EPC核心網(wǎng)規(guī)劃及部署策略研究

廖曉波

（廣西通信規(guī)劃設計咨詢有限公司廣西南寧530000）

EPC核心網(wǎng)規(guī)劃及部署策略研究

廖曉波

（廣西通信規(guī)劃設計咨詢有限公司廣西南寧530000）

在移動通信行業(yè)迅速發(fā)展的今天，其覆蓋領域隨著其技術的更新?lián)Q代已經(jīng)越來越廣泛，小到以家庭為單位大到全球范圍，移動通信技術無處不在發(fā)揮其重要作用。隨著LTE網(wǎng)絡在全球范圍內(nèi)的不斷推進，我國工信部也在13年發(fā)放TDLTE的牌照之后，緊接著又在14年6月發(fā)放了LTE FDD的牌照，在移動通信行業(yè)繁榮發(fā)展的勢頭下，國內(nèi)的運營商巨頭們迅速搶占LTE規(guī)模部署的先機，以滿足更多用戶在業(yè)務領域的需求。

EPC；核心網(wǎng)規(guī)劃；部署策略

眾所周知，應用較為廣泛的4G網(wǎng)絡，其核心網(wǎng)采用的就是EPC架構。本文以中國電信為例，通過對其EPC架構的基本闡述，在其理論的基礎上，圍繞功能、部署原則等加以詳細論述。

1 EPC核心網(wǎng)論述

1.1 EPC架構

EPC核心網(wǎng)設備包含：MME（移動管理設備）、S GW（服務網(wǎng)關）、P GW（PDN網(wǎng)關）還有兼具計費功能和策略控制功能的PCRF單元，以及用作存儲及用戶簽約信息的HSS等這些標準網(wǎng)元。另外，對于移動通信的運營商們而言，除了對于EPC核心網(wǎng)標準網(wǎng)元多加關注外，其仍然要回歸到現(xiàn)有網(wǎng)絡的接入狀況，對中國電信來說，CDMA升級接入是需要優(yōu)先考慮的問題。基于現(xiàn)有情況，HRPD網(wǎng)絡最終要升級成eHRPD，利用HSGW建立起和EPC網(wǎng)絡的連接。圖1為EPC網(wǎng)絡邏輯架構圖。

圖1 EPC網(wǎng)絡邏輯架構圖

1.2 EPC的功能

EPC各功能實體的作用如下：

1.2.1 MME（Mobility Management Entity，移動性管理實體）

其功能主要是對NAS信令加以處理并接入到安全驗證，會話管理、移動性管理、對跟蹤區(qū)域（Tracking Area）列表的管理，對Serving GW和PGW的選擇，對MME的選擇和鑒權，對于漫游的控制以及對于IP地址的分配，還有UE在ECM-IDLE模式下的可達性管理（主要是對尋呼重發(fā)功能的控制以及相應的操作執(zhí)行）。

1.2.2 S-GW（Serving Gateway，服務網(wǎng)關）

在GTPS5/S8接口的基礎上，S-GW的功能有：當eNodeB作間切換操作時S-GW可以作為本地錨點同時可以協(xié)同完成eNo-deB的重排序，對數(shù)據(jù)進行合法的監(jiān)聽，還有數(shù)據(jù)包的前轉(zhuǎn)和路由，依據(jù)各個UE情況，對PDN和QCI的上下行鏈路進行相關計費等。

1.2.3 P-GW（PDN Gateway，PDN網(wǎng)關）

它是一個面對PDN而終止SGi接口的網(wǎng)關。在UE對多個PDN進行訪問時，其對應的PDN GW為一個或多個，PDN-GW對面向GTP的S5/S8能夠提供如下功能：面向用戶的合法監(jiān)聽和包過濾，對于UE進行有效的IP地址分配，對數(shù)據(jù)包在上行鏈路中進行傳輸和標記服務，并分別對上下行的服務級別進行計費，以及有效的對服務水平門限和上下行速率進行控制。

1.2.4 HSS（Home Subscriber Server，歸屬簽約用戶服務器）

是一個針對用戶EPC簽約信息進行存儲的數(shù)據(jù)庫，在其歸屬網(wǎng)絡內(nèi)能夠擁有一個或多個HSS。HSS用來存儲如用戶編號、標識以及有關路由、安全、方位信息等這些和用戶有關的信息，與此同時HSS還可以負責在不同域和子系統(tǒng)范圍內(nèi)的呼叫控制以及聯(lián)系會話管理的實體。

