對CDMA網(wǎng)絡(luò)與LTE網(wǎng)絡(luò)互操作的合理部署研究

楊建華

【摘要】 CDMA網(wǎng)絡(luò)與LTE網(wǎng)絡(luò)互操作是當(dāng)前移動通信發(fā)展主流趨勢，二者在語音互操作、數(shù)據(jù)互操作和終端選網(wǎng)方面要根據(jù)不同時期應(yīng)用需求做出合理部署，以最終完成通信網(wǎng)絡(luò)的升級改造目標(biāo)，帶來更好的用戶體驗。本文介紹了CDMA網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)的互操作定義與優(yōu)勢，并針對二網(wǎng)互操作中語音互操作、數(shù)據(jù)互操作和終端選網(wǎng)三個方面選擇了多個方案做合理部署比較研究，以更好的服務(wù)二網(wǎng)互操作。

【關(guān)鍵詞】 CDMA網(wǎng)絡(luò) LTE網(wǎng)絡(luò) 互操作 部署

從3G時代到4G時代，我國的移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展經(jīng)歷了翻天覆地的變化，隨著國內(nèi)4G拍照的發(fā)放，LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已經(jīng)迫在眉睫。由于國內(nèi)目前的LTE多集中在高頻段，所以想要實現(xiàn)大范圍區(qū)域覆蓋，在成本、建設(shè)進度等條件限制的情況下，選擇與CDMA網(wǎng)絡(luò)互操作方案成為必然，也是未來用戶體驗建設(shè)的重中之重。下面我們研究下CDMA網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)中互操作的合理部署。

一、CDMA網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)的互操作定義與優(yōu)勢

CDMA與LTE的互操作是在LTE網(wǎng)絡(luò)中增加接口、部署網(wǎng)元、增加消息流程實現(xiàn)PDSN的升級，并將HRPD網(wǎng)絡(luò)升級后與LTE一起接入EPC核心網(wǎng)，將P-GW作為二網(wǎng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)錨點和業(yè)務(wù)出口實現(xiàn)兩網(wǎng)間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的連續(xù)性[1]。在此優(yōu)勢上，二網(wǎng)之間的用戶數(shù)據(jù)可實現(xiàn)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一計費，無疑對縮短現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)升級周期、降低升級成本有重要意義[2]。CDMA與LTE的互操作簡而言之可表述為統(tǒng)一多APN業(yè)務(wù)并發(fā)、統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)一計費。

1.1統(tǒng)一多APN業(yè)務(wù)并發(fā)

當(dāng)前移動通信領(lǐng)域業(yè)務(wù)種類花樣繁多，建立多個PDN以滿足使用的需求愈來愈強烈，因LTE支持多個PDN業(yè)務(wù)并行，所以具有應(yīng)用優(yōu)勢，但是現(xiàn)行的HPRD網(wǎng)絡(luò)IPCP控制協(xié)議并不支持對PDN連接的協(xié)商，所以通過二網(wǎng)互操作升級為eHRPD可采用PPP協(xié)議實現(xiàn)支持PDN的接入，這無疑對滿足、升級通信領(lǐng)域發(fā)展需求有積極意義。將HPRD升級為eHRPD后，終端在二網(wǎng)間移動并使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，P-GW作為二網(wǎng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)錨點和業(yè)務(wù)出口， 可保證切換前后終端IP地址不變，終端網(wǎng)間切換后可自動為PDN連接重建承載，以保證切換前后的多APN業(yè)務(wù)并發(fā)，帶來多個業(yè)務(wù)的并發(fā)體驗，是現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)升級的必要手段[3]。

1.2統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)管理

CDMA與LTE互操作后，運營商可對兩網(wǎng)的用戶數(shù)據(jù)做統(tǒng)一管理，符合當(dāng)前云計算、用戶數(shù)據(jù)庫等發(fā)展趨勢，還可能確保數(shù)據(jù)同步更新，避免丟失或遺漏。LTE網(wǎng)絡(luò)中用戶簽約數(shù)據(jù)存放在HSS中，HSS與MME交互實現(xiàn)用戶鑒權(quán)與簽約，HPRD網(wǎng)絡(luò)則存放在3GPP2 AAA，PDSN與3GPP2 AAA交互實現(xiàn)認(rèn)證及簽約等。在HPRD網(wǎng)絡(luò)升級為eHRPD后，用戶數(shù)據(jù)同樣存放在HSS中，但是用戶簽約與鑒權(quán)等則是通過HSS與3GPP2 AAA交互實現(xiàn)[4]。經(jīng)過升級后，終端在二網(wǎng)之間移動使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在HSS中，并使用同一套簽約數(shù)據(jù)方便運營商管理，符合未來大數(shù)據(jù)庫發(fā)展趨勢。假如不采用二網(wǎng)互操作方案，則二網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲分別為HSS和3GPP2 AAA，數(shù)據(jù)不同步、分儲設(shè)備不同等問題將會嚴(yán)重干擾通信網(wǎng)絡(luò)運行。

