CDMA核心網向EPC演進的策略及建設方案研究

壽航濤+馬磊+封飛

【摘要】作為與LTE同步發展的技術，EPC的架構更加符合未來移動通信網絡的發展需求，能夠在提升網絡性能的同時，滿足用戶日益增長的業務需求。通過分析EPC核心網基本原理，討論了CDMA核心網向EPC演進的建設方案以及引入EPC后出現的相關問題。

【關鍵詞】CDMAEPCLTE演進

中圖分類號：TN915文獻標識碼：A文章編號：1006-1010(2014)-08-0052-05

Research on Strategy and Construction Scheme for the Evolution of CDMA Core Network to EPC

SHOU Hang-tao, MA Lei, FENG Fei

(Hubei Posts and Telecommunications Planning and Design Co., Ltd., Wuhan 430023, China)

[Abstract] The architecture of EPC, as a technology developing synchronously with LTE, meets more development requirements of the future mobile communication networks. EPC can improve the network performance and satisfy the growing service demands simultaneously. By analyzing the fundamental principles of EPC, the construction scheme for the evolution of CDMA core network to EPC and the related problems after introducing EPC are discussed.

[Key words]CDMAEPCLTEevolution

1 概述

隨著移動互聯網、物聯網等新興產業高速發展所產生的大量新業務，移動網不斷地向IP化、寬帶化、結構扁平化、能力開放化方向發展。在這種發展趨勢下，通信網將面臨多種無線接入技術并存的局面，在解決2G/3G/4G網絡的接入及互操作問題的同時，也要考慮異構網絡（例如Wi-Fi/WiMAX）的融合問題。

針對以上需求，3GPP提出了LTE/EPC技術標準，希望實現無線接入網寬帶化和IP化，核心網實現IP化和扁平化以及與接入無關。

我國CDMA網絡覆蓋及用戶發展良好，使得移動互聯網業務在線時長和數據流量增長迅速。但CDMA 2G/3G共用頻段只有20M，為了業務發展及市場競爭的需要，必須開辟新頻段、部署新網絡，因此CDMA運營商部署LTE/EPC已成為必然趨勢。

2 EPC核心網基本原理

EPC中的核心網設備包括如下：

（1）MME（Mobility Management Entity，移動性管理實體）

主要功能是：處理NAS信令及接入安全驗證；TA（Tracking Area，跟蹤區域）列表的管理；移動性管理；會話管理（對EPS承載的激活、修改和釋放，以及接入網側承載的釋放和建立）；P-GW和S-GW的選擇；跨MME切換時對于MME的選擇；鑒權；漫游控制及IP地址分配；UE在ECM-IDLE狀態下可達性管理（包括尋呼重發的控制和執行）。

（2）S-GW（Serving Gateway，服務網關）

是面向eNodeB終結S1-U接口的網關。S-GW對基于GTP的S5/S8接口可以提供的主要功能有：當eNodeB間切換時作為本地錨定點并協助完成eNodeB的重排序功能；合法監聽以及數據包的路由和前轉；根據每個UE、PDN、QCI的上行鏈路和下行鏈路的相關計費等。

（3）P-GW（PDN Gateway，PDN網關）

是面向PDN終結于SGi接口的網關。如果UE訪問多個PDN，則UE將對應一個或多個PDN-GW。PDN-GW對基于GTP的S5/S8提供的主要功能有：基于用戶的包過濾；合法監聽；UE的IP地址分配；在上行鏈路中進行數據包傳送級標記；上下行服務等級計費以及服務水平門限的控制；基于業務的上下行速率的控制。同時，PDN-GW還提供僅基于GTP的S5/S8接口的主要功能有上下行鏈路承載綁定、上行鏈路綁定校驗等。

此外，PGW還需要支持CDMA2000 eHPRD接入方式和基于PMIPv6的會話管理。

（4）HSS（Home Subscriber Server，歸屬簽約用戶服務器）

是用于存儲用戶EPC簽約信息的數據庫，歸屬網絡中可以包含一個或多個HSS。HSS負責保存跟用戶相關的信息，如：用戶標識、編號和路由信息；安全信息；位置信息；輪廓信息等。同時，HSS還負責與不同域、子系統中的呼叫控制和會話管理實體進行聯系。

