2/3G分组域核心网向4G的演进

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本文摘自中国新通信期刊。作者：纪伟。作者单位：中兴通讯南京研发中心

一 引言

世界上大多移动运营商正在经历着电信市场的巨大变革： 随着数据业务在营收和流量方面指数级的增长， 语音业务的增长已经被忽略不计了。不久的将来也许语音业务将会被其他通信业务彻底代替。而移动宽带技术的
发展，从传统的GPRS，到 3G 网络 WCDMA/CDMA 2000的大规模部署， 3.5G 网络 HSPA/EVDO 的广泛应用， 正在推动这一变革。终端用户的需求也永无止境， 他们需要得到更多：时刻保持在线， 更高的接入带宽， 更高的接入速度， 无缝移动， 更低的价格。而 4G LTE 网络技术的成熟，将使用户的想法成为现实。

二、 演进分析

2G/3G PS 和 4G EPC 的差异

为了平滑的演进，先对 2G/3G PS 和 4G EPC 按照3GPP 的定义进行一个比较

2G PS：（1）核心网分为 CS 和 PS 域， CS 提供语音服务， PS 提供数据服务； （2） 控制面和用户面合一； （3） 最大下载速率EDGE 460kbps。

3G PS：（1）核心网分为 CS 和 PS 域， CS 提供语音服务， PS 提供数据服务； （2） HSDPA 部署后，最大下载速率大于 10Mbps； （3） 可以部署 Direct Tunnel， 控制面从用户面分离， 网络扁平化。

EPC（1） 控制面从用户面分离， 扁平网络； （2） CS 消亡， EPC 提供所有电信业务； （3）最大下载速率大于100Mbps； （4） 既支持 3GPP也支持非3GPP标准接入。

LTE网络部署对现网2/3G的影响（1） 独立网元用户承载数量在 2-5 百万， 甚至更多； （2） 接口吞吐量从 1Gbps增加到 10Gbps,所以GPRS 核心网相邻设备， 比如交换机，路由器， 防火墙等需要升级支持到 10GE速率； （3） 随着用户和智能终端的增加，以及频繁的 2/3G 到 LTE 网络的切换， 需要避免网络信令风暴。

运营商面临的挑战

在 2G/3G PS 核心网向 4G EPC 移动宽带演进过程中， 不同阶段， 运营商会面临不同的挑战。

阶段1：EPC部署初期：（1） 现网核心网升级或者新建EPC； （2） 初始阶段部署的关键技术 （和现网的互操作） 。

阶段2：部署的EPC服务于宽带数据业务（1） LTE网络之外数据业务继续可用； （2） 减少多网络的维护费用。

阶段3：LTE/EPC服务于所有业务（1） 如何为 LTE 用户引入语音服务； （2）所有业务操作的 QoS 保证和业务控制； （3） 是现有网络改造还是替换？

LTE/EPC演进中的关键点

3GPP 定义 LTE/EPC 的整体目标是提供更好的数据速率， 更低的时延， 并优化包传输。在核心网 EPC侧， 还有一个目标是支持不同的无线接入技术，包括传统 GU（GSM/UMTS） 接入和非 3GPP 标准接入 （non-3GPP） 技术，比如 WiFi，从而在不同接入网络之间提供移动和连续无缝的完美用户体验。

基于以上目标， 从核心网 EPC的角度， 在 2/3/4G 平滑演进中， 有如下关键问题需要考虑： （1） 语音 QoS 总是吸引用户的第一要素， 也是帮助运营商维持或者提高市场地位的关键因素， 所以必须保证高质量的语音； （2） 移动宽带（Mobile Broadband） 对大多数的 3G/4G 运营商来说总是杀手锏， 所以需要提供大容量的智能网络 （DPI 技术等） ； （3）目标网络应该支持灵活的策略计费控制 （PCC） ； （4） 应该是融合网路， 同时支持 2/3/4G， 节省投资成本和运维成本（OPEX and CAPEX.） ； （5）应该支持越来越多的互联网业务， 同时需要提高业务管理和控制能力； （6） 面向未来， 易于平滑扩容和升级。

三、 目标网络

在演进初期，通过现网 PS 直接升级， 或者新建 EPC两种方式来改造网络。不管运营商采用了哪种方式，最终核心网演进的结果都是融合的， 不同之处是从现网升级支持 4G，还是新部署4G 将现网 2/3G 融入融合核心网解决方案通过 2/3G 和 LTE 软硬件资源共享， 运营商可以选择仅部署一个最大容量的融合核心网， 保证 2/3G 和 LTE 所有业务正常运营的同时降低成本。随着 2/3G 用户逐渐转换为LTE 用户， 2/3G 的运维成本将逐渐减少，最终完全转换为 LTE用户， 融合核心网也将完全转换为EPC功能。

四、 结束结

随着 LTE 终端的发展和普及， EPS 网络的部署在通讯行业也将越来越成熟。 在网络升级过程中， 平滑的， 用户无感知的网络部署，不仅能为运营商节省投资， 也可以为用户带来更完美的体验。本文对核心网从 2/3G PS 平滑升级到 EPC 进行了分析， 并给出了实施方案，实际应用中还有一些细节需要关注。