前言
由于技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈和業(yè)務(wù)發(fā)展的諸多因素，目前全球主要移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商" title="運(yùn)營(yíng)商">運(yùn)營(yíng)商先后提出了向LTE" title="LTE">LTE長(zhǎng)期演進(jìn)的發(fā)展方向,，尤其是原CDMA" title="CDMA">CDMA陣營(yíng)的主要運(yùn)營(yíng)商也都放棄CDMA技術(shù)的長(zhǎng)期演進(jìn)路線,，選擇了LTE,。高通公司也宣布放棄UMB技術(shù),，而轉(zhuǎn)向LTE。
目前,，全球CDMA網(wǎng)絡(luò)" title="網(wǎng)絡(luò)">網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商都在積極研究CDMA網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到LTE的方案與策略,，各種演進(jìn)方案都還在研究與討論中，3GPP/3GPP2等標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)也已經(jīng)開始了相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究與討論,。目前,，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中討論的熱點(diǎn)是CDMA/LTE語(yǔ)音互操作方案和CDMA/LTE數(shù)據(jù)互操作方案，其中數(shù)據(jù)互操作主要有優(yōu)化切換和非優(yōu)化切換兩種方案,。
現(xiàn)有的CDMA/LTE數(shù)據(jù)互操作方案主要基于3GPP TS23.402提出的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),，需要將CDMA HRPD無(wú)線網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為eHRPD網(wǎng)絡(luò)，并將eHRPD網(wǎng)絡(luò)接入到EPC核心網(wǎng),。
3GPP和3GPP2對(duì)E-UTRAN和eHRPD的切換機(jī)制都有相應(yīng)的規(guī)范定義,。3GPP定義的切換總體方案是在規(guī)范TS23.402中，規(guī)范中定義了E-UTRAN和eHRPD的雙向切換,，包括E-UTRAN到eHRPD的激活態(tài)切換和空閑態(tài)切換,，以及eHRPD到E-UTRAN的激活態(tài)切換和空閑態(tài)切換。
3GPP2的規(guī)范主要也是基于3GPP所定義的互操作架構(gòu),，對(duì)于CDMA網(wǎng)絡(luò)中需要修改的內(nèi)容主要在C.S0087,、A.S0022和 X.S0057中。其中C.S0087主要定義了eHRPD與E-UTRAN互操作中空中接口部分的內(nèi)容,，A.S0022主要定義了eHRPD與E- UTRAN互操作中A接口部分的內(nèi)容,，X.S0057主要定義了eHRPD與E-UTRAN互操作中核心網(wǎng)部分的內(nèi)容。本文主要討論C.S0087中空中接口技術(shù)方案,。
優(yōu)化切換
優(yōu)化切換流程
為了實(shí)現(xiàn)CDMA/LTE之間優(yōu)化切換方案,，在HRPD空口協(xié)議連接層內(nèi)增加一個(gè)新協(xié)議層SAP（Signaling Adapta TIon Protocol信令" title="信令">信令適配層）。當(dāng)eAT/UE處于隧道模式時(shí),，eAT/UE側(cè)eHRPD信令通過SAP路由至LTE-eHRPD隧道,，具體協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如下圖所示。
圖1 CDMA/ LTE優(yōu)化切換空口協(xié)議棧結(jié)構(gòu)
從上圖可以看出,，如果eAT/UE駐留在eHRPD網(wǎng)絡(luò)中，則空口協(xié)議仍然按照原有的空口協(xié)議來(lái)處理,，即為上圖紅線框里的協(xié)議棧,。如果eAT/UE 駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)中，需要切換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)時(shí),，需要提前通過E-UTRAN空口協(xié)商eHRPD連接參數(shù)與會(huì)話參數(shù),，這時(shí)eAT/UE就需要通過E- UTRAN空口將信令傳送到eNB,，再到MME，從MME通過S101接口接到eHRPD網(wǎng)絡(luò),，進(jìn)行參數(shù)協(xié)商,，這個(gè)工作模式稱為隧道模式。具體的切換流程主要有3個(gè)步驟,，如下圖所示：
CDMA/LTE優(yōu)化切換的主要過程：
預(yù)注冊(cè)過程
預(yù)注冊(cè)過程就是終端在E-UTRAN區(qū)域內(nèi)將eHRPD注冊(cè)過程（UATI申請(qǐng),，會(huì)話配置協(xié)商等）通過LTE-eHRPD之間的隧道提前完成，這樣就縮短了LTE-eHRPD的切換時(shí)間,，滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的切換時(shí)延要求,。預(yù)注冊(cè)在空中接口中的主要過程有：
◆ eAT/UE建立到eHRPD網(wǎng)絡(luò)的隧道，eAT/UE通過信令隧道與eHRPD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行UATI的分配,，協(xié)議參數(shù)的配置協(xié)商,，建立會(huì)話。
