豐富經(jīng)驗(yàn)推動(dòng)EPC規(guī)模商用

目前全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量已連續(xù)數(shù)年保持高速增長(zhǎng)，截至2014年，全球70%的移動(dòng)業(yè)務(wù)是移動(dòng)因特網(wǎng)業(yè)務(wù)；而今年第一季度，國(guó)內(nèi)人均移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量已達(dá)121MB，同比增長(zhǎng)37.1%，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入總流量36918.3萬G，同比增長(zhǎng)58.7%。

為支撐上述業(yè)務(wù)需求，LTE已成為眾多運(yùn)營(yíng)商選擇，而其核心網(wǎng)EPC建設(shè)尤為重要，但在其商用部署中，仍有若干重要問題需要考量：

● 能否應(yīng)對(duì)扁平化帶來的信令壓力？

● 是否足夠健壯以應(yīng)對(duì)大流量的沖擊？

● 是否有可借鑒的規(guī)模部署經(jīng)驗(yàn)？

信令風(fēng)暴的主要來源

可以這樣說，LTE的建設(shè)雖然是由流量而起，但其部署中所面臨的問題卻遠(yuǎn)不止于此，正如上面所列出的，一方面數(shù)據(jù)流量快速增長(zhǎng)，另一方面信令同樣也在激增。如果處理不當(dāng)，將導(dǎo)致信令風(fēng)暴。信令風(fēng)暴主要來自以下4個(gè)方面。

其一，LTE網(wǎng)絡(luò)中，采用了扁平化的架構(gòu)，已經(jīng)沒有BSC/RNC來做收斂，核心網(wǎng)直接面對(duì)大量的基站。原來通過BSC/RNC進(jìn)行的信令處理，也全部交由核心網(wǎng)完成。而尋呼產(chǎn)生的信令（加入尋呼的原理）在LTE中占據(jù)信令總流量的30%，同時(shí)對(duì)很多eNB進(jìn)行尋呼，會(huì)給核心網(wǎng)帶來巨大壓力。

其二，智能終端的大量使用，造就了繁榮的應(yīng)用市場(chǎng)，然而如果缺乏對(duì)應(yīng)用有效地審核和準(zhǔn)入機(jī)制，就可能造成應(yīng)用導(dǎo)致的信令風(fēng)暴。在國(guó)外某運(yùn)營(yíng)商，一款基于安卓的VoIP軟件，由于設(shè)計(jì)問題，導(dǎo)致其密集城區(qū)的網(wǎng)絡(luò)壓力過載。另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)分析，在流量相近的情況下，Android相對(duì)于iPhone產(chǎn)生更多的信令。

其三，熱點(diǎn)地區(qū)：如體育場(chǎng)館、演出場(chǎng)地，大量人群集中使用微信、微博等應(yīng)用，產(chǎn)生推送信息，如果得不到有效控制，會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散效應(yīng)，致使大面積網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

其四，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，使用海量的傳感器等終端，這些終端雖然沒有很多流量，但產(chǎn)生大量的周期性和突發(fā)性連接請(qǐng)求。

應(yīng)對(duì)信令風(fēng)暴

LTE核心網(wǎng)中信令主要由MME來處理，合理設(shè)計(jì)MME和優(yōu)化MME處理信令的機(jī)制，將有助于減少信令風(fēng)暴的發(fā)生。

冗余配置：上海貝爾的9471 MME設(shè)備給予先進(jìn)的ATCA v2架構(gòu)，所有板卡都做到1：1備份，可有效應(yīng)對(duì)信令的激增。

動(dòng)態(tài)TA List配置：終端在TA間位置變更時(shí)要發(fā)送位置變更信息，這樣的更新仍然顯得太多，通過為每個(gè)用戶建立特定的TA List，每個(gè)TA List中包含若干個(gè)TA，用戶在這些TA中移動(dòng)時(shí)，無須發(fā)送位置更新信息，核心網(wǎng)無須知道終端具體在哪個(gè)TA，只需知道在某個(gè)TA List中，大大減少位置更新次數(shù)。雖然在理論上可以設(shè)置一個(gè)非常大的TA List，會(huì)減少TAU，但一旦有下發(fā)消息，且用戶處于IDLE狀態(tài)，勢(shì)必要向很大的范圍內(nèi)的所有eNB發(fā)送尋呼消息，會(huì)占用大量尋呼資源。所以TA List并非越大越好，要進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置，以反映用戶的移動(dòng)特征。