1.3統(tǒng)一計費

CDMA與LTE的互操作使得P-GW作為兩網(wǎng)統(tǒng)一的計費點，便于OCS交換和計費話單采集，減少費用處理難度。LTE網(wǎng)絡(luò)中采用3GPP規(guī)范格式話單P-GW與S-GW，其中前者是主要計費點，對于離線計費，由P-GW將離線話單送往CG并進行相關(guān)預(yù)處理后送往離線計費系統(tǒng)，至于在線計費，則是P-GW與OCS額度授權(quán)交互完成計費。HPRD網(wǎng)絡(luò)中，3GPP2規(guī)范格式話單為主要計費點，離線計費3GPP2 AAA送往離線系統(tǒng)，在線計費3GPP2 AAA與OCS額度授權(quán)交互，在升級為eHRPD網(wǎng)絡(luò)后，計費方式與LTE網(wǎng)絡(luò)相同，以P-GW為主要計費點，HSGW與P-GW產(chǎn)生3GPP規(guī)范格式話單。二網(wǎng)互操作的實現(xiàn)可規(guī)范話單格式，減少處理難度，提升處理效率。

二、CDMA網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)的互操作方案分析與部署建議

CDMA與LTE互操作方案目前主要包括語音互操作、數(shù)據(jù)互操作和終端選網(wǎng)方案三種。

2.1語音互操作

語音互操作方案中考慮到CDMA網(wǎng)絡(luò)的高覆蓋率、大規(guī)模電路域網(wǎng)絡(luò)與巨大業(yè)務(wù)量，與LTE互操作是基于以上諸多優(yōu)勢，通過盡可能利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)達到維持用戶體驗和保護投資的目的。目前現(xiàn)行的語音互操作方案主要有SVLTE、e1xCSFB、1xCSFB Dual Rx 、VoLTE +SRVCC四種。

SVLTE方案采用雙模雙待雙通的終端配合并發(fā)無線模塊使用，二網(wǎng)內(nèi)無線模塊相互獨立，CDMA 1x與LTE分別承載語音與數(shù)據(jù)，1x可與LTE并發(fā)使用，對于現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)無較高改造需求的情況較為使用，語音業(yè)務(wù)接續(xù)時延與1x相當(dāng)。SVLTE方案終端多使用高通CDMA芯片與其他LTE芯片雙拼的方式構(gòu)成或使用高通8960單芯片方式，目前是應(yīng)用較為成熟的一種方案，比如以Verizon為代表的主流運營商在初期階段對此方案較為青睞。

e1xCSFB采用雙模單待單通的終端配合單個無線模塊，運營中數(shù)據(jù)會優(yōu)先駐留LTE網(wǎng)絡(luò)，由于技術(shù)尚不成熟，目前只做小范圍小規(guī)模試用，未有商用案例，僅KDDI計劃小規(guī)模試用[5]。

1xCSFB Dual Rx為雙模雙待單通的終端，不支持lx業(yè)務(wù)和LTE業(yè)務(wù)并發(fā)使用，lx業(yè)務(wù)優(yōu)先，不過對CDMA 1x網(wǎng)絡(luò)無改造需求，語音業(yè)務(wù)接續(xù)時延與1x相當(dāng)，目前業(yè)務(wù)應(yīng)用相對成熟，比如Metro PCS，不過商用規(guī)模還較小。

VoLTE +SRVCC方案為雙模單待單通的終端支持單個無線模塊，雖可保證業(yè)務(wù)連續(xù)性，但是制約條件較多，需針對現(xiàn)網(wǎng)進行部署改造，諸如芯片規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣度、核心網(wǎng)部署等都制約終端的使用，產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚不成熟，應(yīng)用于實踐還有很長一段道路，但是將是LTE發(fā)展的最終目標(biāo)[3]。

