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大家好，我是IT售前工程师Bernie.

上一篇文章我们基于LTE\4G整体架构图剖析了LTE和4G核心网的MME、HSS的架构与原理，文章重点关注的是：手机UE在核心网中的鉴权和注册。

那么，当完成鉴权后，接下来就是：手机UE是如何在4G网络中进行数据转发、数据缓存、QoS策略等操作的。

这就要聊一聊其他3个重要网元，SGW、PGW、PCRF了。

LTE和4G核心网 整体架构

SGW

SGW的英文全称是Serving Gateway，服务网关。

SGW最核心的功能是数据的转发和路由，简单来讲：我们的手机UE先到基站eNodeB，再到SGW，经过SGW的转发达到其他应用网络。从这个角度来讲，SGW就像是LTE\4G网络数据的集散中心。

除此之外，还有承载的建立和释放等其他业务，梳理如下：

1. 分组数据路由及转发
2. 承载建立，修改和释放
3. 移动性管理及切换支持(作为切换错定点)
4. 漫游用户的合法监听
5. 下行方向的数据缓存
6. 上下行传输层数据的标记
7. 当有用户数据到达时，触发寻呼
8. 漫游用户的数据流量计费 (运营商间)

关于移动性切换

当某个设备UE从一个基站，转移到另外一个基站时。SGW的可以具备切换的能力，控制数据原本由基站1转发的数据，到基站2进行数据转发。

关于数据缓存

手机UE此时处于待机状态，假设有10086给用户发送一条数据。此时，

1. 数据会先缓存到SGW中；
2. 然后通过MME找到手机所在的位置（位于哪个跟踪区、哪个基站范围内）；
3. 再然后，MME会告诉SGW；
4. 最后，将数据发出。

PGW

PGW的全程是PDN Gateway（Public Data Network Gateway），公用数据网关。

在核心网中，PGW所处的地带比较特殊，因为它跟外网（像因特网）直接关联。因为外网的种类也比较多，跟LTE\4G核心网的协议不一定完全相同。

这时候，如果外网中有一个比较大的数据包要传送到手机UE中。这时候PGW会进行数据包的拆分和协议转换，PGW此时也起到了翻译的作用。

1. 网关功能（最重要的功能，协议转换-翻译）
2. 接入安全：防止网络攻击，相当于防火墙
3. 分组路由和转发
4. 用户IP地址分配
5. 承载建立，修改和释放
6. 账户管理和在线离线计费数据支持
7. 分组数据过滤
8. 用户数据的合法监听
9. QoS网络安全保证

关于计费

计费功能是在PGW上完成的，比如张三购买了10G的流量套餐，PGW会记录用户的当前网络流量使用情况。

每使用一定的数据流量后，PGW会帮忙跟计费系统（BOSS）确认流量。

最后，当PGW监听到手机UE的流量申请不到了，就说明用完了，那就停止网络流量服务。

关于QoS

QoS就是服务质量，此前Bernie用另外一篇文章详细介绍过。

在LTE\4G网络中，用户会进行不同种类的业务，如:上网、下载、打电话、看视频等。由于业务特性和需求的不同(例如:不同业务对于时延的敏感性、对于传输带宽的要求不同等)，因此需要网络对不同种类的业务提供差异化的服务，以满足用户差异化的业务需求。

我们使用QCI（QoS class identifier）来表示不同的服务等级。每种业务需要不同等级的QCI 传输质量进行保证。

需要特别说明一点：SGW和PGW目前一般都选择合设在一起了，叫做SAE GW系统架构演进网关。即：两个成为了一个设备，既有SGW的功能，也有PGW的功能。

PCRF

PCRF的全称是Policy and Charging Rules Function，策略与计费规则功能单元。一句话：为不同的用户提供差异化的服务，比如张三和李四办理的套餐不一样，另外，张三是金牌会员、李四是普通会员。有些同样的服务，可能会优先保证张三的。

或者小王开通了XX大学内的校园网套餐，那么他在学校范围内网速够好，出了校园会就限速，等等。差异化的服务都是可以在PCRF中进行配置的。

1. 策略配置功能，主打的一个差异化，也是PCRF最重要的功能。
2. 基于流量计费控制功能：基于时间，基于流量，基于时间和流量组合，不计费
3. 用量监控和控制 (针对配额的管理)
4. 门控(拒绝或者允许一个数据流，如忙时禁止P2P下载)
5. OoS控制 (给PGW)
6. 事件报告处理(PGW向PCRF上报，如用户位置改变，可能会改变用户服务策略）

总结

我们用上、下两篇文章对LTE、4G网络的架构、重要网元进行了简要的介绍。

首先我们的手机UE第一次开机、插卡后会进行一个注册，它会找到MME、接下来经MME找到HSS，对手机进行鉴权。鉴权成功后，手机就注册到核心网上了，MME进入服务就绪状态。

数据的请求方向为：手机UE到基站eNodeB，再到SGW，再到PGW，最后到外网。

我是IT售前工程师Bernie，感谢关注！下期见~