CDMA邁進(jìn)LTE橋梁-eHRPD

在國際上，面對Sprint部署WiMAX的壓力，素來(lái)被稱(chēng)為CDMA陣營(yíng)風(fēng)向標的Verizon誓言加速LTE的商用步伐，隨著(zhù)終端的成熟，LTE大有全球蔓延之勢。

　　在向著(zhù)4G邁進(jìn)的途中，如何保護原有3G網(wǎng)絡(luò )的投資是運營(yíng)商最為關(guān)心的。對于CDMA運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，eHRPD(演進(jìn)的高速分組網(wǎng)絡(luò ))的出現和應用，將為CDMA向LTE邁進(jìn)提供一個(gè)平滑演進(jìn)策略。

　　網(wǎng)絡(luò )升級首要著(zhù)眼用戶(hù)體驗

　　當前用戶(hù)體驗已成為全球電信運營(yíng)商持續發(fā)展與差異化競爭的標桿指標，中國電信也早在幾年前就定位為綜合信息服務(wù)提供商。過(guò)去兩三年，無(wú)論是芯片企業(yè)還是終端制造企業(yè)都在提升用戶(hù)體驗上下了很大力氣，iPhone之所以流行，與其良好的用戶(hù)體驗分不開(kāi)，這是不爭的事實(shí)。

　　用戶(hù)體驗的內容很廣很深，是一個(gè)值得長(cháng)期探索的課題，誰(shuí)能創(chuàng )造良好的用戶(hù)體驗，誰(shuí)就能贏(yíng)得用戶(hù)。從運營(yíng)商的角度而言，網(wǎng)絡(luò )升級換代首先著(zhù)眼的就是用戶(hù)體驗，其次是資源利舊，當然還考慮網(wǎng)絡(luò )投資、網(wǎng)絡(luò )維護等方面。

　　在當前定位為智能管道的運營(yíng)商中，用戶(hù)體驗主要體現開(kāi)機搜網(wǎng)時(shí)間、接入時(shí)延、切換時(shí)延等方面，這些時(shí)延越小越好。同時(shí)還有網(wǎng)絡(luò )覆蓋、網(wǎng)絡(luò )穩定性等等。本文涉及到網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)中的用戶(hù)體驗，即不同網(wǎng)絡(luò )間的互操作問(wèn)題，因此本文重點(diǎn)講述的是跟切換相關(guān)的內容。

　　切換不僅是個(gè)功能，更是一個(gè)橋梁，能將運營(yíng)商的新舊網(wǎng)絡(luò )連起來(lái)，組成一個(gè)共同的資源，實(shí)現負荷分擔、雙層廣闊的網(wǎng)絡(luò )覆蓋、雙倍的甚至更多倍的網(wǎng)絡(luò )容量，既實(shí)現了用戶(hù)業(yè)務(wù)的連續性，提升了用戶(hù)體驗，也實(shí)現了運營(yíng)商資源利用率的最大化。這是當前網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)中運營(yíng)商必須考慮的問(wèn)題。

　　本文解析的eHRPD即是將CDMA網(wǎng)絡(luò )與LTE聯(lián)系在一起的紐帶，實(shí)現了CDMA網(wǎng)絡(luò )與LTE網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)資源共享、核心資源共用，呈現給用戶(hù)的是一張整體的網(wǎng)絡(luò )，而不是零碎的兩張無(wú)關(guān)的網(wǎng)。之所以eHRPD的作用如此重要，中國的用戶(hù)從早期聯(lián)通同時(shí)運營(yíng)GSM與CDMA時(shí)就深有體會(huì )，聯(lián)通當時(shí)擁有全國甚至全球最先進(jìn)的CDMA網(wǎng)絡(luò )，但競爭不過(guò)中國移動(dòng)，當然里面的因素很多，但很重要的一點(diǎn)是這兩張網(wǎng)是無(wú)關(guān)的。因此，當CDMA移交給中國電信時(shí)，我們不得不重新審視這個(gè)問(wèn)題，而且希望將其有效地解決。

　　eHRPD網(wǎng)絡(luò )架構

　　提到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的融合，不得不提到EPS。EPS(EvoLEDPacketSystem)是3GPP為了適應寬帶無(wú)線(xiàn)接入高速發(fā)展而提出的新一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，由LTE系列標準和核心網(wǎng)EPC(EvolvedPacketCore)系列標準共同組成。同時(shí)它是一個(gè)多接入的網(wǎng)絡(luò )，能能接入當前所有無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，如cdma2000，Wi-Fi，WiAMX等。

