全球各大運(yùn)營商已經(jīng)或正在準(zhǔn)備進(jìn)行LTE試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)。當(dāng)LTE試驗(yàn)網(wǎng)成熟穩(wěn)定后，運(yùn)營商將規(guī)模部署LTE，并實(shí)現(xiàn)與2G、3G互聯(lián)。為優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低網(wǎng)絡(luò)綜合成本，運(yùn)營商期望將無線多接入技術(shù)統(tǒng)一到一個(gè)公共的無線核心網(wǎng)絡(luò)上，即融合的無線分組核心網(wǎng)絡(luò)。
上海貝爾UWPC系統(tǒng)架構(gòu)示意圖
如何實(shí)現(xiàn)無線分組核心網(wǎng)的融合，存在兩種路徑：一種是在現(xiàn)有部署的2G/3G核心網(wǎng)設(shè)備上升級支持EPC；一種是部署全新的EPC設(shè)備，向下支持2G/3G分組核心網(wǎng)功能，逐步替換現(xiàn)有2G/3G分組核心網(wǎng)。
EPC對分組核心網(wǎng)演進(jìn)的影響
LTE具備更大的系統(tǒng)容量和更高的性能，現(xiàn)有2G/3G無線核心網(wǎng)絡(luò)無法提供LTE業(yè)務(wù)所需的高性能和擴(kuò)展性，為此3GPP提出了一個(gè)全新的EPC架構(gòu)，支持LTE更高的吞吐量和更低時(shí)延，滿足LTE提供具有增強(qiáng)QOE的高級實(shí)時(shí)和富媒體業(yè)務(wù)的需求。
1.EPC和2G/3G的功能比較
與2G/3G無線核心網(wǎng)相比，EPC具有控制平面和數(shù)據(jù)平面完全分離、扁平化IP結(jié)構(gòu)等突出特點(diǎn)。為了適應(yīng)LTE網(wǎng)絡(luò)和多業(yè)務(wù)需求，EPC的引入帶來完全不同的根本性變化。
2.EPC需求分析
LTE用戶必須通過分組核心EPC接入各種應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，這要求EPC具有更高的可靠性和更優(yōu)的性能。因?yàn)長TE網(wǎng)絡(luò)是扁平化的全I(xiàn)P架構(gòu)，電路域不再存在，EPC負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)語音和視頻業(yè)務(wù)，這需要端到端的QoS，有別于傳統(tǒng)的盡力傳送業(yè)務(wù)，這在無線核心網(wǎng)絡(luò)中首次成為一個(gè)關(guān)鍵需求。
SAEGW匯聚來自上千個(gè)eNB和上百萬用戶的流量，需要更大的信令處理能力。相對于2G/3G，在EPC中已經(jīng)沒有RNC來匯聚流量，SGW需要直接匯聚上千個(gè)eNB的S1-U接口。特別地，由于用戶快速移動(dòng)導(dǎo)致SGW變化，會(huì)大量增加SGW的信令負(fù)荷。因此，SGW在信令處理上需要更強(qiáng)的擴(kuò)展性，這個(gè)需求比提高吞吐量更為重要。
此外，吞吐量、時(shí)延、有效用戶容量、承載建立時(shí)間、流量分析能力是SAEGW的基本需求。
融合網(wǎng)絡(luò)需全新EPC網(wǎng)元
融合網(wǎng)絡(luò)是無線運(yùn)營商追求的終極目標(biāo)，那么是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上升級還是新建呢？問題的關(guān)鍵是現(xiàn)有2G/3G核心網(wǎng)是否能夠升級滿足LTE長期需求？升級成本是否足夠大，是否需要增加硬件？是否對現(xiàn)網(wǎng)穩(wěn)定帶來隱患？升級現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)在于，原本設(shè)計(jì)支持低速2G/3G業(yè)務(wù)的產(chǎn)品或許無法擴(kuò)展支持“扁平化”無線寬帶IP網(wǎng)絡(luò)。
1.SAEGW
當(dāng)前2G/3GxGSN平臺(tái)升級LTE包處理能力將會(huì)大量消耗系統(tǒng)容量，導(dǎo)致更高的時(shí)延，更低的性能，性能/功能大打折扣。現(xiàn)有xGSN設(shè)備升級不足以滿足LTE長期需求，不具備業(yè)務(wù)擴(kuò)展能力以支持LTE，需要全新的SAEGW網(wǎng)元。
2.MME
當(dāng)前，現(xiàn)網(wǎng)SGSN基本上可升級提供MME功能，但在擴(kuò)展性和性能等組網(wǎng)效率上遠(yuǎn)低于專為LTE設(shè)計(jì)的MME平臺(tái)，主要體現(xiàn)在如下方面：
*大量eNB的S1接口(成千上萬個(gè)的eNB/MMEvs.幾百個(gè)RNC/SGSN)；
*MME信令和尋呼量大大高于2G/3G網(wǎng)絡(luò)，任何HO(eNB之間，IRAT)均需MME；
*若需增加SGSN硬件板卡支持MME的功能，則系統(tǒng)的承載容量和功能均受影響。
3.優(yōu)化部署
EPC承載和控制完全分離特點(diǎn)決定了EPC網(wǎng)元部署方式更靈活，MME和SAEGW可獨(dú)立地優(yōu)化設(shè)計(jì)，如MME集中可以降低管理成本、提高運(yùn)營效率，SAEGW分布利于提高網(wǎng)絡(luò)性能。因此，現(xiàn)網(wǎng)2G/3G核心網(wǎng)升級難以滿足運(yùn)營商更低OPEX、更高性能、更高擴(kuò)展性的要求。
