LTE与CDMA系统融合策略探讨

一、引言

在LTE部署初期，一般为重点区域覆盖，其覆盖区域远小于现网的2G/3G网络覆盖。因此，在LTE部署初期甚至今后一个相当长时期内，LTE必须依托CDMA网络来发展。CDMA网络要作为LTE网络的有力依托，为了保证良好的客户体验和业务连续性，LTE与CDMA网络的数据业务和语音业务之间需要良好的切换方案。

二、LTE与CDMA数据业务间的切换

CDA/LTE数据互操作方案主要基于3GPPTS23.402提出的网络架构，需要将CDMA HRPD无线网络升级为eHRPD网络，并将其接入EPC核心网，实现与LTE网络的互通，确保用在eHRPD和LTE两网之间数据业务传输的连续性。数据互操作主要有优化切换和非优化切换两种方案。

1. 优化切换

支持优化切换的eHRPD网络和LTE网络互通的系统架构如图1，其中在MME和eAN/ePCF之间增加了S103信令接口，用于实际切换发生前的目标网络进行预注册等功能；在业务网关（Serving Gateway）和HSGW之间增加了S103接口，用于从LTE切换eHRPD网络时转发从LTE网络未传送出去的数据，以支持无损切换。此时，HRPD空口协议连接层内增加一个新协议层SAP（SignalingAdaptation Protocol信令适配层）。当eAT/UE处于隧道模式时，eAT/UE侧eHRPD信令通过SAP路由至LTE-eHRPD隧道。

E-UTRAN和HRPD之间的优化切换依赖于当UE仍然在源系统中操作时，却在目标接入网内管理上下文的建立。这是通过与目标系统建立隧道达到的，这使得UE与目标系统交互时从源系统得到最少的支持。S101接口用来将UE业务通过隧道传输到目标接入系统。源系统为UE和目标系统的触发交互提供网络控制，但是不会参与目标系统中的上下文建立。S103接口用作临时转发在切换执行期间从源系统到目标系统的下行链路业务（图2）。

如果eAT/UE驻留在eHRPD网络中，则空口协议仍然按照原有的空口协议来处理。如果eAT/UE驻留在LTE网络中，需要切换到eHRPD网络时，需要提前通过E-UTRAN空口协商eHRPD连接参数与会话参数，这时eAT/UE就需要通过E-UTRAN空口将信令传送到eNB，再到MME，从MME通过S101接口接到eHRPD网络，进行参数协商，这个工作模式称为隧道模式。具体的切换流程主要有3个步骤（如图3）。

CDMA/LTE优化切换的主要过程为：

（1）预注册过程

预注册过程就是终端在E-UTRAN区域内将eHRPD注册的过程。预注册允许一个UE在小区重选或是切换到HRPD网络之前，先向目标系统（HRPD网络）注册自己的存在信息并执行会话配置或是业务分配请求信息，这样可以减少切换或者小区重选过程的时间，并减小UE长时间等待。预注册前提是UE已经连接到LTE网络并请求切换到HRPD网络，此时由LTE网络通过S101信令接口向UE提供足够的支持信息去进行预注册。在预注册阶段，UE经由源系统准备会话上下文（例如认证、会话参数），通过隧道传输注册信令与目标系统通信。

（2）切换准备过程

切换准备过程的前提是UE已经执行了预注册，并且当前已在源系统的指示下发起一个切换。在这个阶段中，目标系统为UE切换作准备并提供给UE所需信息，从而在目标接入网络建设无线连接。

（3）切换执行过程

在执行阶段，UE使用目标系统在准备阶段提供的（通过源系统传送）转换无线接入方式。对于CDMA/LTE切换，主要涉及到激活态、空闲态两种状态的切换。

2. 非优化切换

非优化切换相对优化切换来说部署简单，不需要支持互操作接口S101和S103，eHRPD网络空中接口修改也很少。

非优化切换的架构遵从非3GPP接入EPS网络的网络架构，支持LTE到HRPD的切换和KRPD到LTE的切换。切换发生时，实际上是先中断LTE的链接后再建立HRPD的链接，无线链路和网络的PPP连接都会中断，由业务层来保证业务的连续，因此非优化切换适用于对时延不敏感的业务。

