EPC核心網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)研究

付海娟

摘要：該文主要介紹了增強(qiáng)分組核心網(wǎng)—EPC的系統(tǒng)架構(gòu)及基于此架構(gòu)的用戶上網(wǎng)流程，闡述了EPC-LTE的建網(wǎng)策略，對(duì) EPC核心網(wǎng)技術(shù)方案和風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)策略進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：EPC；建網(wǎng)策略；組網(wǎng)技術(shù)；風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）07-0028-03

Abstract： This paper mainly introduces the enhanced packet core network EPC system architecture and process of this architecture based on Internet users， elaborated the EPC-LTE network construction strategy， the EPC core network technology scheme and risk analysis and coping strategies are analyzed.

Key words： EPC；networking strategy；network technology；risk

1 EPC概述

1.1 EPC系統(tǒng)架構(gòu)

隨著用戶需求的不斷提升和移動(dòng)通信技術(shù)日趨成熟，更多的用戶和運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始關(guān)注寬帶無(wú)線接入的概念。同WiMAX和WiFi等無(wú)線接入方案的迅猛發(fā)展相比較，由3GPP所制定的WCDMA、HSUPA、HSDPA雖然在支持QOS和移動(dòng)性方面有比較大的優(yōu)勢(shì)，但其在傳輸時(shí)延和無(wú)線頻譜利用率等方面較有劣勢(shì)。首先，當(dāng)前的數(shù)據(jù)類(lèi)業(yè)務(wù)種類(lèi)多而且數(shù)據(jù)量巨大，這就對(duì)空口的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率提出了較高的要求；其次，以O(shè)FDM技術(shù)作為核心的無(wú)線接入技術(shù)日趨成熟，空口速率的大幅提升可以變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。然而當(dāng)前由HSDPA提供的14.4 Mbit/s，由WCDMA所提供的2 Mbit/s的峰值速率已滿足不了需求。未解決上述問(wèn)題，2004年底， 3GPP決定使用現(xiàn)在為3G分配的頻段，利用新技術(shù)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，并為此制定了長(zhǎng)期演進(jìn)（Evdo packet core，EPC-增強(qiáng)分組核心網(wǎng)）計(jì)劃LTE。EPC系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示[1]。

1.2 基于EPC系統(tǒng)架構(gòu)的用戶上網(wǎng)流程

用戶（手機(jī)或上網(wǎng)卡）上網(wǎng)的過(guò)程如下：Ue（終端發(fā)起附著請(qǐng)求-attach request通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)enodeb（4G無(wú)線）給MME（移動(dòng)性管理實(shí)體））；MME通過(guò)APN（終端手機(jī)/上網(wǎng)卡上設(shè)置的接入點(diǎn)名（Access point name），例如：cmnet）找到SAE-GW，SAE-GW收到請(qǐng)求后會(huì)給出響應(yīng)給手機(jī)分配一個(gè)IP地址，手機(jī)/上網(wǎng)卡獲取地址后與SAE建立連接，默認(rèn)承載建立完成。用戶手機(jī)起上網(wǎng)業(yè)務(wù)時(shí)會(huì)發(fā)起serverce req（服務(wù)請(qǐng)求），通過(guò)SAE-GW到公網(wǎng)internet，公網(wǎng)DNS解析手機(jī)發(fā)起的URL（例：www.sina.com.cn）對(duì)應(yīng)的公網(wǎng)IP地址后，返回新浪服務(wù)器地址，這樣手機(jī)會(huì)和服務(wù)器建立連接，用戶上網(wǎng)成功。

1.3 EPC-LTE建網(wǎng)策略

EPC-LTE建網(wǎng)遵循“混合組網(wǎng)、同步部署”策略，TDD、FDD共享EPC核心網(wǎng)。4G核心網(wǎng)要很好地兼容現(xiàn)有CDMA和EVDO網(wǎng)絡(luò)，并與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)具備良好的互操作能力，確保用戶在多種接入網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)體驗(yàn)的連續(xù)性；LTE和CDMA采用統(tǒng)一的PCC（policy control charge，計(jì)費(fèi)控制策略）管控策略，PCRF同時(shí)支持DO和LTE兩種接入方式進(jìn)行策略調(diào)度、分發(fā)和控制，為用戶提供統(tǒng)一的策略控制和業(yè)務(wù)體驗(yàn)。話音業(yè)務(wù)初期選擇基于SvLTE的雙模雙待終端方案，由cdma 1x承載，待LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋完善后，適時(shí)引入VoLTE方式承接語(yǔ)音業(yè)務(wù)，VoLTE是基于IMS網(wǎng)絡(luò)上的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，它解決了EPC 4G網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音問(wèn)題。

