对CDMA网络与LTE网络互操作的合理部署研究

杨建华

【摘要】 CDMA网络与LTE网络互操作是当前移动通信发展主流趋势，二者在语音互操作、数据互操作和终端选网方面要根据不同时期应用需求做出合理部署，以最终完成通信网络的升级改造目标，带来更好的用户体验。本文介绍了CDMA网络和LTE网络的互操作定义与优势，并针对二网互操作中语音互操作、数据互操作和终端选网三个方面选择了多个方案做合理部署比较研究，以更好的服务二网互操作。

【关键词】 CDMA网络 LTE网络 互操作 部署

从3G时代到4G时代，我国的移动通信网络发展经历了翻天覆地的变化，随着国内4G拍照的发放，LTE网络的建设已经迫在眉睫。由于国内目前的LTE多集中在高频段，所以想要实现大范围区域覆盖，在成本、建设进度等条件限制的情况下，选择与CDMA网络互操作方案成为必然，也是未来用户体验建设的重中之重。下面我们研究下CDMA网络和LTE网络中互操作的合理部署。

一、CDMA网络和LTE网络的互操作定义与优势

CDMA与LTE的互操作是在LTE网络中增加接口、部署网元、增加消息流程实现PDSN的升级，并将HRPD网络升级后与LTE一起接入EPC核心网，将P-GW作为二网统一的数据锚点和业务出口实现两网间业务数据的连续性[1]。在此优势上，二网之间的用户数据可实现统一管理、统一计费，无疑对缩短现行网络升级周期、降低升级成本有重要意义[2]。CDMA与LTE的互操作简而言之可表述为统一多APN业务并发、统一用户数据管理和统一计费。

1.1统一多APN业务并发

当前移动通信领域业务种类花样繁多，建立多个PDN以满足使用的需求愈来愈强烈，因LTE支持多个PDN业务并行，所以具有应用优势，但是现行的HPRD网络IPCP控制协议并不支持对PDN连接的协商，所以通过二网互操作升级为eHRPD可采用PPP协议实现支持PDN的接入，这无疑对满足、升级通信领域发展需求有积极意义。将HPRD升级为eHRPD后，终端在二网间移动并使用数据业务时，P-GW作为二网统一的数据锚点和业务出口， 可保证切换前后终端IP地址不变，终端网间切换后可自动为PDN连接重建承载，以保证切换前后的多APN业务并发，带来多个业务的并发体验，是现行网络升级的必要手段[3]。

1.2统一用户数据管理

CDMA与LTE互操作后，运营商可对两网的用户数据做统一管理，符合当前云计算、用户数据库等发展趋势，还可能确保数据同步更新，避免丢失或遗漏。LTE网络中用户签约数据存放在HSS中，HSS与MME交互实现用户鉴权与签约，HPRD网络则存放在3GPP2 AAA，PDSN与3GPP2 AAA交互实现认证及签约等。在HPRD网络升级为eHRPD后，用户数据同样存放在HSS中，但是用户签约与鉴权等则是通过HSS与3GPP2 AAA交互实现[4]。经过升级后，终端在二网之间移动使用数据业务时，数据统一存放在HSS中，并使用同一套签约数据方便运营商管理，符合未来大数据库发展趋势。假如不采用二网互操作方案，则二网的数据存储分别为HSS和3GPP2 AAA，数据不同步、分储设备不同等问题将会严重干扰通信网络运行。

1.3统一计费

CDMA与LTE的互操作使得P-GW作为两网统一的计费点，便于OCS交换和计费话单采集，减少费用处理难度。LTE网络中采用3GPP规范格式话单P-GW与S-GW，其中前者是主要计费点，对于离线计费，由P-GW将离线话单送往CG并进行相关预处理后送往离线计费系统，至于在线计费，则是P-GW与OCS额度授权交互完成计费。HPRD网络中，3GPP2规范格式话单为主要计费点，离线计费3GPP2 AAA送往离线系统，在线计费3GPP2 AAA与OCS额度授权交互，在升级为eHRPD网络后，计费方式与LTE网络相同，以P-GW为主要计费点，HSGW与P-GW产生3GPP规范格式话单。二网互操作的实现可规范话单格式，减少处理难度，提升处理效率。

二、CDMA网络和LTE网络的互操作方案分析与部署建议

CDMA与LTE互操作方案目前主要包括语音互操作、数据互操作和终端选网方案三种。

2.1语音互操作

语音互操作方案中考虑到CDMA网络的高覆盖率、大规模电路域网络与巨大业务量，与LTE互操作是基于以上诸多优势，通过尽可能利用现有网络达到维持用户体验和保护投资的目的。目前现行的语音互操作方案主要有SVLTE、e1xCSFB、1xCSFB Dual Rx 、VoLTE +SRVCC四种。

