試析核心網(wǎng)體系架構(gòu)演進(jìn)(SAE)技術(shù)與演進(jìn)方案

焦金濤+許碧洲+楊春來+唐洪飛

【摘要】 文章主要分析了面向全I(xiàn)P的核心網(wǎng)體系架構(gòu)演進(jìn)，針對SAE網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)功能進(jìn)行了描述和分析，其中涉及到了網(wǎng)元結(jié)構(gòu)、演進(jìn)及組網(wǎng)方案等相關(guān)問題，供大家參考。

【關(guān)鍵詞】 核心網(wǎng)體系架構(gòu)演進(jìn) SAE技術(shù) 演進(jìn)方案

隨著4G業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，業(yè)務(wù)種類增多，減少端到端時延，保障用戶業(yè)務(wù)體驗，是現(xiàn)階段重要工作。由于核心網(wǎng)方式與2G、3G不同，2G、3G用戶通過接入本地BSC/RNC經(jīng)本地IP承載網(wǎng)至區(qū)中心GGSN接入互聯(lián)網(wǎng)，4G用戶通過本地三層PTN至區(qū)中心SAE-GW接入互聯(lián)網(wǎng)，為了提升上行速率，核心網(wǎng)必須向全I(xiàn)P網(wǎng)逐步演化。

一、核心網(wǎng)

核心網(wǎng)分組域最初為2G/3G用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，主要設(shè)備為SGSN、GGSN。2G用戶使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時首先接入2G基站，經(jīng)BSC匯聚接入集中設(shè)置在呼和浩特的分組域網(wǎng)絡(luò)，上傳至設(shè)置在呼和浩特CMNet出口。3G用戶接入方式與2G網(wǎng)絡(luò)相同，3G基站經(jīng)RNC匯聚接入分組域網(wǎng)絡(luò)。

2013年引入4G后，GPRS網(wǎng)絡(luò)升級改造為EPC核心網(wǎng)（SGSN升級改造為MME，GGSN升級改造為SAE-GW），為2G/3G/4G及VoLTE用戶提供服務(wù)，形成目前集中設(shè)置的格局。

二、SAE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)元功能

SAE工作需要在3GPP SA WG2開展，3GPP的SAE項目主要是在移動通信全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上得到發(fā)起的，也就是說在未來網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，3GPP網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)中不僅會涉及到UTRAN技術(shù)，GERAN技術(shù)，同時還有WIMAX及WIFI等接入技術(shù)。SAE提出了兼容性、移動性管理、系統(tǒng)安全性等方面需求，具體來說，SAE的特征主要體現(xiàn)為以下幾點：為端到端的QoS提供支持、全面分組化、支持3GPP系統(tǒng)互通及其與非3GPP網(wǎng)絡(luò)之間漫游與切換等多項接入技術(shù)、增加對實時業(yè)務(wù)的支持、網(wǎng)絡(luò)層次扁平化等。

SAE體系架構(gòu)中主要包括S1——S12的網(wǎng)絡(luò)接口，不同接口對應(yīng)不同管理功能，由于篇幅限制，這里僅對幾個具有代表性的接口進(jìn)行闡述：其中S4是基于SGSN、GGSN之間的Gn接口，為GPRS核心網(wǎng)及移動性管理提供接口，如果沒有建立Direct，該接口還需要提供用戶面隧道功能；S8為歸屬路由流量提供了漫游接口，為HPLMN PDN GW提供控制面及用戶面相關(guān)控制，與SGSN和GGSN間的Gp接口功能相對應(yīng)；S12為UTRAN和Serving GW間的接口，為Direct Tunnel建立了用戶面隧道，與Iu-U/Gn-U接口功能相對應(yīng)。這些王源在SAN體系結(jié)構(gòu)中屬于核心元素，不僅可以為2G/3G現(xiàn)網(wǎng)升級提供支持，同時也可以為新增網(wǎng)元提供支持，所以利用多種實現(xiàn)方法，可以演繹出多種演進(jìn)方案。

三、2G/3G核心網(wǎng)到SAE核心網(wǎng)的演進(jìn)方案

SAE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提出以后為運營商提供了低成本的移動核心網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)以端到端的IP組網(wǎng)方式為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)性能大大提升，運營成本得到了明顯降低，可以說真正建立起了面向未來的移動分組網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，完成了從2G/3G到SAE核心網(wǎng)的演進(jìn)過程，MME不僅繼承了SGSN控制面功能，同時還繼承了RNC部分控制面功能，而Serving-GW則繼承了RNC用戶面功能和SGSN用戶面功能，PDN-GW繼承了GGSN功能。以下是三種組網(wǎng)方案。

3.1平滑演進(jìn)方案

該王安是指從現(xiàn)有SGSN升級到MME功能，由GGSN升級為PDN-GW功能，該方案的優(yōu)點在于為運營商的投資進(jìn)行了保護(hù)，為現(xiàn)有系統(tǒng)平滑升級提供了保證，形成了統(tǒng)一核心網(wǎng)分組域，為用戶提供了高端的感受，對計費網(wǎng)管的影響非常小。該方案的缺點在于設(shè)備接口非常多，由于技術(shù)復(fù)雜管理就會非常復(fù)雜，升級改造也會影響現(xiàn)網(wǎng)。

3.2獨立組網(wǎng)方案

該方案是指保持原有的2G/3G接入，在此基礎(chǔ)上新建SAE接入和MME接入。其優(yōu)點在于引進(jìn)了全新的設(shè)備，可以提供的性能更高，可以對SAE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速部署，對2G/3G系統(tǒng)影響比較小，其缺點在于增加了網(wǎng)絡(luò)成本，增加了 系統(tǒng)切換的復(fù)雜性。

3.3混合組網(wǎng)方案

該方案從SGSN升級MME功能，新建SAE GW支持LTE接入，該方案的優(yōu)點在于保留了GGSN，同時還能按照用戶需求的不同對SAE GW進(jìn)行靈活配置，技術(shù)及成本均可以折中，該方案的缺點在于需要選擇SAE GW或GGSN策略，還需增加新策略。

結(jié)語：綜上所述，由于固定寬帶結(jié)構(gòu)與分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求不適應(yīng)，需要在3GPP R5基礎(chǔ)上增加高速下行分組接入，在R6中增加高速上行分組接入，促進(jìn)上行速率提升，核心網(wǎng)也會朝著全I(xiàn)P網(wǎng)演化。但是在演進(jìn)過程中，WIMAX的出現(xiàn)充分滿足了移動用戶對帶寬的需求，為了迎接該挑戰(zhàn)，本文提出了面向全I(xiàn)P的核心網(wǎng)體系架構(gòu)（SAE）。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]項肖峰，查旭東，胡偉清. 基于IMS的核心網(wǎng)演進(jìn)分析及探討[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)，2010，04：21-25.

[2]劉微，郭家奇，李剛. 移動核心網(wǎng)分組域SAE演進(jìn)方案研究[J]. 移動通信，2010，20：54-57.

[3]陸小銘，楊國良. CDMA向LTE演進(jìn)過程中語音業(yè)務(wù)互操作探討[J]. 電信科學(xué)，2009，06：94-99.

[4]方晶晶. 核心網(wǎng)演進(jìn)過程中語音連續(xù)性方案探討[J]. 電信快報，2012，04：26-30.