在國際上,面對(duì)Sprint部署WiMAX的壓力,,素來被稱為CDMA陣營風(fēng)向標(biāo)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(shì),。
在向著4G邁進(jìn)的途中,,如何保護(hù)原有3G網(wǎng)絡(luò)的投資是運(yùn)營商最為關(guān)心的。對(duì)于CDMA運(yùn)營商來說,,eHRPD(演進(jìn)的高速分組網(wǎng)絡(luò))的出現(xiàn)和應(yīng)用,,將為CDMA向LTE邁進(jìn)提供一個(gè)平滑演進(jìn)策略。
網(wǎng)絡(luò)升級(jí)首要著眼用戶體驗(yàn)
當(dāng)前用戶體驗(yàn)已成為全球電信運(yùn)營商持續(xù)發(fā)展與差異化競(jìng)爭(zhēng)的標(biāo)桿指標(biāo),,中國電信也早在幾年前就定位為綜合信息服務(wù)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(yàn)上下了很大力氣,,iPhone之所以流行,,與其良好的用戶體驗(yàn)分不開,這是不爭(zhēng)的事實(shí),。
用戶體驗(yàn)的內(nèi)容很廣很深,,是一個(gè)值得長期探索的課題,誰能創(chuàng)造良好的用戶體驗(yàn),,誰就能贏得用戶,。從運(yùn)營商的角度而言,網(wǎng)絡(luò)升級(jí)換代首先著眼的就是用戶體驗(yàn),,其次是資源利舊,,當(dāng)然還考慮網(wǎng)絡(luò)投資,、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)等方面。
在當(dāng)前定位為智能管道的運(yùn)營商中,,用戶體驗(yàn)主要體現(xiàn)開機(jī)搜網(wǎng)時(shí)間、接入時(shí)延,、切換時(shí)延等方面,,這些時(shí)延越小越好。同時(shí)還有網(wǎng)絡(luò)覆蓋,、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性等等,。本文涉及到網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的用戶體驗(yàn),即不同網(wǎng)絡(luò)間的互操作問題,,因此本文重點(diǎn)講述的是跟切換相關(guān)的內(nèi)容,。
切換不僅是個(gè)功能,更是一個(gè)橋梁,,能將運(yùn)營商的新舊網(wǎng)絡(luò)連起來,,組成一個(gè)共同的資源,實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān),、雙層廣闊的網(wǎng)絡(luò)覆蓋,、雙倍的甚至更多倍的網(wǎng)絡(luò)容量,既實(shí)現(xiàn)了用戶業(yè)務(wù)的連續(xù)性,,提升了用戶體驗(yàn),,也實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營商資源利用率的最大化。這是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中運(yùn)營商必須考慮的問題,。
本文解析的eHRPD即是將CDMA網(wǎng)絡(luò)與LTE聯(lián)系在一起的紐帶,,實(shí)現(xiàn)了CDMA網(wǎng)絡(luò)與LTE網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò),,而不是零碎的兩張無關(guān)的網(wǎng)。之所以eHRPD的作用如此重要,,中國的用戶從早期聯(lián)通同時(shí)運(yùn)營GSM與CDMA時(shí)就深有體會(huì),,聯(lián)通當(dāng)時(shí)擁有全國甚至全球最先進(jìn)的CDMA網(wǎng)絡(luò),但競(jìng)爭(zhēng)不過中國移動(dòng),,當(dāng)然里面的因素很多,,但很重要的一點(diǎn)是這兩張網(wǎng)是無關(guān)的。因此,,當(dāng)CDMA移交給中國電信時(shí),,我們不得不重新審視這個(gè)問題,而且希望將其有效地解決,。
eHRPD網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
提到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的融合,,不得不提到EPS,。EPS(EvoledPacketSystem)是3GPP為了適應(yīng)寬帶無線接入高速發(fā)展而提出的新一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),由LTE系列標(biāo)準(zhǔn)和核心網(wǎng)EPC(EvolvedPacketCore)系列標(biāo)準(zhǔn)共同組成,。同時(shí)它是一個(gè)多接入的網(wǎng)絡(luò),,能能接入當(dāng)前所有無線接入技術(shù),如cdma2000,,Wi-Fi,,WiAMX等。
隨著LTE大一統(tǒng)趨勢(shì)的確定,,EPS也成為目前可預(yù)見的未來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的方向,,EPS采用扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),在核心網(wǎng)絡(luò)側(cè)簡化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和消息,,業(yè)務(wù)層設(shè)計(jì)無線用戶數(shù)據(jù)環(huán)回時(shí)延小于10ms,,控制層喚醒時(shí)延小于100ms。全I(xiàn)P架構(gòu),、靈活的資源配置,、SON技術(shù)等,賦予了EPS強(qiáng)大的成本優(yōu)勢(shì),;支持多種接入技術(shù)使得EPS為整個(gè)移動(dòng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和網(wǎng)絡(luò)融合提供一個(gè)新的平臺(tái),。因此,EPS規(guī)范從制定之初,,就得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注,,并逐漸得到了各移動(dòng)運(yùn)營商的青睞。
eHRPD(演進(jìn)的高速分組網(wǎng)絡(luò))是對(duì)原HRPD,,即EVDO網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和增強(qiáng),。因此從CDMAEV-DO到eHRPD是需要對(duì)相關(guān)網(wǎng)元進(jìn)行升級(jí),如AN/PCF升級(jí)至eAN/ePCF,,PDSN升級(jí)為HSGW(HRPDServingGateway),,即HRPD服務(wù)網(wǎng)關(guān)。當(dāng)然從這里可以看出,,對(duì)于BTS,,eHRPD與HRPD沒有差異,也就是說eHRPD改善了網(wǎng)絡(luò)融合方式,,使資源能合理利用但是沒有改善無線側(cè)的能力,,這點(diǎn)非常關(guān)鍵。
