试析核心网体系架构演进(SAE)技术与演进方案

焦金涛+许碧洲+杨春来+唐洪飞

【摘要】 文章主要分析了面向全IP的核心网体系架构演进，针对SAE网络及相关功能进行了描述和分析，其中涉及到了网元结构、演进及组网方案等相关问题，供大家参考。

【关键词】 核心网体系架构演进 SAE技术 演进方案

随着4G业务不断发展，业务种类增多，减少端到端时延，保障用户业务体验，是现阶段重要工作。由于核心网方式与2G、3G不同，2G、3G用户通过接入本地BSC/RNC经本地IP承载网至区中心GGSN接入互联网，4G用户通过本地三层PTN至区中心SAE-GW接入互联网，为了提升上行速率，核心网必须向全IP网逐步演化。

一、核心网

核心网分组域最初为2G/3G用户提供数据业务，主要设备为SGSN、GGSN。2G用户使用数据网络时首先接入2G基站，经BSC汇聚接入集中设置在呼和浩特的分组域网络，上传至设置在呼和浩特CMNet出口。3G用户接入方式与2G网络相同，3G基站经RNC汇聚接入分组域网络。

2013年引入4G后，GPRS网络升级改造为EPC核心网（SGSN升级改造为MME，GGSN升级改造为SAE-GW），为2G/3G/4G及VoLTE用户提供服务，形成目前集中设置的格局。

二、SAE网络结构及网元功能

SAE工作需要在3GPP SA WG2开展，3GPP的SAE项目主要是在移动通信全IP网络技术上得到发起的，也就是说在未来网络环境中，3GPP网络接入技术中不仅会涉及到UTRAN技术，GERAN技术，同时还有WIMAX及WIFI等接入技术。SAE提出了兼容性、移动性管理、系统安全性等方面需求，具体来说，SAE的特征主要体现为以下几点：为端到端的QoS提供支持、全面分组化、支持3GPP系统互通及其与非3GPP网络之间漫游与切换等多项接入技术、增加对实时业务的支持、网络层次扁平化等。

SAE体系架构中主要包括S1——S12的网络接口，不同接口对应不同管理功能，由于篇幅限制，这里仅对几个具有代表性的接口进行阐述：其中S4是基于SGSN、GGSN之间的Gn接口，为GPRS核心网及移动性管理提供接口，如果没有建立Direct，该接口还需要提供用户面隧道功能；S8为归属路由流量提供了漫游接口，为HPLMN PDN GW提供控制面及用户面相关控制，与SGSN和GGSN间的Gp接口功能相对应；S12为UTRAN和Serving GW间的接口，为Direct Tunnel建立了用户面隧道，与Iu-U/Gn-U接口功能相对应。这些王源在SAN体系结构中属于核心元素，不仅可以为2G/3G现网升级提供支持，同时也可以为新增网元提供支持，所以利用多种实现方法，可以演绎出多种演进方案。

三、2G/3G核心网到SAE核心网的演进方案

SAE网络架构提出以后为运营商提供了低成本的移动核心网络，该网络以端到端的IP组网方式为基础，网络性能大大提升，运营成本得到了明显降低，可以说真正建立起了面向未来的移动分组网络。该网络的出现，完成了从2G/3G到SAE核心网的演进过程，MME不仅继承了SGSN控制面功能，同时还继承了RNC部分控制面功能，而Serving-GW则继承了RNC用户面功能和SGSN用户面功能，PDN-GW继承了GGSN功能。以下是三种组网方案。

3.1平滑演进方案

该王安是指从现有SGSN升级到MME功能，由GGSN升级为PDN-GW功能，该方案的优点在于为运营商的投资进行了保护，为现有系统平滑升级提供了保证，形成了统一核心网分组域，为用户提供了高端的感受，对计费网管的影响非常小。该方案的缺点在于设备接口非常多，由于技术复杂管理就会非常复杂，升级改造也会影响现网。

3.2独立组网方案

该方案是指保持原有的2G/3G接入，在此基础上新建SAE接入和MME接入。其优点在于引进了全新的设备，可以提供的性能更高，可以对SAE网络进行快速部署，对2G/3G系统影响比较小，其缺点在于增加了网络成本，增加了 系统切换的复杂性。

3.3混合组网方案

该方案从SGSN升级MME功能，新建SAE GW支持LTE接入，该方案的优点在于保留了GGSN，同时还能按照用户需求的不同对SAE GW进行灵活配置，技术及成本均可以折中，该方案的缺点在于需要选择SAE GW或GGSN策略，还需增加新策略。

结语：综上所述，由于固定宽带结构与分组数据业务需求不适应，需要在3GPP R5基础上增加高速下行分组接入，在R6中增加高速上行分组接入，促进上行速率提升，核心网也会朝着全IP网演化。但是在演进过程中，WIMAX的出现充分满足了移动用户对带宽的需求，为了迎接该挑战，本文提出了面向全IP的核心网体系架构（SAE）。

参 考 文 献

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