CDMA核心网向EPC演进实施策略

1、    cdma核心网向epc演进实施策略    王芳摘 要：与 lte相比，epc的架构能够更好地满足我国移动通信网络的发展要求，其不仅可以有效提升网络的性能，还能够满足用户不断增长的业务需求。通过对epc核心网的基本原理和cdma核心网的发展现状进行分析，提出了cdma核心网向epc演进的策略，并对引入epc的难点问题进行了分析。关键词：cdma核心网；epc；互联网；网元：tn929.5 ：a ：2095-6835（2014）11-0129-02随着我国信息化社会的发展，移动互联网等新兴产业也得到了较快的发展，大量新业务随之产生。在这种情况下，通信

2、网将面临着多种无线接入技术并存的局面。1 epc核心网基本原理epc中的核心网设备包括：mme（mobility management entity，移动性管理实体）。mme的主要功能是处理nas信令、接入安全验证、ta（tracking area，跟踪区域）列表的管理、移动性管理和会话管理。s-gw（serving gateway，服务网关）。s-gw是面向enodeb终结s1-u接口的网关。p-gw（pdn gateway，pdn网关）。pdn是终结于sgi接口的网关，如果ue访问多个pdn，则ue会对应一个或多个pdn-gw。pdn-gw对gtp的s5/s8接口的主要功能有用户的包过滤、

3、合法监听和ue的ip地址分配。hss（home subscriber server，归属签约用户服务器）。hss是用于存储用户epc签约信息的数据库，其在归属网络中可以包含一个或多个hss。hss负责保存与用户相关的信息，还负责与不同区域内的子系统的呼叫控制和会话管理实体进行联系。cg（charging gateway，计费网关）。通过ga接口与pgw、sgw等核心网络中的计费实体通信，用于收集各网元发送的计费数据记录。pcrf（policy and charging rule function，策略和计费规则服务器）。pcrf具有策略控制决策和基于流计费控制的功能，并向pcef提供关于业务数

4、据的流检测、门控及基于qos和流计费（除信用控制外）的网络控制功能。2 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、视频和彩信等分组域业务的承载和控制。电路域主要网元：msce/vlr、mgw和hlr/ac。分组域主要网元：pdsn、aaa和an-aaa。3 cdma核心网向epc演进的策略和步骤cdma核心网向epc演进的策略有：引入lte/epc，并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、移动接入和有一定qos保障的业务。尽量利旧

5、原网络，通过升级改造保持新老网络兼容性，保护原有投资。核心网一步到位，无线网和业务系统则按需逐步完善。网络演进预计可以分为以下四个阶段。3.1 小规模试点阶段由于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，所以需要新建epc核心网。在小规模试点阶段内，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。对城市热点区域进行lte覆盖，并正式对公众开放业务，部分hrpd网络升级为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。此阶段的网络架构如图2所示。由于此阶段l

6、te覆盖范围较小，用户切换的概率较大，因此需要考虑lte和c网之间的业务互操作问题。在语音和数据业务方面，可以使用以下几个方法。3.2.1 语音业务3.2.1.1 csfallback语音业务回落到cs域承载，终端提前在cs域注册，pageinlte和callincs数据业务在lte覆盖区域内承载。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，且手机应是支持lte和c网的多模手机。3.2.1.2 svlte由于svlte也是由cs域承载语音，lte承载数据，且终端要双收双发、双网双待，因此该方式对终端的要求较高，比较耗电，且双收双发不可避免地会存在射频干扰

7、的问题。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。3.2.1.3 srvcc语音由lte+ims实现，即采用voip方式，不通过1x网络接入。但该方法要求终端支持srvcc方式，并要求lte实现连续覆盖。3.2.2 数据业务3.2.2.1 非优化切换当用户将lte网络切换到ehrpd网络时，ue才向目标网络进行附着，且只选择同一个p-gw接入，以保持业务的连续性。该方式比较成熟，且现网设备无需再增加与epc之间的接口，但切换时间较长，一般为28 s，且切换过程中可能会发生数据丢失的现象。3.2.2.2 优化切换此方式需新增mme与ean间的s101信

8、令接口和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，终端再通过s101接口时发起切换流程，同时在切换过程中通过s103传输下行数据，实现无损切换。3.3 规模商用阶段在规模商用阶段内，要实现城市、景区和机场等业务重点区域的连续覆盖，现网hrpd要全部升级为ehrpd，c网高端客户要逐步向lte转移。此阶段的网络变化情况如下：endprint无线网：an全网升级为ean，即所有rnc升级为ernc，所有的pcf升级为epcf。核心网：用户数据逐渐向hss和3gppaaa转移，但仍保留an-aaa和3gpp2aaa；pcc演进为r8架构；策略执行点bb

9、erf由hsgw实现。3.4 实现lte的全覆盖lte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，pgw和hsgw等网元可逐步融合；hss、3gppaaa和ims的hss可逐步融合；3gpp2aaa、hlr等随着cdma网络的退网而退网。4 引入epc的难点问题分析在cdma核心网向epc演进的过程中，存在以下几个难点问题。4.1 现网pdsn和an的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和无线侧an等，并要求

10、hsgw与pdsn兼容，ean与an兼容，即要求hsgw与an，pdsn与ean和hsgw与pgw之间的互通。由于现网设备较多，因此部分厂家设备不一定立刻能按标准进行升级。4.2 lte和c网之间的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性，因此lte与c网之间存在互操作问题。尽管有csfb和非优化切换等互操作方式，但这对网络指标和用户感知还是会有一定的影响。另外，lte和c网之间的互操作要求用户终端必须是双模双待，并具备较大的电池容量，这可能会增加终端的成本。由于lte在初期主要覆盖城区和大的风景区，因此可重点提供数据业务，语

11、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。4.3 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、3gppaaa、3gpp2aaa、an-aaa、ims-hss、c-hlr等。随着网络的发展，企业必然要将这些用户数据进行融合，但如何融合却是一个复杂的问题。目前比较可行的思路是将epc-hss、3gppaaa和ims-hss融合成一个通用的数据中心，而3gpp2aaa、hlr则随着2g/3g网络退出而退网。4.4 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。该方法要求dpi和分析系统同时采集、分析两网数据，并由pcrf统一制订策略。现有的pdsn需要经过升级，才能支持pcef完成策略执行。5 结束语综上所述，cdma核心网只有向epc不断