孫凌波++熊煒

摘 要：隨著21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的移動(dòng)通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也在迅猛地發(fā)展，與此同時(shí)，因?yàn)樾畔⑷蚧难杆倨占埃藗儗?duì)移動(dòng)通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速度要求也逐漸變高。目前，傳統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)的速率已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求，這個(gè)時(shí)候就應(yīng)該引入新的創(chuàng)新技術(shù)來提高移動(dòng)通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率，從而跟上時(shí)代的進(jìn)步。而LTE網(wǎng)絡(luò)以其自身的優(yōu)越性能夠大大地提升網(wǎng)絡(luò)效率和網(wǎng)絡(luò)的性能。本文主要對(duì)LTE核心網(wǎng)EPC進(jìn)行了簡(jiǎn)要概括，以及對(duì)LTE核心網(wǎng)ECP引入關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：LTE；EPC；核心網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，全球眾多運(yùn)營(yíng)商紛紛開始進(jìn)行LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，傳統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支撐能力不是很強(qiáng)，由于其網(wǎng)絡(luò)層次多造成數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)的效率比較低，而對(duì)于LTE核心網(wǎng)EPC，其本身具有全面分組化、扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，大大地縮短了時(shí)延以提高網(wǎng)絡(luò)的速度與性能；能夠提供多種無線接入技術(shù)和多樣的業(yè)務(wù)，并且支持這些業(yè)務(wù)在這些無線接入技術(shù)間移動(dòng)的無縫切換

一、EPC系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2004年12月，3GPP組織在希臘雅典會(huì)議上啟動(dòng)了面向全I(xiàn)P的分組域核心網(wǎng)的演進(jìn)項(xiàng)目SAE（System Architecture Evolution），其核心網(wǎng)也被稱為演進(jìn)的分組核心網(wǎng)EPC（Evolved Packet Core），也就是所說的LTE核心網(wǎng)。作為與LTE同步發(fā)展的技術(shù)，EPC的構(gòu)架更加符合未來移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要，能夠在提升網(wǎng)絡(luò)性能的同時(shí)，滿足用戶日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求，從而進(jìn)一步提升運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)力。其特點(diǎn)主要如下：

多接入：支持各種接入，包括非3GPP接入方式，支持不同網(wǎng)絡(luò)間、不同移動(dòng)技術(shù)間業(yè)務(wù)的連續(xù)性

IP化：全分組域組網(wǎng)，支持IP寬帶業(yè)務(wù)

扁平化：簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，無線網(wǎng)絡(luò)扁平化

高速率：支持高數(shù)據(jù)傳送速率

承載控制分離：分成控制面節(jié)點(diǎn)MME和用戶面節(jié)點(diǎn)（S-GW，P-GW）

信令流程優(yōu)化：簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)連接建立的時(shí)延，連接建立的時(shí)間要求小于200ms

QoS保證：針對(duì)不同接入技術(shù)，提供端到端的QoS

二、 EPC主要網(wǎng)元

EPC系統(tǒng)主要包括移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備、服務(wù)網(wǎng)關(guān)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、用戶數(shù)據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備、計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)、計(jì)費(fèi)控制單元、區(qū)域服務(wù)器等構(gòu)成，其中的服務(wù)網(wǎng)關(guān)和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)既可以分設(shè)，也可以合設(shè)。下面對(duì)EPC主要網(wǎng)元進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹：

（一）移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備（MME）：MME是核心網(wǎng)唯一控制平面的設(shè)備，主要功能有：

移動(dòng)性管理：附著/去附著、跟蹤區(qū)更新、切換和尋呼

接入控制：MME通過鑒權(quán)功能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和用戶之間的相互鑒權(quán)和密鑰協(xié)商，確保用戶請(qǐng)求的業(yè)務(wù)在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)可用

會(huì)話管理：對(duì)EPC承載的激活、修改和釋放，以及接入網(wǎng)側(cè)承載的釋放和建立

網(wǎng)元選擇：PGW和SGW的選擇

信息存儲(chǔ)：MME要保存用戶的狀態(tài)，MM上下文和EPC承載上下文信息。包括，用戶標(biāo)識(shí)、跟蹤區(qū)信息、鑒權(quán)信息、安全算法、網(wǎng)元地址、QOS參數(shù)

