CDMA核心网向EPC演进的策略及建设方案研究

寿航涛+马磊+封飞

【摘要】作为与LTE同步发展的技术，EPC的架构更加符合未来移动通信网络的发展需求，能够在提升网络性能的同时，满足用户日益增长的业务需求。通过分析EPC核心网基本原理，讨论了CDMA核心网向EPC演进的建设方案以及引入EPC后出现的相关问题。

【关键词】CDMAEPCLTE演进

中图分类号：TN915文献标识码：A文章编号：1006-1010(2014)-08-0052-05

Research on Strategy and Construction Scheme for the Evolution of CDMA Core Network to EPC

SHOU Hang-tao, MA Lei, FENG Fei

(Hubei Posts and Telecommunications Planning and Design Co., Ltd., Wuhan 430023, China)

[Abstract] The architecture of EPC, as a technology developing synchronously with LTE, meets more development requirements of the future mobile communication networks. EPC can improve the network performance and satisfy the growing service demands simultaneously. By analyzing the fundamental principles of EPC, the construction scheme for the evolution of CDMA core network to EPC and the related problems after introducing EPC are discussed.

[Key words]CDMAEPCLTEevolution

1 概述

随着移动互联网、物联网等新兴产业高速发展所产生的大量新业务，移动网不断地向IP化、宽带化、结构扁平化、能力开放化方向发展。在这种发展趋势下，通信网将面临多种无线接入技术并存的局面，在解决2G/3G/4G网络的接入及互操作问题的同时，也要考虑异构网络（例如Wi-Fi/WiMAX）的融合问题。

针对以上需求，3GPP提出了LTE/EPC技术标准，希望实现无线接入网宽带化和IP化，核心网实现IP化和扁平化以及与接入无关。

我国CDMA网络覆盖及用户发展良好，使得移动互联网业务在线时长和数据流量增长迅速。但CDMA 2G/3G共用频段只有20M，为了业务发展及市场竞争的需要，必须开辟新频段、部署新网络，因此CDMA运营商部署LTE/EPC已成为必然趋势。

2 EPC核心网基本原理

EPC中的核心网设备包括如下：

（1）MME（Mobility Management Entity，移动性管理实体）

主要功能是：处理NAS信令及接入安全验证；TA（Tracking Area，跟踪区域）列表的管理；移动性管理；会话管理（对EPS承载的激活、修改和释放，以及接入网侧承载的释放和建立）；P-GW和S-GW的选择；跨MME切换时对于MME的选择；鉴权；漫游控制及IP地址分配；UE在ECM-IDLE状态下可达性管理（包括寻呼重发的控制和执行）。

（2）S-GW（Serving Gateway，服务网关）

是面向eNodeB终结S1-U接口的网关。S-GW对基于GTP的S5/S8接口可以提供的主要功能有：当eNodeB间切换时作为本地锚定点并协助完成eNodeB的重排序功能；合法监听以及数据包的路由和前转；根据每个UE、PDN、QCI的上行链路和下行链路的相关计费等。

（3）P-GW（PDN Gateway，PDN网关）

是面向PDN终结于SGi接口的网关。如果UE访问多个PDN，则UE将对应一个或多个PDN-GW。PDN-GW对基于GTP的S5/S8提供的主要功能有：基于用户的包过滤；合法监听；UE的IP地址分配；在上行链路中进行数据包传送级标记；上下行服务等级计费以及服务水平门限的控制；基于业务的上下行速率的控制。同时，PDN-GW还提供仅基于GTP的S5/S8接口的主要功能有上下行链路承载绑定、上行链路绑定校验等。

此外，PGW还需要支持CDMA2000 eHPRD接入方式和基于PMIPv6的会话管理。

（4）HSS（Home Subscriber Server，归属签约用户服务器）

是用于存储用户EPC签约信息的数据库，归属网络中可以包含一个或多个HSS。HSS负责保存跟用户相关的信息，如：用户标识、编号和路由信息；安全信息；位置信息；轮廓信息等。同时，HSS还负责与不同域、子系统中的呼叫控制和会话管理实体进行联系。

