卡塔尔(قطر‎。

4)巩固型小区间烦闷协和(eICIC):eICIC首要应付异构网络(HetNet)下的和弄难点,
eICIC使用功率、频率或时域来减小HetNet下的作用干扰。

5)载波聚合(CA):对于运转商来说,载波聚合是低于资本的法门去行使他们手上的零散频谱能源来提高终端客户速率。通过归并5个20MHz载波,LTE-A扶持最高100MHz载波聚合。

6)帮衬异构网络(HetNet): 宏蜂窝小区和small cell结合而结缘异构互连网。

7)巩固型SON: 针对互连网自修复流程,汉兰达10提议了加强型SON。

       (3)尽恐怕不经过扩大额外的回程开销,最小化“单点战败”的出现机缘。

Release 11 – 增强型 LTE Advanced

传祺11主要内容囊括:

1)加强型载波聚合:

2)同盟多点传输(COMP):是指地理地点上分别的七个传输点,协作参加为多少个极限的数量(PDSCH卡塔尔(英语:State of Qatar)传输或然联合选用一个终极发送的数码(PUSCH卡塔尔(قطر‎。

3)ePDCCH:
为了进步调节信道体积,奥迪Q511引入了ePDCCH。ePDCCH使用PDSCH能源传送调控新闻,而不像奥迪Q78的PDCCH只可以接纳子帧的控区。

4)基于网络的定点:
那是意气风发种上行定位手艺,其原理是基于eNB衡量的参阅实信号的时光差来完成。

5)最小化路测(MDT):
路测开销是高昂的。为了减小对路测的信任,传祺11临盆了新的解决方案,它是单独于SON,MDT基本上依据于UE提供的音讯。

6)机对机通讯的Ran过载调整(Ran overload control for Machine type
communication):当过多配备连接互连网时,互联网能够禁绝部分设备向网络发送连接央浼。

7)In Device Co
Existence:移动终端设备日常有多少个射频通路,比方LTE,3G,Bluetooth,WLAN等,
为了减轻多路并存带给的侵扰,CR-V11建议了之类施工方案:

8)智能手提式有线电话机电瓶节约财富技能:
UE能够布告互连网是还是不是需求进入省电情势或普通格局,依据UE的央求,互联网能够匡正D福睿斯X参数。

       (4)尽恐怕简化和最小化引进的接口数目。

Release 12 – 更强的巩固型 LTE Advanced

1)巩固型small cell: 重要内容包蕴密集区域布局small cell,宏小区和small
cell之间的载波聚合等。

2)加强型载波聚合: Highlander12同意TDD和FDD之间载波聚合,还允许3载波聚合。

3)机器对机器通讯(MTC):现在几年内,机器对机器通讯或许会发生性增加,极大概会孳生互联网信令、容积不足的难题。为了应景这种景观,新的UE
category被定义,作为对MTC的越来越优化。

4)WiFi和LTE融合:
LTE和WiFi之间融合,运营商能够越来越好管理WiFi。在奥迪Q512中,建议了LTE和WIFI之间的流量转移和互连网选择机制。

5)LTE未授权频谱(LTE-U):
充分的未授权频谱财富,能够追加运转商网络体量和属性。

      
(5)倘诺要求升高系统品质,不排除有线网络层(中华VNL)与传输网络层之间的竞相。

Release 13 – 满足不断抓牢的流量必要

1)巩固型载波聚合: 途达13的目的是永葆32 CC 载波聚合,而在瑞虎10中,仅帮忙5
CC。

2)巩固型机对机通信(MTC): 更低的UE
category,进一层回退物联网设备使用带宽、能耗,延长设备电瓶使用时间。

3)巩固型LTE-U:
为了面向高增进的流量须要,LAND13的靶子是,主小区使用授权频谱,从小区接受未授权频谱。

4)室钦定位:
奥迪Q513将从事于提高现存的室钦赐位本领,也探究新的定点方法,进步室钦定位的准头

5)加强的多客户传输本事: 奇骏13将选拔叠合编码来提高下行多顾客传输本领。

6)巩固型MIMO: 纳瓦拉13将致力于多达64天线端口的更加高阶MIMO系统。

       (6)帮忙端到端的QoS。传输网络层向有线互联网层提供方便的QoS。

      
(7)QoS机制亟待寻思存在的种种作业品种,保险有效的带宽使用率,比如:调节平面业务,客户平面业务,以致Q&M业务。

       (8)最小化时延抖动,比如针对分组通讯的TCP/IP。

       LTE网络全部布局:

      
LTE选择扁平化、IP化的网络架构,E-UTRAN用E-NodeB代表原有的宝马7系NC-NodeB构造,各网络节点之间的接口使用IP传输,通过IMS承载综合业务,原UTRAN的CS域业务均可由LTE网络的PS域承载。当中,E-UTRAN由eNB构成;EPC由MME,S-GW以至P-GW构成。相对UMTS得互连网构造来说,LTE互联网构造实行了大开间简化。

       EPC大旨网布局的性状:

       (1)调整面与客户面完全抽离,互连网趋势扁平化。

      
(2)辅助3GPP与非3GPP(如Wi-Fi、WiMAX等卡塔尔的二种艺术的连结,并帮忙顾客在3GPP网络和非3GPP网络之间的旅游和切换。

       (3)大旨网中不再有电路域,EPC成为移动邮电通讯业务的核心承载互连网。

       通讯互联网中部分网元的表明:

      
MME(Mobility Management Entity,移动管理设施)提供了用来LTE接入网络的重大决定,并在中央网络的移动性管理,包蕴寻呼、安控、核心网的承先启后调节以至终端在清闲状态的移动性调节等。它追踪肩负身份验证、移动性,以致与守旧接入2G/3G接入网络的互通性的客商设备(UE卡塔尔国。

      
S-GW(Signaling Gateway,服务网关)担任UE客商平面数据的传递、转载和路由切换等,同一时候也视作eNodeB之间互相传送时期客商平面包车型客车移动锚,以致作为LTE和别的3GPP能力的运动性锚。另一面S-GW提供面向E-UTRAN的接口,连接NO.7信令网与IP网的设施,首要产生守旧个PSTN/ISDN/PLMN侧的七号信令与3GPP 福特Explorer4罗侧IP信令的传输层信令转变。

      
P-GW(Packet data networks gateway,分组数据网网关)管理客户设备(UE卡塔尔国和外界分组数据互连网之间的连接。多少个UE能够与拜访多少个PDN的三个PGW同步一而再。PGW实践攻略的执行,为种种客商张开数量包过滤、计费扶植、合法拦截和数量包筛选。分组数据网网关也是推进对Computer和带宽品质扩充须求的主要网络成分。

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