1 LTE技术和EPS网络架构简介 基于移动运营商对无线宽带高速率和低时延的需求，3GPP在R8版本标准提出了EPS网络演进架构，包括无线网络和核心网络。无线网络为E-UTRAN网络，采用LTE接入。LTE利用OFDMA/MIMO等一系列先进技术，上行设计吞吐量不低于100 Mbit/s，下行设计吞吐量不低于50 Mbit/s。核心网络为EPC网络，采用扁平化网络架构的设计，在核心网络侧简化网络架构和消息，理论上可以大大缩短时延，业务层设计无线用户数据环回时延小于10 ms，控制层唤醒时延小于100 ms。 E-UTRAN和EPC共同构建了演进的移动网络架构——EPS。全IP架构、灵活的频率配置、SON技术等赋予了EPS网络很大的成本优势。同时考虑到整个移动产业联盟和网络融合的发展，EPS网络还支持多种接入技术，包括3GPP接入（如GERAN、UTRAN）和非3GPP接入（如CDMA、WiMAX等）。 3GPP接入时EPS网络架构如图1所示： 图1 EPS网络架构——3GPP接入
非3GPP接入时EPS网络架构如图2所示： 图2 EPS网络架构——非3GPP接入 EPS网络架构中的主要网元包括： (1) MME：MME（Mobility Management Entity）是一个信令实体，主要负责移动性管理、承载管理、用户的鉴权认证、SGW和PGW的选择等功能； (2) SGW：Serving GW（以下简称SGW）终结和E-UTRAN的接口，主要负责用户面处理，负责数据包的路由和转发等功能，支持3GPP不同接入技术的切换，发生切换时作为用户面的锚点； (3) PGW：PDN Gateway（Packet Data Network，以下简称PGW）终结和外面数据网络（如互联网、IMS等）的SGi接口，是EPS锚点，即是3GPP与non-3GPP网络间的用户面数据链路的锚点，负责管理3GPP和non-3GPP间的数据路由，管理3GPP接入和non-3GPP接入（如WLAN、WiMAX等）间的移动，还负责DHCP、策略执行、计费等功能。 EPS网络的策略控制采用PCC架构，控制网元PCRF会根据业务和网络的实际情况产生策略规则，供PCEF或BBERF进行策略执行。当SGW和PGW之间使用GTP协议时，位于PGW中的PCEF功能模块提供策略执行；当SGW和PGW之间使用PMIP协议时，位于SGW中的BBERF功能模块提供策略执行。 2 CDMA向LTE演进的问题 目前，全球主流的移动运营商都倾向于把LTE作为未来网络的演进方向。对于CDMA移动网络运营商来说，由于涉及到不同标准组织定义的不同的网络之间的互操作，不同的接口、不同的协议需要得到互通，从CDMA向LTE演进要考虑的问题将比从WCDMA/GSM向LTE演进要复杂得多。 中国电信目前的CDMA网络包括cdma 2000 1x网络（以下简称1x网络）和HRPD RevA网络（以下简称HRPD A网络），其中1x CS域提供电路语音业务，HPRD A提供中、高速数据业务。全球其他CDMA运营商的网络现状与中国电信基本类似。 基于LTE接入的EPS网络可以提供高速的数据业务，因此，运营商部署EPS网络时，初期都以热点覆盖、提供高速数据业务为目的。对于CDMA运营商来说，将会面临EPS网络和现网CDMA网络同时存在的网络状况，并由现有的完善的CDMA网络来弥补EPS网络覆盖不足的问题。 在EPS网络和CDMA网络共存期间，EPS网络上的业务和CDMA网络上的业务存在一定的关系数据业务可以承载在EPS网络和HRPD A网络，因此EPS网络和HRPD A网络之间需要解决数据业务切换和业务连续的问题。另一方面，EPS网络初期，由于覆盖范围小和VoIP技术的不成 3 CDMA向LTE演进中数据业务解决方案 移动网络正逐渐走向互联网时代，因此未来的数据业务将会成为移动网络发展的重点和亮点。现阶段，数据业务正随着HRPD A网络的建设逐渐由HRPD A网络来承载。 当部署LTE的初期，LTE主要覆盖热点地区，提供高速、高质量的数据业务。LTE的覆盖范围通常也会有HRPD的覆盖，因此，当数据业务从LTE范围移动出去后，有必要由HRPD网络来保证业务的连续性。而HRPD要能支持和EPS的切换，必须先要升级到eHRPD，PDSN升级成为HSGW。 3.1 非优化切换 对于实时性要求不高的数据业务，如浏览、消息业务、下载、流媒体等，eHRPD和EPS的非优化切换即可支持该类业务的连续性。非优化切换的架构遵循非3GPP接入EPS网络的网络架构，支持LTE到eHRPD的切换和eHRPD到LTE的切换。切换发生时， 实际上是中断LTE的链接后建立eHRPD的链接，无线链路和网络的PPP连接都会中断，由业务层来保证业务的连续。 3.2 优化切换 对于实时性要求较高的数据业务，如VoIP、VT、实时视频等，需要eHRPD和EPS支持优化切换来保证业务的连续性。优化切换在CDMA网络和EPS网络要增加新的接口和能力，因此对网络有较大的改造要求。 优化切换的网络架构如图3所示：
