TD―LTE核心网EPC引入关键技术分析
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【摘 要】EPC核心网采用控制与承载相分离的架构，其组网模式与现有分组域相比将发生变化。笔者在论述EPC核心网的架构基础上，对td-lte技术EPC引入关键技术予以介绍和总结，且提出方案建议，可供参考借鉴。
【关键词】EPC核心网；架构；2G/3G；互操作；关键技术
随着3G技术的发展，如何进一步提升无线网络带频，支持更高速率的数据业务，成为了业界关注的焦点。2004年12月，3GPP在希腊雅典会议制定了长期演进计划（Long Term Evolution，LTE），由LTE所带来的全新网络架构也成为业界研究的重点。不同于2G/3G网络，LTE之上没有传统的电路域核心网，原有的分组域（PS）网络演进成全新的epc。作为LTE之上唯一的核心网络，EPC的重要性是毋庸置疑的。随着LTE技术在移动无线网络中的引入，2G/3G分组域将向EPC架构演进，为此，本文重点探讨中国移动核心网（2G/3G分组域）向EPC演进的思路及其关键技术。
1 EPC技术
EPC核心网主要由移动性管理设备（MME）、服务网关（S-GW）、分组数据网关（P-GW）及存储用户签约信息的HSS和策略控制单元（PCRF）等组成。其中MME负责移动性管理、信令处理等功能，S-GW负责媒体流处理及转发等功能，P-GW则仍承担GGSN的职能。HSS的职能与HLR类似，但功能有所增强，新增的PCRF主要负责计费、QoS等策略。EPC架构中各功能实体间的接口协议均采用基于IP的协议。
2 中国移动EPC试验网情况
工信部于2010年12月批复同意TD-LTE规模试验总体方案之后，中国移动已开始在上海、杭州、南京、广州、深圳、厦门六城市建设TD-LTE规模技术试验网。
在第一阶段测试中，为迅速部署试验网络，尽量减少对现网影响，EPC网络采用独立组网方式，该阶段重点验证MME、S-GW/P-GW、HSS等主设备基本功能。
在后续测试中，需结合实际运营需求，考虑EPC与现有2G/3G融合组网的方式，对规模组网复杂场景下的增强功能及关键技术进行验证，包括与2G/3G互操作、短消息、跨厂家互通等，为大规模商用建设及运营积累经验。
3 中国移动EPC演进思路
中国移动现有核心网向EPC演进的思路可以借鉴2G核心网向3G核心网演进的思路。
3.1 2G核心网向3G核心网的演进思路
（1）共核心网：2G/3G共用核心网，减少了切换和位置更新，提升了网络效率，适应2G用户到3G的平滑迁移，便于资源共享。
（2）3G技术2G化：在3G引入之前核心网提早引入R4软交换设备，实现承载与控制分离。
2G向3G演进策略已经在现网得到验证与成熟应用，EPC演进策略可以同步借鉴，以实现运营商网络资源利用的最大化。
3.2 2G/3G网络向EPC演进思路
（1）共核心网：2G/3G/4G共用核心网，减少了切换和位置更新，提升网络效率，适应2G/3G用户平滑迁移到4G，便于资源共享。
（2）4G技术3G化：在LTE引入之前核心网提早引入R8标准，实现用户名与控制面的分离。
因此，从当前的2G/3G共核心网，到2G/3G/LTE统一EPC试点，再到2G/3G/LTE统一EPC商用，最终实现支持多种接入的融合分组网是网络演进的目标，是网络部署的最终方向。
4 中国移动EPC引入关键技术分析
4.1 EPC网元的部署方式
结合在不同阶段TD-LTE业务定位及各省TD-LTE无线网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/3GLTEG融合核心网元，初期只负责LTE无线网络接人，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，支持融合接入，如图1所示。
方式2：新建2G/3G/3G/LTE融合核心网元，融合接入LTE/2G/3G业务，现有GPRS核心网络部分升级改造支持融合接人。如图2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。
4.2 业务驱动EPC网关层次化部署
LTE部署初期，EPCGW采用集中部署的模式；在未来的网络部署中，对某些特殊业务的集中控制，如VPN等，集中式的网关依然需要。
分布式的网关部署将会成为未来网关的主要部署形势，网关随互联网IDC逐步下移，提升用户业务体验，降低传输成本；本地交换业务如P2P业务，IMS视频业务等需要网关下移，提升承载网效率。在网关下移初期，2G用户流量可能产生流量迂回问题，可以通过SGSN智能选择集中网关来解决。SGSN根据接入类型判别当前角色是2GSGSN，智能选择中心城市的EPCGW，避免流量迂回。
4.3 DT（Direct Tunnel）技术引入
从流量/信令收益比可以看出，假设激活附着比为30%，每包500字节，每条控制消息与每个用户面数据包对资源的消耗比为260：1。如图3所示，在每PDP流量达到23kbps以上时，存在引入DT的必要性。
在3GPPR7和R8版本中都存在DT定义，面向4G（LTE）的R8DT向EPC演进更加平滑。
DT引入策略：首先在数据业务热点地区，如省会城市或热点城市，当流量增长到一定程度，将SGSN升级支持S4接口，可选支持MME功能；GGSN升级为EPCGW。DT技术的引入，可以节省3G高数据流量带来的用户面投资；同时核心网提前做好向EPC演进的准备，LTE引入时核心网只需SGSN增加MME的License、将HLR与HSS融合即可。
4.4 构建EPC的Diameter信令网
EPC网络需要集中信令路由方案简化信令组网，采用Diameter Agent简化信令组网，提升信令网络的可靠性。建设初期，网络规模较小的时候采用一级组网，H-Agent和L-Agent可以合设。根据网络发展情况采用两级组网。
Diameter Agent有两种建设方案：
方案一：现网STP升级支持Diameter Agent功能，接入PS/EPC域业务。优点：可重用STP接入PS，新增DA功能投资小，网络部署快。缺点：增加STP信令负荷。
方案二：部署独立Diameter Agent功能。优点：Diameter组网和SS7/Sigtran组网各自独立，避免相互影响。缺点：两张信令网维护复杂，成本高。
5 结束语
总之，EPC作为一种全新的网络架构，具有诸多其他技术所没有的优点，通过EPC网络的部署，移动运营商在全业务运营时代将更加具有竞争力。但EPC技术的应用目前还处于起步阶段，对一些细节问题还需要完善，这有待于今后的实践和总结。
参考文献
[1] 柳晶.LTE/EPC新技术探讨[J]邮电设计技术，2010年03期
[2] 邱钧；吴倩；周远明.TD-LTE核心网EPC引入策略及组网方案研究[J]电信工程技术与标准化，2012年02期