LTE核心网EPC引入关键技术研究

孙凌波++熊炜

摘 要：随着21世纪科学技术的不断发展，我国的移动通信数据业务也在迅猛地发展，与此同时，因为信息全球化的迅速普及，人们对移动通信数据业务的速度要求也逐渐变高。目前，传统3G网络的速率已经远远不能满足人们的需求，这个时候就应该引入新的创新技术来提高移动通信数据业务的速率，从而跟上时代的进步。而LTE网络以其自身的优越性能够大大地提升网络效率和网络的性能。本文主要对LTE核心网EPC进行了简要概括，以及对LTE核心网ECP引入关键技术进行了分析。

关键词：LTE；EPC；核心网；关键技术

随着移动通信技术的发展，全球众多运营商纷纷开始进行LTE网络的建设，传统3G网络数据业务支撑能力不是很强，由于其网络层次多造成数据路由转发的效率比较低，而对于LTE核心网EPC，其本身具有全面分组化、扁平化的网络架构，大大地缩短了时延以提高网络的速度与性能；能够提供多种无线接入技术和多样的业务，并且支持这些业务在这些无线接入技术间移动的无缝切换

一、EPC系统简介

2004年12月，3GPP组织在希腊雅典会议上启动了面向全IP的分组域核心网的演进项目SAE（System Architecture Evolution），其核心网也被称为演进的分组核心网EPC（Evolved Packet Core），也就是所说的LTE核心网。作为与LTE同步发展的技术，EPC的构架更加符合未来移动通信网络的发展需要，能够在提升网络性能的同时，满足用户日益增长的业务需求，从而进一步提升运营商的竞争力。其特点主要如下：

多接入：支持各种接入，包括非3GPP接入方式，支持不同网络间、不同移动技术间业务的连续性

IP化：全分组域组网，支持IP宽带业务

扁平化：简化网络结构和协议标准，无线网络扁平化

高速率：支持高数据传送速率

承载控制分离：分成控制面节点MME和用户面节点（S-GW，P-GW）

信令流程优化：简化业务连接建立的时延，连接建立的时间要求小于200ms

QoS保证：针对不同接入技术，提供端到端的QoS

二、 EPC主要网元

EPC系统主要包括移动网络管理设备、服务网关、分组数据网网关、用户数据储存设备、计费网关、计费控制单元、区域服务器等构成，其中的服务网关和分组数据网网关既可以分设，也可以合设。下面对EPC主要网元进行简要的介绍：

（一）移动网络管理设备（MME）：MME是核心网唯一控制平面的设备，主要功能有：

移动性管理：附着/去附着、跟踪区更新、切换和寻呼

接入控制：MME通过鉴权功能实现网络和用户之间的相互鉴权和密钥协商，确保用户请求的业务在当前网络可用

会话管理：对EPC承载的激活、修改和释放，以及接入网侧承载的释放和建立

网元选择：PGW和SGW的选择

信息存储：MME要保存用户的状态，MM上下文和EPC承载上下文信息。包括，用户标识、跟踪区信息、鉴权信息、安全算法、网元地址、QOS参数

业务连续性： MME还能支持EPC与2G/3G网络建立业务互通

（二）服务网关（SGW）：SGW位于用户面，是面向eNodeB 终结于S1-U 接口的网关，对每个接入LTE的UE，一次只能有一个SGW为之服务。主要功能有当eNodeB 间切换时作为本地锚定点并协助完成eNodeB 的重排序功能，合法监听，数据包的路由和转发以及相关计费等。

（三）分组数据网网关（PGW）：PGW位于用户面，是面向PDN终结于SGi接口的网关，主要功能有基于用户的包过滤，合法监听，UE 的IP 地址分配，在上行链路中进行数据包传送级标记，上下行服务等级计费以及服务水平门限的控制，和基于业务的上下行速率的控制等。

三、EPC引入关键技术

我国国内的三大运营商有着网络规模较大、多种网络技术并存的特点，因此， LTE网络的建设不可能一步到位，通常会分为两个阶段，商用初期阶段和规模化商用阶段。商用初期阶段主要是指LTE网络初步建成，还未实现全网覆盖，并且仅能对用户提供数据业务的阶段。EPC引入后需保证用户数据业务的连续性和对用户原有语音业务的支持，即需要数据业务的互操作和语音业务的互操作。

（一）数据互操作

对于GSM/WCDMA/TD-SCDMA分组网络可通过SGSN的Gn接口进行与LTE网络的互通，需对MME进行升级以支持Gn接口，实现LTE用户通过现有分组网网络访问数据业务。

对于CDMA分组网络可对原有3G网络升级为eHRPD网络以实现数据业务的互操作， LTE 与eHRPD 的数据互操作分为优化切换、非优化切换。非优化切换方案无需改造现网，切换时延约2-8秒；优化切换方案利用与现网间新增S101和S103接口，提供无损数据业务切换，并把切换时延减少到1秒以内。

（二）语音互操作

主要有3种技术手段：CSFB、SVLTE和SRVCC。

CSFB（Circuit Switched Fallback），即电路域回落技术，主要原理是在LTE用户发起语音呼叫时，重新将用户注册回现有的2G/3G网络，由2G/3G继续提供用户的语音业务。其方案的应用场景是多模终端的Single Radio场景（Single Radio是指LTE/2/3G多模终端在某一时刻只能在一个模的频率上收发数据），LTE建网初期，网络覆盖不连续。该种方式的优点是可以减少对网络的改动以实现全业务的提供，且终端造价低。

四、结语

随着LTE网络商用进程的加快，各大运营商正积极的建设LTE网络，在LTE核心网EPC引入的同时，需要重点保证用户业务使用的连续性，增强用户使用的感受度，择优选择数据和语音互操作方案，这是运营商在激烈的市场竞争中必然要考虑的问题。因此，对于LTE核心网EPC引入的关键技术，还需要积极探索与不断地完善。

参考文献：

[1]邱钧，吴倩，周远明，等.TD-LTE核心网EPC引入策略及组网方案研究[J].电信工程技术与标准化，2012，25（2）：83-88.

[2]陶勇.TD-LTE核心网EPC引入策略及组网方案研究[J].中国新通信，2014（1）：44-45.