現(xiàn)有2G/3G分組核心網(wǎng)升級可能滿足融合網(wǎng)絡(luò)的短期過渡之需，但無法優(yōu)化達(dá)到大規(guī)模LTE網(wǎng)絡(luò)部署的長期需求，部署專為LTE設(shè)計(jì)的全新EPC是最佳選擇。
無線運(yùn)營商演進(jìn)的最終目標(biāo)是為無線多接入環(huán)境提供融合的、高性能的、可擴(kuò)展的無線分組核心網(wǎng)絡(luò)。為了達(dá)成這一目標(biāo)，以全新的功能強(qiáng)大的EPC平臺(tái)建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)，然后吸收合并現(xiàn)有核心網(wǎng)網(wǎng)元到新建的EPC網(wǎng)元中，最終實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的融合核心網(wǎng)絡(luò)。為了最大限度地減少對現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡(luò)的影響，建議分步實(shí)施向SAE融合網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)。
第一步：新建SAE網(wǎng)絡(luò)，LTE和2G/3G沒有互聯(lián)，不影響現(xiàn)有2G/3G；
第二步：LTE通過Gn/Gp與Pre-R8SGSN互聯(lián)，MME、SAEGW支持Gn接口，實(shí)現(xiàn)與2G/3G網(wǎng)絡(luò)之間的移動(dòng)，不需要改造現(xiàn)網(wǎng)；
第三步：將SGSN功能集成到MME中，將GGSN功能集成到SAEGW中，逐步將SGSN和GGSN拆除，最終實(shí)現(xiàn)融合。
上海貝爾融合的UWPC
上海貝爾提出了高性能可擴(kuò)展的融合無線分組核心解決方案UWPC(UltimateWirelessPacketCore)，如左圖所示。UWPC主要由幾個(gè)關(guān)鍵融合硬件平臺(tái)構(gòu)成：
*7750SR無線網(wǎng)關(guān)：基于7750SR，單一平臺(tái)支持S-GW、P-GW和GGSN；
*9471WMM：基于ATCA2高性能平臺(tái)，單一平臺(tái)支持MME和SGSN功能；
*5780DSC：基于ATCA2架構(gòu)的PCRF平臺(tái)，提供靈活的業(yè)務(wù)和計(jì)費(fèi)策略控制；
*5620SAM：統(tǒng)一管理UWPC網(wǎng)元集成網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)管理，提高運(yùn)營管理效率。
這些UWPC融合平臺(tái)為高性能可擴(kuò)展的融合分組核心網(wǎng)而設(shè)計(jì)定制，消除了現(xiàn)有2G/3G分組核心網(wǎng)存在的問題，無論從功能、性能還是靈活性上均體現(xiàn)了上海貝爾UWPC方案的競爭優(yōu)勢：
*從回程的路由匯聚、無線網(wǎng)關(guān)到骨干路由采用統(tǒng)一的7750SR平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)投資成本和運(yùn)營效率的最大化；
*根據(jù)部署需求，7750SR軟件可靈活地定義為SGW、PGW或GGSN，或SGW/PGW/GGSN共存；
*7750SR無線網(wǎng)關(guān)可提供160Mpps(包長300字節(jié))的包轉(zhuǎn)發(fā)性能，無需額外硬件可提供80Gbps的深度包檢測(DPI)能力，遠(yuǎn)超現(xiàn)有GGSN或SAEGW平臺(tái)；
*內(nèi)置芯片基于每SDF的H-QoS機(jī)制，提供差異化QoS和內(nèi)容計(jì)費(fèi)功能；
*繼承了7750SR業(yè)界領(lǐng)先的IP業(yè)務(wù)路由、高可靠(NSR/NSS/雙機(jī)備份)、OAM等技術(shù)優(yōu)勢；
*9471WMM集成2GSGSN、3GSGSN和MME功能，提供業(yè)界領(lǐng)先的系統(tǒng)容量，無論用戶容量、基站數(shù)量還是信令處理；
*創(chuàng)新專利尋呼算法，提高尋呼效率，減少了信令對系統(tǒng)資源的開銷；
*數(shù)據(jù)分析工具PCMD，提供實(shí)時(shí)診斷和排除手段，優(yōu)化小區(qū)和設(shè)備性能；
*5780DSC與5750SSC共平臺(tái)(相同的硬件平臺(tái)，共享的軟件架構(gòu))，便于實(shí)現(xiàn)無線和固網(wǎng)的業(yè)務(wù)策略的融合；
*端到端地統(tǒng)一管理EPC所有網(wǎng)元，并集成應(yīng)用和業(yè)務(wù)管理，標(biāo)準(zhǔn)的北向接口可快速有效地實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)網(wǎng)OSS集成。
向LTE平滑演進(jìn)，一個(gè)高性能可擴(kuò)展融合無線分組核心網(wǎng)是運(yùn)營商追求的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，現(xiàn)網(wǎng)升級只是短期策略而并非最佳選擇，打造一個(gè)專為LTE設(shè)計(jì)且向下兼容現(xiàn)網(wǎng)的全新EPC才是正道。上海貝爾的融合網(wǎng)絡(luò)方案UWPC可以助無線運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。