LTE核心網(wǎng)MME Pool技術(shù)及組網(wǎng)規(guī)劃研究

黃嘉，李艷俊，蔡宗平

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司重慶分公司，重慶 401147）

1 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷進(jìn)步，用戶對網(wǎng)絡(luò)可靠性的要求也越來越高，無法容忍服務(wù)中斷。LTE核心網(wǎng)與2G/3G核心網(wǎng)不斷融合，網(wǎng)絡(luò)也將越來越復(fù)雜， 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的風(fēng)險隨之增加，網(wǎng)絡(luò)間切換效率直接影響用戶的業(yè)務(wù)感受。LTE核心網(wǎng)與2G/3G核心網(wǎng)融合組網(wǎng)，單個網(wǎng)元接入多種網(wǎng)絡(luò)用戶，對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性提出了更高的要求。大容量高集成度核心網(wǎng)元的部署，對網(wǎng)絡(luò)可靠性也提出了更高的要求。在這樣的背景下，引入Pool技術(shù)進(jìn)行LTE核心網(wǎng)建設(shè)十分必要。

本文對LTE核心網(wǎng)MME Pool的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，并對其組網(wǎng)規(guī)劃的要點(diǎn)進(jìn)行研究，可為2G/3G/4G融合核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供參考依據(jù)。

2 MME Pool的特點(diǎn)

圖1 LTE核心網(wǎng)Pool組網(wǎng)示意圖

如圖1所示，MME Pool由多個MME組成，MME Pool中的所有MME服務(wù)于MME Pool Area。MME Pool Area由完整的TA（跟蹤區(qū)）組成，即一個TA不可能一部分屬于這個MME Pool，另一部分不屬于此MME Pool。UE在MME Pool Area中移動，可以不需要進(jìn)行MME的改變。

通過MME Pool功能，可以達(dá)到資源共享、負(fù)荷分擔(dān)。充分利用各個節(jié)點(diǎn)的容量，節(jié)約投資，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)可靠性。

3 MME Pool技術(shù)要點(diǎn)及功能

3.1 MME Pool技術(shù)要點(diǎn)

3.1.1 MME Pool重要標(biāo)識

MME Pool通過GUMMEI標(biāo)識每個MME。

=

=+

通過GUMMEI中的MME Group ID就可以知道是否是屬于同一個Pool；通過GUMMEI中的MME Code就可以區(qū)分同一個Pool中的單個MME；通過UE攜帶的GUTI中的GUMMEI信息就可以知道UE的源MME是否是Pool中的某個MME。

3.1.2 NNSF功能

NNSF功能位于eNode B節(jié)點(diǎn)，核心功能是選擇MME，選擇原則是：負(fù)載均衡原則和減少跨MME的TAU/Handover（UE在Pool內(nèi)移動不改變MME節(jié)點(diǎn)）；

MMEC是由MME分配給UE，用于標(biāo)識已注冊的MME節(jié)點(diǎn)，eNode B可以根據(jù)該標(biāo)識為UE選擇MME。

3.1.3 負(fù)載均衡原理

根據(jù)Pool內(nèi)各MME的容量，在MME上配置本局的權(quán)重（Weight），如圖2所示。

圖2 MME Pool負(fù)載均衡示意圖

S1建立時，MME將權(quán)重下發(fā)給eNode B，eNode B根據(jù)權(quán)重建立負(fù)荷分擔(dān)策略；

MME可以通過配置更新消息更新權(quán)證，eNode根據(jù)新的權(quán)證調(diào)整負(fù)荷分擔(dān)策略。

3.2 MME Pool功能

在MME Pool的組網(wǎng)中，由于一個eNode B與MME Pool內(nèi)的多個MME連接，所以當(dāng)TA業(yè)務(wù)區(qū)中的UE發(fā)起新的業(yè)務(wù)時，需要eNode B為UE選擇一個服務(wù)的MME，為了幫助eNode B合理選擇MME，MME會將負(fù)載權(quán)重下發(fā)給eNode B，從而eNode B可以根據(jù)負(fù)載均衡原則為UE選擇Pool中的MME。

如果UE沒有發(fā)生過S1 Release流程，后續(xù)UE或eNode B發(fā)起的所有的消息處理都會在第一次選擇的MME上。如果發(fā)生了S1 Release流程，則eNode B會重新根據(jù)負(fù)載均衡原則重現(xiàn)為UE選擇MME。

同時，MME Pool組網(wǎng)具備了一定的MME級的容災(zāi)能力。當(dāng)MME Pool中某MME發(fā)生故障時，eNode B識別該MME故障后，會將本來分配給該MME的新發(fā)起的用戶業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到MME Pool中其他有效的MME上，從而實(shí)現(xiàn)MME Pool內(nèi)MME間的容災(zāi)。