（5）CG（Charging Gateway，計費網關）

通過Ga接口與核心網絡中的計費實體如PGW和SGW等通信，用于收集各網元發送的計費數據記錄。

（6）PCRF（Policy and Charging Rule Function，策略和計費規則服務器）

PCRF包含策略控制決策和基于流計費控制的功能，向PCEF提供關于業務數據流檢測、門控、基于QoS和基于流計費（除信用控制外）的網絡控制功能。

3 CDMA核心網現狀

CDMA系統的核心網由電路域和分組域兩大部分組成。電路域負責完成對語音、短信等電路域業務的承載和控制；分組域則負責完成網頁瀏覽、下載、視頻、彩信等分組域業務的承載和控制。

電路域主要網元：MSCe/VLR、MGW、HLR/AC。

分組域主要網元：PDSN、AAA和AN-AAA。

CDMA網絡結構框架如圖1所示：

圖1CDMA網絡結構框架圖

4 CDMA核心網向EPC演進策略

CDMA網絡向LTE/EPC演進的動力主要來自于業務發展和市場競爭的需要，演進的基本思路如下：

（1）引入LTE/EPC主要以業務需求為驅動，兼顧網絡演進。業務需求主要是移動互聯網業務和物聯網業務等一些需要高帶寬、移動接入、有一定QoS保障的業務。

（2）盡量利舊原網絡，通過升級改造保持新老網絡兼容性，保護原有投資。

（3）核心網一步到位，無線網和業務系統按需逐步完善。

網絡演進預計可以分為以下四個階段：

階段一：小規模試點階段，新建EPC核心網，LTE無線網則只是小范圍試點覆蓋，不向公眾開放業務，只進行業務測試。現網電路域、分組域的網元不受影響，LTE與現網不存在切換關系。

本階段網絡架構如圖2所示：

圖2階段一網絡架構

階段二：試商用階段，對城市熱點區域進行LTE覆蓋，正式對公眾開放業務，部分升級HRPD網絡為eHRPD，實現LTE與CDMA之間的切換。當LTE/eHRPD雙模用戶漫出LTE的覆蓋區域時，可以切換到eHRPD網絡，IP地址不變，服務不會中斷。

endprint

此階段網絡變化情況如下：

無線網：對于與LTE重疊覆蓋的區域局部升級AN為eAN，比如RNC升級為eRNC、PCF升級為ePCF，目的是可以使1X/DO數據用戶接入EPC網絡，實現LTE與CDMA網絡之間的無縫切換，保證在LTE非連續覆蓋情況下的業務連續性。

核心網：新增HSGW（HRPD Serving Gateway，HRPD服務網關）作為eAN與EPC之間的接口，現網PDSN不變。新建3GPP AAA，為eHRPD用戶到HSS鑒權提供接口。引入PCC架構，新建PCRF。此時將同時存在R7和R8版本的PCC架構，3G PCEF實體為PDSN，4G PCEF實體為P-GW，PCRF同時兼容PDSN和P-GW的Gx接口。

其中，HSGW為UE路由其需要發送或者接收的分組數據業務。同時，HSGW會建立、維護和終止與UE的鏈路層會話。HSGW為UE提供互聯互通相關的架構性和協議性功能，包括：支持移動性、支持策略控制和計費、支持接入鑒權和漫游等。HSGW還支持基于S2a（PMIPv6）接口的跨HSGW的切換，并且支持傳遞和不傳遞HSGW上下文這兩種切換模式。

