楊少鴻 張小麗

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TD-LTE核心網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用解析

楊少鴻 張小麗

廣東宜通世紀(jì)科技股份有限公司，廣東 廣州 510630

第四代移動(dòng)通信正在快速發(fā)展，4G網(wǎng)絡(luò)的普及率越來越高，移動(dòng)作為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的擁有者，其正在不斷加速TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，擴(kuò)大其影響范圍，讓越來越多的人用上高速網(wǎng)絡(luò)。基于此，主要對了VoLTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和EPC核心網(wǎng)作出了闡述。

移動(dòng)通信；TD-LTE網(wǎng)絡(luò)；VOLTE；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；EPC核心網(wǎng)

隨著智能手機(jī)的不斷普及，人們利用手機(jī)上網(wǎng)越來越頻繁，這對移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提出了很高的要求，而原有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)在的需求相比，已經(jīng)落后太多，根本滿足不了需求，這在某種程度上極大地刺激了第四代移動(dòng)通信的發(fā)展。2013年年底。我國工信部正式向三大運(yùn)行商頒發(fā)4G牌照，意味著4G商用的開始，我國正式步入4G時(shí)代。4G作為一種新的網(wǎng)絡(luò)通信的信息載體，在降低資費(fèi)，承擔(dān)更多的數(shù)據(jù)流量上起到了重要的作用。其實(shí)，自2009年12月TeliaSonera公司部署世界上第一個(gè)LTE商用網(wǎng)絡(luò)以來，4G網(wǎng)絡(luò)的商用化已經(jīng)走過了7個(gè)年頭。相對而言，我國4G商業(yè)化起步還是比較晚的，但由于運(yùn)營商在4G牌照頒發(fā)之前已經(jīng)做了大量的準(zhǔn)備，所以牌照剛頒發(fā)之后，很多用戶就可以用上又快又省錢的4G網(wǎng)絡(luò)。而且這幾年來，各運(yùn)行商還在不斷加大4G的投入，所以，我國現(xiàn)在的4G普及率還是相當(dāng)高的[1]。

1 TD-LTE核心網(wǎng)EPC標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)及特點(diǎn)

（1）用戶數(shù)據(jù)設(shè)備HSS。主要提供移動(dòng)性管理、鑒權(quán)、用戶簽約等功能。

（2）核心網(wǎng)EPC設(shè)備。①M(fèi)ME：主要負(fù)責(zé)移動(dòng)性管理、會(huì)話管理、P-GW/S-GW選擇等功能。②SAE-GW：S-GW提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能；P-GW提供承載控制、計(jì)費(fèi)、地址分配和非3GPP接入等功能。

（3）資源策略控制設(shè)備。①PCRF：策略控制服務(wù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)QoS保障和資源管控等功能；②AF：業(yè)務(wù)策略提供點(diǎn)。

（4）無線接入網(wǎng)設(shè)備eNodeB：負(fù)責(zé)無線資源管理。

EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的典型特點(diǎn)：僅保留分組域；支持多系統(tǒng)接入，包括2G/TD/LWE/Wlan等；LTE控制承載分離，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平；基于全I(xiàn)P架構(gòu)，與原有技術(shù)相比，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的簡化，這可以極大地降低成本。由于技術(shù)比較進(jìn)，相比而言，可以承擔(dān)更高的數(shù)據(jù)流量。資費(fèi)降低了，而數(shù)據(jù)流量卻變多了，這樣可以充分滿足現(xiàn)今人們對移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的大量需求[2]。

2 LTE技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)大規(guī)模測試工作的展開，各種相關(guān)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。在LTE核心網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)理念和應(yīng)用范圍出現(xiàn)了兩種不同的設(shè)計(jì)方法，分別為組合式核心網(wǎng)ComboEPC和分布式核心網(wǎng)Distribute EPC。

2.1 物理層傳輸技術(shù)

OFDM傳輸，為了充分利用信道資源，我們在同一信道中進(jìn)行多路傳輸，稱之為共享信道，而在共享信道中需要采用信道復(fù)用技術(shù)來解決信號(hào)干擾。多路復(fù)用和多址技術(shù)，是將信號(hào)劃分后再進(jìn)行分配的一種技術(shù)，并在同一信道中進(jìn)行傳輸；在接收端，因?yàn)樾盘?hào)多，需要從中把需要的信號(hào)篩選出來，恢復(fù)之后發(fā)送給需要的人。作為一種頻分復(fù)用技術(shù)，OFDM是基于正交多載波的，其基本設(shè)計(jì)思路簡單來說就是：先將數(shù)據(jù)分割，再疊加，最后信號(hào)分離。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

