4G核心网融合组网的技术分析与研究

4G核心网融合组网的技术分析与研究

高铁冬

黑龙江省鹤岗电信分公司，黑龙江鹤岗154100

摘要：移动通信的不断发展，促进着网络集中化、高速化发展，为了满足用户逐渐提高的网络要求，适应移动通信越来越多的业务范围，全球范围内的LTE-EPC网络时代已经到来，进行4G核心网融合组网技术的研究，有利于提高网络的运行效率，降低网络建设的投资成本，对移动通信的发展具有重要的现实意义。本文从概述EPC核心网入手，分析了EPC核心网融合的重要性和具有的优势，通过叙述SGSNPool、MMEPool技术，对池化组网的分析，希望对4G核心网融合组网的技术分析与研究提供有益参考。

关键词：4G核心网；EPC；融合组网；分析与研究

移动通信的高速发展不断促进者移动互联网业务和种类的增加，同时还要面对网络智能终端不断增长，4G核心网络的建设提出了新的挑战。特别是LTE网络规模的扩大，逐渐成为了运行商流量经营的核心载体；面对数据传输过程中速率和系统容量的改变，传输过程中采用了多输入和多输出的技术方案，人们对移动网络日益增长的需要，促使4G核心网融合组网的研究和建设。现阶段全球范围的运营商都投入到LTE-EPC的网络建设中，不断进行性能测试，完善建网方案，以提供更加平稳、安全的网络系统，为了提高网络和设备的利用率，有效控制网络建设的投资，4G核心网融合组网技术的发展是大势所趋。

一、EPC核心网概述

4G核心网（EvolvedPacketCore，EPC）在数据网络交换和数据传输中具有明显优势，实现扁平化网络模型数据传输的同时能够保证数据网络保持高速交换，同时可以具备传统2G、3G数据网络不具备的一些功能，例如数据交换、用户签约数据等储备功能，将传统数据网络中媒体转发和信令控制功能分离为两个网元，增加了灵活性，通过承载和分离的概念将网络传统构架进行整合，两个网元实现了分组核心网络的合理控制。例如转发和流媒体的处理可以由S-GW来完成；MME完成信令处理和移动管理功能的实现；PCRF可以有效完成计费功能以及QoS功能。4G核心网络构架层次减少，扁平化特点突出，传统基站控制器节点被替代，数据传输节点由4个减少为2个，提高了网络构架的运行效率；而且4G核心网络构架根据IP进行接口设计和接口的规划，支持多种网络接入方式，是典型的融合构架；4G网络构架是以分组域形式存在的，形成了现阶段我国移动通信网络业务基本承载网络构架[1]。

EPC核心网络搭建主要依靠分组域和电路域之间形成链接，来实现LTE用户和LTE网络区域之间的数据业务切换和数据业务的漫游，例如用户手机语音、短信业务。一般EPC核心网络的CE接入方案是，CS域CE设备是S6a接口在MME和HSS之间时实现IP承载网互联的方案；PS域CE设备是Gx接口在SAE和PCRF之间时实现IP承载网互联的方案。

二、EPC核心网融合的重要性

现代化通信技术的不断发展注定LTE网络规模的扩大，传统的2G/TD用户势必会形成向LTE用户进行转移的趋势，转移的过程中会造成现阶段网络资源的空闲，相应的设备利用率会极大程度的下降，这就注定了EPC核心网融合的大势所趋；LTE技术投入应用，操作频繁或终端讯息传递会影响到运营商的运行，独立设置的EPCSAE-GW和GSM/TGGSN难以确保运行的稳定性，在LTE和GSM/TD进行网络中断切换操作是会导致网络鉴权失效和数据中断的情况[2]。

三、融合组网优势

融合组网在管理与维护方面具有很大优势，节点的减少可以有效对网络结构进行精简，降低了网络维护的成本，同时方便了网络维护和管理；融合组网可以有效实现数据资源的共享，延长板卡寿命，杜绝了2G和3G用户转化为LTE用户过程中导致的资源浪费现象，降低了投资浪费风险，提高了整体投资效益；MME和SGSN融合网络切换操作由网元变成设备的内部处理，提高了操作时的效率，降低了时延，可以保证网络操作的流畅性和连续性[3]。

四、SGSNPool、MMEPool技术

（一）SGSNPool技术

池化概念是3GPPTS23.236技术规范中提出的多个核心网络节点组成池区的概念,在SGSN池组内每个基站控制器（BSC）和无线网络控制器(RNC)都与SGSN节点存在物理练习或逻辑联系，以此来保证所有的BSC和RNC可以可以得到SGSN所提供的服务。池化概念的实现涉及到网络资源标始(NetWorkResourceIdentifier，NRK)是SGSNPool中的重要参数，同时还涉及到非接入层网络节点选择功能（NNSNodeSelectionFunction，NNSF）这一关键功能，无线侧控制网元BSC和RNC尚部署NSF算法，通过预设的负荷容量银子完成负载均衡。

（二）MMEPool技术

MME池组概念是在3GPPTS36.300、413技术中提出，在MME池组中每个演进型NodeB（eNodeB）都与MME节点存在物理联系或逻辑联系，以保证所有的eNodeB都可以接受MME设备提供的服务。EPC核心网中，控制与承载分离，设置多套MMEPool可以有效保证用户的网络接入的安全性和稳定性，MME完成用户负载均衡的工作流程类似于SGSNPool的工作流程，MMEPool中的重要参数是全球唯一移动性管理实体身份（FloballyUniqueMobilityManagemententity，GUMMEI），关键功能是指非接入层网络节点选择功能（NNSNodeSelectionFunction，NNSF）。

（三）GSN与MMEPool技术

EPC网络要求MME网元必须进行池化组网建设，同时优化了SGSNPool建设中的NRI服用问题，从而降低了池组规划难度。NNSF功能也发生了一定变化，更加适应现阶段的网路构架；同时符合均衡算法从预设静态方式转变为动态负荷容量因子分发，这样的转变极大的发挥了池化组网的优势，提高了网络构建和运行的安全性[4]。

结语：

移动通讯业务的不断发展导致现阶段用户需求逐渐增加，数据流量呈现高速增长的趋势，对现阶段的移动网络建设和平稳运行造成了一定的冲击，面对全球化的LTE-EPC网络建设，我国移动通讯也要积极提升网络建设和网络运行的承载能力，顺应LTE-EPC网络建设的整体趋势，以更好的应对移动通讯业务需求量的增加，为用户提供品质化、连续性高、安全性好的网络使用体验。4G核心网融合组网技术还要在时间操作和应用中不断进行研发和完善，以适应产业化的需求，所以要求相关研发人员和技术人员不断通过技术实践和应用实现4G核心网融合网技术的更高追求。

参考文献：

[1]曹景镇,于永伟,武剑.PRAN与核心网CE融合组网方案研究[J].信息技术与信息化,2018,(12):222-223.

[2]程思远.4G核心网融合组网的技术分析与研究[J].数字通信世界,2017,(11):85,274.

[3]赵雯,徐本政.核心网融合组网策略研究[J].科技资讯,2017,15(4):17-18.

[4]王佳.EPC核心网的融合组网分析[J].数字通信世界,2016,(3):56-57.

[5]苏耀星.浅析4G和5G融合组网部署方案[J].通讯世界,2019,26(3):75-77.

[6]郭胜男,沙伟亮.EPC与传统核心网的融合组网分析[J].电脑迷,2016,(4):159.