CDMA核心網(wǎng)向EPC演進實施策略

王芳

摘 要：與 LTE相比，EPC的架構(gòu)能夠更好地滿足我國移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求，其不僅可以有效提升網(wǎng)絡(luò)的性能，還能夠滿足用戶不斷增長的業(yè)務(wù)需求。通過對EPC核心網(wǎng)的基本原理和CDMA核心網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，提出了CDMA核心網(wǎng)向EPC演進的策略，并對引入EPC的難點問題進行了分析。

關(guān)鍵詞：CDMA核心網(wǎng)；EPC；互聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)元

中圖分類號：TN929.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0129-02

隨著我國信息化社會的發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)也得到了較快的發(fā)展，大量新業(yè)務(wù)隨之產(chǎn)生。在這種情況下，通信網(wǎng)將面臨著多種無線接入技術(shù)并存的局面。

1 EPC核心網(wǎng)基本原理

EPC中的核心網(wǎng)設(shè)備包括：①MME（Mobility Management Entity，移動性管理實體）。MME的主要功能是處理NAS信令、接入安全驗證、TA（Tracking Area，跟蹤區(qū)域）列表的管理、移動性管理和會話管理。②S-GW（Serving Gateway，服務(wù)網(wǎng)關(guān)）。S-GW是面向eNodeB終結(jié)S1-U接口的網(wǎng)關(guān)。③P-GW（PDN Gateway，PDN網(wǎng)關(guān)）。PDN是終結(jié)于SGi接口的網(wǎng)關(guān)，如果UE訪問多個PDN，則UE會對應(yīng)一個或多個PDN-GW。PDN-GW對GTP的S5/S8接口的主要功能有用戶的包過濾、合法監(jiān)聽和UE的IP地址分配。④HSS（Home Subscriber Server，歸屬簽約用戶服務(wù)器）。HSS是用于存儲用戶EPC簽約信息的數(shù)據(jù)庫，其在歸屬網(wǎng)絡(luò)中可以包含一個或多個HSS。HSS負責(zé)保存與用戶相關(guān)的信息，還負責(zé)與不同區(qū)域內(nèi)的子系統(tǒng)的呼叫控制和會話管理實體進行聯(lián)系。⑤CG（Charging Gateway，計費網(wǎng)關(guān)）。通過Ga接口與PGW、SGW等核心網(wǎng)絡(luò)中的計費實體通信，用于收集各網(wǎng)元發(fā)送的計費數(shù)據(jù)記錄。⑥PCRF（Policy and Charging Rule Function，策略和計費規(guī)則服務(wù)器）。PCRF具有策略控制決策和基于流計費控制的功能，并向PCEF提供關(guān)于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的流檢測、門控及基于QoS和流計費（除信用控制外）的網(wǎng)絡(luò)控制功能。

2 CDMA核心網(wǎng)現(xiàn)狀

CDMA系統(tǒng)的核心網(wǎng)由電路域和分組域兩大部分組成。電路域負責(zé)完成對語音、短信等電路域業(yè)務(wù)的承載和控制；分組域則負責(zé)完成網(wǎng)頁瀏覽、下載、視頻和彩信等分組域業(yè)務(wù)的承載和控制。

電路域主要網(wǎng)元：MSCe/VLR、MGW和HLR/AC。

分組域主要網(wǎng)元：PDSN、AAA和AN-AAA。

3 CDMA核心網(wǎng)向EPC演進的策略和步驟

CDMA核心網(wǎng)向EPC演進的策略有：①引入LTE/EPC，并主要以業(yè)務(wù)需求為驅(qū)動，兼顧網(wǎng)絡(luò)演進。業(yè)務(wù)需求主要是移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)等一些需要高帶寬、移動接入和有

一定QoS保障的業(yè)務(wù)。②盡量利舊原網(wǎng)絡(luò)，通過升級改造保持新老網(wǎng)絡(luò)兼容性，保護原有投資。③核心網(wǎng)一步到位，無線網(wǎng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)則按需逐步完善。

