許鵬飛 蔡玉坤 尤雪廷 王成林 曹云娣
摘 要:分組演進(jìn)核心網(wǎng)中MME網(wǎng)元支持MOCN功能,可以為運(yùn)營商提供更加靈活的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式。文章簡單介紹MOCN概念和EPC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),論述了EPC啟用MOCN功能的實(shí)現(xiàn)原理,最后給出結(jié)論。
關(guān)鍵詞:MOCN;LTE;EPC
1 引言
LTE是英文Long Term Evolution的縮寫。LTE也被通俗的稱為3.9G,具有100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力,被視作從3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)。演進(jìn)分組核心(EPC)方案是一套全I(xiàn)P產(chǎn)品系列,旨在幫助運(yùn)營商通過采用無線長期演進(jìn)(LTE)技術(shù)來提供先進(jìn)的移動(dòng)寬帶服務(wù)[1]。
MOCN(Multi-Operator Core Network)是一套無線網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)連接到多個(gè)運(yùn)營商的核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)多家運(yùn)營商共享同一套無線網(wǎng)絡(luò),也就是僅無線接入網(wǎng)絡(luò)共享,核心網(wǎng)元不共享的一種網(wǎng)絡(luò)共享方式,如圖1所示。
圖1 MOCN示意圖
MOCN為多個(gè)運(yùn)營商共同出資建設(shè)共享的網(wǎng)絡(luò),分擔(dān)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本,降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)風(fēng)險(xiǎn),提高建網(wǎng)速度的一種建網(wǎng)模式。具體常見場(chǎng)景包括:(1)多個(gè)運(yùn)營商公共出資建設(shè)無線接入網(wǎng)絡(luò);(2)一個(gè)運(yùn)營商不建設(shè)或部分建設(shè)無線網(wǎng)絡(luò),租用其他運(yùn)營商的部分無線接入網(wǎng)絡(luò)資源,滿足無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋要求。
如果運(yùn)營商希望在3G/4G領(lǐng)域一展身手,卻受到牌照、頻譜或網(wǎng)絡(luò)等資源的限制,基于網(wǎng)絡(luò)共享的MOCN技術(shù)能夠幫助他們實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想。
本文第二部分對(duì)EPC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡要介紹,并解釋EPC中啟用MOCN實(shí)現(xiàn)原理,第三部分給出結(jié)論。
2 EPC中啟用MOCN實(shí)現(xiàn)原理
2.1 演進(jìn)分組核心網(wǎng)EPC
在LTE接入場(chǎng)景下,EPC(E-Packet Core,演進(jìn)的分組核心網(wǎng))提供了更低的延遲,并允許更多的無線接入系統(tǒng)接入,EPC的核心網(wǎng)元包括MME、SGW、PGW和HSS[2]。
EPS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖2所示。
圖2 EPS架構(gòu)圖
圖中,EPS=Evolved Packet System是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系的全稱,也就是EPS=UE+E-UTRAN+EPC,其中EPC=Evolved Packet Core,是分組演進(jìn)核心網(wǎng);下面簡單對(duì)EPS中其它網(wǎng)元做簡單說明。
MME支持MOCN功能需要MME和eNodeB共同完成。
MME(Mobility Management Entity,移動(dòng)管理實(shí)體):控制面功能實(shí)體,負(fù)責(zé)管理和存儲(chǔ)UE相關(guān)信息,比如UE/用戶標(biāo)識(shí),移動(dòng)性管理狀態(tài),用戶安全參數(shù)等,為用戶分配臨時(shí)標(biāo)識(shí),對(duì)該用戶進(jìn)行鑒權(quán),處理MME和UE之間的所有非接入層消息,處理MME和eNodeB之間的所有S1AP(S1 Application Protocol)消息[3]。MME支持MOCN功能中具體包括能支持多PLMN功能,多PLMN功能包括S1 Setup過程中多PLMN的處理,和給用戶分配GUTI(Globally Unique Temporary Identity)時(shí),GUTI中的PLMN為用戶當(dāng)前接入TA(Tracking Area)的PLMN。
