程云堂?孔力

摘要：4G技術(shù)是集合了3G技術(shù)和WLAN技術(shù)所產(chǎn)生的一種高速傳輸數(shù)據(jù)，并且能夠高質(zhì)量的傳輸視頻和音頻等于一體的技術(shù)。本文就主要對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將3G網(wǎng)絡(luò)和4G網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行比較分析，將兩者的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，突出4G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：4G；LTE；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

4G技術(shù)是當(dāng)前在移動(dòng)通信和網(wǎng)絡(luò)生活中備受歡迎的主流技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，手機(jī)逐漸的成為了人們生活生產(chǎn)的必要物品。當(dāng)前“低頭族”越來(lái)越多，人們利用手機(jī)能夠進(jìn)行很多的溝通、交流、購(gòu)物、聽音樂、看視頻等?，F(xiàn)在出門只要拿著手機(jī)就能夠進(jìn)行任何事情。這一切都是基于4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。4G LTE能夠以超過(guò)目前大部分的有線通信的速度進(jìn)行下載，能夠滿足用戶的所有的需求。

4G LTE的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架分為EPC和E-UTRAN。EPC將全I(xiàn)P的分組核心網(wǎng)進(jìn)行了一個(gè)全新的定義，這種系統(tǒng)的特征就是能夠?qū)H有的分組域和無(wú)電路域、基于全I(xiàn)P結(jié)構(gòu)的控制和承載進(jìn)行分離，并且將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行扁平化處理。這中間主要有MME、SGW、PGW等網(wǎng)元。E-UTRAN被稱作是進(jìn)化的UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)。

一、EPC的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

（一） MME移動(dòng)管理模塊

MME移動(dòng)管理模塊主要是為用戶的移動(dòng)性、對(duì)話以及接入鑒權(quán)等管理進(jìn)行功能性的實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)性管理，指的是用戶的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)具有一定的附著能力、實(shí)時(shí)更新以及對(duì)用戶的信道進(jìn)行切換。接入控制，指的是對(duì)用戶進(jìn)行鑒權(quán)，將虛擬網(wǎng)絡(luò)和用戶之間進(jìn)行合理合法的連接，并且保證在用戶的需求下能夠使用網(wǎng)絡(luò)。會(huì)話管理，指的是對(duì)用戶的會(huì)話管理進(jìn)行承載，一般分為默認(rèn)承載和專用承載。網(wǎng)元選擇，就是保證用戶能夠選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)元。信息儲(chǔ)存，因?yàn)镸ME是要對(duì)用戶的狀態(tài)等進(jìn)行保護(hù)的，一般包括用戶的標(biāo)識(shí)、跟蹤區(qū)標(biāo)志、鑒權(quán)、網(wǎng)元以及其他的參數(shù)等。業(yè)務(wù)連續(xù)性，能夠保證EPS與3G之間的業(yè)務(wù)進(jìn)行互通。

（二） SGW服務(wù)網(wǎng)關(guān)

SGW服務(wù)網(wǎng)關(guān)一般在用戶面，對(duì)接入LTE的用戶終端進(jìn)行服務(wù)，并且每次只允許有一個(gè)SGW。根據(jù)用戶和承載之間的計(jì)費(fèi)，對(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行服務(wù)，與GPRS的功能較為相似。一般包括以下幾方面。會(huì)話管理，主要就是對(duì)會(huì)話進(jìn)行信道的建立，對(duì)改變后的信道進(jìn)行修改，在會(huì)話結(jié)束時(shí)對(duì)信道進(jìn)行釋放。路由選擇和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，這一功能與越區(qū)切換的功能類似，當(dāng)需要切換的時(shí)候，能夠?yàn)榱死^續(xù)通信進(jìn)行新的路由的指定。計(jì)費(fèi)功能，對(duì)用戶的通信費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算。信息儲(chǔ)存功能，能夠?qū)τ脩舻南嚓P(guān)信息進(jìn)行儲(chǔ)存。

（三） PGW分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)

PGW分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，位于用戶面，主要作用是對(duì)外網(wǎng)進(jìn)行連接，相當(dāng)于網(wǎng)關(guān)的功能，與GPRS的功能相近。主要的功能有以下幾方面。分配IP地址，網(wǎng)絡(luò)用戶的IP地址，包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的，都是由PGW來(lái)進(jìn)行分配的。會(huì)話管理功能，對(duì)EPS的管理功能提供支持，對(duì)路由進(jìn)行建立、修改以及釋放，并且能夠按照APN對(duì)域名進(jìn)行解析，并且找到外網(wǎng)。PCRF選擇功能，主要就是根據(jù)數(shù)據(jù)流和IP的承載資源，對(duì)計(jì)費(fèi)進(jìn)行控制，能夠?yàn)镻CEF選擇并且提供適當(dāng)?shù)牟呗院涂刂朴?jì)費(fèi)的策略。除此之外，還有與SGW功能相似的路由選擇數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的功能、QoS控制功能，計(jì)費(fèi)功能以及計(jì)費(fèi)執(zhí)行功能。

