EV-DO技術(shù)演進(jìn)發(fā)展分析

　1 引言

　　根據(jù)CDG最新發(fā)布數(shù)據(jù)，目前全球的CDMA用戶數(shù)已達(dá)4.9億， 全球已有Veriozon、Sprint、KDDI、中國電信、LG Telecom、Telus Mobility、Skytel等運營商部署了70個HRPD Rev.A 商用網(wǎng)絡(luò)，38個網(wǎng)絡(luò)在部署當(dāng)中，HRPD 用戶數(shù)達(dá)1.2億。隨著多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，各種新的業(yè)務(wù)形式不斷涌現(xiàn)，用戶對系統(tǒng)帶寬的要求也不斷提高，為了追求更高的業(yè)務(wù)峰值速率，以及與HSPA的抗衡，部分CDMA運營商(如KDDI、中國電信)已經(jīng)制定了向HRPD Rev.B 的升級計劃，而部分運營商打算直接從HRPD Rev.A轉(zhuǎn)向LTE。

　　2 HRPD技術(shù)演進(jìn)

　　2.1 標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)路線

　　HRPD屬于3GPP2標(biāo)準(zhǔn)陣營的技術(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)路線如圖1所示：

圖1. HRPD標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)路線

　　在路線圖中，HRPD從版本0沿著Rev A、Rev B、Rev C的路線演進(jìn)發(fā)展：

　　Rev 0支持的前、反向峰值速率分別為2.4Mbps和153.6kbps。該版本的提出是為了提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，主要是針對Best Effort業(yè)務(wù)，特別是為不對稱的高速下載業(yè)務(wù)開發(fā)的。

　　Rev A支持的前、反向峰值速率分別為3.1Mbps 和1.8Mbps，該版本增強了QoS控制機制，減小了時延(低傳輸時延、低切換時延)，支持VoIP，可視電話(VT)、PTC等實時性、低時延業(yè)務(wù)。

　　Rev B標(biāo)準(zhǔn)于06年3月發(fā)布，該版本采用了多載波技術(shù)，前、反向峰值速率可達(dá)到73.5Mbps 和27Mbps(捆綁15個載波)。EV-DO Rev B的特點是多載波捆綁，在前向引入更高階的調(diào)制方式(64QAM)和更大的包長(6144bits、7168bits、8192bits)，單載波前向峰值速率可以達(dá)到4.9Mbps，單載波反向峰值速率不變，仍為1.8Mbps。RevB技術(shù)的采用可以提高用戶的業(yè)務(wù)速率(載波數(shù)×單載波峰值速率)，有利于用戶使用體驗的提高。EV-DO REV A向RevB演進(jìn)的方式有兩種：

　　1) 基于CSM6800的演進(jìn)

　　原來的Rev.A系統(tǒng)不需硬件升級，只需對BTS和BSC進(jìn)行軟件升級。這種升級方式不支持64QAM高階調(diào)制和DTX/DRX，單載波的前向峰值速率與DO RevA 相同，為3.072Mbps。

　　2) 基于CSM6850的演進(jìn)

　　原來的RevA系統(tǒng)需要更換BTS信道板為CSM6850芯片信道板，并對BTS和BSC進(jìn)行軟件升級。這種升級方式支持64QAM高階調(diào)制和更大的包長(6144bits、7168bits、8192bits)、單載波的前向峰值速率為4.9Mbps，芯片支持DTX/TRX，允許終端在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時關(guān)掉PA、Tx/Rx鏈路，可延長電池使用壽命。

　　Rev C標(biāo)準(zhǔn)， 3GPP2標(biāo)準(zhǔn)組織于09年3月開始相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，采用OFDM、MIMO、Closed-Loop MTD等技術(shù)，支持的下行峰值速率為18.74Mbps/1.25MHz，反向峰值速率為4.3Mbps/1.25MHz，計劃于2010年2月發(fā)布。

　　UMB標(biāo)準(zhǔn)，3GPP2曾經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，并于2007年第二季度正式發(fā)布了UMB的空口標(biāo)準(zhǔn)C.S0084 -0 v1.0， 由于另一個與UMB 對等的3GPP標(biāo)準(zhǔn)LTE獲得了多數(shù)運營商的支持，在向UMB還是向LTE演進(jìn)的問題上，各主要的CDMA運營商都傾向于向LTE演進(jìn)。去年底3GPP2標(biāo)準(zhǔn)組織正式放棄了UMB標(biāo)準(zhǔn)。