業(yè)務(wù)連續(xù)性： MME還能支持EPC與2G/3G網(wǎng)絡(luò)建立業(yè)務(wù)互通

（二）服務(wù)網(wǎng)關(guān)（SGW）：SGW位于用戶面，是面向eNodeB 終結(jié)于S1-U 接口的網(wǎng)關(guān)，對(duì)每個(gè)接入LTE的UE，一次只能有一個(gè)SGW為之服務(wù)。主要功能有當(dāng)eNodeB 間切換時(shí)作為本地錨定點(diǎn)并協(xié)助完成eNodeB 的重排序功能，合法監(jiān)聽，數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)以及相關(guān)計(jì)費(fèi)等。

（三）分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（PGW）：PGW位于用戶面，是面向PDN終結(jié)于SGi接口的網(wǎng)關(guān)，主要功能有基于用戶的包過濾，合法監(jiān)聽，UE 的IP 地址分配，在上行鏈路中進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳送級(jí)標(biāo)記，上下行服務(wù)等級(jí)計(jì)費(fèi)以及服務(wù)水平門限的控制，和基于業(yè)務(wù)的上下行速率的控制等。

三、EPC引入關(guān)鍵技術(shù)

我國(guó)國(guó)內(nèi)的三大運(yùn)營(yíng)商有著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大、多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并存的特點(diǎn)，因此， LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)不可能一步到位，通常會(huì)分為兩個(gè)階段，商用初期階段和規(guī)模化商用階段。商用初期階段主要是指LTE網(wǎng)絡(luò)初步建成，還未實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋，并且僅能對(duì)用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的階段。EPC引入后需保證用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的連續(xù)性和對(duì)用戶原有語音業(yè)務(wù)的支持，即需要數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的互操作和語音業(yè)務(wù)的互操作。

（一）數(shù)據(jù)互操作

對(duì)于GSM/WCDMA/TD-SCDMA分組網(wǎng)絡(luò)可通過SGSN的Gn接口進(jìn)行與LTE網(wǎng)絡(luò)的互通，需對(duì)MME進(jìn)行升級(jí)以支持Gn接口，實(shí)現(xiàn)LTE用戶通過現(xiàn)有分組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

對(duì)于CDMA分組網(wǎng)絡(luò)可對(duì)原有3G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為eHRPD網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的互操作， LTE 與eHRPD 的數(shù)據(jù)互操作分為優(yōu)化切換、非優(yōu)化切換。非優(yōu)化切換方案無需改造現(xiàn)網(wǎng)，切換時(shí)延約2-8秒；優(yōu)化切換方案利用與現(xiàn)網(wǎng)間新增S101和S103接口，提供無損數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)切換，并把切換時(shí)延減少到1秒以內(nèi)。

（二）語音互操作

主要有3種技術(shù)手段：CSFB、SVLTE和SRVCC。

CSFB（Circuit Switched Fallback），即電路域回落技術(shù)，主要原理是在LTE用戶發(fā)起語音呼叫時(shí)，重新將用戶注冊(cè)回現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)，由2G/3G繼續(xù)提供用戶的語音業(yè)務(wù)。其方案的應(yīng)用場(chǎng)景是多模終端的Single Radio場(chǎng)景（Single Radio是指LTE/2/3G多模終端在某一時(shí)刻只能在一個(gè)模的頻率上收發(fā)數(shù)據(jù)），LTE建網(wǎng)初期，網(wǎng)絡(luò)覆蓋不連續(xù)。該種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)的改動(dòng)以實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)的提供，且終端造價(jià)低。

四、結(jié)語

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)商用進(jìn)程的加快，各大運(yùn)營(yíng)商正積極的建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)，在LTE核心網(wǎng)EPC引入的同時(shí)，需要重點(diǎn)保證用戶業(yè)務(wù)使用的連續(xù)性，增強(qiáng)用戶使用的感受度，擇優(yōu)選擇數(shù)據(jù)和語音互操作方案，這是運(yùn)營(yíng)商在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中必然要考慮的問題。因此，對(duì)于LTE核心網(wǎng)EPC引入的關(guān)鍵技術(shù)，還需要積極探索與不斷地完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱鈞，吳倩，周遠(yuǎn)明，等.TD-LTE核心網(wǎng)EPC引入策略及組網(wǎng)方案研究[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2012，25（2）：83-88.

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