（5）CG（Charging Gateway，计费网关）

通过Ga接口与核心网络中的计费实体如PGW和SGW等通信，用于收集各网元发送的计费数据记录。

（6）PCRF（Policy and Charging Rule Function，策略和计费规则服务器）

PCRF包含策略控制决策和基于流计费控制的功能，向PCEF提供关于业务数据流检测、门控、基于QoS和基于流计费（除信用控制外）的网络控制功能。

3 CDMA核心网现状

CDMA系统的核心网由电路域和分组域两大部分组成。电路域负责完成对语音、短信等电路域业务的承载和控制；分组域则负责完成网页浏览、下载、视频、彩信等分组域业务的承载和控制。

电路域主要网元：MSCe/VLR、MGW、HLR/AC。

分组域主要网元：PDSN、AAA和AN-AAA。

CDMA网络结构框架如图1所示：

图1CDMA网络结构框架图

4 CDMA核心网向EPC演进策略

CDMA网络向LTE/EPC演进的动力主要来自于业务发展和市场竞争的需要，演进的基本思路如下：

（1）引入LTE/EPC主要以业务需求为驱动，兼顾网络演进。业务需求主要是移动互联网业务和物联网业务等一些需要高带宽、移动接入、有一定QoS保障的业务。

（2）尽量利旧原网络，通过升级改造保持新老网络兼容性，保护原有投资。

（3）核心网一步到位，无线网和业务系统按需逐步完善。

网络演进预计可以分为以下四个阶段：

阶段一：小规模试点阶段，新建EPC核心网，LTE无线网则只是小范围试点覆盖，不向公众开放业务，只进行业务测试。现网电路域、分组域的网元不受影响，LTE与现网不存在切换关系。

本阶段网络架构如图2所示：

图2阶段一网络架构

阶段二：试商用阶段，对城市热点区域进行LTE覆盖，正式对公众开放业务，部分升级HRPD网络为eHRPD，实现LTE与CDMA之间的切换。当LTE/eHRPD双模用户漫出LTE的覆盖区域时，可以切换到eHRPD网络，IP地址不变，服务不会中断。

endprint

此阶段网络变化情况如下：

无线网：对于与LTE重叠覆盖的区域局部升级AN为eAN，比如RNC升级为eRNC、PCF升级为ePCF，目的是可以使1X/DO数据用户接入EPC网络，实现LTE与CDMA网络之间的无缝切换，保证在LTE非连续覆盖情况下的业务连续性。

核心网：新增HSGW（HRPD Serving Gateway，HRPD服务网关）作为eAN与EPC之间的接口，现网PDSN不变。新建3GPP AAA，为eHRPD用户到HSS鉴权提供接口。引入PCC架构，新建PCRF。此时将同时存在R7和R8版本的PCC架构，3G PCEF实体为PDSN，4G PCEF实体为P-GW，PCRF同时兼容PDSN和P-GW的Gx接口。

其中，HSGW为UE路由其需要发送或者接收的分组数据业务。同时，HSGW会建立、维护和终止与UE的链路层会话。HSGW为UE提供互联互通相关的架构性和协议性功能，包括：支持移动性、支持策略控制和计费、支持接入鉴权和漫游等。HSGW还支持基于S2a（PMIPv6）接口的跨HSGW的切换，并且支持传递和不传递HSGW上下文这两种切换模式。