　　隨著(zhù)LTE大一統趨勢的確定，EPS也成為目前可預見(jiàn)的未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的方向，EPS采用扁平化網(wǎng)絡(luò )架構，在核心網(wǎng)絡(luò )側簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò )架構和消息，業(yè)務(wù)層設計無(wú)線(xiàn)用戶(hù)數據環(huán)回時(shí)延小于10ms，控制層喚醒時(shí)延小于100ms。全IP架構、靈活的資源配置、SON技術(shù)等，賦予了EPS強大的成本優(yōu)勢;支持多種接入技術(shù)使得EPS為整個(gè)移動(dòng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和網(wǎng)絡(luò )融合提供一個(gè)新的平臺。因此，EPS規范從制定之初，就得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注，并逐漸得到了各移動(dòng)運營(yíng)商的青睞。

　　eHRPD(演進(jìn)的高速分組網(wǎng)絡(luò ))是對原HRPD，即EVDO網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)和增強。因此從CDMAEV-DO到eHRPD是需要對相關(guān)網(wǎng)元進(jìn)行升級，如 AN/PCF升級至eAN/ePCF，PDSN升級為HSGW(HRPDServingGateway)，即HRPD服務(wù)網(wǎng)關(guān)。當然從這里可以看出，對于 BTS，eHRPD與HRPD沒(méi)有差異，也就是說(shuō)eHRPD改善了網(wǎng)絡(luò )融合方式，使資源能合理利用但是沒(méi)有改善無(wú)線(xiàn)側的能力，這點(diǎn)非常關(guān)鍵。

　　eHRPD網(wǎng)絡(luò )架構共分為三種：非漫游的網(wǎng)絡(luò )架構，漫游時(shí)HomeRouted場(chǎng)景和LocalBreakout場(chǎng)景。

　　eHRPD新功能增強CDMA演進(jìn)能力

　　●多PDN功能

　　PDN(PacketDataNetwork)分組數據網(wǎng)絡(luò )的概念首先是在EPS中提出，指提供UE和PLMN分組數據網(wǎng)絡(luò )的IP連接，即PDN連接服務(wù)。

　　有PDN必然存在多PDN，這個(gè)主要是隨著(zhù)業(yè)務(wù)種類(lèi)的豐富而產(chǎn)生的，UE同時(shí)建立多個(gè)PDN連接的需求越來(lái)越強烈，如一邊上公網(wǎng)瀏覽新聞，同時(shí)處理 OA公文。但是HRPD不支持多PDN連接，給今后的業(yè)務(wù)運營(yíng)帶來(lái)極大不便。eHRPD接入EPC后新增多PDN連接的功能，多PDN功能是eHRPD相對HRPD功能增強的顯著(zhù)特點(diǎn)之一。

　　要支持多PDN連接，UE及其它網(wǎng)元必須增加相應功能。首先，由于每個(gè)PDN連接都會(huì )給用戶(hù)分配IP地址，因此為了支持多PDN，UE必須支持多IP 地址。其次，在建立PDN連接時(shí)，由UE分配PDNID，來(lái)表示某個(gè)PDN連接。UE和HSGW之間PPP協(xié)商過(guò)程中，由于加入了PDNID來(lái)標識不同的 PDN連接。因此UE和HSGW必須支持VSNCP協(xié)議。當然HSGW與PGW還是采用APN來(lái)標識，即PDN-ID與APN有一一對應關(guān)系。

●EAP-AKA鑒權

　　eHRPD接入3GPPEPC網(wǎng)絡(luò )時(shí)，使用的是EAP-AKA鑒權，而不是HRPD階段的CHAP或PAP鑒權。相對于以前的鑒權方式，EAP-AKA鑒權主要帶來(lái)了兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　　一是采用更完善的認證機制，具有更高的安全性;

