四網(wǎng)協(xié)同中核心網(wǎng)分組域的融合演進

【摘要】 介紹了四網(wǎng)協(xié)同中的核心網(wǎng)分組域的融合演進，包括EPC與2G/3G分組域的融合和WLAN與蜂窩網(wǎng)的融合，旨在保證網(wǎng)絡(luò)低成本、高效率的運行，以有效應(yīng)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)快速增長給網(wǎng)絡(luò)帶來的嚴峻挑戰(zhàn)。

【關(guān)鍵詞】 四網(wǎng)協(xié)同 分組域融合

一、引言

中國移動目前網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量已經(jīng)快速超越語音業(yè)務(wù)。預(yù)計未來幾年內(nèi)，隨著智能手機、平板電腦、電子閱讀器等智能終端的快速普及，以及移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用的急速發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將繼續(xù)呈現(xiàn)指數(shù)級增長態(tài)勢，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增長將給網(wǎng)絡(luò)能力帶來嚴峻挑戰(zhàn)。未來相當長一段時間內(nèi)，中國移動將同時運營GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN四張網(wǎng)絡(luò)，這四張網(wǎng)絡(luò)如何協(xié)調(diào)發(fā)展，以滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增長已成為目前關(guān)注的焦點。

二、四網(wǎng)協(xié)同

中國移動的四網(wǎng)協(xié)同主要是指GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN的協(xié)同：

（1）2G（GSM）是中國移動話音業(yè)務(wù)的主要承載網(wǎng)絡(luò)，是中國移動利潤的主要來源，將長期存在。在保證語音質(zhì)量的前提下可適度承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。（2）3G（TD-SCDMA）的建設(shè)和運營是中國移動承擔的責任和使命，也是未來向TD-LTE演進的基礎(chǔ)目前應(yīng)主要承載手機數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時在GSM網(wǎng)絡(luò)資源緊張的區(qū)域，也要起到替代GSM話音業(yè)務(wù)的作用。（3）LTE是中國移動無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的未來，是中國移動高帶寬高質(zhì)量的無線寬帶業(yè)務(wù)的主要承載網(wǎng)絡(luò)。（4）WLAN是中國移動無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，主要承載PC、手機及第三方WiFi終端的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)承載移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的重要補充。

中國移動2G、3G、LTE、WLAN主要性能指標如表1所示：

相比而言，GSM的話音承載能力較強，尤其是在開啟半速率后，但其數(shù)據(jù)承載能力相比TD-SCDMA、LTE較弱；TD-SCDMA的承載能力強于GSM，但與WCDMA、CDMA2000等其它3G技術(shù)相比差距較大；WLAN的承載能力強于GSM和TD-SCDMA，但不能承載話音業(yè)務(wù)；LTE較GSM/TD-SCDMA的承載能力無論在語音還是數(shù)據(jù)方面都有很大提升。

四網(wǎng)協(xié)同將以TD-LTE為主導(dǎo)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求與網(wǎng)絡(luò)能力，將業(yè)務(wù)承載在最適合的網(wǎng)絡(luò)上，其中2G網(wǎng)絡(luò)主要承載話音、短信業(yè)務(wù)等基礎(chǔ)業(yè)務(wù)；3G網(wǎng)絡(luò)主要承載手機終端的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并承載部分話音業(yè)務(wù)；WLAN網(wǎng)絡(luò)主要承載PC、手機及第三方WiFi終端的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；4G網(wǎng)絡(luò)主要承載高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并具備承載話音業(yè)務(wù)功能。在四張網(wǎng)絡(luò)共存的前提下，通過協(xié)同運營為客戶提供一張良好的業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)，從而保證其低成本、高效率的運行，同時也將是緩解數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長的壓力有效手段。

三、分組域融合

中國移動GSM/TD-SCDMA的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由分組域提供，TD-LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由分組域演進架構(gòu)EPC提供，WLAN后期也可通過分組域?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)內(nèi)自有平臺的訪問，因此，構(gòu)建支持四網(wǎng)協(xié)同的分組域是解決四網(wǎng)協(xié)同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵。四網(wǎng)協(xié)同的分組域可采用融合方式進行建設(shè)，包含EPC與TD/2G分組域的融合和WLAN與蜂窩網(wǎng)間的融合。

分組域融合的目標架構(gòu)如圖1所示：

3.1 EPC與2G/3G分組域的融合

EPC與2G/3G分組域的融合考慮升級現(xiàn)有2G/3G分組域設(shè)備為EPC與2G/3G分組域融合設(shè)備，為手持終端提供語音業(yè)務(wù)和多樣化的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，控制網(wǎng)元MME/SGSN 集中設(shè)置，S/P-GW按需下移，本地疏導(dǎo)語音業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)基于分組域承載，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主導(dǎo)，EPC與2G/3G分組域的融合可采用如下策略。

（1）初期：獨立組網(wǎng)，新建設(shè)備集中設(shè)置。初期網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，可考慮獨立建設(shè)MME、SAE GW，不對現(xiàn)有2G/3G核心網(wǎng)造成影響。但考慮到網(wǎng)絡(luò)安全性，新建設(shè)備建議成對設(shè)置，采用負荷分擔的方式疏通業(yè)務(wù)。MME、SAE GW需支持通過GTPv1與SGSN、RNC互操作。