3GPP AAA對從eHRPD網絡接入的用戶進行認證。3GPP2 AAA僅僅作為鑒權操作以及其他相關操作的代理設備。

本階段網絡架構如圖3所示：

圖3階段二網絡架構

此階段由于LTE覆蓋范圍較小，用戶發生切換的幾率較大，需要考慮LTE和C網之間的業務互操作問題。針對語音和數據業務，可有以下解決辦法：

（1）語音業務

◆CS Fall Back

即語音業務回落到CS域承載，終端提前在CS域注冊，Page in LTE，Call in CS，數據業務在LTE承載。此方式需要在CS與EPC之間增加互操作網元IWS，要求用戶在LTE和CS域同時放號，并且手機應是支持LTE和C網的多模手機。

◆SVLTE

此方式也是由CS域承載語音、LTE承載數據，只是終端要雙收雙發、雙網雙待，對終端的要求較高，比較耗電，而且雙收雙發不可避免會存在射頻干擾問題。但此方式不需要對CS進行任何改造，且語音呼叫建立時間與現網1X用戶一致，沒有額外延時。

◆SRVCC

語音由LTE+IMS實現，即采用VoIP方式，不通過1X網絡接入。需要終端支持SRVCC方式，并且要求LTE實現連續覆蓋。

在階段二，由于LTE為非連續覆蓋，且終端數量還比較少，為了盡量利用現有網絡、便于用戶繼承現有業務，語音業務一般采用CS Fall Back或SVLTE方式來解決。

（2）數據業務

◆非優化切換

在用戶由LTE網絡切換到eHRPD網絡時，UE才向目標網絡進行附著，不過會選擇同一個P-GW接入，保持業務連續。

此方式比較成熟且現網設備無需增加與EPC之間的接口，但切換時間較長，一般為2～8秒，且切換過程中可能會有數據丟失。

◆優化切換

此方式需新增MME與eAN間的S101信令接口、SGW與HSGW間的S103數據接口。用戶在LTE網絡附著時會在eHRPD網絡進行預注冊，終端通過S101接口發起切換流程，同時在切換過程中通過S103傳輸下行數據，實現無損切換。

此方式切換時間一般小于1秒，但目前支持的設備和終端較少，基本無成熟商用案例。

建議LTE部署初期采用對網絡影響較小、相對較為成熟的非優化切換方案，待設備和終端成熟商用后可以采用優化切換方案。

階段三：規模商用階段，實現城市、景區、機場等業務重點區域的連續覆蓋，現網HRPD全部升級為eHRPD，C網高端客戶逐步向LTE遷移。

此階段網絡變化情況如下：

無線網：對于全網升級AN為eAN，即所有RNC升級為eRNC、PCF升級為ePCF。

核心網：用戶數據逐漸向HSS和3GPP AAA遷移，但AN-AAA和3GPP2 AAA仍保留。PCC演進為R8架構，有2個策略執行點PCEF和BBERF，BBERF由HSGW實現。

階段四：實現LTE的全覆蓋，逐步取代CDMA網絡成為主要移動網。

此階段網絡變化情況如下：

無線網：繼續擴容eNodeB，實現LTE全覆蓋。現網eAN可繼續服務或視設備情況逐步退網。

核心網：SGW和PGW、HSGW等網元可逐步融合。HSS、3GPP AAA以及IMS的HSS可逐步融合，3GPP2 AAA、HLR等隨著CDMA網絡的退網而退網。

本階段網絡架構如圖4所示：

圖4階段四網絡架構

EPC作為統一的分組核心網，可接入GPRS、UMTS、LTE、eHRPD等網絡，現有的電路域將逐漸退化，分組域網元將演進成EPC網元。

5 引入EPC的難點問題分析

在CDMA核心網向EPC演進的過程中，存在以下難點問題：

（1）現網PDSN、AN升級

在網絡演進過程中，存在HRPD、eHRPD、LTE三網并存的過渡期，需要新建HSGW、升級PDSN、升級無線側AN等，要求HSGW與PDSN兼容、eAN與AN兼容，即存在HSGW與AN的互通、PDSN與eAN的互通、HSGW與PGW的互通等。由于現網設備較多，部分廠家設備不一定馬上支持按標準進行升級，存在較大的協調、測試工作量。

