SOPC实现的PCI总线高速数据传输系统
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前言
移动宽带技术的发展,丰富了移动网承载的数据业务类型,促进了移动数据业务的增长;移动数据的快速增长,对移动接入又提出了新的带宽要求。目前在网运行的是2G和3G网络,承载的用户数已达9.2亿。为了进一步提高移动网接入速率,同时缓解频谱资源有限的问题,国际标准组织加快了LTE技术标准的制定,缩短了从标准到商用的时间。LTE商用试验网在全球范围内已经广泛展开。
为确保现有移动用户良好的业务体验感知,LTE标准在制定过程中,对与现有系统间的互操作特性进行了大量研究,并作出了规定。本文通过对其他运营商和技术制式实现方法的介绍,提出了LTE建设初期与2G/3G系统间互操作的要求。
1 多系统间应具有良好的互操作特性
为确保业务使用在多系统间的连续性,LTE规范对不同系统间的互操作作了较为完备的规定,主要内容可分为小区选择和重选、数据切换、语音切换和无线连接重定向等几个方面。
1.1 小区选择和重选
与2G/3G间互操作一样,LTE支持多模终端在LTE与2G/3G网络间的小区重选,具体包括:
a)空闲状态的终端在LTE和UMTS/GSM间的小区重选。
b)CELL-PCH和CELL-FACH状态的终端从UMTS到LTE的小区重选。
c)GPRS-Packet-IDLE和Transfer模式的终端从GPRS到E-UTRAN的小区重选。
d)RRC连接状态的终端从LTE到GSM的小区重选或网络辅助(NACC)小区重选。
1.2 无线连接重定向
LTE与GSM/UMTS间可以进行无线连接重定向,具体包括:
a)RNC在RRC reject和RRC release消息中指示E-UTRAN的频点,终端对该频点小区开始重选过程。
b)E-UTRAN在RRC release消息中指示UTRAN的频点,终端对该频点小区开始重选过程。
c)BSC在RR release消息中指示E-UTRAN的频点,终端对该频点小区开始重选过程。
d)E-UTRAN在RRC release消息中指示GSM的频点,终端对该频点小区开始重选过程。
1.3 数据业务切换
在建立数据业务连接时,LTE支持与UMTS/GSM系统间的双向切换,具体包括:
a)在LTE仅建立数据业务连接,处于AcTIve状态的终端从E-UTRAN切换到UTRAN/GPRS。
b)在UMTS仅建立数据业务连接,处于Cell-DCH状态的终端从UTRAN切换到E-UTRAN。
c)在GRPS建立数据业务连接,处于GPRS-Packet-Transfer状态的终端从GPRS切换到E-UTRAN。
1.4 语音业务切换
对于语音业务的切换,LTE分成2个阶段来实现,当LTE网络不能提供语音业务时,通过电路域语音回退(CSFB)功能来实现;当LTE网络能够提供分组域语音业务时,通过单射频语音连续控制(SR-VCC)功能来实现,具体包括:
a)当LTE网络不能提供语音业务时,具有CSFB能力的终端,可以实现:从LTE-IDLE状态,重定向到UTRAN/GSM建立语音业务;从LTE-AcTIve状态(即建立有数据业务连接),发起PS Handover流程使得终端在UTRAN/GSM接入,发起语音业务建立流程。
b)当LTE网络能够提供IMS语音业务时,LTE侧的语音业务可以通过SR-VCC功能切换到UMTS/GSM网络。
2 LTE互操作的重点仍是语音业务
LTE标准在制定之初的主要目的是提高无线移动宽带接入速率,技术上仅支持分组数据业务,但考虑到目前移动网上的金牌业务是语音,因此LTE也制定了大量关于承载语音业务的互操作规范。根据实现时间与方式的不同,主要可分为3个方案:CSFB、SR-VCC和VoLGA(LTE网络通过通用接入承载语音)。
2.1 CSFB
LTE和GSM/WCDMA双模终端是Single-radio模式,在使用LTE接入时,无法同时收/发GSM/WCDMA电路域业务信号。为了使终端在LTE接入下能够收/发语音等CS业务,并且能够正确地处理正在进行的LTE PS业务,产生了CSFB技术。当运营商还没有部署IMS网络,仅由CS域提供语音、SMS等服务,LTE提供数据服务时,CSFB技术可以触发终端从LTE接入回退到GSM/WCDMA网络接入并进行CS业务。实现CSFB功能需要在MME与MSC服务器之间引入SGs接口。终端附着在LTE,同时通过SGs附着在CS域,使得其他用户可以呼叫该UE。这样终端就可以优先驻留在LTE网络以享受高速数据业务,在需要语音服务时才返回2G/3G网络发起CS语音呼叫。
目前标准规范中CSFB的网络架构、设备功能、主要流程等内容已经冻结;后续为了减小在回退过程中的时延问题,3GPP又提出了增强CSFB功能,主要的方案有嵌入式LAU、安全增强、基于SR-VCC的CSFB和隐士位置更新等。
2.2 SR-VCC
SR-VCC主要解决单射频终端在IMS控制的VoIP语音与CS语音之间的无缝切换。已经搭建IMS网络实现VoIP业务是SR-VCC技术的前提,同时SR-VCC技术要求MSC服务器支持Sv接口。为了便于切换,VoIP需要锚定在IMS中。目前SR-VCC仅支持E-UTRAN到UTRAN/GERAN的单向切换。MME首先从E-UTRAN接收切换请求和用于说明此为SR-VCC处理的指示消息,然后再通过Sv参考点触发它与MSC服务器enhanced for SR-VCC之间的切换流程。
目前标准规范中SR-VCC的应用场景、功能架构和主要流程等内容已经基本确定,后续为了减小在切换过程中IMS侧时延过长的问题,3GPP又提出了:在SIP层面和在EPC网关层面的锚定方案等增强型SR-VCC规范。
2.3 VoLGA
VoLGA的主要思想是将LTE作为一个IP接入网,通过新增加的一个网络实体VANC(VoLGA接入网络控制器)模拟RNC或BSC,接入CS核心网完成语音业务的处理。VANC支持2种工作模式:A mode和Iu mode,分别针对GERAN和UTRAN网络。
与前两者不同的是,VoLGA由工业联盟制定规范,初衷是想在LTE部署初期,将它作为一个IP接入网,CS域业务仍利用原有的2G/3G网络,因此该方案未解决最终在LTE系统中提供语音的问题,没有得到主流运营商和设备制造商的广泛支持。
3 完备的互操作方案带来复杂的现网设备升级
用户在多系统间业务的连续性体验,需要在网络层面制定完备的互操作规范。对于新设备可以在研发时就将这些因素考虑进去(仅增加研发成本);对于现有设备,则需要考虑如何进行升级改造来满足新的技术要求。
正如引入3G网络对2G设备的升级改造一样,LTE的互操作对现有设备也提出了大量的改造任务。