（2）中期：混合組網(wǎng)。升級現(xiàn)網(wǎng)SGSN支持MME和R8 SGSN功能，并接入LTE，升級GGSN支持SAE GW，升級HLR支持HSS，仍采用集中設(shè)置方式；初期新建的MME/SAE GW升級支持2G/3G用戶接入；隨著中期數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，GPRS網(wǎng)元按需擴容，以融合GPRS與EPC為原則，新建SGSN與GGSN均支持SAE。

（3）后期：充分融合。在TD-LTE發(fā)展的后期，業(yè)務(wù)發(fā)展進入穩(wěn)定發(fā)展期，用戶業(yè)務(wù)量增長較快，需要針對性地進行組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，減少流量迂回以提高LTE與2G/3G互操作效果為目的，采用融合組網(wǎng)方式。融合的SGSN具備R8功能，提供ISR信令優(yōu)化功能，其余SGSN/GGSN保持現(xiàn)有版本SGSN 升級支持MME，GGSN升級支持SAE-GW。

（4）遠期：業(yè)務(wù)承載下移。控制網(wǎng)元MME采用集中設(shè)置方式，采用大容量MME網(wǎng)元節(jié)點設(shè)置方式，引入MME POOL保證網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性。SAE GW根據(jù)各個地區(qū)業(yè)務(wù)量發(fā)展按需下移，如圖2所示。

3.2 WLAN與蜂窩網(wǎng)的融合

WLAN與蜂窩網(wǎng)間的融合，將提升WLAN業(yè)務(wù)訪問體驗，有效分流數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并提供更高接入帶寬。可三個階段部署蜂窩網(wǎng)與WLAN的網(wǎng)絡(luò)融合：

（1）階段一：統(tǒng)一認證。

引入（U）SIM統(tǒng)一認證，基于EAP SIM/AKA的統(tǒng)一認證可提供蜂窩網(wǎng)用戶無感知接入WLAN網(wǎng)絡(luò)能力。

終端需支持SIM/AKA認證流程，無須換卡

引入3G AAA進行認證和計費，HLR負責簽約，統(tǒng)一WLAN和蜂窩網(wǎng)的計費模式

實現(xiàn)WEB和SIM認證共存

網(wǎng)絡(luò)中新增3GPP AAA服務(wù)器，并與AC和HLR相連；用戶連接WiFi網(wǎng)絡(luò)時，不需要手動輸入認證信息，通過3GPP AAA服務(wù)器，利用手機（U）SIM卡自動完成認證，如圖3。

（2）階段二：接入PS域

在統(tǒng)一認證的基礎(chǔ)上，引入GANC或PDG或TTG設(shè)備，是用戶可以通過WLAN可訪問PS域業(yè)務(wù)，但不保證業(yè)務(wù)連續(xù)性。

引入WLAN核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，終端與核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)需支持隧道建立

制定WLAN接入PS域計費策略

引導(dǎo)用戶分流蜂窩網(wǎng)自有業(yè)務(wù)

方式一：UMA方式，接入網(wǎng)側(cè)新增GANC設(shè)備，并與核心網(wǎng)側(cè)的MSC和SGSN相連；用戶通過WLAN網(wǎng)絡(luò)可同時訪問2/3G網(wǎng)絡(luò)的CS和PS域業(yè)務(wù)，如圖4。

方式二：獨立組網(wǎng)方式，核心網(wǎng)側(cè)新增PDG設(shè)備用戶通過WLAN網(wǎng)絡(luò)可訪問2/3G PS域業(yè)務(wù)，暫不支持業(yè)務(wù)連續(xù)性，如圖5所示。

方式三：重用P-GW/GGSN方式，核心網(wǎng)側(cè)新增TTG設(shè)備，直接與P-GW/GGSN相連；用戶通過WLAN網(wǎng)絡(luò)可訪問2/3G PS域業(yè)務(wù)，如圖6所示。

（3）階段三：業(yè)務(wù)連續(xù)

在階段二的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)終端在蜂窩網(wǎng)和WLAN之間無縫漫游，提供有感知的業(yè)務(wù)連續(xù)性，如圖 7所示。

TTG或PDG升級為ePDG

支持mobile IP，向NON-3GPP接入演進

四、結(jié)束語

四網(wǎng)協(xié)同有著巨大潛力和前景，通過2G、3G、LTE、WLAN分組域的融合，在一定程度上將滿足用戶未來海量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。今后，中國移動將全面進入四張網(wǎng)絡(luò)協(xié)同運營時代，無論是從支撐業(yè)務(wù)需求角度，還是從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展以及成本分析角度，四網(wǎng)協(xié)同階段實現(xiàn)的融合統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，將使中國移動從傳統(tǒng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)管道提供者轉(zhuǎn)型為智能服務(wù)提供商，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)整體效益的最大化。

參 考 文 獻

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[3] 王少波，馮傳奮，付宏志，紀芳. GSM/TD與WLAN網(wǎng)絡(luò)深度融合方案研究 [J]. 電信工程技術(shù)與標準化，2011年2期