EPC分組核心網(wǎng)組網(wǎng)方案及演進探究

李盟 吳志芳

【摘要】 文章結(jié)合筆者多年的工作實踐與總結(jié)，簡要地闡述了EPC分組核心網(wǎng)的組成，從中針對EPC組網(wǎng)方案進行了探討與研究，并提出了EPC分組核心網(wǎng)的演進建議，以供大家參考。

【關鍵詞】 EPC分組 核心網(wǎng) 組網(wǎng)方案 演進

近年來，隨著全球各運營商的3G移動分組網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡的演進壓力不斷增大，傳統(tǒng)的3G技術已不能滿足用戶快速提升的體驗需求。一些運營商大量引入3GDT緩解數(shù)據(jù)業(yè)務流量增長帶來的演進壓力，而3GDT只能暫時緩解SGSN的用戶面壓力，并不能從根本上解決問題。因此，為滿足業(yè)務迅速發(fā)展的需要，下一代分組核心網(wǎng)（EPC）在網(wǎng)絡發(fā)展中得到了引入。

一、EPC分組核心網(wǎng)概述

EPC分組核心網(wǎng)主要由MME、S- GW、P- GW、HSS、PCRF等網(wǎng)元組成。MME為移動性管理設備，主要提供移動性管理、會話管理等控制功能；S-GW為服務網(wǎng)關，負責用戶面處理、計費等功能，是用戶本地移動性管理的錨點；P-GW為面向PDN終結(jié)于SGi接口的網(wǎng)關，負責IP地址分配、計費、QoS控制等功能；HSS為歸屬用戶服務器，管理用戶簽約信息；PCRF為策略服務器，幫助EPC網(wǎng)絡實現(xiàn)策略和計費控制功能。EPC分組核心網(wǎng)通過S1-MME和S1-U接口與LTE無線接入網(wǎng)相連，通過SGi接口與外部PDN網(wǎng)絡相連。

二、EPC組網(wǎng)方案分析

EPC的引入共有3種組網(wǎng)方案，即與2G/3G分組核心網(wǎng)獨立組網(wǎng)、與2G/3G分組核心網(wǎng)共網(wǎng)關組網(wǎng)、與2G/3G分組核心網(wǎng)共核心網(wǎng)組網(wǎng)等，3種方案分別滿足網(wǎng)絡發(fā)展不同場景的組網(wǎng)需求。

2.1 獨立組網(wǎng)

獨立組網(wǎng)是指EPC分組核心網(wǎng)與2G/3G分組核心網(wǎng)分別組網(wǎng)，兩者之間無任何關聯(lián)。EPC分組核心網(wǎng)的MME、P-GW/S-GW、HSS等設備只負責處理從LTE網(wǎng)絡接入的用戶，2G/3G分組核心網(wǎng)的SGSN、GGSN、HLR等設備只負責處理從2G/3G網(wǎng)絡接入的用戶。

獨立組網(wǎng)只需新建EPC分組核心網(wǎng)設備，不需要對2G/3G分組核心網(wǎng)進行升級改造，新建EPC網(wǎng)絡與現(xiàn)有2G/3G分組核心網(wǎng)并存。該組網(wǎng)不能提供互操作功能。

2.2 共網(wǎng)關組網(wǎng)

共網(wǎng)關組網(wǎng)是指EPC分組核心網(wǎng)與2G/3G分組核心網(wǎng)共用P-GW/GGSN網(wǎng)關設備。EPC分組核心網(wǎng)的MME設備只負責處理從LTE網(wǎng)絡接入的用戶，2G/3G分組核心網(wǎng)的SGSN只負責處理從2G/3G網(wǎng)絡接入的用戶，EPC與2G/3G分組核心網(wǎng)共用的PGW/GGSN設備同時處理從LTE接入和從2G/3G接入的用戶。考慮到運營商現(xiàn)網(wǎng)的互操作需求，以及用戶數(shù)據(jù)融合的必然性，應使用融合HSS/HLR設備。

共網(wǎng)關組網(wǎng)方案可以提供LTE與2G/3G的互操作功能。互操作功能除了需要LTE與2G/3G共P-GW/GGSN設備、HSS/HLR設備外，還需升級運營商現(xiàn)網(wǎng)SGSN設備以支持根據(jù)終端能力進行網(wǎng)關選擇。其中根據(jù)終端能力進行網(wǎng)關選擇是為了保證LTE與2G/3G切換時業(yè)務的連續(xù)性。

2.3 共核心網(wǎng)組網(wǎng)

共核心網(wǎng)組網(wǎng)是指LTE與2G/3G無線接入相同的核心網(wǎng)，即EPC分組核心網(wǎng)與2G/3G分組核心網(wǎng)完全融合，共MME/SGSN設備和P-GW/GGSN設備。共用的MME/SGSN設備、P-GW/GGSN設備同時處理從LTE網(wǎng)絡接入和從2G/3G網(wǎng)絡接入的用戶。考慮到運營商現(xiàn)網(wǎng)的互操作需求，以及用戶數(shù)據(jù)融合的必然性，應使用融合HSS/HLR設備。

共核心網(wǎng)組網(wǎng)方案可以提供LTE與2G/3G的互操作功能，但除了LTE與2G/3G共用MME/SGSN設備、PGW/GGSN設備、HSS/HLR設備外，還需MME/SGSN設備可以實現(xiàn)根據(jù)終端能力進行網(wǎng)關選擇功能，同時需要對運營商現(xiàn)網(wǎng)SGSN升級，以便實現(xiàn)根據(jù)終端能力進行網(wǎng)關選擇、EPC格式的域名解析系統(tǒng)等功能。

