EPC构建融合的无线分组核心网

      向LTE平滑演进，高性能可扩展的融合无线分组核心网是最终目标，实现该目标打造一个专为LTE设计且向下兼容现网的全新EPC才是关键，上海贝尔的融合网络方案UWPC可以助力无线运营商实现这个目标。

　　  全球各大运营商已经或正在准备进行LTE试验网建设。当LTE试验网成熟稳定后，运营商将规模部署LTE，并实现与2G、3G互联。为优化网络结构，降低网络综合成本，运营商期望将无线多接入技术统一到一个公共的无线核心网络上，即融合的无线分组核心网络。

      上海贝尔UWPC系统架构示意图
 
　　  如何实现无线分组核心网的融合，存在两种路径：一种是在现有部署的2G/3G核心网设备上升级支持EPC；一种是部署全新的EPC设备，向下支持2G/3G分组核心网功能，逐步替换现有2G/3G分组核心网。

　　  EPC对分组核心网演进的影响

　　  LTE具备更大的系统容量和更高的性能，现有2G/3G无线核心网络无法提供LTE业务所需的高性能和扩展性，为此3GPP提出了一个全新的EPC架构，支持LTE更高的吞吐量和更低时延，满足LTE提供具有增强QOE的高级实时和富媒体业务的需求。

　　  1.EPC和2G/3G的功能比较

　　  与2G/3G无线核心网相比，EPC具有控制平面和数据平面完全分离、扁平化IP结构等突出特点。为了适应LTE网络和多业务需求，EPC的引入带来完全不同的根本性变化。

　　  2.EPC需求分析

　　  LTE用户必须通过分组核心EPC接入各种应用网络，这要求EPC具有更高的可靠性和更优的性能。因为LTE网络是扁平化的全IP架构，电路域不再存在，EPC负责实时语音和视频业务，这需要端到端的QoS，有别于传统的尽力传送业务，这在无线核心网络中首次成为一个关键需求。

　　  SAEGW汇聚来自上千个eNB和上百万用户的流量，需要更大的信令处理能力。相对于2G/3G，在EPC中已经没有RNC来汇聚流量，SGW需要直接汇聚上千个eNB的S1-U接口。特别地，由于用户快速移动导致SGW变化，会大量增加SGW的信令负荷。因此，SGW在信令处理上需要更强的扩展性，这个需求比提高吞吐量更为重要。

　　  此外，吞吐量、时延、有效用户容量、承载建立时间、流量分析能力是SAEGW的基本需求。

　　  融合网络需全新EPC网元

　　  融合网络是无线运营商追求的终极目标，那么是在现有网络上升级还是新建呢？问题的关键是现有2G/3G核心网是否能够升级满足LTE长期需求？升级成本是否足够大，是否需要增加硬件？是否对现网稳定带来隐患？升级现有2G/3G网络的风险在于，原本设计支持低速2G/3G业务的产品或许无法扩展支持“扁平化”无线宽带IP网络。

　　  1.SAEGW

　　  当前2G/3GxGSN平台升级LTE包处理能力将会大量消耗系统容量，导致更高的时延，更低的性能，性能/功能大打折扣。现有xGSN设备升级不足以满足LTE长期需求，不具备业务扩展能力以支持LTE，需要全新的SAEGW网元。

　　  2.MME

　　  当前，现网SGSN基本上可升级提供MME功能，但在扩展性和性能等组网效率上远低于专为LTE设计的MME平台，主要体现在如下方面：

　  　*大量eNB的S1接口(成千上万个的eNB/MMEvs.几百个RNC/SGSN)；
 
　　  *MME信令和寻呼量大大高于2G/3G网络，任何HO(eNB之间，IRAT)均需MME；

　　  *若需增加SGSN硬件板卡支持MME的功能，则系统的承载容量和功能均受影响。

　　  3.优化部署

　  　EPC承载和控制完全分离特点决定了EPC网元部署方式更灵活，MME和SAEGW可独立地优化设计，如MME集中可以降低管理成本、提高运营效率，SAEGW分布利于提高网络性能。因此，现网2G/3G核心网升级难以满足运营商更低OPEX、更高性能、更高扩展性的要求。