上述預(yù)注冊(cè)過程中,，需要說明的是,，OMP是eHRPD的廣播信息，eAT/UE要去偵聽的前提是終端已經(jīng)被LTE網(wǎng)絡(luò)決定做eHRPD網(wǎng)絡(luò)的預(yù)注冊(cè),，這樣終端才會(huì)去偵聽OMP消息,，當(dāng)然OMP消息是通過隧道S101接口傳遞到LTE網(wǎng)絡(luò)，并通過E-UTRAN空口下發(fā)給eAT/UE,。
eAT/UE通過E-UTRAN空口消息可以獲得的eHRPD網(wǎng)絡(luò)參數(shù)主要有：eHRPD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)間,，搜索窗，鄰區(qū)頻段,、PN等,。3GPP定義了預(yù)注冊(cè)區(qū)域，當(dāng)eAT/UE在不同的預(yù)注冊(cè)區(qū)之間移動(dòng)時(shí),，需要重新分配UATI,。
切換準(zhǔn)備過程
切換準(zhǔn)備過程的信令流程如下圖所示：
◆ eAT/UE中的E-UTRAN協(xié)議根據(jù)LTE空口下發(fā)的測(cè)量門限決定是否發(fā)起或停止eHRPD測(cè)量；
◆ eHRPD空口協(xié)議設(shè)置HRPDMeasEnabled參數(shù),，并根據(jù)該參數(shù)值判斷是否進(jìn)行eHRPD導(dǎo)頻測(cè)量,；
◆ E-UTRAN協(xié)議根據(jù)測(cè)量結(jié)果決定是否進(jìn)行切換。
切換執(zhí)行過程
對(duì)于CDMA/LTE切換主要涉及到兩種狀態(tài)的切換,，一種是激活態(tài)的切換（AcTIve Handoff）,，一種是空閑態(tài)的切換（Idle Handoff）。
激活態(tài)切換
當(dāng)eAT/UE在LTE網(wǎng)絡(luò)中處于業(yè)務(wù)連接狀態(tài)下，并且E-UTRAN決定讓eAT/UE切換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)時(shí),，eAT/UE經(jīng)過切換準(zhǔn)備過程之后,，將進(jìn)行激活態(tài)切換，具體切換操作主要包括：
a) eAT/UE通過隧道發(fā)送連接請(qǐng)求（Connection Request）給eHRPD網(wǎng)絡(luò),，并附帶路由更新消息（RUM）,；
b) eHRPD通過隧道發(fā)送業(yè)務(wù)信道分配消息（TCA）給eAT/UE，并提供初始功率基準(zhǔn)（HRPDOpenLoopParams消息）和反向信道靜默時(shí)間參數(shù)（HRPDSilencePeriodParams消息）給eAT/UE,；
c) eAT/UE使用eHRPD提供的功率基準(zhǔn)計(jì)算初始的反向信道功率,；
d) eAT/UE按照計(jì)算的反向信道功率進(jìn)行切換操作；
e) eAT/UE成功切換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)之后,，繼續(xù)在eHRPD網(wǎng)絡(luò)中保持激活態(tài),。
f) 空閑態(tài)切換
當(dāng)eAT/UE在LTE網(wǎng)絡(luò)中處于空閑態(tài)下，并且E-UTRAN決定讓eAT/UE切換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)時(shí),，eAT/UE經(jīng)過切換準(zhǔn)備過程之后,，將進(jìn)行空閑態(tài)切換?？臻e態(tài)切換較為簡(jiǎn)單,，eAT/UE主要在切換準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重選，eAT/UE將由LTE網(wǎng)絡(luò)中的Idle態(tài)轉(zhuǎn)為eHRPD網(wǎng)絡(luò)的Dormant態(tài),。但是,，空閑態(tài)切換在切換完成后，eAT/UE需要通過eHRPD空口發(fā)送指示通知eHRPD網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了Idle Handoff,。
SAP協(xié)議
為了支持CDMA/LTE 數(shù)據(jù)優(yōu)化切換的互操作功能,，在eHRPD網(wǎng)絡(luò)空口協(xié)議中新增了一個(gè)很重要的協(xié)議SAP協(xié)議。終端在LTE網(wǎng)絡(luò)下若使用優(yōu)化的數(shù)據(jù)切換功能,，將啟用Inter-RAT SAP協(xié)議,。
非優(yōu)化切換
非優(yōu)化切換流程
非優(yōu)化切換并未采用隧道來(lái)提前進(jìn)行切換參數(shù)和空口會(huì)話的協(xié)商，而是eAT/UE直接離開源網(wǎng)絡(luò)空口,，移動(dòng)到目的網(wǎng)絡(luò)建立空口連接和IP" title="IP">IP會(huì)話連接,，因此非優(yōu)化切換適用于對(duì)時(shí)延不敏感的業(yè)務(wù)。非優(yōu)化切換的具體流程分為預(yù)注冊(cè)和切換執(zhí)行兩個(gè)過程,。
預(yù)注冊(cè)過程
非優(yōu)化切換中的預(yù)注冊(cè)過程不支持隧道模式下進(jìn)行預(yù)注冊(cè),，eAT/UE切換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)，若無(wú)HRPD
Session時(shí),，需要發(fā)起注冊(cè),。但是，也有可能eAT/UE已經(jīng)提前在eHRPD網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了注冊(cè),，這取決于終端的模式,。