為了加快網絡部署，減少對現網的影響，可以在試點成功后首先全網AN升級eAN，新建HSGW與現有PDSN獨立工作，在后期再考慮升級PDSN為HSGW。

（2）LTE-C互操作問題

在并存階段，由于LTE覆蓋不連續，其語音、數據業務需要C網電路域和分組域的補充才能實現業務的連續，因此存在LTE與C網的互操作問題。盡管可以有CSFB、非優化切換等互操作方式，但對網絡指標和用戶感知還是會有一定的影響；同時，要求用戶終端必須是雙模雙待，具備較大的電池容量，可能增加終端的成本。

考慮到初期LTE可能主要覆蓋城區和大的風景區，可重點提供數據業務，語音采用SVLTE方式由1X網絡提供，可加快網絡部署并減少對現有網絡的改造。

（3）用戶數據的融合

在網絡并存階段，涉及到用戶數據存放和認證計費的網元有EPC-HSS、3GPP AAA、3GPP2 AAA、AN-AAA、IMS-HSS、C-HLR等，隨著網絡的發展必然需要將這些用戶數據進行融合，如何融合是一個復雜且困難的問題。

目前比較可行的思路是將EPC-HSS、3GPP AAA、IMS-HSS融合成一個通用的數據中心，而3GPP2 AAA、HLR則隨著2G/3G網絡退出而退網。

（4）統一的策略控制

傳統CDMA網絡的策略控制大多采用AAA結合手工方式進行，在LTE階段采用PCC架構的策略控制可實現LTE與C網的統一，要求DPI、分析系統同時采集分析兩網數據，由PCRF統一制定策略，現有PDSN需升級支持PCEF完成策略執行。

參考文獻：

[1] 3GPP TS 21.201. Technical Specifications and Technical Reports Relating to an Evolved Packet System(SAE) Based 3GPP System[S]. 2009.

[2] 3GPP TS 22.278. Service Requirements for the Evolved Packet System(EPS)[S]. 2010.

[3] 3GPP TS 23.002. Network Architecture[S]. 2012.

[4] 姜怡華,許慕鴻,習建德,等. 3GPP系統架構演進（SAE）原理與設計[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2010.

[5] 沈嘉,索士強,全海洋,等. 3GPP長期演進（LTE）技術原理與系統設計[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2008.

[6] 趙訓. 3GPP長期演進（LTE）系統架構與技術規范[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2010.★

作者簡介

壽航濤：工程師，工程碩士畢業于華中科技大學電子與信息系統專業，現任職于湖北郵電規劃設計有限公司核心網絡咨詢設計院，主要從事核心網的規劃設計工作。

馬磊：工程師，畢業于中南財經政法大學計算機網絡專業，現任職于湖北郵電規劃設計有限公司核心網絡咨詢設計院，主要從事核心網的規劃設計工作。

封飛：畢業于西安郵電大學信息安全專業，現任職于湖北郵電規劃設計有限公司核心網絡咨詢設計院，主要從事GSM網絡和CDMA2000網絡的規劃設計工作。

endprint

此階段網絡變化情況如下：

無線網：對于與LTE重疊覆蓋的區域局部升級AN為eAN，比如RNC升級為eRNC、PCF升級為ePCF，目的是可以使1X/DO數據用戶接入EPC網絡，實現LTE與CDMA網絡之間的無縫切換，保證在LTE非連續覆蓋情況下的業務連續性。

核心網：新增HSGW（HRPD Serving Gateway，HRPD服務網關）作為eAN與EPC之間的接口，現網PDSN不變。新建3GPP AAA，為eHRPD用戶到HSS鑒權提供接口。引入PCC架構，新建PCRF。此時將同時存在R7和R8版本的PCC架構，3G PCEF實體為PDSN，4G PCEF實體為P-GW，PCRF同時兼容PDSN和P-GW的Gx接口。

其中，HSGW為UE路由其需要發送或者接收的分組數據業務。同時，HSGW會建立、維護和終止與UE的鏈路層會話。HSGW為UE提供互聯互通相關的架構性和協議性功能，包括：支持移動性、支持策略控制和計費、支持接入鑒權和漫游等。HSGW還支持基于S2a（PMIPv6）接口的跨HSGW的切換，并且支持傳遞和不傳遞HSGW上下文這兩種切換模式。