3GPP AAA对从eHRPD网络接入的用户进行认证。3GPP2 AAA仅仅作为鉴权操作以及其他相关操作的代理设备。

本阶段网络架构如图3所示：

图3阶段二网络架构

此阶段由于LTE覆盖范围较小，用户发生切换的几率较大，需要考虑LTE和C网之间的业务互操作问题。针对语音和数据业务，可有以下解决办法：

（1）语音业务

◆CS Fall Back

即语音业务回落到CS域承载，终端提前在CS域注册，Page in LTE，Call in CS，数据业务在LTE承载。此方式需要在CS与EPC之间增加互操作网元IWS，要求用户在LTE和CS域同时放号，并且手机应是支持LTE和C网的多模手机。

◆SVLTE

此方式也是由CS域承载语音、LTE承载数据，只是终端要双收双发、双网双待，对终端的要求较高，比较耗电，而且双收双发不可避免会存在射频干扰问题。但此方式不需要对CS进行任何改造，且语音呼叫建立时间与现网1X用户一致，没有额外延时。

◆SRVCC

语音由LTE+IMS实现，即采用VoIP方式，不通过1X网络接入。需要终端支持SRVCC方式，并且要求LTE实现连续覆盖。

在阶段二，由于LTE为非连续覆盖，且终端数量还比较少，为了尽量利用现有网络、便于用户继承现有业务，语音业务一般采用CS Fall Back或SVLTE方式来解决。

（2）数据业务

◆非优化切换

在用户由LTE网络切换到eHRPD网络时，UE才向目标网络进行附着，不过会选择同一个P-GW接入，保持业务连续。

此方式比较成熟且现网设备无需增加与EPC之间的接口，但切换时间较长，一般为2～8秒，且切换过程中可能会有数据丢失。

◆优化切换

此方式需新增MME与eAN间的S101信令接口、SGW与HSGW间的S103数据接口。用户在LTE网络附着时会在eHRPD网络进行预注册，终端通过S101接口发起切换流程，同时在切换过程中通过S103传输下行数据，实现无损切换。

此方式切换时间一般小于1秒，但目前支持的设备和终端较少，基本无成熟商用案例。

建议LTE部署初期采用对网络影响较小、相对较为成熟的非优化切换方案，待设备和终端成熟商用后可以采用优化切换方案。

阶段三：规模商用阶段，实现城市、景区、机场等业务重点区域的连续覆盖，现网HRPD全部升级为eHRPD，C网高端客户逐步向LTE迁移。

此阶段网络变化情况如下：

无线网：对于全网升级AN为eAN，即所有RNC升级为eRNC、PCF升级为ePCF。

核心网：用户数据逐渐向HSS和3GPP AAA迁移，但AN-AAA和3GPP2 AAA仍保留。PCC演进为R8架构，有2个策略执行点PCEF和BBERF，BBERF由HSGW实现。

阶段四：实现LTE的全覆盖，逐步取代CDMA网络成为主要移动网。

此阶段网络变化情况如下：

无线网：继续扩容eNodeB，实现LTE全覆盖。现网eAN可继续服务或视设备情况逐步退网。

核心网：SGW和PGW、HSGW等网元可逐步融合。HSS、3GPP AAA以及IMS的HSS可逐步融合，3GPP2 AAA、HLR等随着CDMA网络的退网而退网。

本阶段网络架构如图4所示：

图4阶段四网络架构

EPC作为统一的分组核心网，可接入GPRS、UMTS、LTE、eHRPD等网络，现有的电路域将逐渐退化，分组域网元将演进成EPC网元。

5 引入EPC的难点问题分析

在CDMA核心网向EPC演进的过程中，存在以下难点问题：

（1）现网PDSN、AN升级

在网络演进过程中，存在HRPD、eHRPD、LTE三网并存的过渡期，需要新建HSGW、升级PDSN、升级无线侧AN等，要求HSGW与PDSN兼容、eAN与AN兼容，即存在HSGW与AN的互通、PDSN与eAN的互通、HSGW与PGW的互通等。由于现网设备较多，部分厂家设备不一定马上支持按标准进行升级，存在较大的协调、测试工作量。