　　在另一標(biāo)準(zhǔn)陣營—3GPP中，與HRPD對等的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)沿著HSDPA(R5)、HSUPA(R6)、HSPA+(R7、R8、R9)的路線演進(jìn)，其中第二階段的HSPA+標(biāo)準(zhǔn)(R8標(biāo)準(zhǔn))已經(jīng)分布，第三階段的標(biāo)準(zhǔn)在制定中(R9標(biāo)準(zhǔn))。 HRPD和HSPA主要的技術(shù)指標(biāo)比對如下：

表1. HRPD 與HSPA主要指標(biāo)對比分析

　　2.2 HRPD網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)發(fā)展

　　雖然HRPD標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展是從Rel0開始，經(jīng)歷Rev A、RevB、RevC向前演進(jìn)發(fā)展，但是由于HRPD Rev.A是HRPD Rel0的增強，2006年之后才開始部署HRPD網(wǎng)絡(luò)的運營商都會跨過HRPD Rel.0 直接部署HRPD Rev.A網(wǎng)絡(luò)，HRPD Rev.B 主要是在HRPD Rev.A的基礎(chǔ)上采用多載波捆綁技術(shù)進(jìn)一步提升峰值速率，在是否升級到Rev.B網(wǎng)絡(luò)的抉擇上，各運營商會有不同的選擇，部分運營商不考慮向HRPD Rev.B的升級，計劃直接從HRPD Rev.A網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向LTE，各主要的CDMA運營商目前均未考慮向HRPD Rev.C演進(jìn)。因此，HRPD網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)發(fā)展將如圖2所示：

圖2. HRPD網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)路線

　在HRPD向LTE演進(jìn)的過程中，1xRTT/ HRPD網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)將會共存一定的時期，由于LTE對語音業(yè)務(wù)的支持還需要一段較長的時間，而且早期LTE也只是在熱點地區(qū)部署，預(yù)計1xRTT/ HRPD網(wǎng)絡(luò)與LTE的共存期將會比較長。因此，HRPD-LTE之間的互操作將是CDMA網(wǎng)絡(luò)運營商在向LTE演進(jìn)過程中需重點考慮的問題。

　　3 HRPD-LTE互操作

　　3.1 標(biāo)準(zhǔn)情況

　　3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織在制定LTE 標(biāo)準(zhǔn)時考慮了與其他非3GPP系統(tǒng)(包括CDMA系統(tǒng))的互連，要求EPS(LTE無線網(wǎng)E-UTRAN +核心網(wǎng) EPC 統(tǒng)稱為EPS)支持多種不同接入系統(tǒng)，對用戶提供多接入網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。3GPP制定的互操作標(biāo)準(zhǔn)主要包括TS22.278、TS23.402、TS23.216、TS23.276、TS23.272、 TS23.203、TS29.213、TS29.214、TS29.273、TS29.275、TS29.276、TS29.277、TS36.331、 TS36.413等，R8版本主要標(biāo)準(zhǔn)已于今年3月凍結(jié)。

　　為了支持與3GPP E-UTRAN的互聯(lián)互通，3GPP2標(biāo)準(zhǔn)組織也開展了互操作的系列標(biāo)準(zhǔn)制定工作，將HRPD增強為eHRPD，Evolved High Rate Packet Data。目前基于HRPD Rev.A 的互操作1.0版本標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布，主要包括：

　　? 2008年1月發(fā)布的互操作需求規(guī)范S.R0129-0 v1.0

　　? 2009年5月發(fā)布的空口規(guī)范C.S0087 -0 v1.0

　　? 2009年3月發(fā)布的IOS規(guī)范A.S 0022-0 v1.0

　　? 2009年4月發(fā)布的核心網(wǎng)絡(luò)規(guī)范X.S0057-0 v1.0

　　根據(jù)各運營商的網(wǎng)絡(luò)情況，除了存在基于HRPD Rev.A 的eHRPD系統(tǒng)與LTE網(wǎng)絡(luò)的互操作場景外，還存在HRPD Rev.B與LTE的互操作場景， 08年10月KDDI首先提出了支持基于HRPD Rev.B 的eHRPD系統(tǒng)與LTE互操作的標(biāo)準(zhǔn)制定需求，3GPP2標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)開展相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)工作，互操作規(guī)范S.R0129-A v1.0已于2009年4月發(fā)布，其他標(biāo)準(zhǔn)計劃2009年底發(fā)布。

　　3.2 互操作網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　3GPP E-UTRAN和3GPP2 eHRPD的互操作架構(gòu)(非漫游)如圖3所示，eHRPD接入網(wǎng)通過 HSGW與3GPP的 EPC核心網(wǎng)互連，并通過S101、S103接口實現(xiàn)E-UTRAN-eHRPD的互操作(如果eHRPD與E-UTRAN之間不要求優(yōu)化切換，則不需 S101，S103接口)。圖中虛線以上的接口和網(wǎng)元標(biāo)準(zhǔn)都是由3GPP負(fù)責(zé)制定，虛線以下的網(wǎng)元和接口標(biāo)準(zhǔn)由3GPP2負(fù)責(zé)制定。主要的網(wǎng)元和接口功能如下：

