LTE核心网关键技术研究

赵彦涛



LTE核心网关键技术研究

赵彦涛

中国电信股份有限公司邯郸分公司，河北 邯郸 056107

当前LTE核心网关键技术发展对我国网络建设及使用影响较大，因此提升LTE核心网关键技术应用质量的目的，要求加强对LTE核心网关键技术的了解。首先阐述了LTE核心网组成，然后具体分析了LTE核心网关键技术，以期为促进LTE核心网关键技术优化升级提供一定参考。

LTE；网关；核心网；关键技术

引言

当前，基于LTE核心网的各种关键技术应用，能够大幅提升整体核心网络的各种性能。LTE核心网的关键技术实际应用适应性，频谱利用率高，而且整体运营成本低，尤其表现为功能损失小，因此该技术应用日益增多。但这种技术应用也存在一定问题，与高速传输需求比较来说，实际应用距离过短，大多应用在建筑室内或人口密度小的偏远地区，会在一定程度上限制LTE核心网中关键技术的开发应用。

1 LTE核心网组成

当前LTE具体使用由eNB构成的单层结构。这种结构能够大幅降低网络复杂程度，并且适当减小延迟，达到低时延、低复杂度以及低成本的目的。与3G接入网比较来说，LTE大幅减少RNC节点数量，能够接近于典型的IP宽带网络结构。一般来说，LTE核心网具体分为移动性管理设备、服务网关、分组数据网关、归属签约用户服务器以及策略和计费控制单元等诸多组件。基于LTE核心网络架构来说，服务网关及PDN网关能够利用合设或分设方式，这两种方式具体应用视实际情况而定[1]。

1.1 移动管理设备

移动管理设备作为LTE核心网重要性控制节点，其实际作用具体体现为安全、移动性管理、执行会话及承载控制等诸多方面。

1.2 服务网关

服务网关作为终止E-UTRAN接口网关，主要作用在于eNodeB之间切换时，可视为本地锚定点，辅助完成eNodeB重排序。如果针对3GPP不同接入系统间切换过程中，其具体用作移动性锚点，那么也可实现重排序，同时其能够实现数据包路由以及前转，针对上行及下行传输层实施分组标记，具体可用在运营商之间计费方面。

1.3 分组数据网关

分组数据网关具体为EPC网络的边界网关，可为相关用户提供会话管理、承载控制、数据转发、IP地址分配和非3GPP用户接入等诸多功能，还可用于3GPP接入以及非3GPP接入公用数据网络PDN的锚点，附带一定的安全、控制功能。

1.4 策略和计费控制单元

策略和计费控制单元作为业务数据流以及IP承载资源的策略与计费控制策略的关键决策点，能够为策略与计费执行功能单元筛选及提供相应的控制决策，并且能够提供依据业务数据流门控、LOS控制及相关计费控制等诸多服务。

1.5 归属签约用户服务器

归属签约用户服务器作为用户及服务数据进行储存的专门数据库，其重点用于储存归属网络中各种用户签约信息，然后针对用户鉴权及位置信息实施严格、有效管理。

上述LTE核心网组成部件对于整体网络运行应用影响较大，并且单一环节工作效率提升均可能对于整体LTE核心网实现优化升级，但需重点考虑各个环节之间的平衡性，综合提升各个环节的处理效率，进而避免由于某一环节的过分发展致使和其他环节发生脱节情况。

2 LTE核心网关键技术

当前，我国LTE核心网应用日益增加，该网络应用离不开LTE核心网轻量化技术、网关一体化设计技术以及快速数据处理和转发技术。这些技术功能差异较多，但这些技术集成应用能够提升LTE核心网运行效率及信息传输速度，进而全面提高LTE核心网应用质量，因此本文对LTE核心网关键技术内容进行了详细的阐述。

2.1 LTE核心网轻量化技术

一般来说，LTE核心网大多使用开源Linux操作系统，并从系统基础服务、操作管理维护及高可用性服务等诸多方面实施优化设计，进而实现LTE核心网操作系统轻量化目的。轻量化结果为系统大小仅为原有系统的30%，但实际运行速度提升近3倍，因此有必要对LTE核心网轻量化技术进行深入研究。本文具体从系统基础服务、操作管理维护及高可用性服务等三个方面针对LTE核心网轻量化技术进行阐述分析。

