CDMA邁進(jìn)LTE橋梁-eHRPD

在國(guó)際上，面對(duì)Sprint部署WiMAX的壓力，素來被稱為CDMA陣營(yíng)風(fēng)向標(biāo)的Verizon誓言加速LTE的商用步伐，隨著終端的成熟，LTE大有全球蔓延之勢(shì)。

　　在向著4G邁進(jìn)的途中，如何保護(hù)原有3G網(wǎng)絡(luò)的投資是運(yùn)營(yíng)商最為關(guān)心的。對(duì)于CDMA運(yùn)營(yíng)商來說，eHRPD(演進(jìn)的高速分組網(wǎng)絡(luò))的出現(xiàn)和應(yīng)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(jí)首要著眼用戶體驗(yàn)

　　當(dāng)前用戶體驗(yàn)已成為全球電信運(yùn)營(yíng)商持續(xù)發(fā)展與差異化競(jìng)爭(zhēng)的標(biāo)桿指標(biāo)，中國(guó)電信也早在幾年前就定位為綜合信息服務(wù)提供商。過去兩三年，無論是芯片企業(yè)還是終端制造企業(yè)都在提升用戶體驗(yàn)上下了很大力氣，iPhone之所以流行，與其良好的用戶體驗(yàn)分不開，這是不爭(zhēng)的事實(shí)。

　　用戶體驗(yàn)的內(nèi)容很廣很深，是一個(gè)值得長(zhǎng)期探索的課題，誰能創(chuàng)造良好的用戶體驗(yàn)，誰就能贏得用戶。從運(yùn)營(yíng)商的角度而言，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)換代首先著眼的就是用戶體驗(yàn)，其次是資源利舊，當(dāng)然還考慮網(wǎng)絡(luò)投資、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)等方面。

　　在當(dāng)前定位為智能管道的運(yùn)營(yíng)商中，用戶體驗(yàn)主要體現(xiàn)開機(jī)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(wěn)定性等等。本文涉及到網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的用戶體驗(yàn)，即不同網(wǎng)絡(luò)間的互操作問題，因此本文重點(diǎn)講述的是跟切換相關(guān)的內(nèi)容。

　　切換不僅是個(gè)功能，更是一個(gè)橋梁，能將運(yùn)營(yíng)商的新舊網(wǎng)絡(luò)連起來，組成一個(gè)共同的資源，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān)、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(xiàn)了用戶業(yè)務(wù)的連續(xù)性，提升了用戶體驗(yàn)，也實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)商資源利用率的最大化。這是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中運(yùn)營(yíng)商必須考慮的問題。

　　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(xiàn)了CDMA網(wǎng)絡(luò)與LTE網(wǎng)絡(luò)的無線資源共享、核心資源共用，呈現(xiàn)給用戶的是一張整體的網(wǎng)絡(luò)，而不是零碎的兩張無關(guān)的網(wǎng)。之所以eHRPD的作用如此重要，中國(guó)的用戶從早期聯(lián)通同時(shí)運(yùn)營(yíng)GSM與CDMA時(shí)就深有體會(huì)，聯(lián)通當(dāng)時(shí)擁有全國(guó)甚至全球最先進(jìn)的CDMA網(wǎng)絡(luò)，但競(jìng)爭(zhēng)不過中國(guó)移動(dòng)，當(dāng)然里面的因素很多，但很重要的一點(diǎn)是這兩張網(wǎng)是無關(guān)的。因此，當(dāng)CDMA移交給中國(guó)電信時(shí)，我們不得不重新審視這個(gè)問題，而且希望將其有效地解決。

　　eHRPD網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　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(yīng)寬帶無線接入高速發(fā)展而提出的新一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，由LTE系列標(biāo)準(zhǔn)和核心網(wǎng)EPC(EvolvedPacketCore)系列標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)前所有無線接入技術(shù)，如cdma2000，Wi-Fi，WiAMX等。

　　隨著LTE大一統(tǒng)趨勢(shì)的確定，EPS也成為目前可預(yù)見的未來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的方向，EPS采用扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在核心網(wǎng)絡(luò)側(cè)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和消息，業(yè)務(wù)層設(shè)計(jì)無線用戶數(shù)據(jù)環(huán)回時(shí)延小于10ms，控制層喚醒時(shí)延小于100ms。全I(xiàn)P架構(gòu)、靈活的資源配置、SON技術(shù)等，賦予了EPS強(qiáng)大的成本優(yōu)勢(shì);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(tái)。因此，EPS規(guī)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(yùn)營(yíng)商的青睞。

　　eHRPD(演進(jìn)的高速分組網(wǎng)絡(luò))是對(duì)原HRPD，即EVDO網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和增強(qiáng)。因此從CDMAEV-DO到eHRPD是需要對(duì)相關(guān)網(wǎng)元進(jìn)行升級(jí)，如 AN/PCF升級(jí)至eAN/ePCF，PDSN升級(jí)為HSGW(HRPDServingGateway)，即HRPD服務(wù)網(wǎng)關(guān)。當(dāng)然從這里可以看出，對(duì)于 BTS，eHRPD與HRPD沒有差異，也就是說eHRPD改善了網(wǎng)絡(luò)融合方式，使資源能合理利用但是沒有改善無線側(cè)的能力，這點(diǎn)非常關(guān)鍵。