非优化切换的主要过程分为预注册和切换执行两个：

（1）预注册过程

非优化切换中的预注册过程不支持隧道模式下进行预注册，eAT/UE切换到eHRPD网络，若无HRPD会话时，需要发起注册。但是，也有可能eAT/UE已经提前在eHRPD网络中进行注册，这取决于终端的模式。

首先是eAT/UE完成与eHRPD之间的网络捕获和同步过程，然后再进行UATI分配，以及CR/TCA/TCC等其他分配过程，最后是会话（session）协商过程，基本上与普通的eAT注册过程一样。对于已在eHRPD注册的终端无需图4中b和d两个步骤。

（2）切换执行过程

首先是eAT/UE根据测量结果做出切换决策，选定目标小区，然后eAT/UE释放与E-UTRAN的连接，离开E-UTRAN。重新发起接入流程，接入到eHRPD网络中所对应的目标小区上（见图5）。

3. 数据业务切换方案比较

非优化切换处理的情况是源网络不参与目标网络的资源准备过程，而在优化切换场景中，源网络参与目标网络的资源准备过程。优化切换一般在UE不能同时在源网络和目标网络中传送和接受数据时使用。非优化切换实现简单，但由于需要重新建立会话，有较大的切换时延，只是作为一种过渡技术。而优化切换大大降低切换时延和切换失败的概率。

三、LTE与CDMA语音业务间的切换

LTE是一个纯数据域的网络，不能直接承载语音。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。对于单无线（Single Radio）终端的语音业务，根据LTE网络是否部署VoIP将会有不同的解决方案，3GPP提出SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity，单无线语音呼叫连续性）和CSFB（CS Fallback，电路与回归）两种实现方案。

1. SRVCC方案

SRVCC通过LTE网络提供基于IMS的话音业务，支持LTE话音与2G/3G的互操作。其主要研究和解决IMS over LTE/SAE和CS之间的语音连续性问题；使2G/3G电路域或者LTE的分组域接入IMS。基于IMS网络实现，利用IMS核心网络提供LTE VoIP语音业务的路由、控制和业务触发，并提供LTE向cdma2000 1X，HRPD切换时的语音连续性保证。

从SRVCC网络架构（图6）中可以看出，当UE附着到E-UTRAN，UE初始化与CS接入路径（沿着UE-S1-MME-S102-A1）的隧道建立。在切换到CDMA2000之后，LTE接入网就认为UE已离开它的覆盖范围，执行S1释放流程并考虑UE进入IDLE状态。

2. CSFB方案

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cdma2000 1X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。

3. 语音业务切换方案比较

SRVCC方案相比CSFB方案能带给用户更好的体验。因为SRVCC是通过IMS实现cdma2000 1X和LTE的语音业务的连续性，有利于运营商在分组域提供多媒体业务，但需要部署IMS，对核心网的改动较大。随着网络的发展，提出部署FemtoCell来解决高速数据业务面临的室内无覆盖问题，通过WLAN加强热点区域的无线接入，SRVCC应逐步支持多种接入方式，实现WLAN与固网和移动网之间的切换。

在语音实现方面，CDMA网络向LTE演进可分阶段进行。在LTE网络部署初期，语音业务仍然由cdma2000 1X网络承载，采用Single Radio终端以控制终端成本，降低用户使用LTE的门槛，并在LTE网络和cdma2000 1X网络之间应用增强的CSFB方案保证语音业务优先。在VoIP完善的情况下，可以为用户提供VoIP业务，这时网络可以部署SRVCC方案来保证语音业务的连续性。

四、结束语

LTE与2G/3G现网的融合部署趋势十分明显。然而在LTE，cdma2000 1X，HRPD三网之间融合最主要的问题是在多种技术的叠加要求相互间要有良好的互操作性，以确保业务的连续。通过探讨得知，LTE网络的建立需要分阶段进行的，因此，三网间的互操作方案也随不同阶段实施不同方案，以使在最有效益的方案下保障用户的使用感知。

LTE网络的建设，需要长期的改建，LTE网络的建设主要是以吸收热点地区的数据业务为目的，因此，LTE与2G/3G的互操作首要解决的是数据业务之间的双向切换；对于语音业务，在相对较长的一段时间内都不会是LTE网络的发展重点，因此可以采用交叉寻呼的方式，将语音业务回落到2G/3G网络实现。这一方面解决了用户的互操作需求，另一方面避免了大量网元的改造，并且提高了运营商的投资效益。

见www.dcw.org.cn