1.4 EPC核心網(wǎng)特點(diǎn)

EPC核心網(wǎng)分骨干層、省份層兩級(jí)組網(wǎng)架構(gòu)；骨干層設(shè)置兩兩互為容災(zāi)備份的根DNS，同時(shí)，設(shè)置國(guó)際漫游關(guān)口iPGW、iDRA負(fù)責(zé)國(guó)際漫游信令和數(shù)據(jù)回傳；EPC核心網(wǎng)堅(jiān)持大容量、少局所、集中化部署原則，每省新建一套EPC核心網(wǎng)，原則上優(yōu)先考慮省會(huì)城市異局址雙節(jié)點(diǎn)容災(zāi)備份；EPC核心網(wǎng)采用Pool組網(wǎng)方式，架構(gòu)SGW/PGW合一設(shè)置，HSS基于分布式架構(gòu)部署；為盡量減少對(duì)現(xiàn)網(wǎng)分組域的影響，現(xiàn)網(wǎng)分組域設(shè)備保持不變，eHRPD核心網(wǎng)相關(guān)網(wǎng)元HSGW和3GPP AAA采用新建方式，實(shí)現(xiàn)LTE與DO非優(yōu)化切換。

2 EPC核心網(wǎng)技術(shù)方案

2.1 組網(wǎng)設(shè)計(jì)EPC-CE部分

EPC網(wǎng)元在接入EPC CE時(shí)，要求如下：優(yōu)先采用靜態(tài)路由+BFD；可采用OSPF+三層交換機(jī)+VRRP；不推薦使用CE+VRRP方式接入[2]；不允許直接通過(guò)二層交換機(jī)透?jìng)鱒RRP方式進(jìn)行接入，具體如圖2所示。

EPC CE與CN2 PE/ER互聯(lián)要求如下： EPC CE按照成對(duì)方式進(jìn)行新建，用來(lái)接入EPC網(wǎng)元； EPC CE與EPC網(wǎng)元放置同址機(jī)房；EPC CE成對(duì)與就近的兩臺(tái)CN2 PE進(jìn)行口字型互聯(lián)； EPC CE成對(duì)與所屬核心節(jié)點(diǎn)的城域ER進(jìn)行口字型互聯(lián)。

2.2 EPC核心網(wǎng)部分

EPC核心網(wǎng)在組網(wǎng)過(guò)程中，對(duì)于業(yè)務(wù)負(fù)荷分擔(dān)的組網(wǎng)，路由采用靜態(tài)路由+BFD模式；對(duì)于主備工作方式設(shè)備節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)要采用VRRP主備節(jié)點(diǎn)模式[2]；

2.3 各接口業(yè)務(wù)組網(wǎng)

1）各網(wǎng)元業(yè)務(wù)接口通過(guò)在MCE交換機(jī)上開(kāi)啟LAN，保證二層隔離，避免同一個(gè)VLAN內(nèi)的廣播風(fēng)暴，和某些病毒通過(guò)二層網(wǎng)絡(luò)互通導(dǎo)致相互感染；

2）S1-MME/S1U/S5/S8/S11/S2a/S6b/S6d/Sgi口通過(guò)各自設(shè)備上1對(duì)SIPI板與2對(duì)MCE組網(wǎng)為負(fù)荷分擔(dān)模式，各接口間配置靜態(tài)路由+BFD進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，快速檢測(cè)出故障并將流量切換至備份鏈路以加快網(wǎng)絡(luò)收斂速度，從而保證業(yè)務(wù)繼續(xù)進(jìn)行，減小設(shè)備故障或鏈路故障對(duì)業(yè)務(wù)的影響、提高網(wǎng)絡(luò)的可用性、安全性；

3）HSS/SPR/AAA：容災(zāi)同步兩塊SIPI單板，每塊單板出一個(gè)千兆電口到CE ，需要2個(gè)接口IP地址，HSS側(cè)采用主備路由方式，CE采用靜態(tài)路+BFD模式；信令采用兩塊SIPI單板，每塊單板出一個(gè)千兆電口到CE，HSS側(cè)采用主備路由方式， CE采用靜態(tài)路由+BFD；

4）PCRF：2塊SIPI信令單板，每塊單板分別出一個(gè)GE電口到CE，采用PCRF側(cè)采用主備工作模式，只需要一個(gè)接口IP， CE配置一組VRRP與PCRF對(duì)接，作為PCRF的缺省網(wǎng)關(guān)；

