4G LTE的網絡架構探究

程云堂?孔力

摘要：4G技術是集合了3G技術和WLAN技術所產生的一種高速傳輸數據，并且能夠高質量的傳輸視頻和音頻等于一體的技術。本文就主要對4G網絡的構架結構進行分析，將3G網絡和4G網絡之間進行比較分析，將兩者的結構進行對比分析，突出4G網絡的優點。

關鍵詞：4G；LTE；網絡構架

4G技術是當前在移動通信和網絡生活中備受歡迎的主流技術。隨著科學技術的不斷發展，手機逐漸的成為了人們生活生產的必要物品。當前“低頭族”越來越多，人們利用手機能夠進行很多的溝通、交流、購物、聽音樂、看視頻等。現在出門只要拿著手機就能夠進行任何事情。這一切都是基于4G網絡技術的發展。4G LTE能夠以超過目前大部分的有線通信的速度進行下載，能夠滿足用戶的所有的需求。

4G LTE的網絡構架分為EPC和E-UTRAN。EPC將全IP的分組核心網進行了一個全新的定義，這種系統的特征就是能夠將僅有的分組域和無電路域、基于全IP結構的控制和承載進行分離，并且將網絡結構進行扁平化處理。這中間主要有MME、SGW、PGW等網元。E-UTRAN被稱作是進化的UMTS陸地無線接入網。

一、EPC的網絡架構

（一） MME移動管理模塊

MME移動管理模塊主要是為用戶的移動性、對話以及接入鑒權等管理進行功能性的實現。移動性管理，指的是用戶的移動網絡具有一定的附著能力、實時更新以及對用戶的信道進行切換。接入控制，指的是對用戶進行鑒權，將虛擬網絡和用戶之間進行合理合法的連接，并且保證在用戶的需求下能夠使用網絡。會話管理，指的是對用戶的會話管理進行承載，一般分為默認承載和專用承載。網元選擇，就是保證用戶能夠選擇適當的網元。信息儲存，因為MME是要對用戶的狀態等進行保護的，一般包括用戶的標識、跟蹤區標志、鑒權、網元以及其他的參數等。業務連續性，能夠保證EPS與3G之間的業務進行互通。

（二） SGW服務網關

SGW服務網關一般在用戶面，對接入LTE的用戶終端進行服務，并且每次只允許有一個SGW。根據用戶和承載之間的計費，對網關進行服務，與GPRS的功能較為相似。一般包括以下幾方面。會話管理，主要就是對會話進行信道的建立，對改變后的信道進行修改，在會話結束時對信道進行釋放。路由選擇和數據轉發，這一功能與越區切換的功能類似，當需要切換的時候，能夠為了繼續通信進行新的路由的指定。計費功能，對用戶的通信費用進行計算。信息儲存功能，能夠對用戶的相關信息進行儲存。

（三） PGW分組數據網關

PGW分組數據網關，位于用戶面，主要作用是對外網進行連接，相當于網關的功能，與GPRS的功能相近。主要的功能有以下幾方面。分配IP地址，網絡用戶的IP地址，包括靜態和動態的，都是由PGW來進行分配的。會話管理功能，對EPS的管理功能提供支持，對路由進行建立、修改以及釋放，并且能夠按照APN對域名進行解析，并且找到外網。PCRF選擇功能，主要就是根據數據流和IP的承載資源，對計費進行控制，能夠為PCEF選擇并且提供適當的策略和控制計費的策略。除此之外，還有與SGW功能相似的路由選擇數據轉發的功能、QoS控制功能，計費功能以及計費執行功能。

（四） PCRF的策略計費控制功能

PCRF的策略計費控制功能，主要包括對用戶所申請的業務進行授權并且分配策略；取得收費的信息，對話費的使用狀況進行分析和反饋；控制基于流的計費功能；對網絡的順暢和擁堵情況進行反饋以及策略控制決策等功能。

（五） HSS

HSS是屬于用戶服務器的，與2G或者3G技術中的HLR功能相類似，一般是用來對用戶的簽約信息等進行保存的一個數據庫，具體的功能包括以下幾方面。幫助用戶對標識以及相關的編號和路由的信息等進行識別；對用戶當前的位置、鑒權和授權的網絡控制信息和用戶的安全信息等進行保存，一般用在鑒權以及對完整性進行保護的情況下；對不同域和不同的子系統之間進行呼叫的控制和會話的實體進行聯絡。

二、 E-TRAN的網絡架構

在4G LTE中的E-UTRAN實際上就是evolved node B，evolved是演變的意思，因此，在LTE中的基站，就是eNB，在3G網絡中就是NodeB，只是比3G網絡的功能更強大。eNB除了擁有基站的功能之外，還具有一部分的無線網絡控制器的功能，所以能夠讓4G的網絡變得更加的簡單，在通信的過程中還適當的減少了協議的層次。

三、與3G網絡相比較4G LTE的特征

（一） 4G網絡更加扁平化

從網絡的結構上來看，4G網絡相較于3G網絡來說，更加的扁平化，把控制的功能和承載的功能分離開來，還有MME來進行移動性的管理和處理等功能，SGW能夠對媒體流進行處理和轉發等功能。

（二） 4G網絡更符合當前的需求

4G網絡在核心網絡中將電路域的部分去除了，采用了全IP的網絡技術，能夠將固定網絡和移動網絡相結合，更加適應了當前人們對于網絡的需求。對于多媒體的各種不同的業務都能夠靈活的提供支持，可以把不同種類的技術都進行統一的接入，將網絡實行了全IP化，更加的方便靈活。

（三） 4G網絡結構更加簡化

4G網絡的無線接入功能，取消掉了無線接入控制器，也就是RNC，將eNodeB和網關都具備了RNC的功能，讓整體網絡的結構變得更加的簡化，同時還降低了延時性，讓用戶能夠體驗到更快的速度。

（四）網元接口多對多

4G網絡的網元接口上，能夠進行多對多的連接方式，應用適當的接口，就能夠進行多對多的連接。為了提升網絡速度的冗余程度，讓網絡實現高質量并且安全的連接，還能夠對負載的均衡性進行靈活的調節。

（五） 4G網絡的傳輸速度更快

與3G網絡技術相比，4G技術的網速基站能夠快50倍左右，下行速度能夠達到100Mb/s的速度。

四、結語

4G網絡的出現，為人們帶來了極大的方便。人們能夠更加安全、更加快速的使用網絡，來進行通話、視頻、聽音樂、休閑娛樂等。這樣的改變與發展，與當前先進的生產力密不可分?？茖W技術的發展帶來了人們的生活水平的提高和生活質量的改善，因此，也需要大力的發展生產力，提高科學技術。

參考文獻：

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