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应对EPC大规模网络部署的挑战

2013-08-27 09:40:59  上海贝尔股份有限公司  

    摘要:在LTE/EPC大规模网络部署时,我们需要注意哪些问题和风险,以及相关的解决方案

    目前中国运营商正处于LTE/EPC规模部署的前夜,基于中国庞大的用户基数,在今后的两三年内,LTE/EPC的使用用户数,数据流量会变得十分巨大,因此中国的网络建设者需要在网络部署初期,研究国外大型运营商的前车之鉴,未雨绸缪,节省网络开销,提升网络安全性。

    在Pool的基础上进一步提高核心网安全性

    目前组pool技术已经用在了MSC和SGSN上,在一定程度上提高了网络的安全性,在LTE的核心网EPC上,也有类似的MME-pool和SGW-pool技术,同样可以起到负荷分担,网元之间冗余备份的作用。但是在国外大规模的LTE商业部署过程中,我们发现对于系统安全性,依然有提高的空间。

    1.在MME pool的基础上提高安全性

    当一个MME宕机时,根据国际规范的规定,该MME上附着的用户会到pool中的另一个MME上重新进行强制附着。

    而附着流程本身包含十分复杂的信令交互,当一个MME宕机时,数以万计的用户在pool内的另一个MME上做附着操作,对MME甚至HSS的信令压力会很大,甚至会把pool内其他原本正常工作的MME击垮,引发的雪崩效益导致网络的大规模瘫痪。

    为了应对这一问题,上海贝尔创新性地增加一台小型备份服务器(SRS),它平时只需收取pool内各个MME中附着用户的动态数据(UEcontext),即可保留pool内所有用户的信息。

    有了备份服务器之后,当一个MME宕机时,终端用户根据规范要求,到pool内的其他MME上做附着操作,而MME则可以从备份服务器中(SRS)读取用户的动态信息(UEcontext),只需要一次消息来回就可以代替很复杂的附着信令流程,从而大大降低了MME和HSS的瞬时信令压力,提高网络的总体安全性。如下图所示。

    2.在SGW pool的基础上提高安全性

    对于SAE-GW,除了使用SGW-Pool技术提高系统的安全性,还可以更进一步,使用SAE-GW的地理冗余技术。具体解决方案如下图所示。

    SAE-GW冗余方案使用了两种技术:

    a.VRRP技术

    使用了VRRP技术,当主用的SAE-GW退出服务时,备用的SAE-GW依旧可以使用主用的IP地址对外通信,继续工作,那么周边的网元(MME,eNodeB)就感知不到SAE-GW网元实体进行了倒换,于是SAE-GW的倒换对周边网元没有影响。

    b.Multi-ChassisSynchronization(MCS)技术

    这是上海贝尔独有的技术,可以在两个SAE-GW之间同步LTE用户的动态数据,备用SAE-GW不停地获取当前的用户信息,当主用设备退出服务时,备用设备已经有了相关的用户信息,可以很平滑地继续提供服务,于是SAE-GW的倒换对在线用户也没有影响。

    应对信令风暴的冲击

    国外运营商在大规模部署LTE/EPC网络时,都碰到了信令风暴的问题,即信令流量的激增,消耗了大量的网络系统资源,极端的情况下,过大的信令量会引起系统设备的瘫痪。

    信令的激增主要由以下几个方面引起:

    a.推送业务,VoIP业务导致大量寻呼消息。

    b.长在线业务,小包业务,M2M业务导致大量的无线/核心网链路资源的删创,引发链路控制消息数目的激增。

    c.LTE/EPC的扁平化架构,没有RNC做收敛,MME、GW直接面对成千上万个eNodeB,它们之间的信令消息几何级数地增加。

    应对信令风暴的冲击,核心网侧可以从以下几个方面来应对。

    1.核心网设备本身提高健壮性

    对于信令处理的主设备MME,板卡要做到1:1冗余备份,每对板卡之间再做负荷分担,这样才能尽量避免单点故障,整个的系统安全性比N+1板卡备份要高很多。

    2.智能的寻呼策略

    寻呼消息是MME发给eNodeB的,由eNodeB在其覆盖范围内搜寻相关的终端,因此会占用eNodeB的无线资源。如果MME?/div>

编 辑:孙秀杰
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