基于EPC的核心网总体方案设计

1.1 网络总体设计原则

       根据4G网络EPC网络架构及组网技术原理，为满足核心网对2G/3G/4G业务的融合承载和处理，参考网络规划和工程经验，建议2G/3G/4G核心网融合的总体原则如下：
       （1）建设的LTE核心网主要是建立在GSM/TD-SCDMA/LTE核心网融合方式的基础上，以此来对MME/SGSN、HSS/HLR、SAE GW/GGSN还有DNS、PCRF和CG几者之间实现融合。通常情况下会选择的是通过对现网设备进行升级改造的方式来实现。
       （2）在为了保障用户通过“两不一快”的策略来顺利的对LTE业务进行使用，理应针对全网HSS/HLR来实现融合，以及还有在对现网HLR进行改造的时候，需要替换无法支持融合的现网HLR。
       （3）考虑工程规律、现有网络的安全稳定以及投资等因素，逐步推进MME/SGSN、SAE GW/GGSN融合，避免盲目扩大改造范围。当现网SGSN、GGSN不支持融合或容量紧张时，直接采用新建MME/SGSN、SAE GE/GW融合设备方式进行建设。为了提高网络的稳定保密安全性，过程中应该尽量选择引入SGSN/MME POOL的组网技术
       （4） 优先选择以省为单位的数据中心或其所在城市的设备进行融合改造。替换及新建的HSS/HLR、MME/SGSN、SAE GW/GGSN应设置在省数据中心或其所在城市，当机房、传输等客观条件无法满足的情况下，才可将新建设备设置在区域中心。
       （5）面向长远、统筹规划、分步实施，在满足业务需求的前提下，控制改造网元数量规模，尽量减少过渡技术引入。
       （6）坚持使用“双节点和双路由”的策略来对网络安全稳定性进行有效的提升。同时可以通过设计冗余、负荷分担、资源预留以及容灾部署等方式来科学地使融合设备能分布为2个及以上局址，这样可以有效保障核心网的安全稳定性。

1.2 EPC核心网元设计分析

1.2.1 MME/SGSN设置方案分析

       根据现有GSM/TD-SCDMA核心网的网络架构和网元情况，结合MME、SGSN的网元功能特点和组网技术，分析MME/SGSN的融合设置有如下三种方案：
       方案一：是通过把现网SGSN进行改造为融合SGSN/MME，从而把LTE无线网络进行接入。
       方案二：新建融合SGSN/MME设备，接入GSM、TD-SCDMA和LTE无线网。
       方案三：新建支持融合的独立设备，即新建设备仅具备MME功能，先期只接入LTE无线网，后续再考虑接入GSM、TD-SCDMA无线网。
       为充分研究三个方案的优势和缺点，从用户体验、对现网的影响、维护管理、建设周期的方面对三个方案进行综合比较，如下表3.1所示：
       表1 MME/SGSN设置方案比较

       综上比较，建议优选方案一改造现网设备为MME/SGSN的建设方式，考虑到GSM/TD-SCDMA数据业务仍在快速发展，对于现有设备空余容量紧张的情况，也可采用方案二新建MME/SGSN融合设备的方式。

1.2.2 SAE-GW/GGSN设置方案分析

       根据移动通信分组网络的业务逻辑和业务流程，SAE-GW/GGSN网元功能分为处理省内业务的SAE-GW/GGSN和处理漫游业务的骨干SAE-GW/GGSN两种，下面分别对两种SAE-GW/GGSN的设备方案进行分析。
       （一）省内业务SAE-GW/GGSN设置方案分析
根据现有GSM/TD-SCDMA核心网的网络架构和网元情况，结合SAE-GW和GGSN的网元功能特点和组网技术，分析省内SAE-GW/GGSN的融合设置有如下三种方案：
       方案一：改造现网GGSN为融合SAE-GW/GGSN，同时处理GSM/TD-SCDMA/LTE业务。
       方案二：新建融合SAE-GW/GGSN设备，同时处理GSM/TD-SCDMA/LTE业务。
       方案三：新建支持融合的独立设备，即新建设备仅具备SAE-GW功能，处理LTE业务，后续再考虑处理GSM/TD-SCDMA业务。
       方案比较如下表所示：
       省内SAE-GW/GGSN设置方案比较

