丰富经验推动EPC规模商用

刘伯韬

阿尔卡特朗讯建设的EPC在全球最大的LTE网络(Verizon)中占据50%的份额，Verizon的总用户数已经接近3000万。

目前全球移动数据流量已连续数年保持高速增长，截至2014年，全球70%的移动业务是移动因特网业务；而今年第一季度，国内人均移动互联网流量已达121MB，同比增长37.1%，移动互联网接入总流量36918.3万G，同比增长58.7%。

为支撑上述业务需求，LTE已成为众多运营商选择，而其核心网EPC建设尤为重要，但在其商用部署中，仍有若干重要问题需要考量：

● 能否应对扁平化带来的信令压力？

● 是否足够健壮以应对大流量的冲击？

● 是否有可借鉴的规模部署经验？

信令风暴的主要来源

可以这样说，LTE的建设虽然是由流量而起，但其部署中所面临的问题却远不止于此，正如上面所列出的，一方面数据流量快速增长，另一方面信令同样也在激增。如果处理不当，将导致信令风暴。信令风暴主要来自以下4个方面。

其一，LTE网络中，采用了扁平化的架构，已经没有BSC/RNC来做收敛，核心网直接面对大量的基站。原来通过BSC/RNC进行的信令处理，也全部交由核心网完成。而寻呼产生的信令（加入寻呼的原理）在LTE中占据信令总流量的30%，同时对很多eNB进行寻呼，会给核心网带来巨大压力。

其二，智能终端的大量使用，造就了繁荣的应用市场，然而如果缺乏对应用有效地审核和准入机制，就可能造成应用导致的信令风暴。在国外某运营商，一款基于安卓的VoIP软件，由于设计问题，导致其密集城区的网络压力过载。另据统计分析，在流量相近的情况下，Android相对于iPhone产生更多的信令。

其三，热点地区：如体育场馆、演出场地，大量人群集中使用微信、微博等应用，产生推送信息，如果得不到有效控制，会产生扩散效应，致使大面积网络瘫痪。

其四，物联网业务，使用海量的传感器等终端，这些终端虽然没有很多流量，但产生大量的周期性和突发性连接请求。

图 广泛商用的EPC方案

应对信令风暴

LTE核心网中信令主要由MME来处理，合理设计MME和优化MME处理信令的机制，将有助于减少信令风暴的发生。

冗余配置：上海贝尔的9471 MME设备给予先进的ATCA v2架构，所有板卡都做到1：1备份，可有效应对信令的激增。

动态TA List配置：终端在TA间位置变更时要发送位置变更信息，这样的更新仍然显得太多，通过为每个用户建立特定的TA List，每个TA List中包含若干个TA，用户在这些TA中移动时，无须发送位置更新信息，核心网无须知道终端具体在哪个TA，只需知道在某个TA List中，大大减少位置更新次数。虽然在理论上可以设置一个非常大的TA List，会减少TAU，但一旦有下发消息，且用户处于IDLE状态，势必要向很大的范围内的所有eNB发送寻呼消息，会占用大量寻呼资源。所以TA List并非越大越好，要进行动态配置，以反映用户的移动特征。

灵活的寻呼策略。

● 通常每个TA可以包含数十个eNB，那么一个TA LIst将包含上百个eNB，对如此数量的eNB进行寻呼，开销还是相当大的。很多情况下，用户位置实际上相对固定，比如在办公室、学校、机场等场所，这种时候，对整个TA List进行寻呼虽然是标准流程，但是没什么必要。我们提供了灵活的寻呼颗粒度，由运营商选择在多大范围内进行寻呼。

● 针对不同的业务，寻呼范围可分别设置，多数数据业务对延迟的容忍度较高，但诸如CSFB这类语音业务，实际是要完成一次被叫，为保证其体验，运营商愿意为其消耗更多的资源，所以可以设置为首次寻呼即在整个TA List内进行，从而保证更高的寻呼成功率和用户体验。

● 方案还支持寻呼间隔时常的设置，有时用户所处位置可能没有没有信号或覆盖较差，此时寻呼消息是得不到用户反馈的，而ICP为保证用户体验，会持续的下发推送，更为严重的情况是如果某个eNB瘫掉，该eNB及其周围的eNB会长时间忙于进行无用的寻呼，消耗资源。

通过现网验证，打开上述机制后，可以减少50%的寻呼消息。

提升EPC健壮性

MME Pool

MME Pool为运营商网络提供冗余和安全。同时也能减少信令风暴。在Verizon LTE网络中，每个Pool含有两个MME，虽然数量不多，但却起到了重要作用。

假设MME Pool中有A和B两个设备，当MME Pool中的MME-A出现故障时，ICP的服务器无法联系用户终端，当连接请求到达sGW时，sGW将向MME-B发送下行数据的提醒（DDN），该消息中包含终端的IMSI， MME-B使用IMSI来寻呼终端，终端看到MME-B使用IMSI而不是GUTI寻呼的时候，就知道原来所属的MME4已出问题，终端将重新发起Attach流程，MME-B将与HSS进行一次终端的签约数据鉴权等完整流程，此后终端将在MME-B上完成相关业务。

再如，如果用户原来挂在MME-A上，当该MME瘫掉后，eNB已由MME-B接管，终端此时如果需要发送位置更新，MME-B是无法找到终端相关的业务数据的，同样会下发带有IMSI的消息，强制终端进行一次Attach流程。

GW Pool

GW Pool同样通过冗余提供了更好的健壮性，除了支持标准的GW主备切换外，我们的方案还提供了更高级别的保护。在主备GW间，启用VRRP，使得GW Pool对外显示为一个IP节点，当一个GW宕机时，备用GW仍然使用原来的IP提供服务，此外，在7750 GW间，通过MCS机制，可保证主用GW数据完整的保留在备份GW上，在Verizon现网上，已经验证了这一方案的高可靠性。

丰富的大规模商用网络部署经验

阿尔卡特朗讯建设的EPC在全球最大的LTE网络(Verizon)中占据50%的份额，Verizon的总用户数已经接近3000万。鉴于我们所承建的EPC和IMS的突出表现，Verizon已决定在2014年后，停止发放CDMA和LTE双模终端，转而只发放LTE单模终端。此外，在其他的大型LTE运营商(如at&t、Sprint等)也有广泛应用。不同于2G/3G的分组域，在LTE领域，阿尔卡特朗讯是全球EPC的主流供应商，而且积累了大型商用网络部署和保障的经验。这些经验在国内的大规模LTE网络建设中将发挥重要作用。