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CDMA核心网向LTE演进分析 [复制链接]

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发表于 2012-9-20 21:06:54 |显示全部楼层
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CDMA核心网向LTE演进分析

CDMA技术向LTE演进的总体趋势

LTE/EPC已成为所有CDMA网络运营商向4G演进时的目标网络。目前美国最大的CDMA运营商Verizon已经开始CDMA向LTE演进的最后一阶段技术测试,并正式宣布在今年底开始商用LTE的部署。美国第二大CDMA运营商Sprint也开始了LTE的研究,准备规划CDMA网络向LTE演进的具体部署。

毫无疑问,已成为全球4G主流的LTE技术,将为CDMA2000运营商带来更多的利润增长机会。现网的1X和EV-DO系统向LTE/EPC技术发展过程中,会存在多种演进方式。

(1)部署LTE/EPC网络,完全替代陈旧的CDMA2000网络。     

(2)新建LTE/EPC网络,原有网络做为新建网络的补充,逐步扩大LTE网络覆盖范围,原有网络逐步退网。

(3)升级现有CDMA2000无线网络和核心网,支持LTE/EPC的功能,所有网络逐步升级改造成为LTE/EPC网络。

第一种方式完全抛弃原有网络,进行新网络的大规模建设,显然不切实际。对于后两种方式,运营商不可避免都会考虑现有网络与新建LTE/EPC网络的互通、与其他运营商网络的漫游,以及用户在两个网络接入时,如何为用户提供一致的业务等需求。尤其是LTE/EPC网络提供的带宽、会话控制方式与现有CDMA2000网络差异很大,业务使用存在着潜在的风险:在LTE/EPC下的新业务,可能在CDMA2000网络下无法开展。

演进对分组核心网的影响

在核心网对数据会话的控制方式上,两个网络存在以下差异:

(1)LTE/EPC能够为用户同时建立到多个PDN数据业务网络的连接, 并为用户提供多个独立IP承载(用户访问不同PDN,使用不同的IP地址);而CDMA2000网络通过简单IP接入方式,仅为用户提供到单一数据业务网络的连接。

(2)LTE/EPC提供网络侧发起的用户承载建立请求;而CDMA2000 EV-DO目前不支持网络侧发起的承载建立请求,所有承载请求都由终端发起。

(3)LTE/EPC为用户到每个PDN数据网络的连接提供QoS承载;CDMA2000网络仅提供用户会话级的QoS承载。

(4)LTE/EPC提供统一的PCC策略控制,包括用户从非3GPP网络接入;CDMA2000 EV-DO标准本身还没有明确的PCC策略控制规则,而是统一遵从3GPP的PCC策略控制规则。

此外,用户在CDMA2000和LTE网络切换时,通常采取先断后连的方式,这种方式影响了用户的业务体验。

因而, CDMA2000运营商向LTE/EPC演进时,为了平滑演进,给用户提供一致的业务体验,必然需要经过一个双网并存、两网互通的过渡阶段,而在这个阶段核心网的演进就显得更为重要。

作为CDMA2000网络向LTE网络平滑演进的过渡阶段,核心网要能同时管理两个无线网络的接入,为用户会话提供统一接入、控制以及互操作,保持用户在两个网络下的业务体验。同时,分组核心网也要能够更加容易管理和维护,降低网络管理的复杂性,提高网络部署和管理的效率。

在向LTE演进的最终阶段,分组核心网需要具备更加深入的融合能力,能够作为一个统一的分组核心网,统一控制和管理各种无线接入方式,为用户提供全面的业务服务。

分组核心网演进策略分析

对CDMA2000运营商来说,现有分组网络已经是一个成熟的网络,主要包括PDSN、HA以及AAA。这个网络已经在为大量用户提供高速分组数据服务,如果做全网的改造升级,将会影响已有用户的数据服务。因此,利用现有网络条件,在现有分组核心网站点上叠加建设EPC核心网是一个比较安全和有效的方式。再此基础上,根据数据业务发展的需要,运营商可以逐步扩容和优化LTE无线网络的覆盖,进一步融合分组核心网,使其成为一个多接入技术汇聚的核心网,逐步降低接入相关性,简化核心网的运维管理,提供资源管控能力,一步一步朝着统一的分组核心网目标迈进,从而实现一张接入无关的统一管控的融合分组核心网。

运营商采用此方式的优势明显。

● 最大化利用现有基础设施:现有分组核心网的传输、站点资源仍然可以为4G网络下的EPC核心网服务。

● 保持网络的稳定性:先进行核心网的升级,再进行无线接入技术的升级,步步为营。

● 为用户提供差异化的服务:通过部署新的LTE/EPC网络,为新用户提供更高速的数据业务,满足高端用户随时随地快捷方便地访问网络资源的需求。

● 汇聚多种接入技术,使运营商网络部署更加快捷、高效、安全。

● 融合多网络,为用户提供多种网络下的无缝移动服务,为用户带来更好的业务体验,从而增强运营商市场竞争力。

因此, CDMA2000运营商可以依托现有的EV-DO数据网络,充分发展移动数据业务,逐步奠定向LTE/EPC演进的基础。然后,根据数据业务市场发展的需要,先在热点地区部署LTE网络,提供高速数据接入服务,吸引用户,满足热点地区的用户数据业务需求。进一步地,可以根据LTE业务发展的情况,逐步在大城市进行LTE的全覆盖部署。最后,再进行广域的LTE无线覆盖。

按照这种分阶段方式向LTE网络演进,CDMA2000运营商完全可以先进行分组核心网的融合演进。

CDMA2000分组核心网向EPC演进方案

在小规模部署LTE网络时,运营商可以利用已有的分组核心网站点建设新的EPC核心网。通过利用原有核心网站点的传输网络,部署MME、Serving GW 和PDN GW设备连接无线接入网和已有的业务网络,并部署HSS设备,统一管理用户的签约信息,做到两个网络统一鉴权和统一授权。

