【資料名稱】：移動核心網(wǎng)分組域SAE 演進方案研究

【資料作者】：劉 微 郭家奇 李 剛

【資料日期】：201005

【資料語言】：中文

【資料格式】：PDF

【資料目錄和簡介】：

1 引言
早期2G系統(tǒng)主要為電路交換應(yīng)用設(shè)計，主要支
持語音業(yè)務(wù)和低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，無法滿足各種寬帶業(yè)
務(wù)的需求。隨著因特網(wǎng)的出現(xiàn)，2G系統(tǒng)逐步向分組
數(shù)據(jù)系統(tǒng)演進，在演進的UMTS（Universal Mobile
Telecommunications System，通用移動通信系統(tǒng)）
網(wǎng)絡(luò)中，所有通信流都被認為是分組數(shù)據(jù)，其優(yōu)點是
能夠兼容和簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨著各種應(yīng)用向分組數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展，核心網(wǎng)從電路域向分組核心網(wǎng)演進。與此
同時，信息化時代人們對寬帶化、移動化的要求越來
越高，為了確保在未來移動寬帶的競爭中占據(jù)優(yōu)勢，
3 G P P 提出了L T E （ L o n g T e r m E v o l u t i o n ， 長期演
進）和SAE（System Architecture Evolution，系統(tǒng)
架構(gòu)演進）方案，并制定了相關(guān)的標準。LTE專門用于
無線接口的演進，SAE主要用于研究核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的
演進。
2 SAE核心網(wǎng)演進方案
SAE采用扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少了網(wǎng)絡(luò)層次。在
SAE架構(gòu)中，去掉了基站控制器節(jié)點而將其功能分配到
核心網(wǎng)和基站上。這種架構(gòu)避免了對中間節(jié)點的投資，
減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂剑�降低了傳輸時延，為吞吐能力
的提升奠定了基礎(chǔ)。SAE架構(gòu)的控制平面和用戶平面完
全分離，增加了組網(wǎng)靈活性。運營商可以根據(jù)用戶數(shù)和
業(yè)務(wù)量的發(fā)展情況，來更加靈活地選擇是擴展控制平面
還是擴展用戶平面，從而提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，降低
建設(shè)成本。
SAE架構(gòu)充分考慮與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的兼容，保護運營商
的投資，這些兼容性包括與現(xiàn)有2G/3G的PS網(wǎng)絡(luò)的互操
作、與現(xiàn)有CS網(wǎng)絡(luò)的互操作以及與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的運營支撐
設(shè)備（如HLR、計費網(wǎng)關(guān)等）的互操作等。目前移動通
信網(wǎng)絡(luò)從2G/3G向LTE網(wǎng)絡(luò)演進后，核心網(wǎng)需要同時接入
2G、3G和LTE無線網(wǎng)絡(luò)。LTE/SAE構(gòu)架中網(wǎng)元接口和功
能較3G核心網(wǎng)分組域有較大的變化，在保證現(xiàn)有2G/3G
核心網(wǎng)分組域有效應(yīng)用的前提下，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向SAE架構(gòu)
演進主要有現(xiàn)網(wǎng)升級演進方案、混合組網(wǎng)方案及獨立組
網(wǎng)方案三種。
2.1 現(xiàn)網(wǎng)升級演進方案
SAE是現(xiàn)有核心網(wǎng)分組域的演進方向，也是未來核
心網(wǎng)的演進架構(gòu)，因此，利用現(xiàn)有網(wǎng)元升級支持SAE架
構(gòu)是SAE組網(wǎng)方案之一。由于SAE是一個全IP化的網(wǎng)絡(luò)，
現(xiàn)有核心網(wǎng)分組域的IP化是分組域向SAE演進的必要條
件。目前中國移動核心網(wǎng)分組域IP化已經(jīng)在進行當中。
在現(xiàn)有網(wǎng)元中，可以升級支持SAE的網(wǎng)元為SGSN和
GGSN，其中SGSN可升級為SAE的移動管理實體MME，
GGSN可升級支持S-GW和P-GW的功能。這種演進方法
的優(yōu)點是保護運營商對2G/3G核心網(wǎng)投資，實現(xiàn)現(xiàn)有系統(tǒng)
的平滑升級；形成統(tǒng)一的核心網(wǎng)分組域，可以提高用戶切
換感受；而且對計費網(wǎng)管影響較小。其缺點是設(shè)備接口較
多，技術(shù)的復雜造成管理復雜，同時升級改造對現(xiàn)網(wǎng)會有
影響。
SAE同軟交換類似，采用控制和承載分離的架構(gòu)。
因此，如果采用現(xiàn)網(wǎng)升級改造的方式建設(shè)SAE網(wǎng)絡(luò)，
需要在PS域首先引入“控制和承載分離”的技術(shù)，即
Direct Tunnel（簡稱DT）技術(shù)。DT是3GPP R7新引入的
功能，通過將核心網(wǎng)中的用戶面和信令面分離，用戶數(shù)
據(jù)不再由SGSN進行轉(zhuǎn)發(fā)，而是通過RNC和GGSN之間建
立的單GTP隧道進行傳輸。當網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)量迅速增長而
用戶量較為穩(wěn)定時，運營商無需同時對SGSN和GGSN進
行大規(guī)模擴容，而只需根據(jù)需求擴容GGSN，從而節(jié)省
投資。
現(xiàn)網(wǎng)升級演進方案的架構(gòu)如圖1所示：
圖1 現(xiàn)網(wǎng)升級演進方案示意圖
2.2 混合組網(wǎng)演進方案
利用現(xiàn)有網(wǎng)元升級支持SAE，SAE網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)元全
部利用現(xiàn)有資源；而在某些情況下，現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)元存在不支
持SAE功能的情況，此時就需要采用現(xiàn)有部分網(wǎng)元和新
建部分網(wǎng)元混合組網(wǎng)的方式來實現(xiàn)SAE組網(wǎng)。在混合組
網(wǎng)演進方案中，將SGSN升級支持MME功能，而GGSN
保持原有2G/3G接入，新建SAE的S-GW及P-GW網(wǎng)元