4G LTE的网络架构探究

程云堂?孔力

摘要：4G技术是集合了3G技术和WLAN技术所产生的一种高速传输数据，并且能够高质量的传输视频和音频等于一体的技术。本文就主要对4G网络的构架结构进行分析，将3G网络和4G网络之间进行比较分析，将两者的结构进行对比分析，突出4G网络的优点。

关键词：4G；LTE；网络构架

4G技术是当前在移动通信和网络生活中备受欢迎的主流技术。随着科学技术的不断发展，手机逐渐的成为了人们生活生产的必要物品。当前“低头族”越来越多，人们利用手机能够进行很多的沟通、交流、购物、听音乐、看视频等。现在出门只要拿着手机就能够进行任何事情。这一切都是基于4G网络技术的发展。4G LTE能够以超过目前大部分的有线通信的速度进行下载，能够满足用户的所有的需求。

4G LTE的网络构架分为EPC和E-UTRAN。EPC将全IP的分组核心网进行了一个全新的定义，这种系统的特征就是能够将仅有的分组域和无电路域、基于全IP结构的控制和承载进行分离，并且将网络结构进行扁平化处理。这中间主要有MME、SGW、PGW等网元。E-UTRAN被称作是进化的UMTS陆地无线接入网。

一、EPC的网络架构

（一） MME移动管理模块

MME移动管理模块主要是为用户的移动性、对话以及接入鉴权等管理进行功能性的实现。移动性管理，指的是用户的移动网络具有一定的附着能力、实时更新以及对用户的信道进行切换。接入控制，指的是对用户进行鉴权，将虚拟网络和用户之间进行合理合法的连接，并且保证在用户的需求下能够使用网络。会话管理，指的是对用户的会话管理进行承载，一般分为默认承载和专用承载。网元选择，就是保证用户能够选择适当的网元。信息储存，因为MME是要对用户的状态等进行保护的，一般包括用户的标识、跟踪区标志、鉴权、网元以及其他的参数等。业务连续性，能够保证EPS与3G之间的业务进行互通。

（二） SGW服务网关

SGW服务网关一般在用户面，对接入LTE的用户终端进行服务，并且每次只允许有一个SGW。根据用户和承载之间的计费，对网关进行服务，与GPRS的功能较为相似。一般包括以下几方面。会话管理，主要就是对会话进行信道的建立，对改变后的信道进行修改，在会话结束时对信道进行释放。路由选择和数据转发，这一功能与越区切换的功能类似，当需要切换的时候，能够为了继续通信进行新的路由的指定。计费功能，对用户的通信费用进行计算。信息储存功能，能够对用户的相关信息进行储存。

（三） PGW分组数据网关

PGW分组数据网关，位于用户面，主要作用是对外网进行连接，相当于网关的功能，与GPRS的功能相近。主要的功能有以下几方面。分配IP地址，网络用户的IP地址，包括静态和动态的，都是由PGW来进行分配的。会话管理功能，对EPS的管理功能提供支持，对路由进行建立、修改以及释放，并且能够按照APN对域名进行解析，并且找到外网。PCRF选择功能，主要就是根据数据流和IP的承载资源，对计费进行控制，能够为PCEF选择并且提供适当的策略和控制计费的策略。除此之外，还有与SGW功能相似的路由选择数据转发的功能、QoS控制功能，计费功能以及计费执行功能。

（四） PCRF的策略计费控制功能

PCRF的策略计费控制功能，主要包括对用户所申请的业务进行授权并且分配策略；取得收费的信息，对话费的使用状况进行分析和反馈；控制基于流的计费功能；对网络的顺畅和拥堵情况进行反馈以及策略控制决策等功能。

（五） HSS

HSS是属于用户服务器的，与2G或者3G技术中的HLR功能相类似，一般是用来对用户的签约信息等进行保存的一个数据库，具体的功能包括以下几方面。帮助用户对标识以及相关的编号和路由的信息等进行识别；对用户当前的位置、鉴权和授权的网络控制信息和用户的安全信息等进行保存，一般用在鉴权以及对完整性进行保护的情况下；对不同域和不同的子系统之间进行呼叫的控制和会话的实体进行联络。

二、 E-TRAN的网络架构

在4G LTE中的E-UTRAN实际上就是evolved node B，evolved是演变的意思，因此，在LTE中的基站，就是eNB，在3G网络中就是NodeB，只是比3G网络的功能更强大。eNB除了拥有基站的功能之外，还具有一部分的无线网络控制器的功能，所以能够让4G的网络变得更加的简单，在通信的过程中还适当的减少了协议的层次。

三、与3G网络相比较4G LTE的特征

（一） 4G网络更加扁平化

从网络的结构上来看，4G网络相较于3G网络来说，更加的扁平化，把控制的功能和承載的功能分离开来，还有MME来进行移动性的管理和处理等功能，SGW能够对媒体流进行处理和转发等功能。

（二） 4G网络更符合当前的需求

4G网络在核心网络中将电路域的部分去除了，采用了全IP的网络技术，能够将固定网络和移动网络相结合，更加适应了当前人们对于网络的需求。对于多媒体的各种不同的业务都能够灵活的提供支持，可以把不同种类的技术都进行统一的接入，将网络实行了全IP化，更加的方便灵活。

（三） 4G网络结构更加简化

4G网络的无线接入功能，取消掉了无线接入控制器，也就是RNC，将eNodeB和网关都具备了RNC的功能，让整体网络的结构变得更加的简化，同时还降低了延时性，让用户能够体验到更快的速度。

（四）网元接口多对多

4G网络的网元接口上，能够进行多对多的连接方式，应用适当的接口，就能够进行多对多的连接。为了提升网络速度的冗余程度，让网络实现高质量并且安全的连接，还能够对负载的均衡性进行灵活的调节。

（五） 4G网络的传输速度更快

与3G网络技术相比，4G技术的网速基站能够快50倍左右，下行速度能够达到100Mb/s的速度。

四、结语

4G网络的出现，为人们带来了极大的方便。人们能够更加安全、更加快速的使用网络，来进行通话、视频、听音乐、休闲娱乐等。这样的改变与发展，与当前先进的生产力密不可分。科学技术的发展带来了人们的生活水平的提高和生活质量的改善，因此，也需要大力的发展生产力，提高科学技术。

参考文献：

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[2]武世栋，化冬梅.基于LTE MR数据的网络结构优化探究[J].通讯世界，2015（18）：38-39.