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，进一步降低网络的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。