在國際上,,面對Sprint部署WiMAX的壓力,,素來被稱為CDMA陣營風向標的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,。
在向著4G邁進的途中,如何保護原有3G網絡的投資是運營商最為關心的,。對于CDMA運營商來說,,eHRPD(演進的高速分組網絡)的出現(xiàn)和應用,將為CDMA向LTE邁進提供一個平滑演進策略,。
網絡升級首要著眼用戶體驗
當前用戶體驗已成為全球電信運營商持續(xù)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)都在提升用戶體驗上下了很大力氣,,iPhone之所以流行,與其良好的用戶體驗分不開,,這是不爭的事實,。
用戶體驗的內容很廣很深,是一個值得長期探索的課題,,誰能創(chuàng)造良好的用戶體驗,,誰就能贏得用戶。從運營商的角度而言,,網絡升級換代首先著眼的就是用戶體驗,,其次是資源利舊,當然還考慮網絡投資,、網絡維護等方面。
在當前定位為智能管道的運營商中,,用戶體驗主要體現(xiàn)開機搜網時間,、接入時延、切換時延等方面,,這些時延越小越好,。同時還有網絡覆蓋、網絡穩(wěn)定性等等,。本文涉及到網絡演進中的用戶體驗,,即不同網絡間的互操作問題,因此本文重點講述的是跟切換相關的內容,。
切換不僅是個功能,,更是一個橋梁,,能將運營商的新舊網絡連起來,組成一個共同的資源,,實現(xiàn)負荷分擔,、雙層廣闊的網絡覆蓋、雙倍的甚至更多倍的網絡容量,,既實現(xiàn)了用戶業(yè)務的連續(xù)性,,提升了用戶體驗,也實現(xiàn)了運營商資源利用率的最大化,。這是當前網絡演進中運營商必須考慮的問題,。
本文解析的eHRPD即是將CDMA網絡與LTE聯(lián)系在一起的紐帶,實現(xiàn)了CDMA網絡與LTE網絡的無線資源共享,、核心資源共用,,呈現(xiàn)給用戶的是一張整體的網絡,而不是零碎的兩張無關的網,。之所以eHRPD的作用如此重要,,中國的用戶從早期聯(lián)通同時運營GSM與CDMA時就深有體會,聯(lián)通當時擁有全國甚至全球最先進的CDMA網絡,,但競爭不過中國移動,,當然里面的因素很多,但很重要的一點是這兩張網是無關的,。因此,,當CDMA移交給中國電信時,我們不得不重新審視這個問題,,而且希望將其有效地解決,。
eHRPD網絡架構
提到移動網絡的融合,不得不提到EPS,。EPS(EvoLEDPacketSystem)是3GPP為了適應寬帶無線接入高速發(fā)展而提出的新一代移動網絡,,由LTE系列標準和核心網EPC(EvolvedPacketCore)系列標準共同組成。同時它是一個多接入的網絡,,能能接入當前所有無線接入技術,,如cdma2000,Wi-Fi,,WiAMX等,。
隨著LTE大一統(tǒng)趨勢的確定,EPS也成為目前可預見的未來移動網絡演進的方向,,EPS采用扁平化網絡架構,,在核心網絡側簡化網絡架構和消息,業(yè)務層設計無線用戶數(shù)據(jù)環(huán)回時延小于10ms,控制層喚醒時延小于100ms,。全IP架構,、靈活的資源配置、SON技術等,,賦予了EPS強大的成本優(yōu)勢;支持多種接入技術使得EPS為整個移動產業(yè)聯(lián)盟和網絡融合提供一個新的平臺,。因此,EPS規(guī)范從制定之初,,就得到了業(yè)界的廣泛關注,,并逐漸得到了各移動運營商的青睞。
eHRPD(演進的高速分組網絡)是對原HRPD,,即EVDO網絡的演進和增強,。因此從CDMAEV-DO到eHRPD是需要對相關網元進行升級,如 AN/PCF升級至eAN/ePCF,,PDSN升級為HSGW(HRPDServingGateway),,即HRPD服務網關。當然從這里可以看出,,對于 BTS,,eHRPD與HRPD沒有差異,也就是說eHRPD改善了網絡融合方式,,使資源能合理利用但是沒有改善無線側的能力,,這點非常關鍵。
eHRPD網絡架構共分為三種:非漫游的網絡架構,,漫游時HomeRouted場景和LocalBreakout場景,。
eHRPD新功能增強CDMA演進能力
●多PDN功能
PDN(PacketDataNetwork)分組數(shù)據(jù)網絡的概念首先是在EPS中提出,指提供UE和PLMN分組數(shù)據(jù)網絡的IP連接,,即PDN連接服務,。
有PDN必然存在多PDN,這個主要是隨著業(yè)務種類的豐富而產生的,,UE同時建立多個PDN連接的需求越來越強烈,,如一邊上公網瀏覽新聞,同時處理 OA公文,。但是HRPD不支持多PDN連接,,給今后的業(yè)務運營帶來極大不便。eHRPD接入EPC后新增多PDN連接的功能,,多PDN功能是eHRPD相對HRPD功能增強的顯著特點之一。
要支持多PDN連接,,UE及其它網元必須增加相應功能,。首先,由于每個PDN連接都會給用戶分配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,,由UE分配PDNID,,來表示某個PDN連接。UE和HSGW之間PPP協(xié)商過程中,,由于加入了PDNID來標識不同的 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來標識,,即PDN-ID與APN有一一對應關系,。
●EAP-AKA鑒權
eHRPD接入3GPPEPC網絡時,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鑒權主要帶來了兩個優(yōu)點:
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,,網絡側在對終端進行鑒權的同時,終端也能鑒權網絡,。
新的鑒權機制完全不同于以前的方式,。
●承載管理
