全球各大運營商已經(jīng)或正在準備進行LTE試驗網(wǎng)建設。當LTE試驗網(wǎng)成熟穩(wěn)定后，運營商將規(guī)模部署LTE，并實現(xiàn)與2G、3G互聯(lián)。為優(yōu)化網(wǎng)絡結構，降低網(wǎng)絡綜合成本，運營商期望將無線多接入技術統(tǒng)一到一個公共的無線核心網(wǎng)絡上，即融合的無線分組核心網(wǎng)絡。
上海貝爾UWPC系統(tǒng)架構示意圖
如何實現(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)設備上升級支持EPC；一種是部署全新的EPC設備，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)絡無法提供LTE業(yè)務所需的高性能和擴展性，為此3GPP提出了一個全新的EPC架構，支持LTE更高的吞吐量和更低時延，滿足LTE提供具有增強QOE的高級實時和富媒體業(yè)務的需求。
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結構等突出特點。為了適應LTE網(wǎng)絡和多業(yè)務需求，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接入各種應用網(wǎng)絡，這要求EPC具有更高的可靠性和更優(yōu)的性能。因為LTE網(wǎng)絡是扁平化的全IP架構，電路域不再存在，EPC負責實時語音和視頻業(yè)務，這需要端到端的QoS，有別于傳統(tǒng)的盡力傳送業(yè)務，這在無線核心網(wǎng)絡中首次成為一個關鍵需求。
SAEGW匯聚來自上千個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eNB的S1-U接口。特別地，由于用戶快速移動導致SGW變化，會大量增加SGW的信令負荷。因此，SGW在信令處理上需要更強的擴展性，這個需求比提高吞吐量更為重要。
此外，吞吐量、時延、有效用戶容量、承載建立時間、流量分析能力是SAEGW的基本需求。
融合網(wǎng)絡需全新EPC網(wǎng)元
融合網(wǎng)絡是無線運營商追求的終極目標，那么是在現(xiàn)有網(wǎng)絡上升級還是新建呢？問題的關鍵是現(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)絡的風險在于，原本設計支持低速2G/3G業(yè)務的產(chǎn)品或許無法擴展支持“扁平化”無線寬帶IP網(wǎng)絡。
1.SAEGW
當前2G/3GxGSN平臺升級LTE包處理能力將會大量消耗系統(tǒng)容量，導致更高的時延，更低的性能，性能/功能大打折扣?，F(xiàn)有xGSN設備升級不足以滿足LTE長期需求，不具備業(yè)務擴展能力以支持LTE，需要全新的SAEGW網(wǎng)元。
2.MME
當前，現(xiàn)網(wǎng)SGSN基本上可升級提供MME功能，但在擴展性和性能等組網(wǎng)效率上遠低于專為LTE設計的MME平臺，主要體現(xiàn)在如下方面：
*大量eNB的S1接口(成千上萬個的eNB/MMEvs.幾百個RNC/SGSN)；
*MME信令和尋呼量大大高于2G/3G網(wǎng)絡，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決定了EPC網(wǎng)元部署方式更靈活，MME和SAEGW可獨立地優(yōu)化設計，如MME集中可以降低管理成本、提高運營效率，SAEGW分布利于提高網(wǎng)絡性能。因此，現(xiàn)網(wǎng)2G/3G核心網(wǎng)升級難以滿足運營商更低OPEX、更高性能、更高擴展性的要求。
現(xiàn)有2G/3G分組核心網(wǎng)升級可能滿足融合網(wǎng)絡的短期過渡之需，但無法優(yōu)化達到大規(guī)模LTE網(wǎng)絡部署的長期需求，部署專為LTE設計的全新EPC是最佳選擇。
無線運營商演進的最終目標是為無線多接入環(huán)境提供融合的、高性能的、可擴展的無線分組核心網(wǎng)絡。為了達成這一目標，以全新的功能強大的EPC平臺建設LTE網(wǎng)絡，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，最終實現(xiàn)統(tǒng)一的融合核心網(wǎng)絡。為了最大限度地減少對現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡的影響，建議分步實施向SAE融合網(wǎng)絡的平滑演進。
第一步：新建SAE網(wǎng)絡，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，實現(xiàn)與2G/3G網(wǎng)絡之間的移動，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，最終實現(xiàn)融合。
上海貝爾融合的UWPC
上海貝爾提出了高性能可擴展的融合無線分組核心解決方案UWPC(UltimateWirelessPacketCore)，如左圖所示。UWPC主要由幾個關鍵融合硬件平臺構成：
*7750SR無線網(wǎng)關：基于7750SR，單一平臺支持S-GW、P-GW和GGSN；
*9471WMM：基于ATCA2高性能平臺，單一平臺支持MME和SGSN功能；
*5780DSC：基于ATCA2架構的PCRF平臺，提供靈活的業(yè)務和計費策略控制；
*5620SAM：統(tǒng)一管理UWPC網(wǎng)元集成網(wǎng)絡和業(yè)務管理，提高運營管理效率。
這些UWPC融合平臺為高性能可擴展的融合分組核心網(wǎng)而設計定制，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)關到骨干路由采用統(tǒng)一的7750SR平臺，實現(xiàn)投資成本和運營效率的最大化；
*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)關可提供160Mpps(包長300字節(jié))的包轉發(fā)性能，無需額外硬件可提供80Gbps的深度包檢測(DPI)能力，遠超現(xiàn)有GGSN或SAEGW平臺；
*內置芯片基于每SDF的H-QoS機制，提供差異化QoS和內容計費功能；
*繼承了7750SR業(yè)界領先的IP業(yè)務路由、高可靠(NSR/NSS/雙機備份)、OAM等技術優(yōu)勢；
*9471WMM集成2GSGSN、3GSGSN和MME功能，提供業(yè)界領先的系統(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，提供實時診斷和排除手段，優(yōu)化小區(qū)和設備性能；
*5780DSC與5750SSC共平臺(相同的硬件平臺，共享的軟件架構)，便于實現(xiàn)無線和固網(wǎng)的業(yè)務策略的融合；
*端到端地統(tǒng)一管理EPC所有網(wǎng)元，并集成應用和業(yè)務管理，標準的北向接口可快速有效地實現(xiàn)與現(xiàn)網(wǎng)OSS集成。
向LTE平滑演進，一個高性能可擴展融合無線分組核心網(wǎng)是運營商追求的目標。為了實現(xiàn)這個目標，現(xiàn)網(wǎng)升級只是短期策略而并非最佳選擇，打造一個專為LTE設計且向下兼容現(xiàn)網(wǎng)的全新EPC才是正道。上海貝爾的融合網(wǎng)絡方案UWPC可以助無線運營商實現(xiàn)這個目標。