MOCN在演進分組核心網(wǎng)中的應(yīng)用研究

許鵬飛 蔡玉坤 尤雪廷 王成林 曹云娣

摘 要：分組演進核心網(wǎng)中MME網(wǎng)元支持MOCN功能，可以為運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演進的主流技術(shù)。演進分組核心（EPC）方案是一套全IP產(chǎn)品系列，旨在幫助運營商通過采用無線長期演進（LTE）技術(shù)來提供先進的移動寬帶服務(wù)[1]。

MOCN（Multi-Operator Core Network）是一套無線網(wǎng)絡(luò)可以同時連接到多個運營商的核心網(wǎng)節(jié)點，實現(xiàn)多家運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為多個運營商共同出資建設(shè)共享的網(wǎng)絡(luò)，分擔網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)風險，提高建網(wǎng)速度的一種建網(wǎng)模式。具體常見場景包括：（1）多個運營商公共出資建設(shè)無線接入網(wǎng)絡(luò)；（2）一個運營商不建設(shè)或部分建設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)，租用其他運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)能夠幫助他們實現(xiàn)夢想。

本文第二部分對EPC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行簡要介紹，并解釋EPC中啟用MOCN實現(xiàn)原理，第三部分給出結(jié)論。

2 EPC中啟用MOCN實現(xiàn)原理

2.1 演進分組核心網(wǎng)EPC

在LTE接入場景下，EPC（E-Packet Core，演進的分組核心網(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，是分組演進核心網(wǎng)；下面簡單對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，移動管理實體）：控制面功能實體，負責管理和存儲UE相關(guān)信息，比如UE/用戶標識，移動性管理狀態(tài)，用戶安全參數(shù)等，為用戶分配臨時標識，對該用戶進行鑒權(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，GUTI中的PLMN為用戶當前接入TA（Tracking Area）的PLMN。

E-UTRAN（Evolved UTRAN，演進的無線接入網(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負責管理和存儲UE 相關(guān)信息，移動性管理狀態(tài)，用戶安全參數(shù)，為用戶分配臨時標識，對用戶進行鑒權(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實現(xiàn)了多PLMN的兩個方面的功能：MME支持S1 Setup過程中多PLMN；給用戶分配GUTI時，其中PLMN為用戶當前接入TA的PLMN。

EPC的目標與LTE是一致的：一是性能提高，減少時延，提供更高的用戶數(shù)據(jù)速率，提高系統(tǒng)容量和覆蓋率，減少運營成本；二是可以實現(xiàn)一個基于IP網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有或者新的接入技術(shù)的移動性的靈活配置和實施；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通信的發(fā)展趨勢和特征，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面確定將來移動通信的發(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)展趨勢的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將使運營商在未來更有競爭力，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)逐漸成為了移動通信網(wǎng)絡(luò)的主角，全網(wǎng)IP化已經(jīng)成為一種趨勢，為了實現(xiàn)并優(yōu)化IP業(yè)務(wù)，需要對現(xiàn)有的移動核心網(wǎng)進行必要的改進和優(yōu)化，逐步過渡到全IP的核心網(wǎng)，EPC標準的目標就是取消電路域，電路域業(yè)務(wù)在分組域（PS）實現(xiàn)，這就意味著支持E-UTRAN的是一個全IP的核心網(wǎng)。

3 結(jié)束語

分組演進核心網(wǎng)中MME網(wǎng)元支持MOCN功能，可以為運營商提供更加靈活的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式，包括和其他運營商分擔網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)風險，提高建網(wǎng)速度等。此外，MME支持MOCN功能，對MME的性能影響很小，MOCN對MME的要求極少，主要要求MME要支持多PLMN功能。

參考文獻

[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，工學碩士，IEEE會員，主要從事移動通信教學和研究工作。