4G作為第四代移動通信技術，有著無法比擬的優越性，它能夠快速傳輸語音、文本、視頻和圖像信息，能夠滿足幾乎所有用戶對於無線服務的要求，國際電信聯盟對於4G系統的標準為符合100 Mbit/s數據傳輸速度的系統，當之無愧的被稱為機器之間的高速對話。LTE（Long Term Evolution）主要研究3GPP無線接入網的長期演進技術，升級版的LTE Advanced將最終滿足國際電信聯盟對4G系統的要求，SAE（System Architecture Evolution）則是研究核心網的長期演進，它定義了一個全IP的分組核心網EPC（Evolved Packet Core），該系統的特點為僅有分組域而無電路域、基於全IP結構、控制與承載分離且網路結構扁平化，其中主要包含MME、SGW、PGW、PCRF等網元。其中SGW和PGW常常合設並被稱為SAE-GW。
基本介紹
- 中文名：4G核心網路
- 外文名：EPC
- 領域：信息科學
- 套用學科：移動通信網路
- 關鍵字：4G、核心網、LTE網路結構
組成,歷史,特點,相關區別,
組成
EPC主要由MME、SGW、PGW、PCRF等網元構成。其中：
MME：Mobility Management Entity，原3G網路中SGSN網元的控制面功能；
SGW：Serving Gateway，原3G網路中SGSN網元的用戶面功能，有時也寫為S-GW；
PGW：PDN Gateway，原3G網路中GGSN網元的功能，有時也寫為P-GW；
PCRF：Policy and Charging Rules Function，完成對用戶數據報文的策略和計費控制。
歷史
標準引入背景與無線技術演進相適應。2004年12月，3GPP在希臘雅典會議啟動了面向全IP的分組域核心網的演進項目SAE(System Architecture Evolution)，並在WI階段更新為EPC(Evolved Packet Core)。
特點
EPC網路可以支持3GPP和非3GPP（如Wi-Fi、WiMAX等）多種接入方式，是支持異構網路的融合架構。在此架構下，簡訊、語音等傳統的電路域業務將藉助VoLTE模式進行承載，也可以採用CSFB（Circuit Switched Fallback，電路域回落）的方案使用原有的電路域完成語音業務。綜上所述，EPC網路是4G移動通信網路的核心網。它屬於核心網範疇，具備用戶簽約數據存儲，移動性管理和數據交換等行動網路的傳統能力，並能夠給用戶提供超高速的上網體驗。概括來說，EPC具備如下特點：
1 核心網趨同化，交換功能路由化；
2 業務平面與控制平面完全分離；
3 網元數目最小化，協定層次最最佳化；
4 網路扁平化，全IP化。
相關區別
VoIP
上面我們提到多個通訊行業的國際標準化組織，他們這么多年做的大量工作，就是為了讓4G這個純IP網路化的移動通訊網路，能讓語音在共享的數據網路上（PS，即包交換），能象從前在獨占的語音網路上（CS，即電路交換）跑的一樣遛，他們想到了VoIP。
VoIP裡面有許多標準，Skype是私有的，H323是通訊行業的標準，SIP是IETF也就是網際網路組織定的，為什麼通訊行業定未來下一個幾十年的標準時，不是從他們自己的H323上面發展，而是選網際網路行業標準組織IETF提出的SIP標準呢？大家都笑而不語……
但網際網路的原則是開放，還有一個就是免費，所以SIP在脫離於通訊行業標準約束時，非常自由，對於不同供應商提供的SIP服務之間的結算啊、費用啊之類的沒有通訊行業那么細——說白了，就是SIP提供的許多服務都是免費的，要想收費不太好下手，由此，3GPP等等一眾通訊行業的標準化組織，在SIP基礎上，提出了IMS，到此，我們標題里說的SIP、VoIP、VoLTE、IMS這些名詞全部出場了。
VoIP解釋起來簡單，就是Voice on IP，語音跑在IP網路上，就是VoIP，這是一個比較上層的統稱的名詞，那么同樣的VoLTE也只是說語音跑在LTE網路上——LTE就是指的4G的兩個標準，TD-LTE、FDD-LTE——需要注意的是，TD-LTE和TD-SCDMA沒有任何關係，其它的我就不多說了。
LTE全稱是Long Time Evolution，從名字上就知道，4G這個東西提出的很匆忙，許多東西還沒定好就被運營商急著要上線。
IMS
