EPC核心网引入策略及EPC与现有GPRS融合组网方案

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本文内容来自于《[url=]电信工程技术与标准[/url]化》期刊2012年02期。从CNKI论文期刊网付费购买。

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【作者】 邱钧； 吴倩； 周远明；

【作者单位】 中国移动通信集团设计院有限公司； 中国移动通信集团广东有限公司；

【摘要】 TD-LTE部署后,为提高网络质量,简化网络组织,2G/3G/LTE核心网融合组网将是未来核心网络演进方向。本文将结合不同阶段TD-LTE业务定位及各省GPRS网络现状,提出在不同阶段EPC核心网引入策略及组网方案,为后续TD-LTE核心网融合组网提供方案建议。

【关键词】 TD-LTE； EPC； 融合组网；

本贴截取其中比较关键的部分进行分享。

1 EPC核心网络引入策略分析

探讨EPC核心网引入方式需考虑TD-LTE在各阶段的业务定位，并结合各省TD-LTE无线网络部署思路综合考虑。

1.1 TD-LTE业务定位

首先对中国移动TD-LTE业务定位进行预判。

在TD-LTE预商用及商用初期：

（1）用户-----新发展“数据卡”用户，采用新USIM卡、新的IMSI、MSISDN号码段，采用多模单待数据卡终端；

（2）业务-----将支持高速数据业务、短信业务；

（3）漫游和切换-----支持TD-LTE网内漫游和切换、支持TD-LTE与2G/3G的网间漫游和切换。

在TD-LTE规模商用阶段：

（1）用户-----除数据卡用户外，将可能出现“不换MSISDN号码、不登记”使用TD-LTE终端（USIM卡）的用户。

（2）业务-----除数据业务及短信业务外，将支持TD-LTE手机终端的话音业务。

1.2 EPC核心网络引入策略分析

结合在不同阶段TD-LTE业务定位及各省TD-LTE无线网络建设部署及网络覆盖，各省EPC核心网络引入可采用以下两种方式。

方式1：新建2G/3G/LTE融合核心网元，初期只负责LTE无线网络接入，后期根据业务发展需要，逐步接入2G/3G用户，现有GPRS核心网络初期只功能简单升级，支持与EPC网元互通，后期再根据设备能力及网络覆盖需要开展部分网络升级改造，支持网络融合，如下图所示。

方式2：新建2G/3G/LTE融合核心网元，融合接入LTE/2G/3G业务；现有GPRS核心网设备部分升级改造支持融合接入。如下图所示。

两种引入方式分析如下。

方式1的引入方式，网络部署相对简单，适用于网络建设规模较小，网络只支持数据及短信类业务，数据卡终端移动性相对较少。该方式可避免对现网2G/3G业务造成影响，并可充分验证新平台融合设备的成熟度。

方式2的引入方式，网络部署相对复杂，对融合设备的成熟度要求高，新建融合设备与现网设备升级改造同步开展，存在影响现网2G/3G业务的风险。

基于此，为快速开展网络部署，降低对现网业务的影响，对各省EPC核心网络引入方式建议如下：

在预商用及商用初期，网络只支持数据集短信类业务。建议在各省集中部署新建2G/3G/LTE融合核心网元，初期只负责LTE无线网络接入（具备2G/3G接入功能）；同时考虑到随着2G/3G单用户数据流量的增加，现有GPRS网络设备容量将出现紧张和容量下降情况，预计将无空闲容量满足LTE用户需求，现网设备升级为融合接入设备对性能的影响还需要验证。为避免影响现网业务，现有GPRS核心网络基本保持现状，初期只功能简单升级，支持与EPC网元互通。

至商用规模部署阶段，TD-LTE网络除支持数据及短信类业务外，还将支持话音业务。该阶段各省新建的融合设备将根据设备利用率情况融合接入LTE/2G/3G业务；同时现网GPRS核心网元设备将根据设备支持情况、设备能力及网络覆盖情况综合考虑对部分网元进行升级改造，以支持融合接入，最终实现全融合的核心分组域网络。

2 EPC与现有GPRS网络融合组网方案

2.1 融合组网总体原则

（1）对现网业务影响最小原则；

（2）初期网络尽量简化原则；

（3）保护现有投资，长期维护成本最低原则；

（4）满足LTE网络规模长期发展需要原则。

2.2 融合网元部署方案建议

EPC与GPRS融合组网涉及5类网元的部署，如表1所示。

2.2.1 HSS/HLR

融合的HSS/HLR需具备HLR的业务逻辑、SAE-HSS的业务逻辑及HLR/HSS融合数据库功能。

融合HSS/HLR部署将分阶段剔除建议：

（1）预商用及商用初期，用户均为新发展的TD-LTE数据卡用户，不存在“不换号、不登记”的需求。因此，建议采用新建融合HSS/HLR方式。为避免对现有2G/3G网络造成影响，初期仅负责TD-LTE用户（包含其2G/3G业务数据），待网络稳定后，视设备利用率情况，再决定何时负责2G/3G用户；

（2）规模商用阶段，可能存在USIM卡“不换号（MSISDN）、不登记”的需求。可采用以下两种方案：

方案1：开放业务城市的现网HLR（存在“不换号”、“不登记”用户的HLR）全部升级改造为融合的HSS/HLR；

方案2：开放业务城市将直接新建融合的HSS/HLR，逐步替换现网老旧HLR。

2.2.2 MME/SGSN

融合MME/SGSN部署将分阶段考虑：

（1）预商用及商用初期，为避免对现有2G/3G网络造成影响，建议采用新建“融合设备”的方式，初期仅接入TD-LTE无线网络，待网络稳定后，视设备利用率情况，再决定何时接入2G/3G无线网络；