1.2.5 CG（Charging Gateway，計費網(wǎng)關）

利用Ga接口和計費實體例如S GW和P GW等通信，便于將各網(wǎng)元發(fā)送的有關計費數(shù)據(jù)進行收集。

1.2.6 PCF（Policy and Charging ule Function，策略和計費規(guī)則服務器）

策略以及流計費控制，還能檢測PCEF的業(yè)務數(shù)據(jù)流。

1.2.7 HSGW（HRPD Serving Gateway，HRPD服務網(wǎng)關）

HSGW可以路由UE要發(fā)送或接收的分組數(shù)據(jù)，與此同時，還可以維護和終止與UE鏈路層的會話，為UE提供有關互聯(lián)互通的協(xié)議性和架構性功能。

1.2.8 3GPP AAA

對用戶（eHRPD網(wǎng)絡接入）進行認證。

1.2.9 DNS（Domain Name Server，域名服務器）

提供APN解析和MME S-GW P-GW的邏輯名。

2 EPC核心網(wǎng)規(guī)劃及部署

2.1 部署原則和建議

對于EPC核心網(wǎng)規(guī)劃，其內(nèi)容包括：網(wǎng)絡組織架構，路由和網(wǎng)元設置規(guī)劃等。作為新的移動通信技術，根據(jù)LTE的技術特性，我們來對業(yè)務和網(wǎng)絡部署建設進行定位。尤其是基于CDMA網(wǎng)絡在混合組網(wǎng)的情況下，這種特性尤為明顯。TD-LTE和LTE FDD是兩種基于不同的無線空口接入技術。但其在核心網(wǎng)及互操作的規(guī)范上完全相同。所以在核心網(wǎng)側(cè)，TD-LTE和LTE FDD可以使用相同的核心網(wǎng)：而在無線側(cè)，則可依據(jù)兩者的技術特性和業(yè)務定位等應用混合組網(wǎng)策略分別進行部署。

除此之外，為了符合業(yè)務承載性策略的相關需求，LTE網(wǎng)和CDMA現(xiàn)行網(wǎng)絡還應遵循一致的PCC控制策略，這就使得PCRF必須同時滿足對eHRPD和LTE兩種不同接入方式的支持，并對其加以策略調(diào)度以及相關控制，最終實現(xiàn)對用戶的統(tǒng)一化策略控制。

依據(jù)國家對4G網(wǎng)絡的政策導向以及LTE發(fā)展現(xiàn)狀和訴求，對于核心網(wǎng)規(guī)劃及部署應遵循如下部署策略：

（1）“混合組網(wǎng)，同步部署”，此策略確保支持TD-LTE和LTE FDD兩種接入方法。

（2）為確保用戶業(yè)務體驗和連續(xù)性，LTE網(wǎng)絡需要不斷建設和完善，這就需要保證LTE到3G的順利切換，需要進行HRPD到eHRPD網(wǎng)絡的升級，無線網(wǎng)應用軟件升級：此外，還需對HSGW 3GPP AAA網(wǎng)元加以建設，利用新建方式避免對現(xiàn)網(wǎng)分組域產(chǎn)生不利影響。

（3）PCC同時對LTE和CDMA進行統(tǒng)一的策略控制，而且要求PCRF支持對DO和LTE兩種接入方式，同時策略調(diào)度、分發(fā)和控制，建設PCRF時，其規(guī)模要符合LTE和CDMA的要求。

（4）對于EPC的核心網(wǎng)設備依據(jù)大容量、集中化原則進行部署，涉及到的全部網(wǎng)元按照異局址雙節(jié)點的原則進行部署，盡量保證與現(xiàn)有的3G分組域設備在同一機房。

2.2 網(wǎng)絡架構

從長遠來看，如果移動通信的運營商們構建的EPC網(wǎng)絡要符合接入要求，那么所形成的網(wǎng)絡規(guī)模勢必很龐大，這就要求在規(guī)劃最初就要使組網(wǎng)架構的定位滿足未來網(wǎng)絡發(fā)展趨勢。鑒于EPC的全IP扁平化構成特點，綜合對接入規(guī)模、區(qū)域劃分、IP承載網(wǎng)布局及能力、網(wǎng)絡安全性、設備及管理能力這些方面的考慮，EPC的網(wǎng)絡架構分為全網(wǎng)集中式和區(qū)域（?。┦絻煞N。由于我國整體用戶規(guī)模龐大，在未來發(fā)展中，各網(wǎng)絡勢必會達到億級單位，面對如此大的用戶規(guī)模，應盡量進行分區(qū)域部署，避免網(wǎng)絡過于集中而受限。

對于中國電信的EPC核心網(wǎng)規(guī)劃而言，其整體EPC核心網(wǎng)分別由全國骨干層和省層構成，其中各省核心網(wǎng)設備有：MME SAE-GW（SGW與PGW共同設置）HSGW 3GPP AAA和HSS DNS CG PCRF等，對于國際漫游系統(tǒng)，包含如下：DRA（i-DRA及在線計費DRA），DNS（i-DNS/根DNS），i-PGW/GGSN，BG，i-CG等網(wǎng)元。圖2為核心網(wǎng)總架構。

