LTE核心网MME Pool技术及组网规划研究

黄嘉，李艳俊，蔡宗平

（中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司，重庆 401147）

1 引言

随着网络的不断进步，用户对网络可靠性的要求也越来越高，无法容忍服务中断。LTE核心网与2G/3G核心网不断融合，网络也将越来越复杂， 网络运行的风险随之增加，网络间切换效率直接影响用户的业务感受。LTE核心网与2G/3G核心网融合组网，单个网元接入多种网络用户，对网络稳定性提出了更高的要求。大容量高集成度核心网元的部署，对网络可靠性也提出了更高的要求。在这样的背景下，引入Pool技术进行LTE核心网建设十分必要。

本文对LTE核心网MME Pool的技术要点进行分析，并对其组网规划的要点进行研究，可为2G/3G/4G融合核心网网络建设提供参考依据。

2 MME Pool的特点

图1 LTE核心网Pool组网示意图

如图1所示，MME Pool由多个MME组成，MME Pool中的所有MME服务于MME Pool Area。MME Pool Area由完整的TA（跟踪区）组成，即一个TA不可能一部分属于这个MME Pool，另一部分不属于此MME Pool。UE在MME Pool Area中移动，可以不需要进行MME的改变。

通过MME Pool功能，可以达到资源共享、负荷分担。充分利用各个节点的容量，节约投资，实现网络容灾，增强网络可靠性。

3 MME Pool技术要点及功能

3.1 MME Pool技术要点

3.1.1 MME Pool重要标识

MME Pool通过GUMMEI标识每个MME。

=

=+

通过GUMMEI中的MME Group ID就可以知道是否是属于同一个Pool；通过GUMMEI中的MME Code就可以区分同一个Pool中的单个MME；通过UE携带的GUTI中的GUMMEI信息就可以知道UE的源MME是否是Pool中的某个MME。

3.1.2 NNSF功能

NNSF功能位于eNode B节点，核心功能是选择MME，选择原则是：负载均衡原则和减少跨MME的TAU/Handover（UE在Pool内移动不改变MME节点）；

MMEC是由MME分配给UE，用于标识已注册的MME节点，eNode B可以根据该标识为UE选择MME。

3.1.3 负载均衡原理

根据Pool内各MME的容量，在MME上配置本局的权重（Weight），如图2所示。

图2 MME Pool负载均衡示意图

S1建立时，MME将权重下发给eNode B，eNode B根据权重建立负荷分担策略；

MME可以通过配置更新消息更新权证，eNode根据新的权证调整负荷分担策略。

3.2 MME Pool功能

在MME Pool的组网中，由于一个eNode B与MME Pool内的多个MME连接，所以当TA业务区中的UE发起新的业务时，需要eNode B为UE选择一个服务的MME，为了帮助eNode B合理选择MME，MME会将负载权重下发给eNode B，从而eNode B可以根据负载均衡原则为UE选择Pool中的MME。

如果UE没有发生过S1 Release流程，后续UE或eNode B发起的所有的消息处理都会在第一次选择的MME上。如果发生了S1 Release流程，则eNode B会重新根据负载均衡原则重现为UE选择MME。

同时，MME Pool组网具备了一定的MME级的容灾能力。当MME Pool中某MME发生故障时，eNode B识别该MME故障后，会将本来分配给该MME的新发起的用户业务转移到MME Pool中其他有效的MME上，从而实现MME Pool内MME间的容灾。

3.3 MME Pool与SGSN Pool比较分析

MME Pool与SGSN Pool的比较分析如表1所示。

4 MME/SGSN 融合Pool组网规划

4.1 MME/SGSN 融合Pool组网优势

MME/SGSN 融合Pool组网，如图3所示，具有如下优势：

SGSN/MME合一，降低硬件和功耗；

减少异系统TAU/RAU附着、切换流程信令消息，降低信令交互，提升互操作成功率；

SGSN&MME共节点，支持GUL接入，用户在Pool内漫游时不改变注册节点，SGSN和MME联合组Pool，统一管理，降低成本，保护2G/3G投资；简化网络管理。

表1 MME Pool与SGSN Pool比较分析表

图3 MME/SGSN融合Pool组网示意图

4.2 MME/SGSN 融合Pool关键要点

RAI＋NRI标识SGSN节点，MME Group ID＋MMEC标识MME节点；

LAC和MME Group ID相互映射，NRI和MMEC相互映射；

eNode B根据映射的GUMMEI查找MME，需保证能够找到融合节点；

RNC/BSC根据映射的NRI查找SGSN，需保证能够找到融合节点；

MME/SGSN需要支持融合节点的判断和处理。

具体如图4所示。

3GPP TS23.003协议，在异系统改变，UE和MME应该支持这种映射关系，SGSN/MME融合节点内支持GUTI和RAI/PTMSI关联相同用户。

在进行MME/SGSN 融合Pool组网规划时，需注意以下问题：MME对应的RAI应该规划到SGSN Pool区内；SGSN Pool内LAC对应的MMEGI应该规划到MME Pool区内；

NRI长度会影响共Pool区域的MMEC的规划，NRI长度小于MMEC长度时，无论eNode B是否支持Mapped GUMMEI，都需要占用多个MMEC；

eNode B支持一个MME有多个MMEGI和MMEC，通过S1接口获得MMEGI和MMEC列表；

MMEGI和2/3G LAC独立，便于互操作时区分接入制式；

对RNC/BSC没有功能要求。

4.3 MME/SGSN Pool组网规划建议

按行政/运维区域划分Pool区，不跨省/大区，对现有管理模式影响小，可操作性强；

无线区域连续覆盖，以减少MME/SGSN间漫游，提高通信质量；

图4 MME/SGSN 融合节点映射关系图

区域内的话务模型具有互补性或潮汐特征，充分发挥Pool能够“消峰抑谷”的特性，提高资源利用率；

Pool边界选择不是切换频繁的区域，可以有效减少网络中的Pool间切换，提高整体网络质量；

规划相互间独立的Pool区，尽量不要进行重叠Pool区的规划；

Pool区MME/SGSN数量建议2～8个，以3～6个为最佳选择；

建议Pool内各MME用户容量一致，且提供相同的业务和采用相同的计费策略；

一般MME Pool区可以包含一个或多个SGW服务区。

商用初期， 升级现网个别SGSN为MME/SGSN设备，MME/SGSN同时分别归属于SGSN Pool和MME Pool。

随着MME/SGSN设备数量的增加，MME/SGSN合一节点逐步接管GU网络。最终形成全网MME/SGSN融合Pool的格局。具体如图5所示。

5 结束语

MME Pool集成了SGSN Pool的组网优势，可以有效提升网络效率和可靠性，并在负载均衡和过载控制方面进行了增强。MME/SGSN融合Pool可以提升跨系统切换效率，简化网络管理，保护现有2G/3G投资，是LTE核心网络演进的目标和方向。

图5 MME/SGSN融合Pool演进图

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