3GPP AAA對從eHRPD網絡接入的用戶進行認證。3GPP2 AAA僅僅作為鑒權操作以及其他相關操作的代理設備。

本階段網絡架構如圖3所示：

圖3階段二網絡架構

此階段由于LTE覆蓋范圍較小，用戶發生切換的幾率較大，需要考慮LTE和C網之間的業務互操作問題。針對語音和數據業務，可有以下解決辦法：

（1）語音業務

◆CS Fall Back

即語音業務回落到CS域承載，終端提前在CS域注冊，Page in LTE，Call in CS，數據業務在LTE承載。此方式需要在CS與EPC之間增加互操作網元IWS，要求用戶在LTE和CS域同時放號，并且手機應是支持LTE和C網的多模手機。

◆SVLTE

此方式也是由CS域承載語音、LTE承載數據，只是終端要雙收雙發、雙網雙待，對終端的要求較高，比較耗電，而且雙收雙發不可避免會存在射頻干擾問題。但此方式不需要對CS進行任何改造，且語音呼叫建立時間與現網1X用戶一致，沒有額外延時。

◆SRVCC

語音由LTE+IMS實現，即采用VoIP方式，不通過1X網絡接入。需要終端支持SRVCC方式，并且要求LTE實現連續覆蓋。

在階段二，由于LTE為非連續覆蓋，且終端數量還比較少，為了盡量利用現有網絡、便于用戶繼承現有業務，語音業務一般采用CS Fall Back或SVLTE方式來解決。

（2）數據業務

◆非優化切換

在用戶由LTE網絡切換到eHRPD網絡時，UE才向目標網絡進行附著，不過會選擇同一個P-GW接入，保持業務連續。

此方式比較成熟且現網設備無需增加與EPC之間的接口，但切換時間較長，一般為2～8秒，且切換過程中可能會有數據丟失。

◆優化切換

此方式需新增MME與eAN間的S101信令接口、SGW與HSGW間的S103數據接口。用戶在LTE網絡附著時會在eHRPD網絡進行預注冊，終端通過S101接口發起切換流程，同時在切換過程中通過S103傳輸下行數據，實現無損切換。

此方式切換時間一般小于1秒，但目前支持的設備和終端較少，基本無成熟商用案例。

建議LTE部署初期采用對網絡影響較小、相對較為成熟的非優化切換方案，待設備和終端成熟商用后可以采用優化切換方案。

階段三：規模商用階段，實現城市、景區、機場等業務重點區域的連續覆蓋，現網HRPD全部升級為eHRPD，C網高端客戶逐步向LTE遷移。

此階段網絡變化情況如下：

無線網：對于全網升級AN為eAN，即所有RNC升級為eRNC、PCF升級為ePCF。

核心網：用戶數據逐漸向HSS和3GPP AAA遷移，但AN-AAA和3GPP2 AAA仍保留。PCC演進為R8架構，有2個策略執行點PCEF和BBERF，BBERF由HSGW實現。

階段四：實現LTE的全覆蓋，逐步取代CDMA網絡成為主要移動網。

此階段網絡變化情況如下：

無線網：繼續擴容eNodeB，實現LTE全覆蓋。現網eAN可繼續服務或視設備情況逐步退網。

核心網：SGW和PGW、HSGW等網元可逐步融合。HSS、3GPP AAA以及IMS的HSS可逐步融合，3GPP2 AAA、HLR等隨著CDMA網絡的退網而退網。