2.2數(shù)據(jù)互操作

數(shù)據(jù)互操作方案的關(guān)鍵在于將CDMA的高覆蓋率與LTE優(yōu)勢網(wǎng)絡(luò)二者數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的無縫銜接，目前主要以非優(yōu)化切換和優(yōu)化切換兩種。非優(yōu)化切換目前較為成熟，已經(jīng)頭數(shù)商用，對原有網(wǎng)絡(luò)改動小，且無需增加新接口，切換延時在2-8s左右，雖然能夠保證非實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的連續(xù)性，但是切換過程中不可避免數(shù)據(jù)丟失情況。目前非優(yōu)化切換主要包括LTE至eHRPD的空閑態(tài)與激活態(tài)切換，eHRPD至LTE的空閑態(tài)與激活態(tài)切換，LTE與eHRPD分屬3GPP和3GPP2兩個接入系統(tǒng)，目前標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)完全定義了四種非又換切換流程，不過eHRPD至LTE的激活態(tài)切換場景無明顯需求，因此以其他三種定義更為顯著。與之相比，優(yōu)化切換在保證業(yè)務(wù)連續(xù)性的同時也可保證數(shù)據(jù)不丟失，且理論延遲≤1s左右，不過對網(wǎng)絡(luò)改動較大，需要增加新接口。優(yōu)化切換的實現(xiàn)同樣需要HRPD網(wǎng)絡(luò)升級為eHRPD網(wǎng)絡(luò)，新增接口為S101信令接口與S103數(shù)據(jù)接口，終端在LTE附著，并利用以上接口完成預(yù)注冊，當(dāng)終端從LTE覆蓋區(qū)向CDMA覆蓋區(qū)移動時，終端接口完成切換，并在切換過程中傳輸下行數(shù)據(jù)，完成資源釋放[6]。由于目前理論與技術(shù)尚未成熟，所以商業(yè)化和大規(guī)模投入使用還亟待商榷，目前主要有KDDI計劃選用此優(yōu)化切換方案。

2.3終端選網(wǎng)

終端選網(wǎng)方案以標(biāo)準(zhǔn)的空閑態(tài)選網(wǎng)和非標(biāo)準(zhǔn)的空閑態(tài)選網(wǎng)兩種為主，前者具有節(jié)電優(yōu)勢，后者用戶體驗相對較差，且會占據(jù)更多空口資源，所以相對而言，前者具有一定優(yōu)勢。標(biāo)準(zhǔn)的空閑態(tài)選網(wǎng)對用戶業(yè)務(wù)體驗帶來影響較大，終端駐留在eHRPD網(wǎng)絡(luò)時，接收消息包括LTE頻點與重選門限等參數(shù)，在終端接收到ORATN消息時按照指定頻點搜索信號，在信號高于重選門限值后重選到LTE網(wǎng)絡(luò)；終端駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)時，通過接收該網(wǎng)絡(luò)的SIB8消息（包括eHRPD頻點與重選門限等參數(shù)），終端接收消息并檢測信號，在LTE信號低于廣播消息中的指定門限時，終端頻點搜索eHRPD信號，重選到eHRPD網(wǎng)絡(luò)[7]。至于非標(biāo)準(zhǔn)的空閑態(tài)選網(wǎng)，是將eHRPD與LTE優(yōu)先級直接寫入UICC卡，默認(rèn)優(yōu)先級配置為eHRPD網(wǎng)絡(luò)高時，假設(shè)卡內(nèi)寫入的eHRPD優(yōu)先級較高，空閑態(tài)時終端會選擇有限駐留eHRPD網(wǎng)絡(luò)，反之則會優(yōu)先駐留LTE網(wǎng)絡(luò)。

縱觀以上三種方案的優(yōu)劣勢，根據(jù)二網(wǎng)現(xiàn)行運營情況，在部署時有許多需要注意的地方。初期應(yīng)松耦合，避免對網(wǎng)絡(luò)做過多改造，語音互操作可選擇SVLTE方案，數(shù)據(jù)互操作可選擇非優(yōu)化切換方案，終端選網(wǎng)則以標(biāo)準(zhǔn)的空閑態(tài)選網(wǎng)為主；建設(shè)中后期，隨著技術(shù)的成熟和LTE網(wǎng)絡(luò)逐步升級，用戶感知體驗上升，業(yè)務(wù)能力上升，可逐漸緊耦合，語音互操作選擇e1xCSFB方案，數(shù)據(jù)互操作選擇切換方案，確保業(yè)務(wù)的連續(xù)性。隨后，隨著LTE業(yè)務(wù)的逐步成熟，可穩(wěn)步實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)荷載的上升和優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的升級改造。

三、結(jié)束語

綜上所述，作為4D時代的過渡階段，CDMS與LTE網(wǎng)絡(luò)互操作的部署要根據(jù)不同時期發(fā)展應(yīng)用需求做出調(diào)整，穩(wěn)步推進核心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，提升用戶體驗，完成升級改造目標(biāo)。

參 考 文 獻

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[2]耿玉波，蔡慶宇，馮印健. LTE與2G/3G系統(tǒng)互操作研究[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)，2012（1）.

[3]謝沛榮，李路鵬. LTE到eHRPD切換方案的優(yōu)化與增強[J]. 電信科學(xué)，2011，27（11）.

[4]譚繼輝.LTE終端的網(wǎng)絡(luò)接入過程及其優(yōu)化的研究與實現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2013.

[5]買望，董原，孫向前.LTE語音解決方案比較及分析[J].現(xiàn)代電信科技，2013（10）.

[6]方曉農(nóng).CDMA運營商LTE核心網(wǎng)部署策略簡析[J].電信快報，2013（03）.

[7]黃堅武.關(guān)于中國移動四網(wǎng)協(xié)同運維管理的探討[J].信息通信，2013（04）.