TD—LTE核心網(wǎng)EPC引入策略及組網(wǎng)方案研究

【摘 要】隨著國(guó)內(nèi)TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)工作的深入，為了有效提升網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，我國(guó)的核心網(wǎng)向EPC的演進(jìn)在大范圍的進(jìn)行，并在全國(guó)范圍內(nèi)得到了迅速普及。本文介紹了TD-LTE的技術(shù)原理與核心網(wǎng)EPC的技術(shù)架構(gòu)、特征，并且結(jié)合中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和試驗(yàn)網(wǎng)情況，提出了中國(guó)移動(dòng)TD-LTE核心網(wǎng)EPC引入策略，并對(duì)組網(wǎng)方案進(jìn)行了分析和探索。

【關(guān)鍵詞】TD-LTE；核心網(wǎng)；EPC；組網(wǎng)

科學(xué)技術(shù)水平在不斷提高，人民的生活不斷改善，智能手機(jī)、3G手機(jī)已經(jīng)非常普及，而這些終端對(duì)移動(dòng)通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都有一定的要求，但是我國(guó)的移動(dòng)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有很大差距，很難滿足人們的需求。傳統(tǒng) 3GPP網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)分組域網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)支撐能力較弱，網(wǎng)絡(luò)層次較多，數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)效率較低等，且中國(guó)移動(dòng)TD-SCDMA表現(xiàn)不佳，在3G競(jìng)爭(zhēng)力處于絕對(duì)劣勢(shì)，故中國(guó)移動(dòng)采用激進(jìn)跨越的TD-LTE 演進(jìn)結(jié)線路。TD-LTE是一種新興的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)形式，有很多優(yōu)點(diǎn)，例如引進(jìn)了核心網(wǎng)EPC，利用融合組網(wǎng)以優(yōu)化和升級(jí)了整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。上述因素將信號(hào)傳輸?shù)牧鞒檀蟠蠛?jiǎn)化了，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的質(zhì)量也得到了提升，相對(duì)于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，TD-LTE的運(yùn)營(yíng)成本更低，由此可見，這種網(wǎng)絡(luò)制式對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有重要作用，同時(shí)也是我國(guó)網(wǎng)絡(luò)演化的必由之路。

一、 TD-LTE系統(tǒng)

LTE是由3GPP組織制定的一種全球通用標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是基于OFDMA技術(shù)的，用于非成對(duì)頻譜和成對(duì)頻譜的分別是TDD和FDD兩種模式。LTE-TDD，國(guó)內(nèi)也稱TD-LTE，即 Time Division Long Term Evolution（分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)），這種網(wǎng)絡(luò)是全球的各大運(yùn)營(yíng)商以及企業(yè)共同制定的，這些企業(yè)和運(yùn)營(yíng)商都?xì)w屬于3GPP組織，實(shí)際上，TDD和FDD兩種模式本質(zhì)相同，相似度在90%以上，可以說(shuō)存在的差異是極小的。 TDD即時(shí)分雙工（Time Division Duplexing），是移動(dòng)通信技術(shù)使用的雙工技術(shù)之一，與FDD頻分雙工相對(duì)應(yīng)。TD-LTE是3GPP組織由3G系統(tǒng)向4G系統(tǒng)的分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)，可以提升系統(tǒng)的整體性能，并對(duì)系統(tǒng)中的分組數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。TD-LTE 核心網(wǎng)架構(gòu)的主要目的，是為了滿足用戶不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求，以順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，保持3GPP 在3G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的優(yōu)勢(shì)地位，也可以適當(dāng)縮小3G網(wǎng)絡(luò)與4G網(wǎng)絡(luò)之間的技術(shù)差距，實(shí)現(xiàn)3G網(wǎng)絡(luò)向4G網(wǎng)絡(luò)的平滑轉(zhuǎn)變。

二、 EPC的特征和技術(shù)架構(gòu)

EPC主要有三部分組成，即：移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備（MME）、服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（P-GW），下圖1為EPC技術(shù)架構(gòu)示意圖。1）移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備（MME）：負(fù)責(zé)信號(hào)的處理以及移動(dòng)性管理，主要功能包括對(duì)區(qū)域數(shù)據(jù)的跟蹤管理、對(duì)NAS信令的安全保護(hù)、對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的選擇、信令的監(jiān)聽等。2）服務(wù)網(wǎng)關(guān)（S-GW）：在eNodeB切換無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以依據(jù)每個(gè)PDN、QCI和UE的下行鏈路和上行鏈路的費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算，也可以將服務(wù)網(wǎng)關(guān)作為本地錨點(diǎn)，以幫助系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)重新排序的作用。