圖2 中國電信EPC總體網(wǎng)絡架構圖

2.3 網(wǎng)絡漫游及路由

LTE網(wǎng)絡對主要的數(shù)據(jù)業(yè)務進行承接，在用戶狀態(tài)下，其業(yè)務數(shù)據(jù)路由有兩種方式，分別為：歸屬地和拜訪地路由。依據(jù)用戶業(yè)務實際情況而選擇合理的路由方式。

2.3.1 歸屬地路由

采用此方式主要是針對：有預付費、內(nèi)容計費和有歸屬地控制需要的用戶。業(yè)務路由數(shù)據(jù)：拜訪地eNodeB——拜訪地SGW/HSGW——歸屬地。在實現(xiàn)PGW上，采用有省份標識的用戶簽約方式，即APN-OI replacement方式，使業(yè)務數(shù)據(jù)回用戶歸屬地。

2.3.2 拜訪地路由

此方式路由具體是指：在拜訪地的用戶直接出局，在進行開戶時，IT系統(tǒng)對于APN-OI replacement參數(shù)不進行下發(fā)，用戶業(yè)務路由數(shù)據(jù)：拜訪地eNodeB——拜訪地SGW/HSGW——拜訪地PGW。

2.4 網(wǎng)元設置

2.4.1 MME設置

主要處理控制層信息。當多個MME在省內(nèi)存在時，就構成了MMEpool，就是將eNodeB和一組MME進行連接，在MME內(nèi)設置權重因子，并通知eNodeB，然后其依據(jù)權重因子選擇合適的MME，由此一來便于一組MME共同對業(yè)務加以處理，使其具備了容災備份能力，極大的提升了網(wǎng)絡可靠性。

2.4.2 HSS的設置

HSS負責對用戶數(shù)據(jù)加以存儲，便于進行鑒權管理，HSS在設置是，原則上盡量選用以省為單位的集中方式，部署原則為：大容量、少局所和集中化，為了便于管理，應盡量在省會城市成對集中設置，并選擇1+1互備方式來加以容災備份。

2.4.3 S-GW，P-GW設置

S-G用來對eNodeB進行聯(lián)接和漫游切換。S-GW用來疏通用戶媒體流，P-GW用來對外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡進行連接，并對用戶內(nèi)容進行計費以及對IP地址加以管理，面向PCRF最終達成策略控制。

2.4.4 PCRF的設置

PCRF主要是對LTE和eHRPD進行網(wǎng)絡融合，一般設置方式選擇以省為單位進行集中設置。PCRF選擇N+1主備方式加以容災備份。

2.4.5 DNS的設置

此設置主要是提供SAE核心網(wǎng)內(nèi)MME S-GW P-GW的邏輯名及對APN的解析。一般應用兩級架構設置。

2.4.6 3GPP AAA的設置

此設置主要是對用戶（從eH PD網(wǎng)接入的）進行認證。其新建設備仍是以省為單位進行集中設置，省內(nèi)應用成對集中設置，工作方式應用1+1互備。

2.4.7 DRA的設置

此設置主要負責信令Diameter的轉(zhuǎn)發(fā)，應用網(wǎng)絡單級結構，即在每個省設置一對DRA，省與省之間DRA應用網(wǎng)狀連接，分擔負荷。并選擇容災備份進行優(yōu)勢化管理。

3 結語

在現(xiàn)階段對LTE進行建設的同時，各移動通信的運營商不但要從宏觀角度對4G網(wǎng)絡做統(tǒng)籌規(guī)劃，微觀層面也要綜合考慮。LTE作為新興起的技術，在我國缺乏相關的建設經(jīng)驗。本文通過對中國電信部署的介紹，詳細闡述了EPC網(wǎng)絡構建規(guī)劃中的注意事項并且深入分析了網(wǎng)絡組織和網(wǎng)元設置的相關細節(jié)，為相關技術人員提供了參考。

[1]李偉，陶偉宜，楊佳宜.EPC核心網(wǎng)規(guī)劃及部署策略研究[J].數(shù)字通信，2014，06：83～87.

[2]楊紅梅.LTE核心網(wǎng)演進及部署[J].現(xiàn)代電信科技.

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

TN929.5

A

1004-7344（2016）28-0285-02

2016-9-16

廖曉波（1982-），男，漢族，廣西壯族自治區(qū)貴港人，工程師，本科，主要從事數(shù)據(jù)通信專業(yè)研究工作。