　　二是該機制具有雙向鑒權的能力，網(wǎng)絡(luò )側在對終端進(jìn)行鑒權的同時(shí)，終端也能鑒權網(wǎng)絡(luò )。

　　新的鑒權機制完全不同于以前的方式。

　　●承載管理

　　eHRPD接入EPC網(wǎng)絡(luò )與EPC/LTE網(wǎng)絡(luò )一樣，都有承載的概念，但二者是有區別的。eHRPD接入EPC時(shí)，UE和eAN間為無(wú)線(xiàn)承載，在 eAN與HSGW間仍然使用HRPD的承載概念，如主A10連接、輔A10連接，HSGW到P-GW之間為PMIP隧道。UE通過(guò)eHRPD接入EPC的某個(gè)PDN連接服務(wù)由無(wú)線(xiàn)承載、HSGW到eAN之間的A10連接及HSGW和PDNGW之間的IP連接串聯(lián)組成。

　　UE通過(guò)LTE的E-UTRAN接入EPC的到某個(gè)PDN連接服務(wù)提供有以下兩種情況：當EPC網(wǎng)絡(luò )S5/S8接口基于GTP協(xié)議時(shí)，服務(wù)由一條 EPS承載提供，一個(gè)EPS承載串聯(lián)了一個(gè)無(wú)線(xiàn)承載、一個(gè)S1承載和一個(gè)S5/S8承載;當S5/S8接口基于PMIP協(xié)議時(shí)，服務(wù)由一條EPS承載串接一條S-GW到PDNGW之間的PMIP隧道提供，其中EPS承載串聯(lián)了一個(gè)無(wú)線(xiàn)承載和一個(gè)S1承載。

　　從上面的描述來(lái)看，EPS有自己的特色，但是CDMA為了加入EPC，不僅要兼顧自身特點(diǎn)，同時(shí)要考慮對方的現狀，做出最小協(xié)議上的改動(dòng)是必然的?？傊磺械母膭?dòng)即為了能接入到今后的大一統核心網(wǎng)EPC。

　　eHRPD相對HRPD而言，在具體的承載類(lèi)型上，增加了SO(serviceoption)67，SO72。原有的HRPD網(wǎng)絡(luò )只支持SO59、SO64兩種。因此eHRPD不僅是承載的鏈路建立存在差異，而且類(lèi)型更加豐富。

　　●網(wǎng)絡(luò )側發(fā)起QoS支持

　　HRPD網(wǎng)絡(luò )下，網(wǎng)絡(luò )側是不支持發(fā)起QoS的，只是終端能發(fā)起QoS的請求，網(wǎng)絡(luò )根據終端用戶(hù)的簽約情況來(lái)確定是否允許終端用戶(hù)的QoS請求。但是終端支持QoS對終端客戶(hù)端有一定的要求，提升了終端的復雜度，特別是在業(yè)務(wù)日新月異的發(fā)展豐富的過(guò)程中，終端的簡(jiǎn)單化成為發(fā)展的必然，否則阻礙了業(yè)務(wù)的發(fā)展。

　　網(wǎng)絡(luò )側發(fā)起QoS的功能即能很好地實(shí)現運營(yíng)商控制業(yè)務(wù)的QoS能力，簡(jiǎn)化了終端的操作，有利于運營(yíng)商的應用及QoS的管理，因此eHRPD系統中增加了網(wǎng)絡(luò )側發(fā)起QoS的功能。該功能還可以與PCC相結合，為運營(yíng)商提供更靈活的QoS管控手段。

　　●網(wǎng)絡(luò )控制協(xié)議VSNCP

　　eHRPD的PPP協(xié)商中使用VSCNP(VendorSpecificNetworkControlProtocol)，即設備商定義的網(wǎng)絡(luò )控制協(xié)議代替HRPD的IPCP協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò )控制協(xié)議，可以支持更多的參數協(xié)商及多PDN接入。

　　VSNCP協(xié)商的參數包括：PDN類(lèi)型、PDN地址、PCO(ProtocolConfigurationOptions，協(xié)議配置選項)、地址分配原因、APN與IPv4缺省路由等。為了簡(jiǎn)化VSNCP的協(xié)商消息流程，eHRPD的VSNCP協(xié)商不使用VSNCPConfigurationNAK消息，當HSGW或UE要對收到的VSNCPConfigurationRequest消息中的參數修改時(shí)，將直接把修改值放在 VSNCPConfigurationAck消息中返回。

　　eHRPD與HRPD的關(guān)系

　　前面提到eHRPD的網(wǎng)絡(luò )結構，eHRPD如何接入EPC等，那么eHRPD跟HRPD是什么關(guān)系呢?

