1 引言
根據(jù)CDG最新發(fā)布數(shù)據(jù),目前全球的CDMA用戶數(shù)已達4.9億, 全球已有Veriozon、Sprint、KDDI、中國電信、LG Telecom、Telus Mobility、Skytel等運營商部署了70個HRPD Rev.A 商用網(wǎng)絡,38個網(wǎng)絡在部署當中,HRPD 用戶數(shù)達1.2億。隨著多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務的發(fā)展,各種新的業(yè)務形式不斷涌現(xiàn),用戶對系統(tǒng)帶寬的要求也不斷提高,為了追求更高的業(yè)務峰值速率,以及與HSPA的抗衡,部分CDMA運營商(如KDDI、中國電信)已經(jīng)制定了向HRPD Rev.B 的升級計劃,而部分運營商打算直接從HRPD Rev.A轉向LTE。
2 HRPD技術演進
2.1 標準演進路線
HRPD屬于3GPP2標準陣營的技術,其標準演進路線如圖1所示:
圖1. HRPD標準演進路線
在路線圖中,HRPD從版本0沿著Rev A、Rev B、Rev C的路線演進發(fā)展:
Rev 0支持的前、反向峰值速率分別為2.4Mbps和153.6kbps。該版本的提出是為了提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務,主要是針對Best Effort業(yè)務,特別是為不對稱的高速下載業(yè)務開發(fā)的。
Rev A支持的前、反向峰值速率分別為3.1Mbps 和1.8Mbps,該版本增強了QoS控制機制,減小了時延(低傳輸時延、低切換時延),支持VoIP,可視電話(VT)、PTC等實時性、低時延業(yè)務。
Rev B標準于06年3月發(fā)布,該版本采用了多載波技術,前、反向峰值速率可達到73.5Mbps 和27Mbps(捆綁15個載波)。EV-DO Rev B的特點是多載波捆綁,在前向引入更高階的調(diào)制方式(64QAM)和更大的包長(6144bits、7168bits、8192bits),單載波前向峰值速率可以達到4.9Mbps,單載波反向峰值速率不變,仍為1.8Mbps。RevB技術的采用可以提高用戶的業(yè)務速率(載波數(shù)×單載波峰值速率),有利于用戶使用體驗的提高。EV-DO REV A向RevB演進的方式有兩種:
1) 基于CSM6800的演進
原來的Rev.A系統(tǒng)不需硬件升級,只需對BTS和BSC進行軟件升級。這種升級方式不支持64QAM高階調(diào)制和DTX/DRX,單載波的前向峰值速率與DO RevA 相同,為3.072Mbps。
2) 基于CSM6850的演進
原來的RevA系統(tǒng)需要更換BTS信道板為CSM6850芯片信道板,并對BTS和BSC進行軟件升級。這種升級方式支持64QAM高階調(diào)制和更大的包長(6144bits、7168bits、8192bits)、單載波的前向峰值速率為4.9Mbps,芯片支持DTX/TRX,允許終端在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時關掉PA、Tx/Rx鏈路,可延長電池使用壽命。
Rev C標準, 3GPP2標準組織于09年3月開始相關標準的制定工作,采用OFDM、MIMO、Closed-Loop MTD等技術,支持的下行峰值速率為18.74Mbps/1.25MHz,反向峰值速率為4.3Mbps/1.25MHz,計劃于2010年2月發(fā)布。
UMB標準,3GPP2曾經(jīng)進行了相關標準的制定,并于2007年第二季度正式發(fā)布了UMB的空口標準C.S0084 -0 v1.0, 由于另一個與UMB 對等的3GPP標準LTE獲得了多數(shù)運營商的支持,在向UMB還是向LTE演進的問題上,各主要的CDMA運營商都傾向于向LTE演進。去年底3GPP2標準組織正式放棄了UMB標準。