为了加快网络部署，减少对现网的影响，可以在试点成功后首先全网AN升级eAN，新建HSGW与现有PDSN独立工作，在后期再考虑升级PDSN为HSGW。

（2）LTE-C互操作问题

在并存阶段，由于LTE覆盖不连续，其语音、数据业务需要C网电路域和分组域的补充才能实现业务的连续，因此存在LTE与C网的互操作问题。尽管可以有CSFB、非优化切换等互操作方式，但对网络指标和用户感知还是会有一定的影响；同时，要求用户终端必须是双模双待，具备较大的电池容量，可能增加终端的成本。

考虑到初期LTE可能主要覆盖城区和大的风景区，可重点提供数据业务，语音采用SVLTE方式由1X网络提供，可加快网络部署并减少对现有网络的改造。

（3）用户数据的融合

在网络并存阶段，涉及到用户数据存放和认证计费的网元有EPC-HSS、3GPP AAA、3GPP2 AAA、AN-AAA、IMS-HSS、C-HLR等，随着网络的发展必然需要将这些用户数据进行融合，如何融合是一个复杂且困难的问题。

目前比较可行的思路是将EPC-HSS、3GPP AAA、IMS-HSS融合成一个通用的数据中心，而3GPP2 AAA、HLR则随着2G/3G网络退出而退网。

（4）统一的策略控制

传统CDMA网络的策略控制大多采用AAA结合手工方式进行，在LTE阶段采用PCC架构的策略控制可实现LTE与C网的统一，要求DPI、分析系统同时采集分析两网数据，由PCRF统一制定策略，现有PDSN需升级支持PCEF完成策略执行。

参考文献：

[1] 3GPP TS 21.201. Technical Specifications and Technical Reports Relating to an Evolved Packet System(SAE) Based 3GPP System[S]. 2009.

[2] 3GPP TS 22.278. Service Requirements for the Evolved Packet System(EPS)[S]. 2010.

[3] 3GPP TS 23.002. Network Architecture[S]. 2012.

[4] 姜怡华,许慕鸿,习建德,等. 3GPP系统架构演进（SAE）原理与设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.

[5] 沈嘉,索士强,全海洋,等. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2008.

[6] 赵训. 3GPP长期演进（LTE）系统架构与技术规范[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.★

作者简介

寿航涛：工程师，工程硕士毕业于华中科技大学电子与信息系统专业，现任职于湖北邮电规划设计有限公司核心网络咨询设计院，主要从事核心网的规划设计工作。

马磊：工程师，毕业于中南财经政法大学计算机网络专业，现任职于湖北邮电规划设计有限公司核心网络咨询设计院，主要从事核心网的规划设计工作。

封飞：毕业于西安邮电大学信息安全专业，现任职于湖北邮电规划设计有限公司核心网络咨询设计院，主要从事GSM网络和CDMA2000网络的规划设计工作。

endprint

此阶段网络变化情况如下：

无线网：对于与LTE重叠覆盖的区域局部升级AN为eAN，比如RNC升级为eRNC、PCF升级为ePCF，目的是可以使1X/DO数据用户接入EPC网络，实现LTE与CDMA网络之间的无缝切换，保证在LTE非连续覆盖情况下的业务连续性。

核心网：新增HSGW（HRPD Serving Gateway，HRPD服务网关）作为eAN与EPC之间的接口，现网PDSN不变。新建3GPP AAA，为eHRPD用户到HSS鉴权提供接口。引入PCC架构，新建PCRF。此时将同时存在R7和R8版本的PCC架构，3G PCEF实体为PDSN，4G PCEF实体为P-GW，PCRF同时兼容PDSN和P-GW的Gx接口。

其中，HSGW为UE路由其需要发送或者接收的分组数据业务。同时，HSGW会建立、维护和终止与UE的链路层会话。HSGW为UE提供互联互通相关的架构性和协议性功能，包括：支持移动性、支持策略控制和计费、支持接入鉴权和漫游等。HSGW还支持基于S2a（PMIPv6）接口的跨HSGW的切换，并且支持传递和不传递HSGW上下文这两种切换模式。