eHRPD網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)共分為三種:非漫游的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),,漫游時(shí)HomeRouted場(chǎng)景和LocalBreakout場(chǎng)景,。
eHRPD新功能增強(qiáng)CDMA演進(jìn)能力
●多PDN功能
PDN(PacketDataNetwork)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的概念首先是在EPS中提出,指提供UE和PLMN分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的IP連接,,即PDN連接服務(wù),。
有PDN必然存在多PDN,,這個(gè)主要是隨著業(yè)務(wù)種類的豐富而產(chǎn)生的,UE同時(shí)建立多個(gè)PDN連接的需求越來越強(qiáng)烈,,如一邊上公網(wǎng)瀏覽新聞,,同時(shí)處理OA公文。但是HRPD不支持多PDN連接,,給今后的業(yè)務(wù)運(yùn)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(duì)HRPD功能增強(qiáng)的顯著特點(diǎn)之一,。
要支持多PDN連接,UE及其它網(wǎng)元必須增加相應(yīng)功能,。首先,,由于每個(gè)PDN連接都會(huì)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(shí),,由UE分配PDNID,,來表示某個(gè)PDN連接。UE和HSGW之間PPP協(xié)商過程中,,由于加入了PDNID來標(biāo)識(shí)不同的PDN連接,。因此UE和HSGW必須支持VSNCP協(xié)議。當(dāng)然HSGW與PGW還是采用APN來標(biāo)識(shí),,即PDN-ID與APN有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,。
●EAP-AKA鑒權(quán)
eHRPD接入3GPPEPC網(wǎng)絡(luò)時(shí),使用的是EAP-AKA鑒權(quán),,而不是HRPD階段的CHAP或PAP鑒權(quán),。相對(duì)于以前的鑒權(quán)方式,EAP-AKA鑒權(quán)主要帶來了兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):
一是采用更完善的認(rèn)證機(jī)制,,具有更高的安全性,;
二是該機(jī)制具有雙向鑒權(quán)的能力,網(wǎng)絡(luò)側(cè)在對(duì)終端進(jìn)行鑒權(quán)的同時(shí),,終端也能鑒權(quán)網(wǎng)絡(luò),。
新的鑒權(quán)機(jī)制完全不同于以前的方式。
●承載管理
eHRPD接入EPC網(wǎng)絡(luò)與EPC/LTE網(wǎng)絡(luò)一樣,,都有承載的概念,,但二者是有區(qū)別的。eHRPD接入EPC時(shí),,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(gè)PDN連接服務(wù)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(gè)PDN連接服務(wù)提供有以下兩種情況:當(dāng)EPC網(wǎng)絡(luò)S5/S8接口基于GTP協(xié)議時(shí),,服務(wù)由一條EPS承載提供,一個(gè)EPS承載串聯(lián)了一個(gè)無線承載,、一個(gè)S1承載和一個(gè)S5/S8承載,;當(dāng)S5/S8接口基于PMIP協(xié)議時(shí),服務(wù)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(gè)無線承載和一個(gè)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(diǎn),同時(shí)要考慮對(duì)方的現(xiàn)狀,,做出最小協(xié)議上的改動(dòng)是必然的,。總之一切的改動(dòng)即為了能接入到今后的大一統(tǒng)核心網(wǎng)EPC,。
eHRPD相對(duì)HRPD而言,,在具體的承載類型上,增加了SO(serviceoption)67,,SO72,。原有的HRPD網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起QoS支持
HRPD網(wǎng)絡(luò)下,,網(wǎng)絡(luò)側(cè)是不支持發(fā)起QoS的,,只是終端能發(fā)起QoS的請(qǐng)求,網(wǎng)絡(luò)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(qǐng)求,。但是終端支持QoS對(duì)終端客戶端有一定的要求,,提升了終端的復(fù)雜度,特別是在業(yè)務(wù)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(wù)的發(fā)展。
網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起QoS的功能即能很好地實(shí)現(xiàn)運(yùn)營商控制業(yè)務(wù)的QoS能力,簡化了終端的操作,,有利于運(yùn)營商的應(yīng)用及QoS的管理,,因此eHRPD系統(tǒng)中增加了網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起QoS的功能。該功能還可以與PCC相結(jié)合,,為運(yùn)營商提供更靈活的QoS管控手段,。
●網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議VSNCP
eHRPD的PPP協(xié)商中使用VSCNP(VendorSpecificNetworkControlProtocol),即設(shè)備商定義的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議代替HRPD的IPCP協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)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(xiàng))、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(dāng)HSGW或UE要對(duì)收到的VSNCPConfigurationRequest消息中的參數(shù)修改時(shí),將直接把修改值放在VSNCPConfigurationAck消息中返回,。
eHRPD與HRPD的關(guān)系
前面提到eHRPD的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),,eHRPD如何接入EPC等,那么eHRPD跟HRPD是什么關(guān)系呢,?