2.1.1 系统基础服务

系统基础服务是依据CGL相关规范，并达到上层业务应用要求构建的基础模块，其主要用于整体系统内部大量服务。系统基础服务大体包括下列三个部分。首先为系统启动，其能实现内核自动加载，进而实现启动配置。其次为脚本配置及平台服务启动，重点依据系统内部各种业务流程，假使系统进程发生异常问题，退出时能实现自动重启，还可针对一些应用程序达到加载及启动目的。最后为文件系统。LTE核心网操作系统文件系统能够利用网络文件系统将日志文件保存至远程主机，大幅降低系统对存储的各种要求，还可针对系统基础服务实现进一步优化，并且依据LTE核心网操作系统使用情况及时去除部分非必要组件，这样才可确保LTE核心网保持快速运行状态，并且提升操作系统干净度以及可控性[2]。

2.1.2 操作管理维护

通常操作管理维护模块大体包括配置管理、性能管理、告警管理以及北向接口等四个部门。首先，配置管理主要使用在管理配置模型以及配置数据等方面，还可具体执行各种配置命令，并且配置管理还可和网管系统相互操作。其次，性能管理能为系统提供性能模型管理、性能任务管理、性能数据收集上报以及阀值告警等。再次，告警管理重点体现为告警方面，自然生成安全日志以及客户日志等，并具备相应的信息上报功能。最后为北向接口操作管理维护模块提供的北向接口功能，具体利用SNMP协议实现传输网络管理数据，进而实现网管中心NMS/EMS连接以及访问等诸多功能。

2.1.3 高可用性服务

该服务具体为系统采用专门设计方式能够大幅减少实际停工时间，进而确保系统的高度可用性，其和系统基础服务、操作管理维护三方协调，保障LTE核心网操作系统实施轻量化发展，进而降低系统整体体积，确保其可以实现移动、拆卸以及维修等诸多功能，还可增加LTE核心网实际使用寿命，提升系统整体适应能力。

2.2 网关一体化设计技术

这种技术能够将服务网关以及分组数据网关进行集成融合，提升整体工作效率。实际融合过程中重点考虑各种因素具体影响，只有努力协调这些因素，才可以提升该技术具体应用范围。一般来说，这种网关一体化设计技术的优势在于可将各种逻辑网元加强网关一体化系统资源管理，提升会话控制质量，实现用户面逻辑处理共享功能，这样能明显减少网关一体化系统内存资源，最大限度增加软件代码重用程度[3]。

2.3 快速数据处理和转发技术

当前LTE核心网络操作系统实际运行过程中，快速数据处理和转发技术重点提供轻量级、低功耗和高质量的RTC运行环境数据套件，这样便可大幅提升整体数据包处理以及转发速度，并且能实现智能化及高效的数据包处理及转发效果。与传统Linux系统相比，如果系统应用快速数据处理与转发技术，其实际数据包处理及转发速度就将提升6～10倍。

3 结语

综上所述，当前LTE核心网关键技术应用较多。如果LTE核心网关键技术不过关，那么对后续网络系统应用影响较为明显，进而限制上述网络使用质量，因此要求相关研发人员认真做好各个技术研发工作，尤其表现为多种技术集成应用方面，尽量确保各种技术协调应用，进而确保LTE核心网实际应用质量。

[1]万能. LTE核心网关键技术探讨[J]. 数字技术与应用，2017（6）：32.

[2]刘婷婷，刘永毓. LTE核心网关键技术探讨[J]. 中国新通信，2015（22）：64-65.

[3]向东南，申敏，陈政贵. LTE核心网安全缺陷的研究[J]. 无线电通信技术，2016（1）：31-34.

Research on Key Technologies of LTE Core Network

Zhao Yantao

China Telecom Corporation Limited Handan Branch, Hebei Handan 056107

The current key technology development of LTE core network has great impact on China’s network construction and use. Therefore, the purpose of improving the key technology application quality of LTE core network requires strengthening the understanding of key technologies of LTE core network. Firstly, the composition of LTE core network is expounded, and then the key technologies of LTE core network are analyzed in detail, in order to provide some reference for promoting the optimization and upgrading of key technologies of LTE core network.

LTE; gateway; core network; key technology

TN929.5

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