3GPP AAA对从eHRPD网络接入的用户进行认证。3GPP2 AAA仅仅作为鉴权操作以及其他相关操作的代理设备。

本阶段网络架构如图3所示：

图3阶段二网络架构

此阶段由于LTE覆盖范围较小，用户发生切换的几率较大，需要考虑LTE和C网之间的业务互操作问题。针对语音和数据业务，可有以下解决办法：

（1）语音业务

◆CS Fall Back

即语音业务回落到CS域承载，终端提前在CS域注册，Page in LTE，Call in CS，数据业务在LTE承载。此方式需要在CS与EPC之间增加互操作网元IWS，要求用户在LTE和CS域同时放号，并且手机应是支持LTE和C网的多模手机。

◆SVLTE

此方式也是由CS域承载语音、LTE承载数据，只是终端要双收双发、双网双待，对终端的要求较高，比较耗电，而且双收双发不可避免会存在射频干扰问题。但此方式不需要对CS进行任何改造，且语音呼叫建立时间与现网1X用户一致，没有额外延时。

◆SRVCC

语音由LTE+IMS实现，即采用VoIP方式，不通过1X网络接入。需要终端支持SRVCC方式，并且要求LTE实现连续覆盖。

在阶段二，由于LTE为非连续覆盖，且终端数量还比较少，为了尽量利用现有网络、便于用户继承现有业务，语音业务一般采用CS Fall Back或SVLTE方式来解决。

（2）数据业务

◆非优化切换

在用户由LTE网络切换到eHRPD网络时，UE才向目标网络进行附着，不过会选择同一个P-GW接入，保持业务连续。

此方式比较成熟且现网设备无需增加与EPC之间的接口，但切换时间较长，一般为2～8秒，且切换过程中可能会有数据丢失。

◆优化切换

此方式需新增MME与eAN间的S101信令接口、SGW与HSGW间的S103数据接口。用户在LTE网络附着时会在eHRPD网络进行预注册，终端通过S101接口发起切换流程，同时在切换过程中通过S103传输下行数据，实现无损切换。

此方式切换时间一般小于1秒，但目前支持的设备和终端较少，基本无成熟商用案例。

建议LTE部署初期采用对网络影响较小、相对较为成熟的非优化切换方案，待设备和终端成熟商用后可以采用优化切换方案。

阶段三：规模商用阶段，实现城市、景区、机场等业务重点区域的连续覆盖，现网HRPD全部升级为eHRPD，C网高端客户逐步向LTE迁移。

此阶段网络变化情况如下：

无线网：对于全网升级AN为eAN，即所有RNC升级为eRNC、PCF升级为ePCF。

核心网：用户数据逐渐向HSS和3GPP AAA迁移，但AN-AAA和3GPP2 AAA仍保留。PCC演进为R8架构，有2个策略执行点PCEF和BBERF，BBERF由HSGW实现。

阶段四：实现LTE的全覆盖，逐步取代CDMA网络成为主要移动网。

此阶段网络变化情况如下：

无线网：继续扩容eNodeB，实现LTE全覆盖。现网eAN可继续服务或视设备情况逐步退网。

核心网：SGW和PGW、HSGW等网元可逐步融合。HSS、3GPP AAA以及IMS的HSS可逐步融合，3GPP2 AAA、HLR等随着CDMA网络的退网而退网。