3.3 MME Pool與SGSN Pool比較分析

MME Pool與SGSN Pool的比較分析如表1所示。

4 MME/SGSN 融合Pool組網(wǎng)規(guī)劃

4.1 MME/SGSN 融合Pool組網(wǎng)優(yōu)勢

MME/SGSN 融合Pool組網(wǎng)，如圖3所示，具有如下優(yōu)勢：

SGSN/MME合一，降低硬件和功耗；

減少異系統(tǒng)TAU/RAU附著、切換流程信令消息，降低信令交互，提升互操作成功率；

SGSN&MME共節(jié)點(diǎn)，支持GUL接入，用戶在Pool內(nèi)漫游時不改變注冊節(jié)點(diǎn)，SGSN和MME聯(lián)合組Pool，統(tǒng)一管理，降低成本，保護(hù)2G/3G投資；簡化網(wǎng)絡(luò)管理。

表1 MME Pool與SGSN Pool比較分析表

圖3 MME/SGSN融合Pool組網(wǎng)示意圖

4.2 MME/SGSN 融合Pool關(guān)鍵要點(diǎn)

RAI＋NRI標(biāo)識SGSN節(jié)點(diǎn)，MME Group ID＋MMEC標(biāo)識MME節(jié)點(diǎn)；

LAC和MME Group ID相互映射，NRI和MMEC相互映射；

eNode B根據(jù)映射的GUMMEI查找MME，需保證能夠找到融合節(jié)點(diǎn)；

RNC/BSC根據(jù)映射的NRI查找SGSN，需保證能夠找到融合節(jié)點(diǎn)；

MME/SGSN需要支持融合節(jié)點(diǎn)的判斷和處理。

具體如圖4所示。

3GPP TS23.003協(xié)議，在異系統(tǒng)改變，UE和MME應(yīng)該支持這種映射關(guān)系，SGSN/MME融合節(jié)點(diǎn)內(nèi)支持GUTI和RAI/PTMSI關(guān)聯(lián)相同用戶。

在進(jìn)行MME/SGSN 融合Pool組網(wǎng)規(guī)劃時，需注意以下問題：MME對應(yīng)的RAI應(yīng)該規(guī)劃到SGSN Pool區(qū)內(nèi)；SGSN Pool內(nèi)LAC對應(yīng)的MMEGI應(yīng)該規(guī)劃到MME Pool區(qū)內(nèi)；

NRI長度會影響共Pool區(qū)域的MMEC的規(guī)劃，NRI長度小于MMEC長度時，無論eNode B是否支持Mapped GUMMEI，都需要占用多個MMEC；

eNode B支持一個MME有多個MMEGI和MMEC，通過S1接口獲得MMEGI和MMEC列表；

MMEGI和2/3G LAC獨(dú)立，便于互操作時區(qū)分接入制式；

對RNC/BSC沒有功能要求。

4.3 MME/SGSN Pool組網(wǎng)規(guī)劃建議

按行政/運(yùn)維區(qū)域劃分Pool區(qū)，不跨省/大區(qū)，對現(xiàn)有管理模式影響小，可操作性強(qiáng)；

無線區(qū)域連續(xù)覆蓋，以減少M(fèi)ME/SGSN間漫游，提高通信質(zhì)量；

圖4 MME/SGSN 融合節(jié)點(diǎn)映射關(guān)系圖

區(qū)域內(nèi)的話務(wù)模型具有互補(bǔ)性或潮汐特征，充分發(fā)揮Pool能夠“消峰抑谷”的特性，提高資源利用率；

Pool邊界選擇不是切換頻繁的區(qū)域，可以有效減少網(wǎng)絡(luò)中的Pool間切換，提高整體網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量；

規(guī)劃相互間獨(dú)立的Pool區(qū)，盡量不要進(jìn)行重疊Pool區(qū)的規(guī)劃；

Pool區(qū)MME/SGSN數(shù)量建議2～8個，以3～6個為最佳選擇；

建議Pool內(nèi)各MME用戶容量一致，且提供相同的業(yè)務(wù)和采用相同的計費(fèi)策略；

一般MME Pool區(qū)可以包含一個或多個SGW服務(wù)區(qū)。

商用初期， 升級現(xiàn)網(wǎng)個別SGSN為MME/SGSN設(shè)備，MME/SGSN同時分別歸屬于SGSN Pool和MME Pool。

隨著MME/SGSN設(shè)備數(shù)量的增加，MME/SGSN合一節(jié)點(diǎn)逐步接管GU網(wǎng)絡(luò)。最終形成全網(wǎng)MME/SGSN融合Pool的格局。具體如圖5所示。

5 結(jié)束語

MME Pool集成了SGSN Pool的組網(wǎng)優(yōu)勢，可以有效提升網(wǎng)絡(luò)效率和可靠性，并在負(fù)載均衡和過載控制方面進(jìn)行了增強(qiáng)。MME/SGSN融合Pool可以提升跨系統(tǒng)切換效率，簡化網(wǎng)絡(luò)管理，保護(hù)現(xiàn)有2G/3G投資，是LTE核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的目標(biāo)和方向。

圖5 MME/SGSN融合Pool演進(jìn)圖

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