靈活的尋呼策略。

● 通常每個(gè)TA可以包含數(shù)十個(gè)eNB，那么一個(gè)TA LIst將包含上百個(gè)eNB，對(duì)如此數(shù)量的eNB進(jìn)行尋呼，開銷還是相當(dāng)大的。很多情況下，用戶位置實(shí)際上相對(duì)固定，比如在辦公室、學(xué)校、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所，這種時(shí)候，對(duì)整個(gè)TA List進(jìn)行尋呼雖然是標(biāo)準(zhǔn)流程，但是沒什么必要。我們提供了靈活的尋呼顆粒度，由運(yùn)營(yíng)商選擇在多大范圍內(nèi)進(jìn)行尋呼。

● 針對(duì)不同的業(yè)務(wù)，尋呼范圍可分別設(shè)置，多數(shù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)延遲的容忍度較高，但諸如CSFB這類語音業(yè)務(wù)，實(shí)際是要完成一次被叫，為保證其體驗(yàn)，運(yùn)營(yíng)商愿意為其消耗更多的資源，所以可以設(shè)置為首次尋呼即在整個(gè)TA List內(nèi)進(jìn)行，從而保證更高的尋呼成功率和用戶體驗(yàn)。

● 方案還支持尋呼間隔時(shí)常的設(shè)置，有時(shí)用戶所處位置可能沒有沒有信號(hào)或覆蓋較差，此時(shí)尋呼消息是得不到用戶反饋的，而ICP為保證用戶體驗(yàn)，會(huì)持續(xù)的下發(fā)推送，更為嚴(yán)重的情況是如果某個(gè)eNB癱掉，該eNB及其周圍的eNB會(huì)長(zhǎng)時(shí)間忙于進(jìn)行無用的尋呼，消耗資源。

通過現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證，打開上述機(jī)制后，可以減少50%的尋呼消息。

提升EPC健壯性

MME Pool

MME Pool為運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)提供冗余和安全。同時(shí)也能減少信令風(fēng)暴。在Verizon LTE網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)Pool含有兩個(gè)MME，雖然數(shù)量不多，但卻起到了重要作用。

假設(shè)MME Pool中有A和B兩個(gè)設(shè)備，當(dāng)MME Pool中的MME-A出現(xiàn)故障時(shí)，ICP的服務(wù)器無法聯(lián)系用戶終端，當(dāng)連接請(qǐng)求到達(dá)sGW時(shí)，sGW將向MME-B發(fā)送下行數(shù)據(jù)的提醒（DDN），該消息中包含終端的IMSI， MME-B使用IMSI來尋呼終端，終端看到MME-B使用IMSI而不是GUTI尋呼的時(shí)候，就知道原來所屬的MME4已出問題，終端將重新發(fā)起Attach流程，MME-B將與HSS進(jìn)行一次終端的簽約數(shù)據(jù)鑒權(quán)等完整流程，此后終端將在MME-B上完成相關(guān)業(yè)務(wù)。

再如，如果用戶原來掛在MME-A上，當(dāng)該MME癱掉后，eNB已由MME-B接管，終端此時(shí)如果需要發(fā)送位置更新，MME-B是無法找到終端相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的，同樣會(huì)下發(fā)帶有IMSI的消息，強(qiáng)制終端進(jìn)行一次Attach流程。

GW Pool

GW Pool同樣通過冗余提供了更好的健壯性，除了支持標(biāo)準(zhǔn)的GW主備切換外，我們的方案還提供了更高級(jí)別的保護(hù)。在主備GW間，啟用VRRP，使得GW Pool對(duì)外顯示為一個(gè)IP節(jié)點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)GW宕機(jī)時(shí)，備用GW仍然使用原來的IP提供服務(wù)，此外，在7750 GW間，通過MCS機(jī)制，可保證主用GW數(shù)據(jù)完整的保留在備份GW上，在Verizon現(xiàn)網(wǎng)上，已經(jīng)驗(yàn)證了這一方案的高可靠性。

豐富的大規(guī)模商用網(wǎng)絡(luò)部署經(jīng)驗(yàn)

阿爾卡特朗訊建設(shè)的EPC在全球最大的LTE網(wǎng)絡(luò)(Verizon)中占據(jù)50%的份額，Verizon的總用戶數(shù)已經(jīng)接近3000萬。鑒于我們所承建的EPC和IMS的突出表現(xiàn)，Verizon已決定在2014年后，停止發(fā)放CDMA和LTE雙模終端，轉(zhuǎn)而只發(fā)放LTE單模終端。此外，在其他的大型LTE運(yùn)營(yíng)商(如at&t、Sprint等)也有廣泛應(yīng)用。不同于2G/3G的分組域，在LTE領(lǐng)域，阿爾卡特朗訊是全球EPC的主流供應(yīng)商，而且積累了大型商用網(wǎng)絡(luò)部署和保障的經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)在國(guó)內(nèi)的大規(guī)模LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中將發(fā)揮重要作用。

作者：劉伯韜 來源：通信世界周刊