SVLTE方案采用双模双待双通的终端配合并发无线模块使用，二网内无线模块相互独立，CDMA 1x与LTE分别承载语音与数据，1x可与LTE并发使用，对于现阶段网络无较高改造需求的情况较为使用，语音业务接续时延与1x相当。SVLTE方案终端多使用高通CDMA芯片与其他LTE芯片双拼的方式构成或使用高通8960单芯片方式，目前是应用较为成熟的一种方案，比如以Verizon为代表的主流运营商在初期阶段对此方案较为青睐。

e1xCSFB采用雙模单待单通的终端配合单个无线模块，运营中数据会优先驻留LTE网络，由于技术尚不成熟，目前只做小范围小规模试用，未有商用案例，仅KDDI计划小规模试用[5]。

1xCSFB Dual Rx为双模双待单通的终端，不支持lx业务和LTE业务并发使用，lx业务优先，不过对CDMA 1x网络无改造需求，语音业务接续时延与1x相当，目前业务应用相对成熟，比如Metro PCS，不过商用规模还较小。

VoLTE +SRVCC方案为双模单待单通的终端支持单个无线模块，虽可保证业务连续性，但是制约条件较多，需针对现网进行部署改造，诸如芯片规划、网络覆盖广度、核心网部署等都制约终端的使用，产业发展尚不成熟，应用于实践还有很长一段道路，但是将是LTE发展的最终目标[3]。

2.2数据互操作

数据互操作方案的关键在于将CDMA的高覆盖率与LTE优势网络二者数据业务的无缝衔接，目前主要以非优化切换和优化切换两种。非优化切换目前较为成熟，已经头数商用，对原有网络改动小，且无需增加新接口，切换延时在2-8s左右，虽然能够保证非实时数据业务的连续性，但是切换过程中不可避免数据丢失情况。目前非优化切换主要包括LTE至eHRPD的空闲态与激活态切换，eHRPD至LTE的空闲态与激活态切换，LTE与eHRPD分属3GPP和3GPP2两个接入系统，目前标准中已经完全定义了四种非又换切换流程，不过eHRPD至LTE的激活态切换场景无明显需求，因此以其他三种定义更为显著。与之相比，优化切换在保证业务连续性的同时也可保证数据不丢失，且理论延迟≤1s左右，不过对网络改动较大，需要增加新接口。优化切换的实现同样需要HRPD网络升级为eHRPD网络，新增接口为S101信令接口与S103数据接口，终端在LTE附着，并利用以上接口完成预注册，当终端从LTE覆盖区向CDMA覆盖区移动时，终端接口完成切换，并在切換过程中传输下行数据，完成资源释放[6]。由于目前理论与技术尚未成熟，所以商业化和大规模投入使用还亟待商榷，目前主要有KDDI计划选用此优化切换方案。

2.3终端选网

终端选网方案以标准的空闲态选网和非标准的空闲态选网两种为主，前者具有节电优势，后者用户体验相对较差，且会占据更多空口资源，所以相对而言，前者具有一定优势。标准的空闲态选网对用户业务体验带来影响较大，终端驻留在eHRPD网络时，接收消息包括LTE频点与重选门限等参数，在终端接收到ORATN消息时按照指定频点搜索信号，在信号高于重选门限值后重选到LTE网络；终端驻留在LTE网络时，通过接收该网络的SIB8消息（包括eHRPD频点与重选门限等参数），终端接收消息并检测信号，在LTE信号低于广播消息中的指定门限时，终端频点搜索eHRPD信号，重选到eHRPD网络[7]。至于非标准的空闲态选网，是将eHRPD与LTE优先级直接写入UICC卡，默认优先级配置为eHRPD网络高时，假设卡内写入的eHRPD优先级较高，空闲态时终端会选择有限驻留eHRPD网络，反之则会优先驻留LTE网络。

纵观以上三种方案的优劣势，根据二网现行运营情况，在部署时有许多需要注意的地方。初期应松耦合，避免对网络做过多改造，语音互操作可选择SVLTE方案，数据互操作可选择非优化切换方案，终端选网则以标准的空闲态选网为主；建设中后期，随着技术的成熟和LTE网络逐步升级，用户感知体验上升，业务能力上升，可逐渐紧耦合，语音互操作选择e1xCSFB方案，数据互操作选择切换方案，确保业务的连续性。随后，随着LTE业务的逐步成熟，可稳步实现网络荷载的上升和优质网络的升级改造。

三、结束语

综上所述，作为4D时代的过渡阶段，CDMS与LTE网络互操作的部署要根据不同时期发展应用需求做出调整，稳步推进核心网络建设，提升用户体验，完成升级改造目标。

参 考 文 献

[1]吴琼，薛楠. 网络演进中的语音解决方案[J]. 邮电设计技术，2012（5）.

[2]耿玉波，蔡庆宇，冯印健. LTE与2G/3G系统互操作研究[J]. 邮电设计技术，2012（1）.

[3]谢沛荣，李路鹏. LTE到eHRPD切换方案的优化与增强[J]. 电信科学，2011，27（11）.

[4]谭继辉.LTE终端的网络接入过程及其优化的研究与实现[D].西安电子科技大学，2013.

[5]买望，董原，孙向前.LTE语音解决方案比较及分析[J].现代电信科技，2013（10）.

[6]方晓农.CDMA运营商LTE核心网部署策略简析[J].电信快报，2013（03）.

[7]黄坚武.关于中国移动四网协同运维管理的探讨[J].信息通信，2013（04）.