本阶段网络架构如图4所示：

图4阶段四网络架构

EPC作为统一的分组核心网，可接入GPRS、UMTS、LTE、eHRPD等网络，现有的电路域将逐渐退化，分组域网元将演进成EPC网元。

5 引入EPC的难点问题分析

在CDMA核心网向EPC演进的过程中，存在以下难点问题：

（1）现网PDSN、AN升级

在网络演进过程中，存在HRPD、eHRPD、LTE三网并存的过渡期，需要新建HSGW、升级PDSN、升级无线侧AN等，要求HSGW与PDSN兼容、eAN与AN兼容，即存在HSGW与AN的互通、PDSN与eAN的互通、HSGW与PGW的互通等。由于现网设备较多，部分厂家设备不一定马上支持按标准进行升级，存在较大的协调、测试工作量。

为了加快网络部署，减少对现网的影响，可以在试点成功后首先全网AN升级eAN，新建HSGW与现有PDSN独立工作，在后期再考虑升级PDSN为HSGW。

（2）LTE-C互操作问题

在并存阶段，由于LTE覆盖不连续，其语音、数据业务需要C网电路域和分组域的补充才能实现业务的连续，因此存在LTE与C网的互操作问题。尽管可以有CSFB、非优化切换等互操作方式，但对网络指标和用户感知还是会有一定的影响；同时，要求用户终端必须是双模双待，具备较大的电池容量，可能增加终端的成本。

考虑到初期LTE可能主要覆盖城区和大的风景区，可重点提供数据业务，语音采用SVLTE方式由1X网络提供，可加快网络部署并减少对现有网络的改造。

（3）用户数据的融合

在网络并存阶段，涉及到用户数据存放和认证计费的网元有EPC-HSS、3GPP AAA、3GPP2 AAA、AN-AAA、IMS-HSS、C-HLR等，随着网络的发展必然需要将这些用户数据进行融合，如何融合是一个复杂且困难的问题。

目前比较可行的思路是将EPC-HSS、3GPP AAA、IMS-HSS融合成一个通用的数据中心，而3GPP2 AAA、HLR则随着2G/3G网络退出而退网。

（4）统一的策略控制

传统CDMA网络的策略控制大多采用AAA结合手工方式进行，在LTE阶段采用PCC架构的策略控制可实现LTE与C网的统一，要求DPI、分析系统同时采集分析两网数据，由PCRF统一制定策略，现有PDSN需升级支持PCEF完成策略执行。

参考文献：

[1] 3GPP TS 21.201. Technical Specifications and Technical Reports Relating to an Evolved Packet System(SAE) Based 3GPP System[S]. 2009.

[2] 3GPP TS 22.278. Service Requirements for the Evolved Packet System(EPS)[S]. 2010.

[3] 3GPP TS 23.002. Network Architecture[S]. 2012.

[4] 姜怡华,许慕鸿,习建德,等. 3GPP系统架构演进（SAE）原理与设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.

[5] 沈嘉,索士强,全海洋,等. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2008.

[6] 赵训. 3GPP长期演进（LTE）系统架构与技术规范[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.★

作者简介

寿航涛：工程师，工程硕士毕业于华中科技大学电子与信息系统专业，现任职于湖北邮电规划设计有限公司核心网络咨询设计院，主要从事核心网的规划设计工作。

马磊：工程师，毕业于中南财经政法大学计算机网络专业，现任职于湖北邮电规划设计有限公司核心网络咨询设计院，主要从事核心网的规划设计工作。

封飞：毕业于西安邮电大学信息安全专业，现任职于湖北邮电规划设计有限公司核心网络咨询设计院，主要从事GSM网络和CDMA2000网络的规划设计工作。

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此阶段网络变化情况如下：

无线网：对于与LTE重叠覆盖的区域局部升级AN为eAN，比如RNC升级为eRNC、PCF升级为ePCF，目的是可以使1X/DO数据用户接入EPC网络，实现LTE与CDMA网络之间的无缝切换，保证在LTE非连续覆盖情况下的业务连续性。