網(wǎng)絡(luò)演進預(yù)計可以分為以下四個階段。

3.1 小規(guī)模試點階段

由于LTE無線網(wǎng)則只是小范圍試點覆蓋，不向公眾開放業(yè)務(wù)，只進行業(yè)務(wù)測試，所以需要新建EPC核心網(wǎng)。在小規(guī)模試點階段內(nèi)，網(wǎng)電路域、分組域的網(wǎng)元不受影響，LTE與現(xiàn)網(wǎng)不存在切換關(guān)系。

對城市熱點區(qū)域進行LTE覆蓋，并正式對公眾開放業(yè)務(wù)，部分HRPD網(wǎng)絡(luò)升級為eHRPD，實現(xiàn)LTE與CDMA之間的切換。當(dāng)LTE/eHRPD雙模用戶漫出LTE的覆蓋區(qū)域時，可以切

換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)，IP地址不變，服務(wù)不會中斷。此階段的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

由于此階段LTE覆蓋范圍較小，用戶切換的概率較大，因此需要考慮LTE和C網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)互操作問題。在語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面，可以使用以下幾個方法。

3.2.1 語音業(yè)務(wù)

3.2.1.1 CSFallBack

語音業(yè)務(wù)回落到CS域承載，終端提前在CS域注冊，PageinLTE和CallinCS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在LTE覆蓋區(qū)域內(nèi)承載。此方式需要在CS與EPC之間增加互操作網(wǎng)元IWS，要求用戶在LTE和CS域同時放號，且手機應(yīng)是支持LTE和C網(wǎng)的多模手機。

3.2.1.2 SVLTE

由于SVLTE也是由CS域承載語音，LTE承載數(shù)據(jù)，且終端要雙收雙發(fā)、雙網(wǎng)雙待，因此該方式對終端的要求較高，比較耗電，且雙收雙發(fā)不可避免地會存在射頻干擾的問題。但此方式不需要對CS進行任何改造，且語音呼叫建立時間與現(xiàn)網(wǎng)1X用戶一致，沒有額外延時。

3.2.1.3 SRVCC

語音由LTE+IMS實現(xiàn)，即采用VoIP方式，不通過1X網(wǎng)絡(luò)接入。但該方法要求終端支持SRVCC方式，并要求LTE實現(xiàn)連續(xù)覆蓋。

3.2.2 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

3.2.2.1 非優(yōu)化切換

當(dāng)用戶將LTE網(wǎng)絡(luò)切換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)時，UE才向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進行附著，且只選擇同一個P-GW接入，以保持業(yè)務(wù)的連續(xù)性。該方式比較成熟，且現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備無需再增加與EPC之間的接口，但切換時間較長，一般為2～8 s，且切換過程中可能會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。

3.2.2.2 優(yōu)化切換

此方式需新增MME與eAN間的S101信令接口和SGW與HSGW間的S103數(shù)據(jù)接口。用戶在LTE網(wǎng)絡(luò)附著時會在eHRPD網(wǎng)絡(luò)進行預(yù)注冊，終端再通過S101接口時發(fā)起切換流程，同時在切換過程中通過S103傳輸下行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)無損切換。

3.3 規(guī)模商用階段

在規(guī)模商用階段內(nèi)，要實現(xiàn)城市、景區(qū)和機場等業(yè)務(wù)重點區(qū)域的連續(xù)覆蓋，現(xiàn)網(wǎng)HRPD要全部升級為eHRPD，C網(wǎng)高端客戶要逐步向LTE轉(zhuǎn)移。此階段的網(wǎng)絡(luò)變化情況如下：endprint

無線網(wǎng)：AN全網(wǎng)升級為eAN，即所有RNC升級為eRNC，所有的PCF升級為ePCF。

核心網(wǎng)：用戶數(shù)據(jù)逐漸向HSS和3GPPAAA轉(zhuǎn)移，但仍保留AN-AAA和3GPP2AAA；PCC演進為R8架構(gòu)；策略執(zhí)行點BBERF由HSGW實現(xiàn)。