在另一標準陣營—3GPP中,與HRPD對等的標準技術沿著HSDPA(R5)、HSUPA(R6)、HSPA+(R7、R8、R9)的路線演進,其中第二階段的HSPA+標準(R8標準)已經(jīng)分布,第三階段的標準在制定中(R9標準)。 HRPD和HSPA主要的技術指標比對如下:
表1. HRPD 與HSPA主要指標對比分析
2.2 HRPD網(wǎng)絡演進發(fā)展
雖然HRPD標準的發(fā)展是從Rel0開始,經(jīng)歷Rev A、RevB、RevC向前演進發(fā)展,但是由于HRPD Rev.A是HRPD Rel0的增強,2006年之后才開始部署HRPD網(wǎng)絡的運營商都會跨過HRPD Rel.0 直接部署HRPD Rev.A網(wǎng)絡,HRPD Rev.B 主要是在HRPD Rev.A的基礎上采用多載波捆綁技術進一步提升峰值速率,在是否升級到Rev.B網(wǎng)絡的抉擇上,各運營商會有不同的選擇,部分運營商不考慮向HRPD Rev.B的升級,計劃直接從HRPD Rev.A網(wǎng)絡轉向LTE,各主要的CDMA運營商目前均未考慮向HRPD Rev.C演進。因此,HRPD網(wǎng)絡的演進發(fā)展將如圖2所示:
圖2. HRPD網(wǎng)絡演進路線
在HRPD向LTE演進的過程中,1xRTT/ HRPD網(wǎng)絡和LTE網(wǎng)絡將會共存一定的時期,由于LTE對語音業(yè)務的支持還需要一段較長的時間,而且早期LTE也只是在熱點地區(qū)部署,預計1xRTT/ HRPD網(wǎng)絡與LTE的共存期將會比較長。因此,HRPD-LTE之間的互操作將是CDMA網(wǎng)絡運營商在向LTE演進過程中需重點考慮的問題。
3 HRPD-LTE互操作
3.1 標準情況
3GPP標準組織在制定LTE 標準時考慮了與其他非3GPP系統(tǒng)(包括CDMA系統(tǒng))的互連,要求EPS(LTE無線網(wǎng)E-UTRAN +核心網(wǎng) EPC 統(tǒng)稱為EPS)支持多種不同接入系統(tǒng),對用戶提供多接入網(wǎng)絡環(huán)境。3GPP制定的互操作標準主要包括TS22.278、TS23.402、TS23.216、TS23.276、TS23.272、 TS23.203、TS29.213、TS29.214、TS29.273、TS29.275、TS29.276、TS29.277、TS36.331、 TS36.413等,R8版本主要標準已于今年3月凍結。
為了支持與3GPP E-UTRAN的互聯(lián)互通,3GPP2標準組織也開展了互操作的系列標準制定工作,將HRPD增強為eHRPD,Evolved High Rate Packet Data。目前基于HRPD Rev.A 的互操作1.0版本標準已經(jīng)發(fā)布,主要包括:
Ÿ 2008年1月發(fā)布的互操作需求規(guī)范S.R0129-0 v1.0
Ÿ 2009年5月發(fā)布的空口規(guī)范C.S0087 -0 v1.0
Ÿ 2009年3月發(fā)布的IOS規(guī)范A.S 0022-0 v1.0
Ÿ 2009年4月發(fā)布的核心網(wǎng)絡規(guī)范X.S0057-0 v1.0
根據(jù)各運營商的網(wǎng)絡情況,除了存在基于HRPD Rev.A 的eHRPD系統(tǒng)與LTE網(wǎng)絡的互操作場景外,還存在HRPD Rev.B與LTE的互操作場景, 08年10月KDDI首先提出了支持基于HRPD Rev.B 的eHRPD系統(tǒng)與LTE互操作的標準制定需求,3GPP2標準組織已經(jīng)開展相應的標準工作,互操作規(guī)范S.R0129-A v1.0已于2009年4月發(fā)布,其他標準計劃2009年底發(fā)布。
3.2 互操作網(wǎng)絡架構
3GPP E-UTRAN和3GPP2 eHRPD的互操作架構(非漫游)如圖3所示,eHRPD接入網(wǎng)通過 HSGW與3GPP的 EPC核心網(wǎng)互連,并通過S101、S103接口實現(xiàn)E-UTRAN-eHRPD的互操作(如果eHRPD與E-UTRAN之間不要求優(yōu)化切換,則不需 S101,S103接口)。圖中虛線以上的接口和網(wǎng)元標準都是由3GPP負責制定,虛線以下的網(wǎng)元和接口標準由3GPP2負責制定。主要的網(wǎng)元和接口功能如下:
