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深入剖析LTE和4G的核心网（下）：SGW、PGW、PCRF架构与工作原理
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：
分组数据路由及转发 承载建立，修改和释放移动性管理及切换支持(作为切换错定点)漫游用户的合法监听下行方向的数据缓存上下行传输层数据的标记当有用户数据到达时，触发寻呼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，
数据会先缓存到SGW中；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）；再然后，MME会告诉SGW；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。
网关功能（最重要的功能，协议转换-翻译）接入安全：防止网络攻击，相当于防火墙分组路由和转发用户IP地址分配承载建立，修改和释放账户管理和在线离线计费数据支持分组数据过滤用户数据的合法监听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。
策略配置功能，主打的一个差异化，也是PCRF最重要的功能。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，不计费用量监控和控制 (针对配额的管理)门控(拒绝或者允许一个数据流，如忙时禁止P2P下载)OoS控制 (给PGW)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~
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