圖3. E-UTRAN - eHRPD 互操作網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　? eNodeB：LTE系統(tǒng)的無線網(wǎng)(E-UTRAN)網(wǎng)元，主要具有無線資源管理、IP頭壓縮和用戶數(shù)據(jù)加密、MME選擇、用戶面數(shù)據(jù)路由至S-GW、尋呼和廣播消息調(diào)度和發(fā)送、測量和測量報告配置、UE Bearer級的上下行速率控制、準(zhǔn)入控制等功能。

　　? MME：Mobility Management Entity ，LTE系統(tǒng)的核心網(wǎng)(EPC)網(wǎng)元，主要具有NAS信令、保存與管理UE上下文、UE接入認(rèn)證、空閑態(tài)UE的跟蹤和可達(dá)性管理、S-GW和P-GW選擇、HRPD節(jié)點選擇、HRPD信令消息透傳、E-UTRAN與HRPD接入之間的狀態(tài)信息傳遞等功能。

　　? S-GW：Serving Gateway，LTE系統(tǒng)的核心網(wǎng)(EPC)網(wǎng)元，主要具有分組包路由與轉(zhuǎn)發(fā)、eNodeB間切換時作為本地移動性錨點、傳輸層上下行數(shù)據(jù)包的標(biāo)簽、上下行承載綁定、PMIPv6 MAG(移動接入網(wǎng)關(guān))、DHCPv4 (relay) 和 DHCPv6 (relay)等功能。

　　? P-GW：Packet Data Network Gateway，LTE系統(tǒng)的核心網(wǎng)(EPC)網(wǎng)元，主要具有數(shù)據(jù)路由和轉(zhuǎn)發(fā)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切換時的IP錨點、UE IP地址分配、傳輸層上下行數(shù)據(jù)包的標(biāo)簽、上下行承載綁定、PMIPv6 LMA、DSMIPv6 Home Agent、MIPV4 Home Agent等功能。

　　? HSGW ：HRPD Serving Gateway，具有跨eAN切換的移動性管理錨點，分組路由、轉(zhuǎn)發(fā)、傳遞，上下行計費，向PCRF事件報告，基于策略信息的上下行承載綁定，基于網(wǎng)絡(luò)的移動性管理，PMIPv6 MAG，IPv4和IPv6地址分配，用戶接入認(rèn)證和授權(quán)等功能。

　　? eAN/ePCF：eHRPD系統(tǒng)的無線網(wǎng)節(jié)點，支持與E-URRAN 的互操作，兼容HRPD和eHRPD模式，在傳統(tǒng)AN功能的基礎(chǔ)上增加eAT和HSGW之間的GKE(Generic Key Exchange)功能、eHRPD-HRPD之間的idle態(tài)切換、eHRPD-E-UTRAN之間的idle態(tài)、激活態(tài)切換等功能。

　　互操作相關(guān)的主要接口是S101、S103：

　　? S101接口：是MME與eAN/ePCF 之間的信令接口，支持以下信令：

　　2 UE經(jīng)過E-UTRAN傳輸eHRPD空口信令

　　2 UE經(jīng)過eHRPD傳輸E-UTRAN空口信令

　　2 切換時S103 Data forward隧道的建立

　　2 EUTRAN和eHRPD間的切換信令

　　? S103接口：是S-GW和HSGW之間的承載接口，實現(xiàn)S-GW和HSGW間的Data Forwarding隧道功能，支持GRE封裝。當(dāng)UE由E-UTRAN切換到eHRPD系統(tǒng)時，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)通過隧道由S-GW發(fā)向HSGW。

　　4 結(jié)束語

　　從2002年第一個HRPD Rel. 0 網(wǎng)絡(luò)開始商用至今，CDMA商用網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展到成熟的HRPD Rev.A階段，相關(guān)的HRPD標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)則發(fā)展到了Rev.C階段(標(biāo)準(zhǔn)制定中)，但是主流CDMA運營商都對Rev.C不感興趣，而是把精力放在了 HRPD向LTE的演進(jìn)上。在向LTE的演進(jìn)發(fā)展問題上， HRPD-LTE的互操是運營商關(guān)注的焦點，北美第一大移動運營商Verizon計劃今年10月開始eHRPD和LTE網(wǎng)絡(luò)互連的現(xiàn)網(wǎng)試驗，如果試驗結(jié)果理想將可能加速HRPD網(wǎng)絡(luò)向LTE的演進(jìn)進(jìn)程。