5）DNS/DRA：每塊DNS/DRA刀片用2個(gè)GE口交叉連接到CE，2個(gè)GE配置為T(mén)eaming方式，只需要一個(gè)接口IP，CE為每塊DNS/DRA刀片配置一組VRRP，作為網(wǎng)元的缺省網(wǎng)關(guān)；

2.4 計(jì)費(fèi)、營(yíng)賬、監(jiān)聽(tīng)組網(wǎng)

核心網(wǎng)后臺(tái)合設(shè)一對(duì)層三交換機(jī)8902，網(wǎng)管、計(jì)費(fèi)、營(yíng)帳、Gy口共用一對(duì)8902。8902配置48個(gè)電口、24個(gè)光口；8902啟用三層匯聚核心網(wǎng)后臺(tái)端口及路由，根據(jù)業(yè)務(wù)需求劃分VLAN；核心網(wǎng)與DCN之間部署一對(duì)H3C 5000C防火墻，防火墻配置12個(gè)電口、12個(gè)光口；核心網(wǎng)后臺(tái)接口工作在主備方式，支持靜態(tài)路由，要求后臺(tái)交換機(jī)啟用VRRP與核心網(wǎng)后臺(tái)接口對(duì)接；防火墻工作在主備方式，每臺(tái)防火墻下行用2個(gè)GE電口連接單臺(tái)8902，2個(gè)GE口分別承載網(wǎng)管、計(jì)費(fèi)&營(yíng)帳&在線計(jì)費(fèi)，每臺(tái)防火墻上行也用2個(gè)GE口連接DCN，接口承載的業(yè)務(wù)和下行口相同；防火墻啟用層三模式，下行口、上行口分別歸屬不同的安全域，在防火墻上啟用域間策略，限制網(wǎng)管、計(jì)費(fèi)中心對(duì)核心網(wǎng)的非授權(quán)訪問(wèn)。

3 EPC核心網(wǎng)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析和應(yīng)對(duì)策略

3.1 新建階段風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)策略

1）風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)一：IP承載網(wǎng)的準(zhǔn)備情況是否滿足核心網(wǎng)工期的風(fēng)險(xiǎn)：主要考慮IP承載網(wǎng)資源到位情況不能影響核心網(wǎng)的進(jìn)度，不然對(duì)整體工期將會(huì)造成直接影響[4]。

應(yīng)對(duì)策略：EPC-LTE按技術(shù)進(jìn)度要求提前進(jìn)行IP承載網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃。

2）風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)二：計(jì)費(fèi)話單營(yíng)帳接口適配開(kāi)發(fā)進(jìn)度是否滿足核心網(wǎng)工期的風(fēng)險(xiǎn)：話單和營(yíng)帳系統(tǒng)適配是由電信召集第三方廠家開(kāi)發(fā)，此開(kāi)發(fā)進(jìn)度直接影響話單驗(yàn)證、營(yíng)帳指令（HSS到營(yíng)帳）驗(yàn)證的進(jìn)度，對(duì)工期產(chǎn)生直接影響。

應(yīng)對(duì)策略： EPC-LTE通訊提供話單和營(yíng)帳說(shuō)明供EPC-LTE相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。EPC-LTE營(yíng)帳和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)按技術(shù)進(jìn)度要求完成開(kāi)發(fā)、對(duì)接、測(cè)試。

3.2 實(shí)現(xiàn)3/4G互操作階段風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)策略

新建EPC和現(xiàn)網(wǎng)對(duì)接實(shí)現(xiàn)3/4G互操作階段，主要的風(fēng)險(xiǎn)和應(yīng)對(duì)策略如下所示：

1）風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)一：現(xiàn)網(wǎng)無(wú)線側(cè)升級(jí)/改造支持eHRPD的進(jìn)度將影響新建EPC和無(wú)線側(cè)對(duì)接的進(jìn)度，進(jìn)而影響設(shè)備上線時(shí)間。

應(yīng)對(duì)策略：需EPC-LTE提前規(guī)劃無(wú)線升級(jí)計(jì)劃。

2）風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)二：無(wú)線側(cè)需支持3/4G 互操作，要求有同時(shí)支持FDD LTE和 eHRPD的雙模終端。

應(yīng)對(duì)策略：EPC-LTE發(fā)揮跨專(zhuān)業(yè)跨廠家協(xié)調(diào)優(yōu)勢(shì)，確保測(cè)試資源到位。

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