图3 LTE和eHRPD优化切换网络架构 优化切换目前标准只定义了LTE到eHRPD的单向切换，由于是针对实时业务，要尽量地避免切换频率，因此当业务切换到eHRPD后，在激活态下暂没有从eHRPD到LTE的切换需求。 如图3中所示，LTE和eHRPD切换涉及的主要接口为：S101和S103。 (1) S101接口：MME和HRPD eAN/PCF之间新增接口，用于LTE和eHRPD网络之间用户的预注册、会话维护和切换信令的传递。S101接口采用S101-AP应用协议，能提供应用层的可靠性传输。 ( 2) S103接口：SGW 和 HSGW之间的接口，用于从LTE向eHRPD网络切换时的前向数据转发，以尽可能地减少数据丢包。S103接口的隧道是通过S101接口的信令流程建立，支持RFC2784的GRE。 3.3 针对中国电信的解决方案建议 建议中国电信部署EPS网络初期，以热点区域覆盖、提供高速非实时数据业务为目的，EPS网络和HRPDA网络之间先提供非优化切换。随着EPS网络建设的扩大和业务的多样化、差异化需求，逐步推出非VoIP的实时数据业务，如实时视频等，网络提供优化切换以保证实时数据业务的连续性。 4 CDMA向LTE演进中语音业务解决方案 语音业务是移动网络的基础业务，并且是服务质量要求较高的业务。现有网络在数据业务的时候最大地保证语音业务的优先，在LTE时，相对于非实时数据业务来说，也是要保证语音业务的优先。 对于Single Radio终端的语音业务，根据LTE网络是否部署VoIP将会有不同的解决方案。 4.1 CSFB 当LTE网络初期不部署VoIP时，语音业务仍然由1xCS网络来承载，并且优先级高于非实时数据业务(如浏览、下载等)。3GPP R8的标准定义了当用户正在进行某一非实时数据时，用户拨打或接听语音业务，可以通过CSFB方案来解决此问题。R9规范进一步对CSFB做了增强，减少了CS语音的建立时延，并且支持数据业务同时切换到HRPD网络，用户可以做到语音和数据业务的并发。 CSFB的网络架构如图4所示： 图4 CSFB网络架构 CSFB时网络中需要增加网元1x CS IWS，以及IWS和MME之间的S102接口。S102提供MME和IWS之间的隧道，用于转发3GPP2 1xCS的信令消息。 CSFB对终端和网络设备的新增要求有： (1) 终端支持通过EPS进行1x CS的预登记，能够完成CSFB流程。 (2) MME作为面向1x CS IWS的S102接口的信令隧道终结点，为UE交互3GPP2 1x CS信令消息，这些消息封装在S1-MME 消息中传送的。一旦MME重定位，能处理S102隧道重定向。当UE处于空闲状态时，能够缓存其通过S102收到的消息。 (3) E-UTRAN支持控制UE进行1x CS重登记，把 1xCS 寻呼请求下发给UE，在MME和UE之间传送1x CS相关消息等功能。当UE离开E-UTRAN覆盖区域并在1x CS发寻呼后，释放E-UTRAN资源。 4.2 SRVCC SRVCC方案主要解决LTE网络部署VoIP业务时存在的问题。当LTE在没有达到全网覆盖范围时，随着用户的移动，正在进行的VoIP业务会面临离开LTE范围后的语音连续性的问题，这时，SRVCC可以将语音切换到1x CS，从而保证语音通话的不中断。 SRVCC目前只有LTE到1x CS的切换需求，暂没有反向切换的需求。SRVCC方案基于IMS实现，因此网络上需要部署IMS，且EPS网络开通VoIP业务后，才会在特定场景需要使用SRVCC。 SRVCC的网络架构如图5所示： 图5 SRVCC网络架构 和CSFB架构一样，网络中需新增功能模块1x CSIWS和S102接口。IWS通过S102接口与MME通信，并发送3GPP2 1x CS的信令消息给SRVCC UE。对于MME，IWS是信令隧道的终结点，用于封装3GPP2 1x CS的信令消息接收/发送给UE；对于1x网络，IWS仿真BSC通过A1接口与MSC Server连接。 SRVCC对终端和网络设备的新增要求有：SRVCC UE应是LTE/1x双模终端，支持VoIP。 (2) MME支持与3GPP2 1x CS的互操作，作为信令隧道的终结点。当SRVCC完成后，能够释放E-UTRAN的资源。 (3) E-UTRAN支持与3GPP2 1x CS的互操作，应能触发切换，向MME隧道传送3GPP2 1x CS信令消息，并与SRVCC UE交互信息。 4.3 针对中国电信的解决方案建议 建议中国电信部署EPS网络初期，语音业务仍然由1x网络承载，采用SingleRadio终端以控制终端成本，降低用户使用EPS网络的门槛，EPS网络和1x网络之间提供增强的CSFB方案保证语音业务的优先。在VoIP成熟的情况下，可以考虑提供VoIP业务，网络需要SRVCC这样的解决方案以保证语音业务的连续性。 5 总结 向LTE演进是移动网络未来发展的方向。对于CDMA运营商来说，在解决了EPS网络和CDMA网络之间的互操作问题后，通过1x、HRPD、LTE等多种接入技术和融合的网络，可以部署多样化、差异化的产品，为用户提供无缝的、优质的、高速的业务体验，同时也为运营商带来更可观的效益。 | 
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