E-UTRAN(Evolved UTRAN,演進(jìn)的無線接入網(wǎng)):可以提供更高的上下行速率,更低的傳輸延遲和更加可靠的無線傳輸。E-UTRAN中包含的網(wǎng)元是eNodeB(Evolved NodeB),為終端的接入提供無線資源。MOCN功能中eNodeB具體包括根據(jù)用戶選擇的PLMN,路由到正確的MME等。
MME負(fù)責(zé)管理和存儲(chǔ)UE 相關(guān)信息,移動(dòng)性管理狀態(tài),用戶安全參數(shù),為用戶分配臨時(shí)標(biāo)識(shí),對(duì)用戶進(jìn)行鑒權(quán),處理MME和UE之間的所有非接入層消息。MME支持MOCN功能,如果需要配置多個(gè)PLMN,則需要增加MME的本局其他PLMN配置。
2.2 業(yè)務(wù)流程
2.2.1 S1建立流程
MME收到eNodeB的S1 Setup Request,如果攜帶了多PLMN,MME能識(shí)別并接受。
2.2.2 附著流程
在附著過程中,MME給UE分配GUTI,其中GUTI中的PLMN為用戶選擇的PLMN,即用戶目前所在TAI中的PLMN。
2.2.3 跟蹤區(qū)更新流程
在跟蹤區(qū)更新過程中,MME給UE分配GUTI,其中GUTI中的PLMN為用戶選擇的PLMN,即用戶目前所在TAI中的PLMN。
目前EPC中網(wǎng)元MME實(shí)現(xiàn)了多PLMN的兩個(gè)方面的功能:MME支持S1 Setup過程中多PLMN;給用戶分配GUTI時(shí),其中PLMN為用戶當(dāng)前接入TA的PLMN。
EPC的目標(biāo)與LTE是一致的:一是性能提高,減少時(shí)延,提供更高的用戶數(shù)據(jù)速率,提高系統(tǒng)容量和覆蓋率,減少運(yùn)營成本;二是可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于IP網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有或者新的接入技術(shù)的移動(dòng)性的靈活配置和實(shí)施;三是優(yōu)化IP傳輸網(wǎng)絡(luò)。但是不同于LTE,EPC更多地是從系統(tǒng)整體角度考慮未來移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)和特征,從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面確定將來移動(dòng)通信的發(fā)展方向:在無線側(cè)呈現(xiàn)出多樣化、同質(zhì)化的特征,在網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制面與用戶面的分離以及用戶面的扁平化,滿足未來發(fā)展趨勢(shì)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將使運(yùn)營商在未來更有競(jìng)爭力,用戶不斷變化的業(yè)務(wù)需求也將得到較好的滿足。
IP技術(shù)逐漸成為了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的主角,全網(wǎng)IP化已經(jīng)成為一種趨勢(shì),為了實(shí)現(xiàn)并優(yōu)化IP業(yè)務(wù),需要對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)核心網(wǎng)進(jìn)行必要的改進(jìn)和優(yōu)化,逐步過渡到全I(xiàn)P的核心網(wǎng),EPC標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)就是取消電路域,電路域業(yè)務(wù)在分組域(PS)實(shí)現(xiàn),這就意味著支持E-UTRAN的是一個(gè)全I(xiàn)P的核心網(wǎng)。
3 結(jié)束語
分組演進(jìn)核心網(wǎng)中MME網(wǎng)元支持MOCN功能,可以為運(yùn)營商提供更加靈活的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式,包括和其他運(yùn)營商分擔(dān)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本,降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)風(fēng)險(xiǎn),提高建網(wǎng)速度等。此外,MME支持MOCN功能,對(duì)MME的性能影響很小,MOCN對(duì)MME的要求極少,主要要求MME要支持多PLMN功能。
參考文獻(xiàn)
[1]3GPP TS 23.401,General Packet Radio Service(GPRS)enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN)access[S].
[2]3GPP TS 24.301,Non-Access-Stratum(NAS)protocol for Evolved Packet System(EPS)(Stage 3)[S].
[3]3GPP TS 36.413,Evolved Universal Terrestrial Access Network (E-UTRAN)-S1 Application Protocol(S1AP)[S].
作者簡介:許鵬飛,工程師,工學(xué)碩士,IEEE會(huì)員,主要從事移動(dòng)通信教學(xué)和研究工作。