2.4 EPC組網(wǎng)方案選擇

應綜合考慮引入時機、對網(wǎng)絡的影響、設備成熟度、成本等多方面因素，選擇組網(wǎng)方案。鑒于獨立組網(wǎng)方案不能提供互操作功能，而目前各廠家設備已支持LTE與2G/3G網(wǎng)絡的互操作功能，因此建議選擇共網(wǎng)關組網(wǎng)或共核心網(wǎng)組網(wǎng)方案。

與共網(wǎng)關組網(wǎng)相比，共核心網(wǎng)組網(wǎng)具有共享MME/SGSN資源，減少SGSN與MME間信令負荷的優(yōu)勢，可以更平滑地實現(xiàn)運營商現(xiàn)網(wǎng)絡演進。因此在運營商EPC部署初期，在MME/SGSN融合設備成熟的情況下，應選擇共核心網(wǎng)組網(wǎng)，否則可采用共網(wǎng)關組網(wǎng)，后期逐步實現(xiàn)共核心網(wǎng)組網(wǎng)。

三、EPC分組核心網(wǎng)的演進

從網(wǎng)絡長期演進的趨勢分析，移動分組核心網(wǎng)的目標網(wǎng)絡應該支持2G/3G/LTE等共核心網(wǎng)，用戶面、控制面、用戶數(shù)據(jù)和策略控制等方面完全統(tǒng)一，即2G/3G/LTE等多種接入技術同時接入分組核心網(wǎng)，用戶面實現(xiàn)GGSN、P-GW等融合；控制面實現(xiàn)SGSN、MME融合；用戶數(shù)據(jù)實現(xiàn)HLR、HSS等融合；策略控制實現(xiàn)2G/3G、LTE的PCRF融合。在向目標演進的過程中要解決現(xiàn)有網(wǎng)絡如何平滑升級的問題。

3.1 EPC引入建議

3.1.1 引入EPC初期

（1）LTE小規(guī)模覆蓋，可對重點用戶開展數(shù)據(jù)業(yè)務，保障數(shù)據(jù)業(yè)務連續(xù)性，并考慮適時引入語音業(yè)務。

（2）融合產(chǎn)品成熟的情況下，優(yōu)選共核心網(wǎng)組網(wǎng)。MME和P-GW/S-GW集中設置在省會和區(qū)域中心城市，與SGSN和GGSN保持一致，根據(jù)HSS容量考慮HSS的設置，PCRF設置在省會或區(qū)域中心城市，盡量與P-GW/GGSN保持一致。根據(jù)網(wǎng)絡實際情況選擇新建EPC分組核心網(wǎng)設備還是升級現(xiàn)網(wǎng)2G/3G分組核心網(wǎng)設備。

（3）根據(jù)運營商發(fā)展情況選擇是否與2G/3G分組域進行互通，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務互操作功能；與2G/3G電路域進行互通，以通過CSFB方案提供語音業(yè)務。

3.1.2 引入EPC中后期

（1）不斷擴大LTE覆蓋，繼續(xù)新建融合節(jié)點設備或升級運營商現(xiàn)網(wǎng)融合節(jié)點設備。將不支持升級的SGSN、GGSN、HLR設備逐步退網(wǎng)，根據(jù)網(wǎng)絡發(fā)展情況決定是否將現(xiàn)網(wǎng)可升級支持融合MME/SGSN、P-GW/GGSN、HSS/HLR節(jié)點的SGSN、GGSN、HLR設備進行升級或逐步退網(wǎng)，逐步引入MME/S4SGSN融合設備，最終實現(xiàn)全網(wǎng)共核心網(wǎng)。充分利用Pool的特性實現(xiàn)2G/3G網(wǎng)絡向EPC的平滑演進。

（2）根據(jù)業(yè)務發(fā)展情況（尤其是實時業(yè)務）將S-GW和P-GW分散到各地（市）本地網(wǎng)，以節(jié)省S1接口傳輸資源，滿足實時業(yè)務的QoS需求，而普通數(shù)據(jù)業(yè)務仍通過省會和區(qū)域中心城市的P-GW接入。

（3）根據(jù)LTE網(wǎng)絡部署IMS的情況，實現(xiàn)與IMS的互通，以提供VoIP業(yè)務，同時對2G/3G電路域進行升級改造，以支持LTE與2G/3G間語音業(yè)務的連續(xù)性。

四、結(jié)語

EPC作為分組核心網(wǎng)的長期演進目標，具有很多優(yōu)點，將使移動運營商在全業(yè)務運營時代更加具有競爭力。本文分析了EPC分組核心網(wǎng)的引入需求，重點研究了EPC分組核心網(wǎng)的各種組網(wǎng)方案并對各方案進行了對比分析，從中針對EPC引入時的組網(wǎng)方案、及演進思路進行了分析與研究，以供專業(yè)人土參考借鑒。

參 考 文 獻

[1] 呂紅衛(wèi). 核心網(wǎng)分組域引入EPC架構(gòu)分析[J]. 電信科學，2010（6）

[2] 劉微. 移動核心網(wǎng)分組域SAE演進方案研究[J]. 移動通信，2010（20）