本階段網絡架構如圖4所示：

圖4階段四網絡架構

EPC作為統一的分組核心網，可接入GPRS、UMTS、LTE、eHRPD等網絡，現有的電路域將逐漸退化，分組域網元將演進成EPC網元。

5 引入EPC的難點問題分析

在CDMA核心網向EPC演進的過程中，存在以下難點問題：

（1）現網PDSN、AN升級

在網絡演進過程中，存在HRPD、eHRPD、LTE三網并存的過渡期，需要新建HSGW、升級PDSN、升級無線側AN等，要求HSGW與PDSN兼容、eAN與AN兼容，即存在HSGW與AN的互通、PDSN與eAN的互通、HSGW與PGW的互通等。由于現網設備較多，部分廠家設備不一定馬上支持按標準進行升級，存在較大的協調、測試工作量。

為了加快網絡部署，減少對現網的影響，可以在試點成功后首先全網AN升級eAN，新建HSGW與現有PDSN獨立工作，在后期再考慮升級PDSN為HSGW。

（2）LTE-C互操作問題

在并存階段，由于LTE覆蓋不連續，其語音、數據業務需要C網電路域和分組域的補充才能實現業務的連續，因此存在LTE與C網的互操作問題。盡管可以有CSFB、非優化切換等互操作方式，但對網絡指標和用戶感知還是會有一定的影響；同時，要求用戶終端必須是雙模雙待，具備較大的電池容量，可能增加終端的成本。

考慮到初期LTE可能主要覆蓋城區和大的風景區，可重點提供數據業務，語音采用SVLTE方式由1X網絡提供，可加快網絡部署并減少對現有網絡的改造。

（3）用戶數據的融合

在網絡并存階段，涉及到用戶數據存放和認證計費的網元有EPC-HSS、3GPP AAA、3GPP2 AAA、AN-AAA、IMS-HSS、C-HLR等，隨著網絡的發展必然需要將這些用戶數據進行融合，如何融合是一個復雜且困難的問題。

目前比較可行的思路是將EPC-HSS、3GPP AAA、IMS-HSS融合成一個通用的數據中心，而3GPP2 AAA、HLR則隨著2G/3G網絡退出而退網。

（4）統一的策略控制

傳統CDMA網絡的策略控制大多采用AAA結合手工方式進行，在LTE階段采用PCC架構的策略控制可實現LTE與C網的統一，要求DPI、分析系統同時采集分析兩網數據，由PCRF統一制定策略，現有PDSN需升級支持PCEF完成策略執行。

參考文獻：

[1] 3GPP TS 21.201. Technical Specifications and Technical Reports Relating to an Evolved Packet System(SAE) Based 3GPP System[S]. 2009.

[2] 3GPP TS 22.278. Service Requirements for the Evolved Packet System(EPS)[S]. 2010.

[3] 3GPP TS 23.002. Network Architecture[S]. 2012.

[4] 姜怡華,許慕鴻,習建德,等. 3GPP系統架構演進（SAE）原理與設計[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2010.

[5] 沈嘉,索士強,全海洋,等. 3GPP長期演進（LTE）技術原理與系統設計[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2008.

[6] 趙訓. 3GPP長期演進（LTE）系統架構與技術規范[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2010.★

作者簡介

壽航濤：工程師，工程碩士畢業于華中科技大學電子與信息系統專業，現任職于湖北郵電規劃設計有限公司核心網絡咨詢設計院，主要從事核心網的規劃設計工作。

馬磊：工程師，畢業于中南財經政法大學計算機網絡專業，現任職于湖北郵電規劃設計有限公司核心網絡咨詢設計院，主要從事核心網的規劃設計工作。

封飛：畢業于西安郵電大學信息安全專業，現任職于湖北郵電規劃設計有限公司核心網絡咨詢設計院，主要從事GSM網絡和CDMA2000網絡的規劃設計工作。

endprint

此階段網絡變化情況如下：

無線網：對于與LTE重疊覆蓋的區域局部升級AN為eAN，比如RNC升級為eRNC、PCF升級為ePCF，目的是可以使1X/DO數據用戶接入EPC網絡，實現LTE與CDMA網絡之間的無縫切換，保證在LTE非連續覆蓋情況下的業務連續性。

