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[EPC] LTE核心网MME Pool技术及组网规划研究 [复制链接]

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发表于 2015-5-3 17:05:36 |显示全部楼层
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黄嘉,李艳俊,蔡宗平
(中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司,重庆 401147)
摘 要 结合LTE核心网的技术现状以及发展趋势,介绍了MME Pool的发展背景与核心技术;在对MME Pool和
SGSN Pool技术比较的基础上,阐述了MME/SGSN融合Pool的组网优势及技术要点,并对其组网规划进行
了建议。
1 引言
随着网络的不断进步,用户对网络可靠性的要求也
越来越高,无法容忍服务中断。LTE 核心网与2G/3G
核心网不断融合,网络也将越来越复杂, 网络运行的风
险随之增加,网络间切换效率直接影响用户的业务感受。
LTE 核心网与2G/3G 核心网融合组网,单个网元接入
多种网络用户,对网络稳定性提出了更高的要求。大容
量高集成度核心网元的部署,对网络可靠性也提出了更
高的要求。在这样的背景下,引入Pool 技术进行LTE
核心网建设十分必要。
本文对LTE 核心网MME Pool 的技术要点进行分
析,并对其组网规划的要点进行研究,可为2G/3G/4G
融合核心网网络建设提供参考依据。
2 MME Pool 的特点
如图1 所示,MME Pool 由多个MME 组成,MME
Pool 中的所有MME 服务于MME Pool Area。MME
Pool Area 由完整的TA(跟踪区)组成,即一个TA
不可能一部分属于这个MME Pool,另一部分不属于此
MME Pool。UE 在MME Pool Area 中移动,可以不
需要进行MME 的改变。
通过MME Pool 功能,可以达到资源共享、负荷
分担。充分利用各个节点的容量,节约投资,实现网络
容灾,增强网络可靠性。
3 MME Pool 技术要点及功能
3.1 MME Pool 技术要点
3.1.1 MME Pool 重要标识
MME Pool 通过GUMMEI 标识每个MME。
<GUMMEI> = <MCC><MNC><MME Group
ID><MME Code>
<GUTI>=<GUMMEI>+<M-TMSI>
通过GUMMEI 中的MME Group ID 就可以知道
是否是属于同一个Pool ;通过GUMMEI 中的MME
Code 就可以区分同一个Pool 中的单个MME ;通过
UE 携带的GUTI 中的GUMMEI 信息就可以知道UE
的源MME 是否是Pool 中的某个MME。
3.1.2 NNSF 功能
NNSF 功能位于eNode B 节点,核心功能是选择
MME,选择原则是:负载均衡原则和减少跨MME 的
TAU/Handover(UE 在Pool 内移动不改变MME 节点);
MMEC 是由MME 分配给UE,用于标识已注册的
MME 节点,eNode B 可以根据该标识为UE 选择MME。
3.1.3 负载均衡原理
根据Pool 内各MME 的容量,在MME 上配置本
局的权重(Weight),如图2 所示。
S1 建立时,MME 将权重下发给eNode B,eNode
B 根据权重建立负荷分担策略;
MME 可以通过配置更新消息更新权证,eNode 根
据新的权证调整负荷分担策略。
3.2 MME Pool 功能
在MME Pool 的组网中, 由于一个eNode B 与
MME Pool 内的多个MME 连接,所以当TA 业务区
中的UE 发起新的业务时, 需要eNode B 为UE 选
择一个服务的MME, 为了帮助eNode B 合理选择
MME,MME 会将负载权重下发给eNode B, 从而
eNode B 可以根据负载均衡原则为UE 选择Pool 中的
MME。
如果UE 没有发生过S1 Release 流程, 后续UE
或eNode B 发起的所有的消息处理都会在第一次选择