核心网：新增HSGW（HRPD Serving Gateway，HRPD服务网关）作为eAN与EPC之间的接口，现网PDSN不变。新建3GPP AAA，为eHRPD用户到HSS鉴权提供接口。引入PCC架构，新建PCRF。此时将同时存在R7和R8版本的PCC架构，3G PCEF实体为PDSN，4G PCEF实体为P-GW，PCRF同时兼容PDSN和P-GW的Gx接口。

其中，HSGW为UE路由其需要发送或者接收的分组数据业务。同时，HSGW会建立、维护和终止与UE的链路层会话。HSGW为UE提供互联互通相关的架构性和协议性功能，包括：支持移动性、支持策略控制和计费、支持接入鉴权和漫游等。HSGW还支持基于S2a（PMIPv6）接口的跨HSGW的切换，并且支持传递和不传递HSGW上下文这两种切换模式。

3GPP AAA对从eHRPD网络接入的用户进行认证。3GPP2 AAA仅仅作为鉴权操作以及其他相关操作的代理设备。

本阶段网络架构如图3所示：

图3阶段二网络架构

此阶段由于LTE覆盖范围较小，用户发生切换的几率较大，需要考虑LTE和C网之间的业务互操作问题。针对语音和数据业务，可有以下解决办法：

（1）语音业务

◆CS Fall Back

即语音业务回落到CS域承载，终端提前在CS域注册，Page in LTE，Call in CS，数据业务在LTE承载。此方式需要在CS与EPC之间增加互操作网元IWS，要求用户在LTE和CS域同时放号，并且手机应是支持LTE和C网的多模手机。

◆SVLTE

此方式也是由CS域承载语音、LTE承载数据，只是终端要双收双发、双网双待，对终端的要求较高，比较耗电，而且双收双发不可避免会存在射频干扰问题。但此方式不需要对CS进行任何改造，且语音呼叫建立时间与现网1X用户一致，没有额外延时。

◆SRVCC

语音由LTE+IMS实现，即采用VoIP方式，不通过1X网络接入。需要终端支持SRVCC方式，并且要求LTE实现连续覆盖。

在阶段二，由于LTE为非连续覆盖，且终端数量还比较少，为了尽量利用现有网络、便于用户继承现有业务，语音业务一般采用CS Fall Back或SVLTE方式来解决。

（2）数据业务

◆非优化切换

在用户由LTE网络切换到eHRPD网络时，UE才向目标网络进行附着，不过会选择同一个P-GW接入，保持业务连续。

此方式比较成熟且现网设备无需增加与EPC之间的接口，但切换时间较长，一般为2～8秒，且切换过程中可能会有数据丢失。

◆优化切换

此方式需新增MME与eAN间的S101信令接口、SGW与HSGW间的S103数据接口。用户在LTE网络附着时会在eHRPD网络进行预注册，终端通过S101接口发起切换流程，同时在切换过程中通过S103传输下行数据，实现无损切换。

此方式切换时间一般小于1秒，但目前支持的设备和终端较少，基本无成熟商用案例。

建议LTE部署初期采用对网络影响较小、相对较为成熟的非优化切换方案，待设备和终端成熟商用后可以采用优化切换方案。

阶段三：规模商用阶段，实现城市、景区、机场等业务重点区域的连续覆盖，现网HRPD全部升级为eHRPD，C网高端客户逐步向LTE迁移。

此阶段网络变化情况如下：

无线网：对于全网升级AN为eAN，即所有RNC升级为eRNC、PCF升级为ePCF。

核心网：用户数据逐渐向HSS和3GPP AAA迁移，但AN-AAA和3GPP2 AAA仍保留。PCC演进为R8架构，有2个策略执行点PCEF和BBERF，BBERF由HSGW实现。

阶段四：实现LTE的全覆盖，逐步取代CDMA网络成为主要移动网。

此阶段网络变化情况如下：

无线网：继续扩容eNodeB，实现LTE全覆盖。现网eAN可继续服务或视设备情况逐步退网。

核心网：SGW和PGW、HSGW等网元可逐步融合。HSS、3GPP AAA以及IMS的HSS可逐步融合，3GPP2 AAA、HLR等随着CDMA网络的退网而退网。