       综上比较，建议优选方案一改造现网设备为SAE GW/GGSN的建设方式，考虑到GSM/TD-SCDMA数据业务仍在快速发展，对于现有设备空余容量紧张的情况，也可采用新建SAE-GW/GGSN融合设备的方式。
       （二）骨干SAE-GW/GGSN设置方案分析
       为了达到在TD-LTE的用户漫游到国外2G/3G/4G网络时仍可使用业务的目的，就需要在网内来设置骨干SAE-GW/GGSN，主要的设置方案分为以下两种：
       方案一：改造现有GSM/TD-SCDMA分组域的北京和广州各1对骨干GGSN为骨干SAE-GW/GGSN。
       方案二：利用中国移动TD-LTE扩大规模试验网在北京和广州建设的兼作骨干功能的SAE-GW/GGSN设备。
       两种方案比较如表所示：
       骨干SAE-GW/GGSN设置方案比较

       以上综合考虑比较，主要是GSM/TD-SCDMA和LTE的用户业务路由保持一致（国际漫游的业务和全网类APN），达到在业务管理和维护上具有便捷一致性的目的，本文作者建议通过把现网骨干GGSN改造升级成为骨干SAE-GW/GGSN，也就是选取方案一。

1.2.3 HSS设置方案分析

       根据前述网络总体设计原则，采用独立号段的数据卡（MIFI、CPE）、物联网等全网应用的用户数据，由集中设置的HLR/HSS负责存储和处理。
       用于存储和处理以省为单位独立发展运营的LTE手机及数据卡用户数据的HSS，为满足现有GSM/TD-SCDMA用户不换号使用LTE业务，仍在各省分别建设。
       根据HLR/HSS的网元特点及网络结构，作者通过研究现有GSM/TD-SCDMA的设置方式、用户号段存储规律等特点，建议省内HSS的设置方案有以下三种：
       方案一：把现网HLR改造升级成为融合HSS/HLR。把全部的在LTE无线网络所辐射范围之内的HLR改造升级成为GSM/TD-SCDMA/LTE融合HSS/HLR，进而；来对用户的数据信息进行统一存储。
       方案二：重新建立融合HSS/HLR，在同一时间将现网HLR进行改造升级使其具有FNR功能，也就是灵活的号码寄存器功能，针对没有换号仍在使用LTE业务的用户，它的用户数据信息是由HLR迁移出来到重新建立的融合HSS/HLR之中，过程中HLR会做迁出的标识并将呼叫前转至HSS/HLR中。对于新号段用户数据，存储在新建的融合HSS/HLR设备中。
       方案三：新建HSS，与现有HLR独立分开设置。根据HSS与HLR的互通情况，该方案可以有两种实现方式：
       方式1：HLR与HSS是独立来进行设置的，两者之间没有互通的接口。HLR用来对用户的2G/3G数据进行保存，而HSS则用来对用户的LTE数据进行保存，完成独立的鉴权，而当用户漫游到2G/3G网络的时候，由HLR对用户鉴权，当用户漫游到LTE网络，由HSS对用户进行鉴权。
       方式2：HSS和HLR独立设置，有互通接口。重新建立HSS并且同时具有HLR功能，HLR用来对用户的2G/3G数据信息进行保存，而HSS则用来对用户的LTE数据进行保存，HLR之中则用来对用户的鉴权数据信息进行保存，重新建立的HSS/HLR没有鉴权数据，当用户漫游到2G/3G网络时，由HLR进行鉴权，当用户漫游到LTE网络时，由HSS/HLR通过互通接口来向HLR取得用户鉴权数据，来对用户进行鉴权。而针对新号段的用户数据，则存储在新建的融合HSS/HLR设备中。
       对上述三种方案从建设进度、设备利用率、业务开通及安全性、网络管理、网络演进等方面进行比较如下表所示：
       考虑用户“不换号”业务需求、现网HLR设备情况、投资效益、LTE用户体验以及网络演进等因素，为避免投资浪费、多点业务开通、后续用户数据合并等问题，此文作者建议通过将现网HLR改造升级成为融合HSS/HLR设备，也就是采用方案一的做法。
 
