大家好，我是IT售前工程師Bernie.
上一篇文章我們基于LTE\4G整體架構圖剖析了LTE和4G核心網的MME、HSS的架構與原理，文章重點關注的是：手機UE在核心網中的鑒權和注冊。
那麼，當完成鑒權後，接下來就是：手機UE是如何在4G網絡中進行資料轉發、資料緩存、QoS政策等操作的。
這就要聊一聊其他3個重要網元，SGW、PGW、PCRF了。
LTE和4G核心網 整體架構
SGW
SGW的英文全稱是Serving Gateway，服務網關。
SGW最核心的功能是資料的轉發和路由，簡單來講：我們的手機UE先到基站eNodeB，再到SGW，經過SGW的轉發達到其他應用網絡。從這個角度來講，SGW就像是LTE\4G網絡資料的集散中心。
除此之外，還有承載的建立和釋放等其他業務，梳理如下：
- 分組資料路由及轉發
- 承載建立，修改和釋放
- 移動性管理及切換支援(作為切換錯定點)
- 漫遊使用者的合法監聽
- 下行方向的資料緩存
- 上下行傳輸層資料的标記
- 當有使用者資料到達時，觸發尋呼
- 漫遊使用者的資料流量計費 (營運商間)
關于移動性切換
當某個裝置UE從一個基站，轉移到另外一個基站時。SGW的可以具備切換的能力，控制資料原本由基站1轉發的資料，到基站2進行資料轉發。
關于資料緩存
手機UE此時處于待機狀态，假設有10086給使用者發送一條資料。此時，
- 資料會先緩存到SGW中；
- 然後通過MME找到手機所在的位置（位于哪個跟蹤區、哪個基站範圍内）；
- 再然後，MME會告訴SGW；
- 最後，将資料發出。
PGW
PGW的全程是PDN Gateway（Public Data Network Gateway），公用資料網關。
在核心網中，PGW所處的地帶比較特殊，因為它跟外網（像網際網路）直接關聯。因為外網的種類也比較多，跟LTE\4G核心網的協定不一定完全相同。
這時候，如果外網中有一個比較大的資料包要傳送到手機UE中。這時候PGW會進行資料包的拆分和協定轉換，PGW此時也起到了翻譯的作用。
- 網關功能（最重要的功能，協定轉換-翻譯）
- 接入安全：防止網絡攻擊，相當于防火牆
- 分組路由和轉發
- 使用者IP位址配置設定
- 承載建立，修改和釋放
- 賬戶管理和線上離線計費資料支援
- 分組資料過濾
- 使用者資料的合法監聽
- QoS網絡安全保證
關于計費
計費功能是在PGW上完成的，比如張三購買了10G的流量套餐，PGW會記錄使用者的目前網絡流量使用情況。
每使用一定的資料流量後，PGW會幫忙跟計費系統（BOSS）确認流量。
最後，當PGW監聽到手機UE的流量申請不到了，就說明用完了，那就停止網絡流量服務。
關于QoS
QoS就是服務品質，此前Bernie用另外一篇文章詳細介紹過。
在LTE\4G網絡中，使用者會進行不同種類的業務，如:上網、下載下傳、打電話、看視訊等。由于業務特性和需求的不同(例如:不同業務對于時延的敏感性、對于傳輸帶寬的要求不同等)，是以需要網絡對不同種類的業務提供差異化的服務，以滿足使用者差異化的業務需求。
我們使用QCI（QoS class identifier）來表示不同的服務等級。每種業務需要不同等級的QCI 傳輸品質進行保證。
需要特别說明一點：SGW和PGW目前一般都選擇合設在一起了，叫做SAE GW系統架構演進網關。即：兩個成為了一個裝置，既有SGW的功能，也有PGW的功能。
PCRF
PCRF的全稱是Policy and Charging Rules Function，政策與計費規則功能單元。一句話：為不同的使用者提供差異化的服務，比如張三和李四辦理的套餐不一樣，另外，張三是金牌會員、李四是普通會員。有些同樣的服務，可能會優先保證張三的。
或者小王開通了XX大學内的校園網套餐，那麼他在學校範圍内網速夠好，出了校園會就限速，等等。差異化的服務都是可以在PCRF中進行配置的。
- 政策配置功能，主打的一個差異化，也是PCRF最重要的功能。
- 基于流量計費控制功能：基于時間，基于流量，基于時間和流量組合，不計費
- 用量監控和控制 (針對配額的管理)
- 門控(拒絕或者允許一個資料流，如忙時禁止P2P下載下傳)
- OoS控制 (給PGW)
- 事件報告處理(PGW向PCRF上報，如使用者位置改變，可能會改變使用者服務政策）
總結
我們用上、下兩篇文章對LTE、4G網絡的架構、重要網元進行了簡要的介紹。
首先我們的手機UE第一次開機、插卡後會進行一個注冊，它會找到MME、接下來經MME找到HSS，對手機進行鑒權。鑒權成功後，手機就注冊到核心網上了，MME進入服務就緒狀态。
資料的請求方向為：手機UE到基站eNodeB，再到SGW，再到PGW，最後到外網。
我是IT售前工程師Bernie，感謝關注！下期見~