本阶段网络架构如图4所示：

图4阶段四网络架构

EPC作为统一的分组核心网，可接入GPRS、UMTS、LTE、eHRPD等网络，现有的电路域将逐渐退化，分组域网元将演进成EPC网元。

5 引入EPC的难点问题分析

在CDMA核心网向EPC演进的过程中，存在以下难点问题：

（1）现网PDSN、AN升级

在网络演进过程中，存在HRPD、eHRPD、LTE三网并存的过渡期，需要新建HSGW、升级PDSN、升级无线侧AN等，要求HSGW与PDSN兼容、eAN与AN兼容，即存在HSGW与AN的互通、PDSN与eAN的互通、HSGW与PGW的互通等。由于现网设备较多，部分厂家设备不一定马上支持按标准进行升级，存在较大的协调、测试工作量。

为了加快网络部署，减少对现网的影响，可以在试点成功后首先全网AN升级eAN，新建HSGW与现有PDSN独立工作，在后期再考虑升级PDSN为HSGW。

（2）LTE-C互操作问题

在并存阶段，由于LTE覆盖不连续，其语音、数据业务需要C网电路域和分组域的补充才能实现业务的连续，因此存在LTE与C网的互操作问题。尽管可以有CSFB、非优化切换等互操作方式，但对网络指标和用户感知还是会有一定的影响；同时，要求用户终端必须是双模双待，具备较大的电池容量，可能增加终端的成本。

考虑到初期LTE可能主要覆盖城区和大的风景区，可重点提供数据业务，语音采用SVLTE方式由1X网络提供，可加快网络部署并减少对现有网络的改造。

（3）用户数据的融合

在网络并存阶段，涉及到用户数据存放和认证计费的网元有EPC-HSS、3GPP AAA、3GPP2 AAA、AN-AAA、IMS-HSS、C-HLR等，随着网络的发展必然需要将这些用户数据进行融合，如何融合是一个复杂且困难的问题。

目前比较可行的思路是将EPC-HSS、3GPP AAA、IMS-HSS融合成一个通用的数据中心，而3GPP2 AAA、HLR则随着2G/3G网络退出而退网。

（4）统一的策略控制

传统CDMA网络的策略控制大多采用AAA结合手工方式进行，在LTE阶段采用PCC架构的策略控制可实现LTE与C网的统一，要求DPI、分析系统同时采集分析两网数据，由PCRF统一制定策略，现有PDSN需升级支持PCEF完成策略执行。

参考文献：

[1] 3GPP TS 21.201. Technical Specifications and Technical Reports Relating to an Evolved Packet System(SAE) Based 3GPP System[S]. 2009.

[2] 3GPP TS 22.278. Service Requirements for the Evolved Packet System(EPS)[S]. 2010.

[3] 3GPP TS 23.002. Network Architecture[S]. 2012.

[4] 姜怡华,许慕鸿,习建德,等. 3GPP系统架构演进（SAE）原理与设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.

[5] 沈嘉,索士强,全海洋,等. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2008.

[6] 赵训. 3GPP长期演进（LTE）系统架构与技术规范[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.★

作者简介

寿航涛：工程师，工程硕士毕业于华中科技大学电子与信息系统专业，现任职于湖北邮电规划设计有限公司核心网络咨询设计院，主要从事核心网的规划设计工作。

马磊：工程师，毕业于中南财经政法大学计算机网络专业，现任职于湖北邮电规划设计有限公司核心网络咨询设计院，主要从事核心网的规划设计工作。

封飞：毕业于西安邮电大学信息安全专业，现任职于湖北邮电规划设计有限公司核心网络咨询设计院，主要从事GSM网络和CDMA2000网络的规划设计工作。

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