單發(fā)單收終端：無(wú)論在Active State或Idle State，要完成eHRPD預(yù)注冊(cè)都需要終端專門切換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)中去完成預(yù)注冊(cè)過程,。
單發(fā)雙收終端：在LTE模式不需要發(fā)射機(jī)時(shí)或者LTE模式處于Idle態(tài)時(shí),，終端可以到eHRPD進(jìn)行注冊(cè)，并進(jìn)行注冊(cè)信息維護(hù),。
雙發(fā)雙收終端：可以同時(shí)在E-UTRAN和eHRPD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行注冊(cè)以及后續(xù)的注冊(cè)信息維護(hù),。
無(wú)論終端模式是哪一種，非優(yōu)化切換具體的預(yù)注冊(cè)過程都如下圖所示：
◆ eAT/UE中的E-UTRAN協(xié)議根據(jù)LTE空口下發(fā)的測(cè)量門限決定是否發(fā)起或停止eHRPD測(cè)量,；
◆ eHRPD空口協(xié)議設(shè)置HRPDMeasEnabled參數(shù),，并根據(jù)該參數(shù)值判斷是否進(jìn)行eHRPD導(dǎo)頻測(cè)量；
◆ E-UTRAN協(xié)議根據(jù)測(cè)量結(jié)果決定是否進(jìn)行切換,。
切換執(zhí)行過程
對(duì)于CDMA/LTE切換主要涉及到兩種狀態(tài)的切換,，一種是激活態(tài)的切換（AcTIve Handoff），一種是空閑態(tài)的切換（Idle Handoff）,。
激活態(tài)切換
當(dāng)eAT/UE在LTE網(wǎng)絡(luò)中處于業(yè)務(wù)連接狀態(tài)下,，并且E-UTRAN決定讓eAT/UE切換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)時(shí)，eAT/UE經(jīng)過切換準(zhǔn)備過程之后,，將進(jìn)行激活態(tài)切換,，具體切換操作主要包括：
a) eAT/UE通過隧道發(fā)送連接請(qǐng)求（Connection Request）給eHRPD網(wǎng)絡(luò)，并附帶路由更新消息（RUM）,；
b) eHRPD通過隧道發(fā)送業(yè)務(wù)信道分配消息（TCA）給eAT/UE,，并提供初始功率基準(zhǔn)（HRPDOpenLoopParams消息）和反向信道靜默時(shí)間參數(shù)（HRPDSilencePeriodParams消息）給eAT/UE；
c) eAT/UE使用eHRPD提供的功率基準(zhǔn)計(jì)算初始的反向信道功率,；
具體切換過程如下圖所示：
切換方案對(duì)比
優(yōu)化切換通過在E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)eHRPD預(yù)注冊(cè)過程，提前做好eAT/UE接入eHRPD網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)備,，因此優(yōu)化切換相對(duì)非優(yōu)化切換來(lái)說,，切換的時(shí)延能夠大大降低，從而能夠滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的需求,。但是,，優(yōu)化切換需要在EPC/LTE網(wǎng)絡(luò)中建立到eHRPD網(wǎng)絡(luò)的隧道，因此需要支持互操作S101和S103等接口,，同時(shí)優(yōu)化切換對(duì)于eHRPD網(wǎng)絡(luò)空中接口修改較多,。
非優(yōu)化切換相對(duì)優(yōu)化切換來(lái)說部署簡(jiǎn)單，不需要支持互操作接口S101和S103,，eHRPD網(wǎng)絡(luò)空中接口修改也很少,。但是，由于eAT/UE需要在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入和參數(shù)協(xié)商,，所以非優(yōu)化切換的切換時(shí)延較長(zhǎng),，不太適合對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)。
CDMA/LTE數(shù)據(jù)互操作的網(wǎng)絡(luò)部署過程中,，運(yùn)營(yíng)商同時(shí)需要考慮業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本,。如果初期沒有實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的需求時(shí)，可以先采用非優(yōu)化切換方案,。當(dāng)有實(shí)時(shí)業(yè)務(wù),、特別是VoIP" title="VoIP">VoIP語(yǔ)音類業(yè)務(wù)的需求時(shí)，再升級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以支持優(yōu)化切換方案,。
考慮到非優(yōu)化切換對(duì)網(wǎng)絡(luò)改動(dòng)較少,，同時(shí)對(duì)于終端芯片的功能也不做特別多要求，因此目前業(yè)界也在討論非優(yōu)化切換的增強(qiáng)方案,，從網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性與切換性能兩個(gè)方面來(lái)綜合考慮,，以獲取最佳CDMA/LTE數(shù)據(jù)互操作方案。
結(jié)語(yǔ)
本文針對(duì)CDMA與LTE數(shù)據(jù)互操作的優(yōu)化切換和非優(yōu)化切換兩種方案進(jìn)行了討論和分析,，詳細(xì)分析了兩種切換方案的技術(shù)特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)機(jī)制,，并針對(duì)兩種切換方案的特性提出了網(wǎng)絡(luò)實(shí)施策略與建議。