從技術(shù)的本質(zhì)上看,,eHRPD改變的是核心網(wǎng)的部分功能和特性,對(duì)HRPD的無線側(cè)功能沒有任何改動(dòng),,因此eHRPD部分仍然沿用HRPDBTS,,因此HRPD下的業(yè)務(wù)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(shè)備能在eHRPD網(wǎng)絡(luò)下使用,。
但是需要注意,eHRPD與HRPD是采用不同的核心網(wǎng),,HRPD的核心網(wǎng)的中心節(jié)點(diǎn)是PDSN(PacketDataServingNode),,eHRPD的核心節(jié)點(diǎn)是HSGW,它可由PDSN軟件升級(jí),。兩個(gè)不同的核心網(wǎng),,意味著不同的IP地址,對(duì)外沒有交集,,HRPD的終端用戶業(yè)務(wù)由PDSN路由進(jìn)城域網(wǎng),,而eHRPD的終端用戶業(yè)務(wù)由HSGW-PGW路由出局。
縱上所述,,eHRPD與HRPD的關(guān)系總結(jié)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(wù);
3.eHRPD與HRPD的核心網(wǎng)完全不同,;
4.引入eHRPD的主要目的是為了實(shí)現(xiàn)與熱點(diǎn)覆蓋的LTE網(wǎng)絡(luò)的互操作,,提供業(yè)務(wù)上的連續(xù)性,因?yàn)長TE部署初期一定是熱點(diǎn)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(fù)用,、網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起QoS等。
明確了引入eHRPD的目的,,以及與HRPD的關(guān)系,,那運(yùn)營商如何引入eHRPD,何時(shí)引入eHRPD呢,?
其實(shí)何時(shí)引入主要是產(chǎn)品的成熟度以及部署LTE的時(shí)間,。總體而言,,如果促要升級(jí)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)支持eHRPD,,則需要運(yùn)營商實(shí)施全網(wǎng)升級(jí),否則會(huì)導(dǎo)致eHRPD終端到了HRPD網(wǎng)絡(luò)下不能使用,、直接斷網(wǎng)的情形出現(xiàn),。
eHRPD的國際商用概況
目前,美國運(yùn)營商Verizon是推動(dòng)LTE商用,、推動(dòng)eHRPD商用最早最強(qiáng)有力的運(yùn)營商,。Verizon的LTE網(wǎng)絡(luò)在2010年12月5日正式投入商用,是全球最大的商用LTE網(wǎng)絡(luò),,目前已有38個(gè)城市開通LTE并將HPRD網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為eHRPD,。
2011年6月16日,Verizon正式啟動(dòng)在美國新增19個(gè)LTE商用城市的服務(wù)計(jì)劃,。這也意味著部署LTE的美國大城市達(dá)到74個(gè),,同時(shí)計(jì)劃年底完成全國170個(gè)城市的覆蓋。所有部署LTE的城市同步升級(jí)HRPD網(wǎng)絡(luò)至eHRPD,,保證LTE用戶的業(yè)務(wù)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(wù),HTCThunderbolt(具有LTE/eHRPD/1x功能)支持語音和數(shù)據(jù)并發(fā)業(yè)務(wù),。
Verizon一定程度上是CDMA產(chǎn)業(yè)的風(fēng)向標(biāo),,eHRPD的商用大潮已經(jīng)涌起,相信不久就會(huì)刮到中國,業(yè)界正拭目以待,。