的MME 上。如果发生了S1 Release 流程, 则eNode
B 会重新根据负载均衡原则重现为UE 选择MME。
同时,MME Pool 组网具备了一定的MME 级的容
灾能力。当MME Pool 中某MME 发生故障时,eNode
B 识别该MME 故障后,会将本来分配给该MME 的新
发起的用户业务转移到MME Pool 中其他有效的MME
上,从而实现MME Pool 内MME 间的容灾。
3.3 MME Pool 与SGSN Pool 比较分析
MME Pool 与SGSN Pool 的比较分析如表1 所示。
4 MME/SGSN 融合Pool 组网规划
4.1 MME/SGSN 融合Pool 组网优势
MME/SGSN 融合Pool 组网,如图3 所示,
具有如下优势:
SGSN/MME 合一,降低硬件和功耗;
减少异系统TAU/RAU 附着、切换流程信
令消息,降低信令交互,提升互操作成功率;
SGSN&MME 共节点,支持GUL 接入,用
户在Pool 内漫游时不改变注册节点,SGSN 和
图2 MME Pool负载均衡示意图MME 联合组Pool,统一管理,降低成本,保护
4.2 MME/SGSN 融合Pool 关键要点
RAI + NRI 标识SGSN 节点,MME Group ID +
MMEC 标识MME 节点;
LAC 和MME Group ID 相互映射,NRI 和MMEC
相互映射;
eNode B 根据映射的GUMMEI 查找MME,需保
证能够找到融合节点;
RNC/BSC 根据映射的NRI 查找SGSN,需保证
能够找到融合节点;
MME/SGSN 需要支持融合节点的判断和处理。
具体如图4 所示。
3GPP TS23.003 协议,在异系统改变,UE 和MME
应该支持这种映射关系,SGSN/MME 融合节点内支持
GUTI 和RAI/PTMSI 关联相同用户。
在进行MME/SGSN 融合Pool 组网规划时,需注
意以下问题:
MME 对应的RAI 应该规划到SGSN Pool 区内;
SGSN Pool 内LAC 对应的MMEGI 应该规划到
MME Pool 区内;
NRI 长度会影响共Pool 区域的MMEC 的规划,
NRI 长度小于MMEC 长度时,无论eNode B 是否支持
Mapped GUMMEI,都需要占用多个MMEC ;
eNode B 支持一个MME 有多个MMEGI 和MMEC,
通过S1 接口获得MMEGI 和MMEC 列表;
MMEGI 和2/3G LAC 独立,便于互操作时区分接
入制式;
对RNC/BSC 没有功能要求。
4.3 MME/SGSN Pool 组网规划建议
按行政/ 运维区域划分Pool 区,不跨省/ 大区,
对现有管理模式影响小,可操作性强;
无线区域连续覆盖,以减少MME/SGSN 间漫游,
提高通信质量;
区域内的话务模型具有互补性或潮汐特征,充分发
挥Pool 能够“消峰抑谷”的特性,提高资源利用率;
Pool 边界选择不是切换频繁的区域,可以有效减少
网络中的Pool 间切换,提高整体网络质量;
规划相互间独立的Pool 区, 尽量不要进行重叠
Pool 区的规划;
Pool 区MME/SGSN 数量建议2 ~ 8 个,以3 ~ 6
个为最佳选择;
建议Pool 内各MME 用户容量一致,且提供相同
的业务和采用相同的计费策略;
一般MME Pool 区可以包含一个或多个SGW 服务区。
商用初期, 升级现网个别SGSN 为MME/SGSN
设备,MME/SGSN 同时分别归属于SGSN Pool 和
MME Pool。
随着MME/SGSN 设备数量的增加,MME/SGSN
合一节点逐步接管GU 网络。最终形成全网MME/
SGSN 融合Pool 的格局。具体如图5 所示。
5 结束语
MME Pool 集成了SGSN Pool 的组网优势,可以
有效提升网络效率和可靠性,并在负载均衡和过载控制
方面进行了增强。MME/SGSN 融合Pool 可以提升跨
系统切换效率,简化网络管理,保护现有2G/3G 投资,
是LTE 核心网络演进的目标和方向。
参考文献
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