融合核心网的研究和设计

◆陈一强



融合核心网的研究和设计

◆陈一强

(广东省电信规划设计院有限公司 广东 510000)

在TD-LTE建设初期存在许多问题，客户在使用时只能在规定的区域内，在4G网切换成2G和3G网时，网元和接入方式存在差别，即便是相同的代码，核心制式网在融合时还是存在问题。随后科技不断发展，核心网已经逐渐被IP化的网络取代，可是即便如此，不同制式核心网融合和技术存在的问题依然没有解决。为了网络能够在切换时提高效率，建立独立的核心网还需要低利率设备，同时还要进行大量的看护工作。

4G；核心网；网络融合；业务需要

0 引言

我国的核心网已经成为中国战略的一部分，在国务院印发的有关宽带网络的通知书中就有提到，开放电信市场、降低网费以此来推动电信的发展、加快高速网的建设和发展。对此，我国各地政府纷纷做出了回应，他们大力倡导电信网，开展了一系列有利于电信发展的活动，还提升了宽带的速率和民众使用的频率。现在的网络已经成为人们生活的一部分，网络的使用就像家常便饭一样简单和便宜，几乎家家户户都能够用。

1 核心网构架分析

在核心网的构建中，主要由移动管理实体、服务网管、分组数据网网关、计费网等多种功能单元构成，在EPC网络的构建中，MME作为一个单独的存在，已经被划分为成许多代码，通过技术者的设计能够将这样的部署合并成一个理想的实体，使EPC网络的控制面和用户面完全分离。

1.1 MME的介绍及详细工作

MME是移动性管理实体的简称，在EPC中是最主要的核心部分，它的主要功能就是一切有关用户会话的工作，例如：网络终端的会话、空闲终端的位置管理和安全过程等。它的具体工作是给非接入层发信令；建立非接入层的承载管理功能；当3GPP存在不同核心节点时进行移动管理；寻呼和重发UE的控制和执行；合法侦听区域列表和信令传输；在P-GW之间选择合适的节点；在不同的MME上能够随意切换目标；当网络涉及到2G和3G时可以把3GPP接入到SGSN的节点上；可以传送漫游控制、鉴权认证的流程和警告消息。

1.2 S-GW的介绍及详细工作

S-GW是网管服务的英文简称，它的工作主要是连接E-UTRAN的分组数据接口的终点，无论何时何地都会有S-GW为EPS 和UE进行服务。用户的数据传输、切换路由器是它主要负责的项目。更为具体的工作是在eNodeB的移动锚点进行切换；当它的切换路径发生变化时可以发送多个SGSN或者是RNC来提醒用户；能够启动空闲状态下的ECM-IDLE系统；有合法的权利可以侦听；数据包可以进行转发，还能够清楚地记录下数据包的标记；网络的UE、PDN、QCI的跨运营和上下行计费；根据计费原则可以连接离线计费系统，也就是OFCE,Offline Charging System的整体计费。

1.3 P-GW的介绍及详细工作

分组数据网网关是终结SGI和PDN的网关，在所有接入技术中，它属于一个大家共用的锚点，能够为住户提供一个比较稳定的网络接口。一个UE能够访问许多PDN，而一个UE则能够对应多个P-GW，但是面对S5/S8和Gn/Gp时，它只能选择一个。P-GW的主要功能是过滤用户的数据包；分配UE的IP地址；对传输层的数据进行记录和分析。根据TS32.240连接OFCS；控制APN-AMBR的业务速率；关于DHCPv4（包括服务器和客户端）和DHCPv6（包括客户端和服务器）的工作任务。

1.4 PCRF的介绍及详细工作

策略和计费规则功能是策略和计费的控制单元，在这之中还包括策略控制的决策和流计费的控制功能。在PCRF的任务执行中，PCENS是提供服务器数据流门的控制和QOS的网络控制功能。在UE的IP-CAN连接口上只有一个归属地，在漫游场景下，则有两个和IP-CAN相连接的归属地，分别是PLMN和PCRF的终端接口。

2 接口与协议

在EPC构建的核心网中，2G/3G是通过分组域构架演变来的，在构架时采用控制和承载相分离结构，同时还新增了一些IP协议的接口，如下表1汇总了EPC核心网的主要接口及协议。