LTE網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要由演進(jìn)型Node B和接入網(wǎng)關(guān)（MME/SAE GW）組成，演進(jìn)型Node B簡寫為eNodeB或eNB，與傳統(tǒng)的3G和2G相比，LTE網(wǎng)元減少了RNC節(jié)點(diǎn)，由若干eNodeB構(gòu)成接入網(wǎng)，由eNodeB和核心網(wǎng)一起完成RNC功能的實(shí)現(xiàn)，這樣可以有效減少網(wǎng)元數(shù)目，由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更趨向于扁平化，這樣可以減少設(shè)備的成本，而且降低運(yùn)行維護(hù)的難度。LTE這一扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以使系統(tǒng)反應(yīng)變得更加迅速，不會(huì)再有過于明顯的延遲出現(xiàn)，可以更輕松地實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的開展，而且提高了用戶上網(wǎng)體驗(yàn)，不再會(huì)因?yàn)檠舆t卡頓而傷神，而是去享受地上網(wǎng)。LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括演進(jìn)后的接入網(wǎng)E.UTRAN和演進(jìn)后的核心網(wǎng)EPC這兩大部分，EUTRAN和EPC共同構(gòu)成了演進(jìn)分組系統(tǒng)。這樣可以使通訊網(wǎng)絡(luò)和上網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分離開來，不再會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榇螂娫挘瑢?dǎo)致上網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的中斷。

3 LTE核心網(wǎng)組網(wǎng)的研究

3.1 核心網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

在運(yùn)營商的大力支持及推動(dòng)下，TD-LTE技術(shù)得到了迅速發(fā)展，國內(nèi)各大設(shè)備商分別在試點(diǎn)城市進(jìn)行著大規(guī)模外場試驗(yàn)。每種網(wǎng)絡(luò)在正式商用前都會(huì)進(jìn)行試商用，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)也不例外。由于不同的設(shè)計(jì)理念和應(yīng)用范圍，在核心網(wǎng)EPC上出現(xiàn)了兩種不同的設(shè)計(jì)方法，分別為組合式核心網(wǎng)Combo EPC和分布式核心網(wǎng)DistributeEPC。本課題通過對組合式核心網(wǎng)的研究，針對其設(shè)計(jì)的思想以及在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高組合式核心網(wǎng)的性能及穩(wěn)定性。

3.2 組合式核心網(wǎng)系統(tǒng)介紹

組合式核心網(wǎng)則是通過軟件來模擬已劃分好功能的網(wǎng)元，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。在硬件設(shè)備上，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，組合式核心網(wǎng)采用四臺(tái)戴爾公司生產(chǎn)的PowerEdge R300型號(hào)的服務(wù)器模擬TD-LTE核心網(wǎng)的各個(gè)網(wǎng)元，包括MME、SeveringGateway和PDNGateway以及歸屬用戶服務(wù)器HSS，使用三層交換機(jī)Omni Switch685來連通這四臺(tái)服務(wù)器；在軟件設(shè)計(jì)上，以RedHatLinux服務(wù)器CentOS5.3作為開發(fā)平臺(tái)。在邏輯結(jié)構(gòu)上，我們把四臺(tái)PowerEdgeR300服務(wù)器分別標(biāo)記為Station A、Station C、Station E和Station G，用以區(qū)分各個(gè)服務(wù)器在邏輯上所起的功能。

3.3 組合式核心網(wǎng)功能實(shí)現(xiàn)及邏輯結(jié)構(gòu)

在組合式核心網(wǎng)系統(tǒng)中，定義的Station A、Station C、Station E、Station G分別起到不同的作用，其中，Station A用來整個(gè)核心網(wǎng)系統(tǒng)的交互信息，設(shè)備硬盤則用來承載實(shí)現(xiàn)Station A及Station C、Station E、Station G功能模塊的軟件系統(tǒng)。Station C用作移動(dòng)管理實(shí)體MME網(wǎng)元的物理映射，與Station C相對應(yīng)的網(wǎng)卡Eth2實(shí)現(xiàn)S1.MME的功能。Station E為歸屬用戶服務(wù)器HSS網(wǎng)元的物理映射。Station G為服務(wù)網(wǎng)關(guān)Serving Gateway和PDN網(wǎng)關(guān)PDN Gateway的物理映射，與Station G相對應(yīng)的網(wǎng)卡Ethl實(shí)現(xiàn)sGi的相關(guān)功能，Eth2實(shí)現(xiàn)S1-U的相關(guān)功能[3]。

4 結(jié)束語

本文闡述了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀及LTE網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，分析了時(shí)下LTE技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃，介紹了我國在TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)制定中做出的貢獻(xiàn)以及我國的TD-LTE部署現(xiàn)狀，最后對核心網(wǎng)作出了闡述。

[1]王琪.探究分析TD-LTE核心網(wǎng)技術(shù)的要點(diǎn)[J].中國新通信，2014（17）：27.

[2]沈嘉，李文宇，徐菲.TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)主要內(nèi)容和規(guī)范體系[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2011（7）：23-27.

[3]王希，劉青青.TD-LTE與TD-SCDMA雙網(wǎng)互操作——核心網(wǎng)信令分析[J].移動(dòng)通信，2012，36（24）：11-19.

TD LTE core network systems technology application

Yangshao Hong Zhang Xiaoli

Guangdong Yi-Century Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510630

The fourth generation mobile communication are rapidly developing，The prevalence rate of 4 g networks，more and more high，The owner of the mobile as TD-LTE technology，They are accelerating the td-scdma LTE network construction，To expand its reach.Let more and more people are using high-speed network.This article mainly wrote network structure and EPC core network are made in this paper.

mobile communication；the td-scdma LTE networks；the network architecture；EPC core network

TN929.5；TM76

A

1009-6434(2016)07-0136-02