核心網：新增HSGW（HRPD Serving Gateway，HRPD服務網關）作為eAN與EPC之間的接口，現網PDSN不變。新建3GPP AAA，為eHRPD用戶到HSS鑒權提供接口。引入PCC架構，新建PCRF。此時將同時存在R7和R8版本的PCC架構，3G PCEF實體為PDSN，4G PCEF實體為P-GW，PCRF同時兼容PDSN和P-GW的Gx接口。

其中，HSGW為UE路由其需要發送或者接收的分組數據業務。同時，HSGW會建立、維護和終止與UE的鏈路層會話。HSGW為UE提供互聯互通相關的架構性和協議性功能，包括：支持移動性、支持策略控制和計費、支持接入鑒權和漫游等。HSGW還支持基于S2a（PMIPv6）接口的跨HSGW的切換，并且支持傳遞和不傳遞HSGW上下文這兩種切換模式。

3GPP AAA對從eHRPD網絡接入的用戶進行認證。3GPP2 AAA僅僅作為鑒權操作以及其他相關操作的代理設備。

本階段網絡架構如圖3所示：

圖3階段二網絡架構

此階段由于LTE覆蓋范圍較小，用戶發生切換的幾率較大，需要考慮LTE和C網之間的業務互操作問題。針對語音和數據業務，可有以下解決辦法：

（1）語音業務

◆CS Fall Back

即語音業務回落到CS域承載，終端提前在CS域注冊，Page in LTE，Call in CS，數據業務在LTE承載。此方式需要在CS與EPC之間增加互操作網元IWS，要求用戶在LTE和CS域同時放號，并且手機應是支持LTE和C網的多模手機。

◆SVLTE

此方式也是由CS域承載語音、LTE承載數據，只是終端要雙收雙發、雙網雙待，對終端的要求較高，比較耗電，而且雙收雙發不可避免會存在射頻干擾問題。但此方式不需要對CS進行任何改造，且語音呼叫建立時間與現網1X用戶一致，沒有額外延時。

◆SRVCC

語音由LTE+IMS實現，即采用VoIP方式，不通過1X網絡接入。需要終端支持SRVCC方式，并且要求LTE實現連續覆蓋。

在階段二，由于LTE為非連續覆蓋，且終端數量還比較少，為了盡量利用現有網絡、便于用戶繼承現有業務，語音業務一般采用CS Fall Back或SVLTE方式來解決。

（2）數據業務

◆非優化切換

在用戶由LTE網絡切換到eHRPD網絡時，UE才向目標網絡進行附著，不過會選擇同一個P-GW接入，保持業務連續。

此方式比較成熟且現網設備無需增加與EPC之間的接口，但切換時間較長，一般為2～8秒，且切換過程中可能會有數據丟失。

◆優化切換

此方式需新增MME與eAN間的S101信令接口、SGW與HSGW間的S103數據接口。用戶在LTE網絡附著時會在eHRPD網絡進行預注冊，終端通過S101接口發起切換流程，同時在切換過程中通過S103傳輸下行數據，實現無損切換。

此方式切換時間一般小于1秒，但目前支持的設備和終端較少，基本無成熟商用案例。

建議LTE部署初期采用對網絡影響較小、相對較為成熟的非優化切換方案，待設備和終端成熟商用后可以采用優化切換方案。

階段三：規模商用階段，實現城市、景區、機場等業務重點區域的連續覆蓋，現網HRPD全部升級為eHRPD，C網高端客戶逐步向LTE遷移。

此階段網絡變化情況如下：

無線網：對于全網升級AN為eAN，即所有RNC升級為eRNC、PCF升級為ePCF。

核心網：用戶數據逐漸向HSS和3GPP AAA遷移，但AN-AAA和3GPP2 AAA仍保留。PCC演進為R8架構，有2個策略執行點PCEF和BBERF，BBERF由HSGW實現。

階段四：實現LTE的全覆蓋，逐步取代CDMA網絡成為主要移動網。

此階段網絡變化情況如下：

無線網：繼續擴容eNodeB，實現LTE全覆蓋。現網eAN可繼續服務或視設備情況逐步退網。

核心網：SGW和PGW、HSGW等網元可逐步融合。HSS、3GPP AAA以及IMS的HSS可逐步融合，3GPP2 AAA、HLR等隨著CDMA網絡的退網而退網。

