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EPC核心網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)研究的論文
1 EPC概述
1.1 EPC系統(tǒng)架構(gòu)
隨著用戶需求的不斷提升和移動通信技術(shù)日趨成熟，更多的用戶和運營商開始關(guān)注寬帶無線接入的概念。同WiMAX和WiFi等無線接入方案的迅猛發(fā)展相比較，由3GPP所制定的WCDMA、HSUPA、HSDPA雖然在支持QOS和移動性方面有比較大的優(yōu)勢，但其在傳輸時延和無線頻譜利用率等方面較有劣勢。首先，當(dāng)前的數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)種類多而且數(shù)據(jù)量巨大，這就對空口的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率提出了較高的要求；其次，以O(shè)FDM技術(shù)作為核心的無線接入技術(shù)日趨成熟，空口速率的大幅提升可以變?yōu)楝F(xiàn)實。然而當(dāng)前由HSDPA提供的14.4 Mbit/s，由WCDMA所提供的2 Mbit/s的峰值速率已滿足不了需求。未解決上述問題，2004年底， 3GPP決定使用現(xiàn)在為3G分配的頻段，利用新技術(shù)來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，并為此制定了長期演進(jìn)（Evdo packet core，EPC-增強分組核心網(wǎng)）計劃LTE。EPC系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示[1]。
1.2 基于EPC系統(tǒng)架構(gòu)的用戶上網(wǎng)流程
用戶（手機(jī)或上網(wǎng)卡）上網(wǎng)的過程如下：Ue（終端發(fā)起附著請求-attach request通過無線網(wǎng)絡(luò)enodeb（4G無線）給MME（移動性管理實體））；MME通過APN（終端手機(jī)/上網(wǎng)卡上設(shè)置的接入點名（Access point name），例如：cmnet）找到SAE-GW，SAE-GW收到請求后會給出響應(yīng)給手機(jī)分配一個IP地址，手機(jī)/上網(wǎng)卡獲取地址后與SAE建立連接，默認(rèn)承載建立完成。用戶手機(jī)起上網(wǎng)業(yè)務(wù)時會發(fā)起serverce req（服務(wù)請求），通過SAE-GW到公網(wǎng)internet，公網(wǎng)DNS解析手機(jī)發(fā)起的URL對應(yīng)的公網(wǎng)IP地址后，返回新浪服務(wù)器地址，這樣手機(jī)會和服務(wù)器建立連接，用戶上網(wǎng)成功。
1.3 EPC-LTE建網(wǎng)策略
EPC-LTE建網(wǎng)遵循“混合組網(wǎng)、同步部署”策略，TDD、FDD共享EPC核心網(wǎng)。4G核心網(wǎng)要很好地兼容現(xiàn)有CDMA和EVDO網(wǎng)絡(luò)，并與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)具備良好的互操作能力，確保用戶在多種接入網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)體驗的連續(xù)性；LTE和CDMA采用統(tǒng)一的PCC（policy control charge，計費控制策略）管控策略，PCRF同時支持DO和LTE兩種接入方式進(jìn)行策略調(diào)度、分發(fā)和控制，為用戶提供統(tǒng)一的策略控制和業(yè)務(wù)體驗。話音業(yè)務(wù)初期選擇基于SvLTE的雙模雙待終端方案，由cdma 1x承載，待LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋完善后，適時引入VoLTE方式承接語音業(yè)務(wù)，VoLTE是基于IMS網(wǎng)絡(luò)上的語音業(yè)務(wù)，它解決了EPC 4G網(wǎng)絡(luò)語音問題。
1.4 EPC核心網(wǎng)特點
EPC核心網(wǎng)分骨干層、省份層兩級組網(wǎng)架構(gòu)；骨干層設(shè)置兩兩互為容災(zāi)備份的根DNS，同時，設(shè)置國際漫游關(guān)口iPGW、iDRA負(fù)責(zé)國際漫游信令和數(shù)據(jù)回傳；EPC核心網(wǎng)堅持大容量、少局所、集中化部署原則，每省新建一套EPC核心網(wǎng)，原則上優(yōu)先考慮省會城市異局址雙節(jié)點容災(zāi)備份；EPC核心網(wǎng)采用Pool組網(wǎng)方式，架構(gòu)SGW/PGW合一設(shè)置，HSS基于分布式架構(gòu)部署；為盡量減少對現(xiàn)網(wǎng)分組域的影響，現(xiàn)網(wǎng)分組域設(shè)備保持不變，eHRPD核心網(wǎng)相關(guān)網(wǎng)元HSGW和3GPP AAA采用新建方式，實現(xiàn)LTE與DO非優(yōu)化切換。
2 EPC核心網(wǎng)技術(shù)方案
2.1 組網(wǎng)設(shè)計EPC-CE部分
EPC網(wǎng)元在接入EPC CE時，要求如下：優(yōu)先采用靜態(tài)路由+BFD；可采用OSPF+三層交換機(jī)+VRRP；不推薦使用CE+VRRP方式接入[2]；不允許直接通過二層交換機(jī)透傳VRRP方式進(jìn)行接入，具體如圖2所示。