（2）规模商用阶段，新建“融合设备”，融合接入LTE/2G/3G用户，同时可对现网部分SGSN设备改造为MME/SGSN。改造的原则需综合考虑SGSN设备支持能力、设备容量及覆盖区内的TD-LTE业务需求，实现TD-LTE和2G/3G覆盖相同区域的无线网由同一MME/SGSN负责业务处理，减少LTE与2G/3G间的居间RA（TA）更新，同时提高现有设备利用率。

同时融合MME/SGSN需考虑其节点部署方案，即是集中设备还是分散设置？

主要考虑以下几方面因素：

（1）MME作为一个纯粹的控制面节点，为纯信令节点，不设计数据转发功能；

（2）MME与eNodeB之间采用IP方式连接，不存在传输带宽瓶颈和传输电路调度困难。MME与eNodeB之间本身就是采用“星形”组网模式；

（3）新建MME/SGSN后续将与现网升级改造后的SGSN/MME融合组Pool，因此其节点部署应尽量与现网SGSN部署的中心节点保持一致，避免不必要的网络割接调整及网络维护体系的变化；

（4）尽量占用更少的机房资源，更少的节点数量，以利于降低建设和维护成本。

基于此，本文建议省内MME/SGSN将集中设备，且采用大容量网元节点设置方式，并引入MME Pool保证网络安全可靠。

2.2.3 SAE-GW/GGSN

融合SAE-GW/GGSN部署将分阶段考虑：

（1）预商用及商用初期，为避免对现有2G/3G网络造成影响，建议采用新建“融合设备”的方式，初期仅接入TD-LTE无线网络，待网络稳定后，视设备利用率情况，再决定何时接入2G/3G无线网络：

（2）规模商用阶段，新建“融合设备”，融合接入LTE/2G/3G用户，同时可对现网部分GGSN设备改造为GGSN/SAE-GW。改造的原则需综合考虑GGSN设备支持能力、设备容量及覆盖区内的TD-LTE业务需求，同时提高现有设备利用率。

此外，在SAE-GW的部署中需考虑SAE-GW/GGSN是集中设备还是分散设置，何时需要网关下移。这个问题需结合LTE网络在不同阶段的业务特点来分析。

（1）预商用及商用初期，LTE只支持高速数据业务、短信业务，这类业务均属于典型的“点----服务器”型的数据业务。S-GW：S1接口采用IP承载方式，S-GW集中设置于分散设置对传输资源的占用差别不大，而集中设置更有利于提高设备利用率。P-GW：宜集中设置在与外部数据网业务平台的出口点；

（2）规模商用阶段，LTE除支持高速数据业务、短信业务外，将支持VoLTE话音业务，话音业务属于典型的“点---点”型业务。SAE-GW均应尽量靠近用户，以避免话路造成的路由迂回。

从以上分析可知，决定网关下移的关键因素是话音业务的开展及话音业务量。因此，结合各省现网GGSN的节点分布，提出SAE-GW/GGSN节点部署建议：

（1）预商用及商用初期，在以“点---服务器”型业务为主的情况下（无话音业务需求），建议各省SAE-GW/GGSN集中部署；

（2）规模部署阶段，针对话音业务这类“点---点”型业务，建议网关下移至各本地网，并采用专用APN；

（3）规模部署阶段，针对“点---服务器”型的数据业务，仍建议集中设备，并考虑与现网GGSN分布保持一致。

2.2.4 融合CG

融合CG部署将分阶段考虑：

（1）预商用及商用初期，为避免对现有2G/3G网络造成影响，建议采用新建“融合设备”的方式，初期仅负责LTE终端的计费，待网络稳定后，视设备利用率情况，再决定何时负责2G/3G终端计费；

（2）规模商用阶段，新建“融合设备”同时可对现网部分CG设备进行融合改造。

2.2.5 融合DNS

建设EPC核心网络，省内DNS和根DNS必须是融合的DNS。即省内DNS均改造为融合DNS，根DNS改造为融合根DNS，在GPRS DNS功能基础上引入EPC DNS域名系统，支持多次查找及按权重查询。

3 结束语

综上所述，采用融合组网方案建设部署TD-LTE的核心网络EPC将是未来核心网络的演进趋势。在EPC网络引入及实际部署中各省应坚持对现网业务影响最小原则，结合省内现有GPRS网络各网元的容量配置、设备现网负荷及厂家设备的融合改造支持能力综合考虑确定EPC引入方式及组网方案，以确保核心网络质量。

参考文献

【1】高峰等。TD-LTE技术标准语实现 北京：人民邮电出版社，2011

【2】王映民等。TD-LTE技术原理与系统设计。北京：人民邮电出版社 2010

【3】庞韶敏，李亚波。3G UMTS与4G LTE----CS，PS，EPC，IMS。 北京：电子工业出版社，2011

nickyxiaowei

“当用户在LTE网内接收短消息时，用户短信中心需通过MSC与MME间SGs接口下发短消息或者MME经与MSC间的SGs接口将短消息发送至短信中心”
有点不太明白，请教下爱总，短信不是只能在2、3G下发么？HSS貌似没有MAP接口。LTE网主要是用来承载数据业务，要走语音业务需要怎样改造？

wenliu

短信是走SGs接口， MME讲短信转发至MSC, MSC递交给SMSC处理。

语音也可以使用SGs接口来完成CSFB。

或者在GTP-U中封装SIP，PGW -> PCSCF， VoLTE

nickyxiaowei

wenliu 发表于 2013-3-6 23:03
短信是走SGs接口， MME讲短信转发至MSC, MSC递交给SMSC处理。

语音也可以使用SGs接口来完成CSFB。

明白了，谢谢！