本階段網絡架構如圖4所示：

圖4階段四網絡架構

EPC作為統一的分組核心網，可接入GPRS、UMTS、LTE、eHRPD等網絡，現有的電路域將逐漸退化，分組域網元將演進成EPC網元。

5 引入EPC的難點問題分析

在CDMA核心網向EPC演進的過程中，存在以下難點問題：

（1）現網PDSN、AN升級

在網絡演進過程中，存在HRPD、eHRPD、LTE三網并存的過渡期，需要新建HSGW、升級PDSN、升級無線側AN等，要求HSGW與PDSN兼容、eAN與AN兼容，即存在HSGW與AN的互通、PDSN與eAN的互通、HSGW與PGW的互通等。由于現網設備較多，部分廠家設備不一定馬上支持按標準進行升級，存在較大的協調、測試工作量。

為了加快網絡部署，減少對現網的影響，可以在試點成功后首先全網AN升級eAN，新建HSGW與現有PDSN獨立工作，在后期再考慮升級PDSN為HSGW。

（2）LTE-C互操作問題

在并存階段，由于LTE覆蓋不連續，其語音、數據業務需要C網電路域和分組域的補充才能實現業務的連續，因此存在LTE與C網的互操作問題。盡管可以有CSFB、非優化切換等互操作方式，但對網絡指標和用戶感知還是會有一定的影響；同時，要求用戶終端必須是雙模雙待，具備較大的電池容量，可能增加終端的成本。

考慮到初期LTE可能主要覆蓋城區和大的風景區，可重點提供數據業務，語音采用SVLTE方式由1X網絡提供，可加快網絡部署并減少對現有網絡的改造。

（3）用戶數據的融合

在網絡并存階段，涉及到用戶數據存放和認證計費的網元有EPC-HSS、3GPP AAA、3GPP2 AAA、AN-AAA、IMS-HSS、C-HLR等，隨著網絡的發展必然需要將這些用戶數據進行融合，如何融合是一個復雜且困難的問題。

目前比較可行的思路是將EPC-HSS、3GPP AAA、IMS-HSS融合成一個通用的數據中心，而3GPP2 AAA、HLR則隨著2G/3G網絡退出而退網。

（4）統一的策略控制

傳統CDMA網絡的策略控制大多采用AAA結合手工方式進行，在LTE階段采用PCC架構的策略控制可實現LTE與C網的統一，要求DPI、分析系統同時采集分析兩網數據，由PCRF統一制定策略，現有PDSN需升級支持PCEF完成策略執行。

參考文獻：

[1] 3GPP TS 21.201. Technical Specifications and Technical Reports Relating to an Evolved Packet System(SAE) Based 3GPP System[S]. 2009.

[2] 3GPP TS 22.278. Service Requirements for the Evolved Packet System(EPS)[S]. 2010.

[3] 3GPP TS 23.002. Network Architecture[S]. 2012.

[4] 姜怡華,許慕鴻,習建德,等. 3GPP系統架構演進（SAE）原理與設計[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2010.

[5] 沈嘉,索士強,全海洋,等. 3GPP長期演進（LTE）技術原理與系統設計[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2008.

[6] 趙訓. 3GPP長期演進（LTE）系統架構與技術規范[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2010.★

作者簡介

壽航濤：工程師，工程碩士畢業于華中科技大學電子與信息系統專業，現任職于湖北郵電規劃設計有限公司核心網絡咨詢設計院，主要從事核心網的規劃設計工作。

馬磊：工程師，畢業于中南財經政法大學計算機網絡專業，現任職于湖北郵電規劃設計有限公司核心網絡咨詢設計院，主要從事核心網的規劃設計工作。

封飛：畢業于西安郵電大學信息安全專業，現任職于湖北郵電規劃設計有限公司核心網絡咨詢設計院，主要從事GSM網絡和CDMA2000網絡的規劃設計工作。

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