 
       HSS设置方案比较

                                                                          （续上表）

1.2.4 CG设置方案分析

       EPC核心网的业务计费点主要是在P-GW与S-GW之间。因为此类设备自身存储计费话单能力是有所限制的，因此需要在任何一个节点来设置CG，这样可以避免由于传输链路发生错误从而造成将计费话单丢失。CG设置数量跟P-GW还有S-GW安装位置的相互关联的。在此作者建议通过依据在GSM/TD-SCDMA核心网之中对CG的设置方式，CG按照话单处理能力在S-GW、P-GW、GGSN同局域网内就近设置，也可以考虑异机房的备份设置。

1.2.5 DNS设置方案分析

       在移动通信分组域网络之中DNS分级设置中，低一级的DNS会将它没有办法解析的APN递送到上一级的DNS，通过上一级的DNS来进行解析过程，如果上一级的DNS仍然没有办法进行解析，这个时候就再通过向上一级DNS来送，通过这种方式一级一级向上递送，直到到达最顶级的DNS。
在此，本文作者建议LTE EPC的DNS采取利用跟分组域融合组网之间的建设方式，通过利用现网分组域之中的DNS，包含了省级DNS与根DNS，这其中的根DNS则利用现有的根DNS设备；省级的DNS，需要依据现有的DNS的现实情况来采取使用重新建立调换或者改造升级的建设方式，在融合DNS时则需要支持GSM/TD-SCDMA/EPC域名解析这些功能。

1.2.6 PCRF设置方案分析

       为了对LTE业务的策略进行有效的管理控制，当用户在发起业务的请求时，在内置于P-GW的DPI完成业务的鉴识并且同时给PCRF进行上报，PCRF则通过BOSS来获得对用户的签约数据信息或者其状态数据信息以及市场策略等输入来进行决策，生成网络的管理控制策略，给P-GW/PCEF下发，PCEF则是在建立在用户和业务类型的基础上进行门控与限速，而QoS信息则通过P-GW来给S-GW、MME以及无线侧来进行传递，核心网和无线网络则同时实现对端至端承载资源的管理控制，要求SAE-GW/GGSN同时具备DPI跟PCEF功能，PCRF/SPR同时支持LTE业务的策略控制决策和对LTE用户实现数据管理的功能。
3.1.3网管及组网设备设置分析

1.3.1 OMC设置方案分析

       针对重新建立的核心网设备，如果是跟现网GSM/TD-SCDMA的设备是一样的厂家，就会改造升级现网OMC并对其实现管理；如果不是一样的厂家，就会重新建立OMC设备来进行管控。依据集中联合和统一化的管控理念，OMC是需要设立在全国一线的各省会城市。
       对于升级改造的核心网设备，对现网OMC进行升级改造对融合设备进行管理。

1.3.2 CE设置方案分析

       核心网设备需通过CE接入IP专用承载网和CMNet互联网，依据分组域设备网络的组织规范标准，是不需要来设置EPC专属CE，通过采用现网CE设备。按照正常的标准，用来连接IP专用承载网采取利用分组域/电路域CE设备，而关联连接CMNet的CE则是和现网保持统一的。
       更大程度上的使用现网CE设备，而当现网CE没有办法保障容易需求时，就可重新建立CE设备。

1.3.3 防火墙设置方案分析

       4G核心网络的ERC网元SAE-GW/GGSN跟MME/SGSN都是需要将CMNet接入的，这样来对核心网之内以及跟现网分组域之间实现互连效果，还有跟外部的数据网之间的连接，有必要来配置防火墙。作者是建议在网络所需求的防火墙的原则之上应该跟现网的防火墙设备实现一起使用，而在现网防火墙没有办法保障容量需求时，则可以重新建立防火墙设备。