圖3. E-UTRAN - eHRPD 互操作網(wǎng)絡架構
Ÿ eNodeB:LTE系統(tǒng)的無線網(wǎng)(E-UTRAN)網(wǎng)元,主要具有無線資源管理、IP頭壓縮和用戶數(shù)據(jù)加密、MME選擇、用戶面數(shù)據(jù)路由至S-GW、尋呼和廣播消息調(diào)度和發(fā)送、測量和測量報告配置、UE Bearer級的上下行速率控制、準入控制等功能。
Ÿ MME:Mobility Management Entity ,LTE系統(tǒng)的核心網(wǎng)(EPC)網(wǎng)元,主要具有NAS信令、保存與管理UE上下文、UE接入認證、空閑態(tài)UE的跟蹤和可達性管理、S-GW和P-GW選擇、HRPD節(jié)點選擇、HRPD信令消息透傳、E-UTRAN與HRPD接入之間的狀態(tài)信息傳遞等功能。
Ÿ S-GW:Serving Gateway,LTE系統(tǒng)的核心網(wǎng)(EPC)網(wǎng)元,主要具有分組包路由與轉發(fā)、eNodeB間切換時作為本地移動性錨點、傳輸層上下行數(shù)據(jù)包的標簽、上下行承載綁定、PMIPv6 MAG(移動接入網(wǎng)關)、DHCPv4 (relay) 和 DHCPv6 (relay)等功能。
Ÿ P-GW:Packet Data Network Gateway,LTE系統(tǒng)的核心網(wǎng)(EPC)網(wǎng)元,主要具有數(shù)據(jù)路由和轉發(fā)、異構網(wǎng)絡切換時的IP錨點、UE IP地址分配、傳輸層上下行數(shù)據(jù)包的標簽、上下行承載綁定、PMIPv6 LMA、DSMIPv6 Home Agent、MIPV4 Home Agent等功能。
Ÿ HSGW :HRPD Serving Gateway,具有跨eAN切換的移動性管理錨點,分組路由、轉發(fā)、傳遞,上下行計費,向PCRF事件報告,基于策略信息的上下行承載綁定,基于網(wǎng)絡的移動性管理,PMIPv6 MAG,IPv4和IPv6地址分配,用戶接入認證和授權等功能。
Ÿ eAN/ePCF:eHRPD系統(tǒng)的無線網(wǎng)節(jié)點,支持與E-URRAN 的互操作,兼容HRPD和eHRPD模式,在傳統(tǒng)AN功能的基礎上增加eAT和HSGW之間的GKE(Generic Key Exchange)功能、eHRPD-HRPD之間的idle態(tài)切換、eHRPD-E-UTRAN之間的idle態(tài)、激活態(tài)切換等功能。
互操作相關的主要接口是S101、S103:
Ÿ S101接口:是MME與eAN/ePCF 之間的信令接口,支持以下信令:
² UE經(jīng)過E-UTRAN傳輸eHRPD空口信令
² UE經(jīng)過eHRPD傳輸E-UTRAN空口信令
² 切換時S103 Data forward隧道的建立
² EUTRAN和eHRPD間的切換信令
Ÿ S103接口:是S-GW和HSGW之間的承載接口,實現(xiàn)S-GW和HSGW間的Data Forwarding隧道功能,支持GRE封裝。當UE由E-UTRAN切換到eHRPD系統(tǒng)時,轉發(fā)數(shù)據(jù)通過隧道由S-GW發(fā)向HSGW。
4 結束語
從2002年第一個HRPD Rel. 0 網(wǎng)絡開始商用至今,CDMA商用網(wǎng)絡已經(jīng)發(fā)展到成熟的HRPD Rev.A階段,相關的HRPD標準技術則發(fā)展到了Rev.C階段(標準制定中),但是主流CDMA運營商都對Rev.C不感興趣,而是把精力放在了 HRPD向LTE的演進上。在向LTE的演進發(fā)展問題上, HRPD-LTE的互操是運營商關注的焦點,北美第一大移動運營商Verizon計劃今年10月開始eHRPD和LTE網(wǎng)絡互連的現(xiàn)網(wǎng)試驗,如果試驗結果理想將可能加速HRPD網(wǎng)絡向LTE的演進進程。