EPC CE與CN2 PE/ER互聯(lián)要求如下： EPC CE按照成對方式進(jìn)行新建，用來接入EPC網(wǎng)元； EPC CE與EPC網(wǎng)元放置同址機(jī)房；EPC CE成對與就近的兩臺CN2 PE進(jìn)行口字型互聯(lián)； EPC CE成對與所屬核心節(jié)點的城域ER進(jìn)行口字型互聯(lián)。
2.2 EPC核心網(wǎng)部分
EPC核心網(wǎng)在組網(wǎng)過程中，對于業(yè)務(wù)負(fù)荷分擔(dān)的組網(wǎng)，路由采用靜態(tài)路由+BFD模式；對于主備工作方式設(shè)備節(jié)點，組網(wǎng)要采用VRRP主備節(jié)點模式[2]；
2.3 各接口業(yè)務(wù)組網(wǎng)
1）各網(wǎng)元業(yè)務(wù)接口通過在MCE交換機(jī)上開啟LAN，保證二層隔離，避免同一個VLAN內(nèi)的廣播風(fēng)暴，和某些病毒通過二層網(wǎng)絡(luò)互通導(dǎo)致相互感染；
2）S1-MME/S1U/S5/S8/S11/S2a/S6b/S6d/Sgi口通過各自設(shè)備上1對SIPI板與2對MCE組網(wǎng)為負(fù)荷分擔(dān)模式，各接口間配置靜態(tài)路由+BFD進(jìn)行數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)，快速檢測出故障并將流量切換至備份鏈路以加快網(wǎng)絡(luò)收斂速度，從而保證業(yè)務(wù)繼續(xù)進(jìn)行，減小設(shè)備故障或鏈路故障對業(yè)務(wù)的影響、提高網(wǎng)絡(luò)的可用性、安全性；
3）HSS/SPR/AAA：容災(zāi)同步兩塊SIPI單板，每塊單板出一個千兆電口到CE ，需要2個接口IP地址，HSS側(cè)采用主備路由方式，CE采用靜態(tài)路+BFD模式；信令采用兩塊SIPI單板，每塊單板出一個千兆電口到CE，HSS側(cè)采用主備路由方式， CE采用靜態(tài)路由+BFD；
4）PCRF：2塊SIPI信令單板，每塊單板分別出一個GE電口到CE，采用PCRF側(cè)采用主備工作模式，只需要一個接口IP， CE配置一組VRRP與PCRF對接，作為PCRF的缺省網(wǎng)關(guān)；
5）DNS/DRA：每塊DNS/DRA刀片用2個GE口交叉連接到CE，2個GE配置為Teaming方式，只需要一個接口IP，CE為每塊DNS/DRA刀片配置一組VRRP，作為網(wǎng)元的缺省網(wǎng)關(guān)；
2.4 計費、營賬、監(jiān)聽組網(wǎng)
核心網(wǎng)后臺合設(shè)一對層三交換機(jī)8902，網(wǎng)管、計費、營帳、Gy口共用一對8902。8902配置48個電口、24個光口；8902啟用三層匯聚核心網(wǎng)后臺端口及路由，根據(jù)業(yè)務(wù)需求劃分VLAN；核心網(wǎng)與DCN之間部署一對H3C 5000C防火墻，防火墻配置12個電口、12個光口；核心網(wǎng)后臺接口工作在主備方式，支持靜態(tài)路由，要求后臺交換機(jī)啟用VRRP與核心網(wǎng)后臺接口對接；防火墻工作在主備方式，每臺防火墻下行用2個GE電口連接單臺8902，2個GE口分別承載網(wǎng)管、計費&營帳&在線計費，每臺防火墻上行也用2個GE口連接DCN，接口承載的業(yè)務(wù)和下行口相同；防火墻啟用層三模式，下行口、上行口分別歸屬不同的安全域，在防火墻上啟用域間策略，限制網(wǎng)管、計費中心對核心網(wǎng)的非授權(quán)訪問。
3 EPC核心網(wǎng)技術(shù)風(fēng)險分析和應(yīng)對策略
3.1 新建階段風(fēng)險分析及應(yīng)對策略
1）風(fēng)險點一：IP承載網(wǎng)的準(zhǔn)備情況是否滿足核心網(wǎng)工期的風(fēng)險：主要考慮IP承載網(wǎng)資源到位情況不能影響核心網(wǎng)的進(jìn)度，不然對整體工期將會造成直接影響[4]。
應(yīng)對策略：EPC-LTE按技術(shù)進(jìn)度要求提前進(jìn)行IP承載網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃。
2）風(fēng)險點二：計費話單營帳接口適配開發(fā)進(jìn)度是否滿足核心網(wǎng)工期的風(fēng)險：話單和營帳系統(tǒng)適配是由電信召集第三方廠家開發(fā)，此開發(fā)進(jìn)度直接影響話單驗證、營帳 指令（HSS到營帳）驗證的進(jìn)度，對工期產(chǎn)生直接影響。
應(yīng)對策略： EPC-LTE通訊提供話單和營帳說明供EPC-LTE相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。EPC-LTE營帳和計費系統(tǒng)按技術(shù)進(jìn)度要求完成開發(fā)、對接、測試。
3.2 實現(xiàn)3/4G互操作階段風(fēng)險分析及應(yīng)對策略
新建EPC和現(xiàn)網(wǎng)對接實現(xiàn)3/4G互操作階段，主要的風(fēng)險和應(yīng)對策略如下所示：
1）風(fēng)險點一：現(xiàn)網(wǎng)無線側(cè)升級/改造支持eHRPD的進(jìn)度將影響新建EPC和無線側(cè)對接的進(jìn)度，進(jìn)而影響設(shè)備上線時間。
應(yīng)對策略：需EPC-LTE提前規(guī)劃無線升級計劃。
2）風(fēng)險點二：無線側(cè)需支持3/4G 互操作，要求有同時支持FDD LTE和 eHRPD的雙模終端。
應(yīng)對策略：EPC-LTE發(fā)揮跨專業(yè)跨廠家協(xié)調(diào)優(yōu)勢，確保測試資源到位。
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