三、 EPC核心網(wǎng)的引入策略

我們首先需要針對(duì)TD-LTE進(jìn)行業(yè)務(wù)定位，才能分析EPC核心網(wǎng)的引入策略。我們以ChinaMobile（中國(guó)移動(dòng)）為例子，其TD-LTE業(yè)務(wù)發(fā)展是需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段的，即商用初期和規(guī)模化商用階段。在商用初期，包括使用新數(shù)據(jù)卡的用戶、漫游、業(yè)務(wù)和切換，都將采用新IMSI號(hào)碼段和新的USIM卡，使用終端也變?yōu)槎嗄未愋偷?；TD-LTE在商用初期的業(yè)務(wù)內(nèi)容主要是短信業(yè)務(wù)和高速數(shù)據(jù)服務(wù)，而切換和漫游則是2G、3G和TD-LTE網(wǎng)絡(luò)之間的切換、漫游和支持TD-LTE模式的國(guó)內(nèi)漫游。對(duì)于TD-LTE的規(guī)?；逃秒A段，則只有業(yè)務(wù)和用戶，在這個(gè)時(shí)期，還會(huì)有使用TD-LTE終端的新用戶，除了上述業(yè)務(wù)之外，還有語(yǔ)音業(yè)務(wù)包括在內(nèi)。

由于地區(qū)不同，在建設(shè)TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)有一定的不同之處，所以我們也有兩種不同的引入EPC核心網(wǎng)的方法。1）新建核心網(wǎng)絡(luò)，也就是將LTE業(yè)務(wù)、2G和3G直接融合起來(lái)，改造、升級(jí)現(xiàn)有的GPRS核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這種方式需要很高的技術(shù)水平，所以這種方式是較為復(fù)雜的，由于需要同時(shí)升級(jí)、改造現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和新建融合設(shè)備，現(xiàn)有的2G、3G網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)受到一定影響。2）新建核心網(wǎng)元，這種方式初期不接入3G和2G用戶，而是首先接入LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，待其發(fā)展成熟，然后再將3G和2G用戶接入進(jìn)來(lái)，在前期，我們只需要將GPRS核心網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，通過(guò)簡(jiǎn)單的升級(jí)和改造現(xiàn)有功能，達(dá)到和EPC網(wǎng)元聯(lián)通的目的，在網(wǎng)絡(luò)逐漸發(fā)展的過(guò)程中，在根據(jù)需求進(jìn)行恰當(dāng)?shù)纳?jí)。

四、 EPC核心網(wǎng)的組網(wǎng)方案

（一）融合組網(wǎng)整體原則：1）對(duì)現(xiàn)網(wǎng)影響最小原則；2）初期網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單化原則；3）長(zhǎng)期維護(hù)成本盡量最低，保護(hù)現(xiàn)有投資原則；4）確保LTE網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)發(fā)展原則；

（二） 組網(wǎng)方案：我們以常見的兩種組網(wǎng)方案為例展開分析。

1.HLR/HSS。①商用初期的用戶基本上都是數(shù)據(jù)卡用戶，我們不進(jìn)行登記或者換號(hào)處理而是運(yùn)用新建的HSS/HLR融入方式。為了避免對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)的影響，初期只負(fù)責(zé)TD-LTE用戶，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定后，再對(duì)其他3G用戶負(fù)責(zé)。尤其是在商用的初期，很多的規(guī)章制度還不是很完善，很多的操作流程還需要進(jìn)一步修改，所以我們?cè)谑褂玫倪^(guò)程中，一定要更加注意。②網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入商用模式之后，可以采用兩種方案：一是開發(fā)業(yè)務(wù)城市的 HLR 全面升級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置；二是支持業(yè)務(wù)城市新建HSS/HLR網(wǎng)絡(luò)，逐步更換現(xiàn)網(wǎng)。

2.MME/SGSN。融合MME/SGN部署時(shí)應(yīng)該考慮以下兩個(gè)階段。①商用初期，為避免對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)造成影響，應(yīng)該將新建設(shè)備融合，接入原有 TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定之后，再利用設(shè)備率慢慢接入3G網(wǎng)絡(luò)。②商用階段，我們應(yīng)盡量將設(shè)備的利用率提升至最高，在升級(jí)和改造系統(tǒng)設(shè)備的同時(shí)，在3G和LTE網(wǎng)絡(luò)中接入融合設(shè)備，通過(guò)進(jìn)行同步業(yè)務(wù)處理，盡量減少3G和LTE網(wǎng)絡(luò)之間的RA更新。在商用的正式階段，說(shuō)明整個(gè)的模式在初期階段已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，得到了相對(duì)穩(wěn)定的發(fā)展。進(jìn)入商用階段，也是TD-LTE核心網(wǎng)EPC 引入策略的重要發(fā)展。不論是對(duì)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，還是對(duì)未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，都有著至關(guān)重要的作用。

五、 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于TD-LTE，引入了核心網(wǎng)EPC之后，與2G/3G相比變化很大。為適應(yīng)這種變化并充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)提供盡可能豐富的各類4G業(yè)務(wù)，就必須采用融合組網(wǎng)的方式建設(shè)部署TD-LTE的核心網(wǎng)EPC，這是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，這引起中國(guó)移動(dòng)等相關(guān)運(yùn)營(yíng)商的高度重視，只要不斷努力，我國(guó)TD-LTE核心網(wǎng)EPC引入策略及組網(wǎng)方案一定會(huì)取得更大的發(fā)展。

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