　　從技術(shù)的本質(zhì)上看，eHRPD改變的是核心網(wǎng)的部分功能和特性，對HRPD的無(wú)線(xiàn)側功能沒(méi)有任何改動(dòng)，因此eHRPD部分仍然沿用HRPDBTS，因此HRPD下的業(yè)務(wù)功能eHRPD必然支持。即eHRPD能向下兼容HRPD的功能，HRPD的終端用戶(hù)設備能在eHRPD網(wǎng)絡(luò )下使用。

　　但是需要注意，eHRPD與HRPD是采用不同的核心網(wǎng)，HRPD的核心網(wǎng)的中心節點(diǎn)是 PDSN(PacketDataServingNode)，eHRPD的核心節點(diǎn)是HSGW，它可由PDSN軟件升級。兩個(gè)不同的核心網(wǎng)，意味著(zhù)不同的 IP地址，對外沒(méi)有交集，HRPD的終端用戶(hù)業(yè)務(wù)由PDSN路由進(jìn)城域網(wǎng)，而eHRPD的終端用戶(hù)業(yè)務(wù)由HSGW-PGW路由出局。

　　縱上所述，eHRPD與HRPD的關(guān)系總結如下：

　　1.eHRPD在帶寬與性能上沒(méi)有提高，無(wú)線(xiàn)空口完全一樣;

　　2.eHRPD后向兼容eHRPD的終端用戶(hù)及業(yè)務(wù);

　　3.eHRPD與HRPD的核心網(wǎng)完全不同;

　　4.引入eHRPD的主要目的是為了實(shí)現與熱點(diǎn)覆蓋的LTE網(wǎng)絡(luò )的互操作，提供業(yè)務(wù)上的連續性，因為L(cháng)TE部署初期一定是熱點(diǎn)的，局部覆蓋;

　　5.其次eHRPD還能帶來(lái)一系列新特性，如多PDN支持、承載復用、網(wǎng)絡(luò )側發(fā)起QoS等。

　　明確了引入eHRPD的目的，以及與HRPD的關(guān)系，那運營(yíng)商如何引入eHRPD，何時(shí)引入eHRPD呢?

　　其實(shí)何時(shí)引入主要是產(chǎn)品的成熟度以及部署LTE的時(shí)間?？傮w而言，如果促要升級現有網(wǎng)絡(luò )支持eHRPD，則需要運營(yíng)商實(shí)施全網(wǎng)升級，否則會(huì )導致eHRPD終端到了HRPD網(wǎng)絡(luò )下不能使用、直接斷網(wǎng)的情形出現。

　　eHRPD的國際商用概況

　　目前，美國運營(yíng)商Verizon是推動(dòng)LTE商用、推動(dòng)eHRPD商用最早最強有力的運營(yíng)商。Verizon的LTE網(wǎng)絡(luò )在2010年12月5日正式投入商用，是全球最大的商用LTE網(wǎng)絡(luò )，目前已有38個(gè)城市開(kāi)通LTE并將HPRD網(wǎng)絡(luò )升級為eHRPD。

　　2011年6月16日，Verizon正式啟動(dòng)在美國新增19個(gè)LTE商用城市的服務(wù)計劃。這也意味著(zhù)部署LTE的美國大城市達到74個(gè)，同時(shí)計劃年底完成全國170個(gè)城市的覆蓋。所有部署LTE的城市同步升級HRPD網(wǎng)絡(luò )至eHRPD，保證LTE用戶(hù)的業(yè)務(wù)連續性。目前通過(guò)LTE/eHRPD的數據卡終端(LGVL600和PentechUML290)提供高速數據業(yè)務(wù)，HTCThunderbolt(具有LTE/eHRPD/1x功能)支持語(yǔ)音和數據并發(fā)業(yè)務(wù)。

　　Verizon一定程度上是CDMA產(chǎn)業(yè)的風(fēng)向標，eHRPD的商用大潮已經(jīng)涌起，相信不久就會(huì )刮到中國，業(yè)界正拭目以待。