S1-MME接口：在用户传送数据和应用的平面控制时，eNodeB和MME之间是最主要的接口，接口层主要有SCTP和S1-AP这两个协议。

S1-U接口：在用户eNodeB路径之间进行交换，利用GTP-U协议为主要的信息传递途径，S-GW成为用户数据的隧道传输，在封装用户数据时使用UDP协议。

S3接口：这种接口类似于3G系统中的Gn接口，它的主要作用是让3GPP网能够相互交换，使用的协议为GTP-C和UDP。

S4接口：它位于SGSN和S-GW之间，主要功能是为GPRS网提供相关的控制和移动管理。在S4接口中有信令面接口和用户面接口，它使用的接口协议有GTPv2-C和GSN，这两种协议相互之间传输信令消息。

表1 EPC核心网主要接口及协议汇总

3 EPC核心网节点设置原则

核心网在设置上采用现有的2G/3G核心网技术，通过分组网将LTE接入到相关的无线中。MME的设置方式主要是采用2G/3G的分组SGSN融合技术，在新建MME时应该选取容量大、处理能力强的设备为主要核心内容，这样就能够最大限度的满足用户的数据传输要求和网络漫游需求，假如容量不达标时可以利用MME的其中一台做主要工作；假如容量需求大时就可以采用多台MME一起运行的原理来工作。

S-GW宜与P-GW综合设置为SAE GW；为支持LTE用户漫游至2G/3G网络使用业务，SAE-GW必须具备2G/3G分组域GGSN功能；SAE GW/GGSN应选用大容量、高处理能力的设备，其容量应能满足本地用户和漫游用户业务需求，并为将来的发展留有余地；当容量需求较小时，可设置1台SAE GW/GGSN；当容量需求较大时，应设置多台SAE-GW，并考虑备份机制（如组SAE-GW POOL）以实现负载均衡，保障网络安全。

CG宜采用独立设置的方式，2G/3G网络GGSN与SAE GW同厂家时，CG可与2G/3G共用；为保证计费话单的安全可靠性，硬件设备应采用双机配置。独立设置的CG应选用高处理能力的设备。

在设置DNS时要遵循EPC核心网的设施技术，在DNS的区域查询过程中要对EPC的查询功能进行相关的改造，同时还要对LTE的一些业务进行相关的处理和运用。为了使计费的设施设备能够有较高的安全性和可靠性，要对CG的高处理进行选择。

在现网节点改造的过程中，设计者为了满足用户的漫游业务，在设计时要对2G/3G网络进行核心网的相关改造，使LTE能够有所提升。在改造LTE业务的SGSN的需求改造过程中，要把LTE双模终端接入到LTE的相互操作系统中，MSC Serever的改造支持USIM的健全功能，无论是PCRF的改造还是EPC的改造，都需要LTE网络的智能管控需求，同时还要对网络的管控进行扩充。2G/3G在核心网整体共用中都能够对相关的数据进行分析和改造，无论是BG网的综合考虑需求还是CSFB在提供语音阶段的任务。

4 结语

经过以上对于融合核心网的总体结构的分析可以了解到，核心网的构架主要采用控制和承载相分离的形式。这样的设置主要和EPC网元功能和EPC核心节点的设置相适应，这样的原则多是根据APY的属性来解释融合核心网的整体构造。为了能够加快信息技术的发展和相关应用技术的提升，必须把核心网的改造和融合核心网的方法相连接，在不断升级和发展的过程中为总体的原则、升级改造的总体要求和现网节点的改造原则进行分析。总之，社会在发展，时代在发展，无论何时都要为科技的进步创造机会。

[1]李骞，孙瑞志，朱坤华，席磊.基于QoS有序竞争的4G-LTE同步RAN/CN过载融合控制[J].微电子学与计算机，2017.

[2]金泽.对我国移动核心网的发展趋势之研究[J].信息通信，2016.

[3]孟辉.对我国移动核心网的发展趋势之研究[J].无线互联科技，2013.

[4]康晓波，杨柳.关于核心网机房的工艺规划[J].中国西部科技，2011.