eHRPD接入EPC網絡與EPC/LTE網絡一樣,都有承載的概念,,但二者是有區(qū)別的,。eHRPD接入EPC時,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PDN連接服務由無線承載、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PDN連接服務提供有以下兩種情況:當EPC網絡S5/S8接口基于GTP協(xié)議時,,服務由一條 EPS承載提供,一個EPS承載串聯(lián)了一個無線承載,、一個S1承載和一個S5/S8承載;當S5/S8接口基于PMIP協(xié)議時,,服務由一條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)了一個無線承載和一個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,,同時要考慮對方的現(xiàn)狀,,做出最小協(xié)議上的改動是必然的??傊磺械母膭蛹礊榱四芙尤氲浇窈蟮拇笠唤y(tǒng)核心網EPC,。
eHRPD相對HRPD而言,在具體的承載類型上,,增加了SO(serviceoption)67,,SO72。原有的HRPD網絡只支持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,。
●網絡側發(fā)起QoS支持
HRPD網絡下,,網絡側是不支持發(fā)起QoS的,只是終端能發(fā)起QoS的請求,,網絡根據(jù)終端用戶的簽約情況來確定是否允許終端用戶的QoS請求,。但是終端支持QoS對終端客戶端有一定的要求,提升了終端的復雜度,,特別是在業(yè)務日新月異的發(fā)展豐富的過程中,,終端的簡單化成為發(fā)展的必然,否則阻礙了業(yè)務的發(fā)展,。
網絡側發(fā)起QoS的功能即能很好地實現(xiàn)運營商控制業(yè)務的QoS能力,,簡化了終端的操作,有利于運營商的應用及QoS的管理,,因此eHRPD系統(tǒng)中增加了網絡側發(fā)起QoS的功能,。該功能還可以與PCC相結合,為運營商提供更靈活的QoS管控手段,。
●網絡控制協(xié)議VSNCP
eHRPD的PPP協(xié)商中使用VSCNP(VendorSpecificNetworkControlProtocol),,即設備商定義的網絡控制協(xié)議代替HRPD的IPCP協(xié)議作為網絡控制協(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),、地址分配原因、APN與IPv4缺省路由等,。為了簡化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(shù)修改時,將直接把修改值放在 VSNCPConfigurationAck消息中返回,。
eHRPD與HRPD的關系
前面提到eHRPD的網絡結構,eHRPD如何接入EPC等,,那么eHRPD跟HRPD是什么關系呢?
從技術的本質上看,,eHRPD改變的是核心網的部分功能和特性,對HRPD的無線側功能沒有任何改動,,因此eHRPD部分仍然沿用HRPDBTS,,因此HRPD下的業(yè)務功能eHRPD必然支持。即eHRPD能向下兼容HRPD的功能,,HRPD的終端用戶設備能在eHRPD網絡下使用,。
但是需要注意,eHRPD與HRPD是采用不同的核心網,,HRPD的核心網的中心節(jié)點是 PDSN(PacketDataServingNode),,eHRPD的核心節(jié)點是HSGW,它可由PDSN軟件升級,。兩個不同的核心網,,意味著不同的 IP地址,對外沒有交集,,HRPD的終端用戶業(yè)務由PDSN路由進城域網,,而eHRPD的終端用戶業(yè)務由HSGW-PGW路由出局。
縱上所述,,eHRPD與HRPD的關系總結如下:
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;
3.eHRPD與HRPD的核心網完全不同;
4.引入eHRPD的主要目的是為了實現(xiàn)與熱點覆蓋的LTE網絡的互操作,提供業(yè)務上的連續(xù)性,,因為LTE部署初期一定是熱點的,,局部覆蓋;
5.其次eHRPD還能帶來一系列新特性,如多PDN支持,、承載復用,、網絡側發(fā)起QoS等。
明確了引入eHRPD的目的,,以及與HRPD的關系,,那運營商如何引入eHRPD,何時引入eHRPD呢?
其實何時引入主要是產品的成熟度以及部署LTE的時間,??傮w而言,如果促要升級現(xiàn)有網絡支持eHRPD,,則需要運營商實施全網升級,,否則會導致eHRPD終端到了HRPD網絡下不能使用,、直接斷網的情形出現(xiàn)。
eHRPD的國際商用概況
目前,,美國運營商Verizon是推動LTE商用,、推動eHRPD商用最早最強有力的運營商。Verizon的LTE網絡在2010年12月5日正式投入商用,,是全球最大的商用LTE網絡,,目前已有38個城市開通LTE并將HPRD網絡升級為eHRPD。
2011年6月16日,,Verizon正式啟動在美國新增19個LTE商用城市的服務計劃,。這也意味著部署LTE的美國大城市達到74個,同時計劃年底完成全國170個城市的覆蓋,。所有部署LTE的城市同步升級HRPD網絡至eHRPD,,保證LTE用戶的業(yè)務連續(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,,HTCThunderbolt(具有LTE/eHRPD/1x功能)支持語音和數(shù)據(jù)并發(fā)業(yè)務,。
Verizon一定程度上是CDMA產業(yè)的風向標,eHRPD的商用大潮已經涌起,,相信不久就會刮到中國,,業(yè)界正拭目以待。