3.4 實現(xiàn)LTE的全覆蓋

LTE逐步取代CDMA網(wǎng)絡(luò)成為主要移動網(wǎng)。此階段網(wǎng)絡(luò)變化情況如下：

無線網(wǎng)：繼續(xù)擴容eNodeB，實現(xiàn)LTE全覆蓋；現(xiàn)網(wǎng)eAN可繼續(xù)服務(wù)或視設(shè)備情況逐步退網(wǎng)。

核心網(wǎng)：SGW，PGW和HSGW等網(wǎng)元可逐步融合；HSS、3GPPAAA和IMS的HSS可逐步融合；3GPP2AAA、HLR等隨著CDMA網(wǎng)絡(luò)的退網(wǎng)而退網(wǎng)。

4 引入EPC的難點問題分析

在CDMA核心網(wǎng)向EPC演進的過程中，存在以下幾個難點問題。

4.1 現(xiàn)網(wǎng)PDSN和AN的升級

在網(wǎng)絡(luò)演進過程中，存在HRPD、eHRPD、LTE三網(wǎng)并存的過渡期，需要新建HSGW、升級PDSN和無線側(cè)AN等，并要求HSGW與PDSN兼容，eAN與AN兼容，即要求HSGW與AN，PDSN與eAN和HSGW與PGW之間的互通。由于現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備較多，因此部分廠家設(shè)備不一定立刻能按標(biāo)準(zhǔn)進行升級。

4.2 LTE和C網(wǎng)之間的互操作問題

在并存階段，由于LTE覆蓋不連續(xù)，其語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要C網(wǎng)電路域和分組域的補充才能實現(xiàn)業(yè)務(wù)的連續(xù)性，因此LTE與C網(wǎng)之間存在互操作問題。盡管有CSFB和非優(yōu)化切換等互操作方式，但這對網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)和用戶感知還是會有一定的影響。另外，LTE和C網(wǎng)之間的互操作要求用戶終端必須是雙模雙待，并具備較大的電池容量，這可能會增加終端的成本。

由于LTE在初期主要覆蓋城區(qū)和大的風(fēng)景區(qū)，因此可重點提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，語音采用SVLTE方式由1X網(wǎng)絡(luò)提供，可加快網(wǎng)絡(luò)部署并減少對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的改造。

4.3 用戶數(shù)據(jù)的融合

在網(wǎng)絡(luò)并存階段，涉及到用戶數(shù)據(jù)存放和認證計費的網(wǎng)元有EPC-HSS、3GPPAAA、3GPP2AAA、AN-AAA、IMS-HSS、C-HLR等。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，企業(yè)必然要將這些用戶數(shù)據(jù)進行融合，但如何融合卻是一個復(fù)雜的問題。目前比較可行的思路是將EPC-HSS、3GPPAAA和IMS-HSS融合成一個通用的數(shù)據(jù)中心，而3GPP2AAA、HLR則隨著2G/3G網(wǎng)絡(luò)退出而退網(wǎng)。

4.4 統(tǒng)一的策略控制

傳統(tǒng)CDMA網(wǎng)絡(luò)的策略控制大多采用AAA結(jié)合手工方式進行，在LTE階段采用PCC架構(gòu)的策略控制可實現(xiàn)LTE與C網(wǎng)的統(tǒng)一。該方法要求DPI和分析系統(tǒng)同時采集、分析兩網(wǎng)數(shù)據(jù)，并由PCRF統(tǒng)一制訂策略?，F(xiàn)有的PDSN需要經(jīng)過升級，才能支持PCEF完成策略執(zhí)行。

5 結(jié)束語

綜上所述，CDMA核心網(wǎng)只有向EPC不斷地演進，才能更好地滿足今后移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求，為用戶提供更好、更穩(wěn)定的服務(wù)。在向EPC演進的過程中，需要及時解決出現(xiàn)的難點問題，掌握演進策略，并對系統(tǒng)和業(yè)務(wù)不斷進行完善，為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟和社會效益打好基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]姜怡華.3GPP系統(tǒng)架構(gòu)演進（SAE）原理與設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2010.

〔編輯：王霞〕endprint