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

　　eHRPD新功能增強(qiáng)CDMA演進(jìn)能力

　　●多PDN功能

　　PDN(PacketDataNetwork)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的概念首先是在EPS中提出，指提供UE和PLMN分組數(shù)據(jù)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)主要是隨著業(yè)務(wù)種類的豐富而產(chǎn)生的，UE同時(shí)建立多個(gè)PDN連接的需求越來越強(qiáng)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(yùn)營(yíng)帶來極大不便。eHRPD接入EPC后新增多PDN連接的功能，多PDN功能是eHRPD相對(duì)HRPD功能增強(qiáng)的顯著特點(diǎn)之一。

　　要支持多PDN連接，UE及其它網(wǎng)元必須增加相應(yīng)功能。首先，由于每個(gè)PDN連接都會(huì)給用戶分配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，來表示某個(gè)PDN連接。UE和HSGW之間PPP協(xié)商過程中，由于加入了PDNID來標(biāo)識(shí)不同的 PDN連接。因此UE和HSGW必須支持VSNCP協(xié)議。當(dāng)然HSGW與PGW還是采用APN來標(biāo)識(shí)，即PDN-ID與APN有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

●EAP-AKA鑒權(quán)

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

　　一是采用更完善的認(rèn)證機(jī)制，具有更高的安全性;

　　二是該機(jī)制具有雙向鑒權(quán)的能力，網(wǎng)絡(luò)側(cè)在對(duì)終端進(jìn)行鑒權(quán)的同時(shí)，終端也能鑒權(quán)網(wǎng)絡(luò)。

　　新的鑒權(quán)機(jī)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(qū)別的。eHRPD接入EPC時(shí)，UE和eAN間為無線承載，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eHRPD接入EPC的某個(gè)PDN連接服務(wù)由無線承載、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(dāng)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)無線承載、一個(gè)S1承載和一個(gè)S5/S8承載;當(dāng)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)無線承載和一個(gè)S1承載。

　　從上面的描述來看，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(duì)方的現(xiàn)狀，做出最小協(xié)議上的改動(dòng)是必然的。總之一切的改動(dòng)即為了能接入到今后的大一統(tǒng)核心網(wǎng)EPC。

　　eHRPD相對(duì)HRPD而言，在具體的承載類型上，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，而且類型更加豐富。

　　●網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起QoS支持

　　HRPD網(wǎng)絡(luò)下，網(wǎng)絡(luò)側(cè)是不支持發(fā)起QoS的，只是終端能發(fā)起QoS的請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)終端用戶的簽約情況來確定是否允許終端用戶的QoS請(qǐng)求。但是終端支持QoS對(duì)終端客戶端有一定的要求，提升了終端的復(fù)雜度，特別是在業(yè)務(wù)日新月異的發(fā)展豐富的過程中，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(cè)發(fā)起QoS的功能即能很好地實(shí)現(xiàn)運(yùn)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(yùn)營(yíng)商的應(yīng)用及QoS的管理，因此eHRPD系統(tǒng)中增加了網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起QoS的功能。該功能還可以與PCC相結(jié)合，為運(yùn)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(shè)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(shù)協(xié)商及多PDN接入。

　　VSNCP協(xié)商的參數(shù)包括：PDN類型、PDN地址、PCO(ProtocolConfigurationOptions，協(xié)議配置選項(xiàng))、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(dāng)HSGW或UE要對(duì)收到的VSNCPConfigurationRequest消息中的參數(shù)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(jié)構(gòu)，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(duì)HRPD的無線側(cè)功能沒有任何改動(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的終端用戶設(shè)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(jié)點(diǎn)是 PDSN(PacketDataServingNode)，eHRPD的核心節(jié)點(diǎn)是HSGW，它可由PDSN軟件升級(jí)。兩個(gè)不同的核心網(wǎng)，意味著不同的 IP地址，對(duì)外沒有交集，HRPD的終端用戶業(yè)務(wù)由PDSN路由進(jìn)城域網(wǎng)，而eHRPD的終端用戶業(yè)務(wù)由HSGW-PGW路由出局。

　　縱上所述，eHRPD與HRPD的關(guān)系總結(jié)如下：

　　1.eHRPD在帶寬與性能上沒有提高，無線空口完全一樣;

　　2.eHRPD后向兼容eHRPD的終端用戶及業(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(xiàn)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(xù)性，因?yàn)長(zhǎng)TE部署初期一定是熱點(diǎn)的，局部覆蓋;

　　5.其次eHRPD還能帶來一系列新特性，如多PDN支持、承載復(fù)用、網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起QoS等。

　　明確了引入eHRPD的目的，以及與HRPD的關(guān)系，那運(yùn)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(jí)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)支持eHRPD，則需要運(yùn)營(yíng)商實(shí)施全網(wǎng)升級(jí)，否則會(huì)導(dǎo)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(xiàn)。

　　eHRPD的國(guó)際商用概況

　　目前，美國(guó)運(yùn)營(yíng)商Verizon是推動(dòng)LTE商用、推動(dòng)eHRPD商用最早最強(qiáng)有力的運(yùn)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)城市開通LTE并將HPRD網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為eHRPD。

　　2011年6月16日，Verizon正式啟動(dòng)在美國(guó)新增19個(gè)LTE商用城市的服務(wù)計(jì)劃。這也意味著部署LTE的美國(guó)大城市達(dá)到74個(gè)，同時(shí)計(jì)劃年底完成全國(guó)170個(gè)城市的覆蓋。所有部署LTE的城市同步升級(jí)HRPD網(wǎng)絡(luò)至eHRPD，保證LTE用戶的業(yè)務(wù)連續(xù)性。目前通過LTE/eHRPD的數(shù)據(jù)卡終端(LGVL600和PentechUML290)提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，HTCThunderbolt(具有LTE/eHRPD/1x功能)支持語音和數(shù)據(jù)并發(fā)業(yè)務(wù)。

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