如图1所示,第一阶段的核心网结构是原有网络和新建网络并存,共享相同的站点和传输资源。

图1  LTE第一阶段演进的核心网结构

通过叠加建设EPC核心网,开展统一的PCC策略控制,以及统一的用户签约数据信息管理,便于CDMA2000运营商更加有效地开展高速数据业务,新建网络不会影响原有网络的稳定性,保障运营商稳定开展新网络建设。在分组核心网,首先进行业务管理信息的融合。然后,根据LTE无线网络部署的要求,利用已有的IP承载网络,直接将LTE无线接入网连接到现有的核心网,加快LTE网络的工程部署进度。

这个时期,新建网络满足新业务运营的发展需要。随着LTE业务的逐步发展,LTE的覆盖范围将会逐步扩大,用户数和吞吐量也会逐步上升。此时,可以依托现有的分组核心网进行第二阶段的扩容。

如2图所示,第二阶段的核心网结构是为了配合LTE基站的大规模城区覆盖,进行核心网的数据面融合。

图2  LTE第二阶段演进的核心网结构

当LTE的无线信号覆盖整个城区时,运营商可以为双模终端用户提供跨CDMA2000 EV-DO和LTE网络的移动性服务。此时分组核心网可以添加新的设备HSGW或者在已有EPC设备的基础上升级HSGW。PDN GW可以作为新的用户会话管理锚点与HA融合,统一管理用户在CDMA2000 EV-DO与LTE网络的移动性,进一步降低网络OPEX。

在核心网部署完毕后,运营商可以从容地改造以及升级原有的CDMA2000 EV-DO无线接入网到eHRPD网络,为用户提供到EPC网络的统一接入和管理,增强用户在两个网络业务使用的一致性,从而更加平滑向LTE大规模部署阶段演进。此时,作为特色业务,运营商可以利用现有的1X网络,为高速数据用户提供语音业务。

接下来,随着LTE无线信号向更广域的地区进行覆盖,分组核心网可以进行更深入的数据面融合,进一步降低网络OPEX。

在第三阶段,分组核心网的数据面完全融合,为运营商提供一个多种无线技术统一接入,统一管控的分组核心网,如图3所示。

图3  LTE第三演进阶段的核心网结构

这个阶段,LTE业务已经称为主流业务,原有网络充分利旧后,可以在EPC网络中融合原有网络的接入功能,更进一步降低网络CAPEX和OPEX。

随着高实时性业务的开展,EPC核心网提供与原有CDMA2000网络的无缝切换,为用户提供更好的无逢移动性服务。同时,运营商可以进一步减少分组核心网的设备维护,提高新设备的增值服务能力。

而且随着用户数据流量的加大,可以考虑将分组核心网下沉,采用分布式方式部署分组核心网,使分组核心网站点更加贴近承载网站点。这种方式,可以为运营商节省承载网络的传输资源,最大化利用已有的IP承载传输网络,全面降低新网络建设的TCO。

最后,随着LTE网络的全面覆盖,用户的所有业务都将在无线宽带网络上运行,此时的分组核心网可以进一步升级,满足用户的语音业务连续性要求。

在第四阶段,运营商的网络全面演进4G阶段,分组核心网也演进到一个相对稳定的阶段,如图4所示。

图4  LTE第四演进阶段的核心网结构

在该阶段,用户通过LTE网络使用各种多媒体业务,同时为了提供更好的业务体验,运营商可以结合IMS网络,通过升级EPC网络,为用户提供到传统1X域语音业务的连续性服务,使原有1x网络能够更好的与LTE网络结合,为用户提供增值服务。

CDMA2000运营商向LTE无线技术演进的过程中,从全IP网络过渡到完全的分组网络。在这个过程中,运营商逐步依托现有分组核心网络,根据LTE业务发展需要,分阶段进行核心网络的管理面、控制面、数据面的融合,满足了网络平滑发展建设的要求,同时也最大化地节省了网络演进的投资。在这个过程中,运营商一方面不断地为用户提供更加完善的移动网络业务和服务,另一方面也在为网络的建设和管理全面降低TCO,满足了运营商未来分组核心网络建设需求,从而在向LTE演进的过程中,实现了用户、运营商双赢的目标。

文章来源:中国通信网
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发表于 2013-5-4 11:53:04 |显示全部楼层
斑竹,如何理解HSGW的功能,它是一台新设备,据我了解是一台新设备,那么它的功能是什么?
是不是就是PDSN的升级版?提供多PDN的功能?实质上和PGW是一样的,都是通过APN来识别用户的?
谢谢。

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发表于 2013-6-2 12:24:55 |显示全部楼层
翻翻3GPP2的协议:
HRPD Serving Gateway

X.S0057-A v2.0_20121018
4.1 General HSGW Capabilities
The HSGW is the entity that terminates the eHRPD access network interface from the eAN/ePCF (i.e., A10/A11 interfaces). The functions of the eHRPD eAN/ePCF are specified in A.S0022 [4]. The HSGW routes UE originated or UE terminated packet data traffic. An HSGW also establishes, maintains and terminates link layer sessions to UEs. The HSGW functionality provides interworking of the UE with the 3GPP EPS architecture and protocols specified in TS 23.402 [23]. This includes support for mobility, policy control and charging (PCC), access authentication, and roaming. The HSGW supports inter-HSGW handoff as well, using S2a (PMIPv6). The HSGW may also support inter-HSGW handoff with context transfer. The HSGW may use inter-HSGW handoff without context transfer.

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