（四） PCRF的策略計(jì)費(fèi)控制功能

PCRF的策略計(jì)費(fèi)控制功能，主要包括對(duì)用戶所申請(qǐng)的業(yè)務(wù)進(jìn)行授權(quán)并且分配策略；取得收費(fèi)的信息，對(duì)話費(fèi)的使用狀況進(jìn)行分析和反饋；控制基于流的計(jì)費(fèi)功能；對(duì)網(wǎng)絡(luò)的順暢和擁堵情況進(jìn)行反饋以及策略控制決策等功能。

（五） HSS

HSS是屬于用戶服務(wù)器的，與2G或者3G技術(shù)中的HLR功能相類似，一般是用來(lái)對(duì)用戶的簽約信息等進(jìn)行保存的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，具體的功能包括以下幾方面。幫助用戶對(duì)標(biāo)識(shí)以及相關(guān)的編號(hào)和路由的信息等進(jìn)行識(shí)別；對(duì)用戶當(dāng)前的位置、鑒權(quán)和授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)控制信息和用戶的安全信息等進(jìn)行保存，一般用在鑒權(quán)以及對(duì)完整性進(jìn)行保護(hù)的情況下；對(duì)不同域和不同的子系統(tǒng)之間進(jìn)行呼叫的控制和會(huì)話的實(shí)體進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。

二、 E-TRAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在4G LTE中的E-UTRAN實(shí)際上就是evolved node B，evolved是演變的意思，因此，在LTE中的基站，就是eNB，在3G網(wǎng)絡(luò)中就是NodeB，只是比3G網(wǎng)絡(luò)的功能更強(qiáng)大。eNB除了擁有基站的功能之外，還具有一部分的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器的功能，所以能夠讓4G的網(wǎng)絡(luò)變得更加的簡(jiǎn)單，在通信的過(guò)程中還適當(dāng)?shù)臏p少了協(xié)議的層次。

三、與3G網(wǎng)絡(luò)相比較4G LTE的特征

（一） 4G網(wǎng)絡(luò)更加扁平化

從網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)上來(lái)看，4G網(wǎng)絡(luò)相較于3G網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，更加的扁平化，把控制的功能和承載的功能分離開來(lái)，還有MME來(lái)進(jìn)行移動(dòng)性的管理和處理等功能，SGW能夠?qū)γ襟w流進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)發(fā)等功能。

（二） 4G網(wǎng)絡(luò)更符合當(dāng)前的需求

4G網(wǎng)絡(luò)在核心網(wǎng)絡(luò)中將電路域的部分去除了，采用了全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠?qū)⒐潭ňW(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，更加適應(yīng)了當(dāng)前人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的需求。對(duì)于多媒體的各種不同的業(yè)務(wù)都能夠靈活的提供支持，可以把不同種類的技術(shù)都進(jìn)行統(tǒng)一的接入，將網(wǎng)絡(luò)實(shí)行了全I(xiàn)P化，更加的方便靈活。

（三） 4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化

4G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線接入功能，取消掉了無(wú)線接入控制器，也就是RNC，將eNodeB和網(wǎng)關(guān)都具備了RNC的功能，讓整體網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)變得更加的簡(jiǎn)化，同時(shí)還降低了延時(shí)性，讓用戶能夠體驗(yàn)到更快的速度。

（四）網(wǎng)元接口多對(duì)多

4G網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元接口上，能夠進(jìn)行多對(duì)多的連接方式，應(yīng)用適當(dāng)?shù)慕涌?，就能夠進(jìn)行多對(duì)多的連接。為了提升網(wǎng)絡(luò)速度的冗余程度，讓網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量并且安全的連接，還能夠?qū)ω?fù)載的均衡性進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)。

（五） 4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度更快

與3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，4G技術(shù)的網(wǎng)速基站能夠快50倍左右，下行速度能夠達(dá)到100Mb/s的速度。

四、結(jié)語(yǔ)

4G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，為人們帶來(lái)了極大的方便。人們能夠更加安全、更加快速的使用網(wǎng)絡(luò)，來(lái)進(jìn)行通話、視頻、聽音樂、休閑娛樂等。這樣的改變與發(fā)展，與當(dāng)前先進(jìn)的生產(chǎn)力密不可分?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了人們的生活水平的提高和生活質(zhì)量的改善，因此，也需要大力的發(fā)展生產(chǎn)力，提高科學(xué)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉東紅.移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)淺談及技術(shù)探究[J].黑龍江科技信息，2015（20）：150-150.

[2]武世棟，化冬梅.基于LTE MR數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化探究[J].通訊世界，2015（18）：38-39.