LTE核心網EPC引入關鍵技術研究

孫凌波++熊煒

摘 要：隨著21世紀科學技術的不斷發展，我國的移動通信數據業務也在迅猛地發展，與此同時，因為信息全球化的迅速普及，人們對移動通信數據業務的速度要求也逐漸變高。目前，傳統3G網絡的速率已經遠遠不能滿足人們的需求，這個時候就應該引入新的創新技術來提高移動通信數據業務的速率，從而跟上時代的進步。而LTE網絡以其自身的優越性能夠大大地提升網絡效率和網絡的性能。本文主要對LTE核心網EPC進行了簡要概括，以及對LTE核心網ECP引入關鍵技術進行了分析。

關鍵詞：LTE；EPC；核心網；關鍵技術

隨著移動通信技術的發展，全球眾多運營商紛紛開始進行LTE網絡的建設，傳統3G網絡數據業務支撐能力不是很強，由于其網絡層次多造成數據路由轉發的效率比較低，而對于LTE核心網EPC，其本身具有全面分組化、扁平化的網絡架構，大大地縮短了時延以提高網絡的速度與性能；能夠提供多種無線接入技術和多樣的業務，并且支持這些業務在這些無線接入技術間移動的無縫切換

一、EPC系統簡介

2004年12月，3GPP組織在希臘雅典會議上啟動了面向全IP的分組域核心網的演進項目SAE（System Architecture Evolution），其核心網也被稱為演進的分組核心網EPC（Evolved Packet Core），也就是所說的LTE核心網。作為與LTE同步發展的技術，EPC的構架更加符合未來移動通信網絡的發展需要，能夠在提升網絡性能的同時，滿足用戶日益增長的業務需求，從而進一步提升運營商的競爭力。其特點主要如下：

多接入：支持各種接入，包括非3GPP接入方式，支持不同網絡間、不同移動技術間業務的連續性

IP化：全分組域組網，支持IP寬帶業務

扁平化：簡化網絡結構和協議標準，無線網絡扁平化

高速率：支持高數據傳送速率

承載控制分離：分成控制面節點MME和用戶面節點（S-GW，P-GW）

信令流程優化：簡化業務連接建立的時延，連接建立的時間要求小于200ms

QoS保證：針對不同接入技術，提供端到端的QoS

二、 EPC主要網元

EPC系統主要包括移動網絡管理設備、服務網關、分組數據網網關、用戶數據儲存設備、計費網關、計費控制單元、區域服務器等構成，其中的服務網關和分組數據網網關既可以分設，也可以合設。下面對EPC主要網元進行簡要的介紹：

（一）移動網絡管理設備（MME）：MME是核心網唯一控制平面的設備，主要功能有：

移動性管理：附著/去附著、跟蹤區更新、切換和尋呼

接入控制：MME通過鑒權功能實現網絡和用戶之間的相互鑒權和密鑰協商，確保用戶請求的業務在當前網絡可用

會話管理：對EPC承載的激活、修改和釋放，以及接入網側承載的釋放和建立

網元選擇：PGW和SGW的選擇

信息存儲：MME要保存用戶的狀態，MM上下文和EPC承載上下文信息。包括，用戶標識、跟蹤區信息、鑒權信息、安全算法、網元地址、QOS參數

業務連續性： MME還能支持EPC與2G/3G網絡建立業務互通

（二）服務網關（SGW）：SGW位于用戶面，是面向eNodeB 終結于S1-U 接口的網關，對每個接入LTE的UE，一次只能有一個SGW為之服務。主要功能有當eNodeB 間切換時作為本地錨定點并協助完成eNodeB 的重排序功能，合法監聽，數據包的路由和轉發以及相關計費等。

（三）分組數據網網關（PGW）：PGW位于用戶面，是面向PDN終結于SGi接口的網關，主要功能有基于用戶的包過濾，合法監聽，UE 的IP 地址分配，在上行鏈路中進行數據包傳送級標記，上下行服務等級計費以及服務水平門限的控制，和基于業務的上下行速率的控制等。

三、EPC引入關鍵技術

我國國內的三大運營商有著網絡規模較大、多種網絡技術并存的特點，因此， LTE網絡的建設不可能一步到位，通常會分為兩個階段，商用初期階段和規模化商用階段。商用初期階段主要是指LTE網絡初步建成，還未實現全網覆蓋，并且僅能對用戶提供數據業務的階段。EPC引入后需保證用戶數據業務的連續性和對用戶原有語音業務的支持，即需要數據業務的互操作和語音業務的互操作。

（一）數據互操作

對于GSM/WCDMA/TD-SCDMA分組網絡可通過SGSN的Gn接口進行與LTE網絡的互通，需對MME進行升級以支持Gn接口，實現LTE用戶通過現有分組網網絡訪問數據業務。

對于CDMA分組網絡可對原有3G網絡升級為eHRPD網絡以實現數據業務的互操作， LTE 與eHRPD 的數據互操作分為優化切換、非優化切換。非優化切換方案無需改造現網，切換時延約2-8秒；優化切換方案利用與現網間新增S101和S103接口，提供無損數據業務切換，并把切換時延減少到1秒以內。

（二）語音互操作

主要有3種技術手段：CSFB、SVLTE和SRVCC。

CSFB（Circuit Switched Fallback），即電路域回落技術，主要原理是在LTE用戶發起語音呼叫時，重新將用戶注冊回現有的2G/3G網絡，由2G/3G繼續提供用戶的語音業務。其方案的應用場景是多模終端的Single Radio場景（Single Radio是指LTE/2/3G多模終端在某一時刻只能在一個模的頻率上收發數據），LTE建網初期，網絡覆蓋不連續。該種方式的優點是可以減少對網絡的改動以實現全業務的提供，且終端造價低。

四、結語

隨著LTE網絡商用進程的加快，各大運營商正積極的建設LTE網絡，在LTE核心網EPC引入的同時，需要重點保證用戶業務使用的連續性，增強用戶使用的感受度，擇優選擇數據和語音互操作方案，這是運營商在激烈的市場競爭中必然要考慮的問題。因此，對于LTE核心網EPC引入的關鍵技術，還需要積極探索與不斷地完善。

參考文獻：

[1]邱鈞，吳倩，周遠明，等.TD-LTE核心網EPC引入策略及組網方案研究[J].電信工程技術與標準化，2012，25（2）：83-88.

[2]陶勇.TD-LTE核心網EPC引入策略及組網方案研究[J].中國新通信，2014（1）：44-45.