　　  现有2G/3G分组核心网升级可能满足融合网络的短期过渡之需，但无法优化达到大规模LTE网络部署的长期需求，部署专为LTE设计的全新EPC是最佳选择。[page]

      融合无线核心网演进策略

　　  无线运营商演进的最终目标是为无线多接入环境提供融合的、高性能的、可扩展的无线分组核心网络。为了达成这一目标，以全新的功能强大的EPC平台建设LTE网络，然后吸收合并现有核心网网元到新建的EPC网元中，最终实现统一的融合核心网络。为了最大限度地减少对现有2G/3G网络的影响，建议分步实施向SAE融合网络的平滑演进。

　　  第一步：新建SAE网络，LTE和2G/3G没有互联，不影响现有2G/3G；

　　  第二步：LTE通过Gn/Gp与Pre-R8SGSN互联，MME、SAEGW支持Gn接口，实现与2G/3G网络之间的移动，不需要改造现网；

　  　第三步：将SGSN功能集成到MME中，将GGSN功能集成到SAEGW中，逐步将SGSN和GGSN拆除，最终实现融合。

　　  上海贝尔融合的UWPC

　　  上海贝尔提出了高性能可扩展的融合无线分组核心解决方案UWPC(UltimateWirelessPacketCore)，如左图所示。UWPC主要由几个关键融合硬件平台构成：

　　  *7750SR无线网关：基于7750SR，单一平台支持S-GW、P-GW和GGSN；

　  　*9471WMM：基于ATCA2高性能平台，单一平台支持MME和SGSN功能；

　　  *5780DSC：基于ATCA2架构的PCRF平台，提供灵活的业务和计费策略控制；

　  　*5620SAM：统一管理UWPC网元集成网络和业务管理，提高运营管理效率。

　　  这些UWPC融合平台为高性能可扩展的融合分组核心网而设计定制，消除了现有2G/3G分组核心网存在的问题，无论从功能、性能还是灵活性上均体现了上海贝尔UWPC方案的竞争优势：

　　  *从回程的路由汇聚、无线网关到骨干路由采用统一的7750SR平台，实现投资成本和运营效率的最大化；

　　  *根据部署需求，7750SR软件可灵活地定义为SGW、PGW或GGSN，或SGW/PGW/GGSN共存；

　  　*7750SR无线网关可提供160Mpps(包长300字节)的包转发性能，无需额外硬件可提供80Gbps的深度包检测(DPI)能力，远超现有GGSN或SAEGW平台；

　　  *内置芯片基于每SDF的H-QoS机制，提供差异化QoS和内容计费功能；

　　  *继承了7750SR业界领先的IP业务路由、高可靠(NSR/NSS/双机备份)、OAM等技术优势；

　  　*9471WMM集成2GSGSN、3GSGSN和MME功能，提供业界领先的系统容量，无论用户容量、基站数量还是信令处理；

　  　*创新专利寻呼算法，提高寻呼效率，减少了信令对系统资源的开销；

　　  *数据分析工具PCMD，提供实时诊断和排除手段，优化小区和设备性能；

　　  *5780DSC与5750SSC共平台(相同的硬件平台，共享的软件架构)，便于实现无线和固网的业务策略的融合；

　  　*端到端地统一管理EPC所有网元，并集成应用和业务管理，标准的北向接口可快速有效地实现与现网OSS集成。

　　  向LTE平滑演进，一个高性能可扩展融合无线分组核心网是运营商追求的目标。为了实现这个目标，现网升级只是短期策略而并非最佳选择，打造一个专为LTE设计且向下兼容现网的全新EPC才是正道。上海贝尔的融合网络方案UWPC可以助无线运营商实现这个目标。