而IMS這個東西就要複雜的多了，雖然SIP很好理解，大家暗地裡可能也用了好多年的VoIP，對SIP也很熟悉了，它本質上就是一個伺服器，放賬號，大家註冊上去就能打電話，很簡單吧，但要收費呢，VoIP一般也只提供了便宜的網路電話，按時長或者包月收費，沒有增值服務——這對於移動通訊運營商來說可是不能忍受的。 來電顯示為什麼不能收費？為什麼彩鈴不能收費？為什麼留言不能收費？為什麼為什麼？
所以，IMS乾的第一件是，就是加入了一個HSS子服務（Home Subscriber Server），這個是什麼東西呢？SIP雖然也分為註冊伺服器Register Server、呼叫代理伺服器Proxy Server，但SIP的註冊伺服器只是記錄一下一個SIP賬號的當前的IP位址數據、認證一下賬號密碼是不是正確；但IMS里的HSS就不簡單了，他是在SIP的註冊伺服器基礎上，增加了一個很明顯的運營商特徵——業務訂購資料庫，也就是在移動開手機卡時，那一堆附加增值服務，好了，你在這裡可以看到來電顯示業務、呼叫等待業務、彩鈴業務……，的開關——也意味著收費的計費點；
因為VoIP很簡單，一般是企業內部用，或者小規模的虛擬運營商在有限的幾台伺服器上提供服務，所以VoIP的SIP軟體、SIP電話機網關就可以直接通過IP位址和賬號就能註冊上去，然後呼叫在多台伺服器上互相路由就可以完成呼叫的目的了，這些伺服器，一般就是SIP Proxy Server，涉及到和固定電話、手機號碼互通時，會有FXO網關，E1網關等負責轉換，這裡不多說了。
而IMS作為運營商的方案，動輒上億用戶規模，而且又分為各省市地分公司，當然，還有一個不得不提的，漫遊——IP還區分漫遊？VoIP不是宣傳不區分本地長途，沒有漫遊的概念么？是的，但IMS認為這樣不行，所以，他要加入漫遊的概念……
SIP
IMS的核心是SIP，所以類似SIP Proxy Server這么重要的核心組件，IMS是不會少的，IMS里稱它為Call Session Control Function，即CSCF，並且又把它分成了多個子系統，其中代理CSCF（P-CSCF）從用戶終端角度看，基本就是SIP里的Proxy Server了（但其實不是，下述），負責直接與IMS的終端（類似SIP的軟電話、硬體電話等等，但同樣的，也擴展了不少東西，這裡跳過不述）；P-CSCF直接與終端互動，可能會把SIP進行壓縮或者加密，然後就交給查詢CSCF（I-CSCF），I-CSCF會查詢HSS數據，來對用戶名和密碼進行認證，當然，他也從HSS里查詢你是否欠費了，開通或關閉了某些業務，以及你是從哪個P-CSCF來的，用來判斷你是不是漫遊。
整個呼叫過程中，P-CSCF是不做複雜工作的，P-CSCF只負責接收SIP訊息，它相當於是對外聯絡點，然後SIP訊息會到達I-CSCF，I-CSCF是運營商的核心網路——就是運營商內部網路的入口，他會根據HSS查找到用戶是屬於哪個地區的，會對應分配一個空閒的為該地區服務的服務CSCF（S-CSCF），一直到了這裡，S-CSCF才是真正的VoIP里Proxy Server的角色，S-CSCF完成用戶註冊認證和呼叫的路由處理，以及電話業務的觸發（IMS稱為AS，另外獨立成一個子系統，下述）。
所以如果綜合來分析，P-CSCF和I-CSCF只是起到一個邊界安全防護SBC伺服器和負載平衡、伺服器分流這一類功能，真正處理SIP註冊和呼叫的原先VoIP里標準邏輯的組件，是S-CSCF，從物理上看，P-CSCF可能是全國或省一級中心統一的伺服器集群，配合更多的I-CSCF伺服器分布在主幹核心網上做分流，背靠一個大的HSS伺服器群，將不同市縣的用戶分配到各地的S-CSCF上進行實際的處理，並且S-CSCF會更多地與當地的通訊機房裡原有的2G、3G發生交流，也就是媒體網關（MGW），負責把新的走4G的手機終端和舊的3G、2G以及固定電話之類的對接起來，保持兼容（也就是PS、CS域的互通）。
所以，一個最最精簡的IMS系統，它的核心組件是包含HSS、CSCF（P、I、S）即可，即把VoIP SIP的核心Register和Proxy Server進行按運營需求的發展。
MGW
MGW，其實就是市面上大量被使用的VoIP的模擬網關，數字中繼網關，而已……當然，運營商對穩定性要求需要更高一些，並且需要額外的集中管理和控制能力。
