EV-DO技術演進發展分析

　1 引言

　　根據CDG最新發布數據，目前全球的CDMA用戶數已達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 商用網絡，38個網絡在部署當中，HRPD 用戶數達1.2億。隨著多媒體數據業務的發展，各種新的業務形式不斷涌現，用戶對系統帶寬的要求也不斷提高，為了追求更高的業務峰值速率，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轉向LTE。

　　2 HRPD技術演進

　　2.1 標準演進路線

　　HRPD屬于3GPP2標準陣營的技術，其標準演進路線如圖1所示：

圖1. HRPD標準演進路線

　　在路線圖中，HRPD從版本0沿著Rev A、Rev B、Rev C的路線演進發展：

　　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據業務，主要是針對Best Effort業務，特別是為不對稱的高速下載業務開發的。

　　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、低時延業務。

　　Rev B標準于06年3月發布，該版本采用了多載波技術，前、反向峰值速率可達到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到4.9Mbps，單載波反向峰值速率不變，仍為1.8Mbps。RevB技術的采用可以提高用戶的業務速率(載波數×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演進的方式有兩種：

　　1) 基于CSM6800的演進

　　原來的Rev.A系統不需硬件升級，只需對BTS和BSC進行軟件升級。這種升級方式不支持64QAM高階調制和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

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

　　Rev C標準， 3GPP2標準組織于09年3月開始相關標準的制定工作，采用OFDM、MIMO、Closed-Loop MTD等技術，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月發布。

　　UMB標準，3GPP2曾經進行了相關標準的制定，并于2007年第二季度正式發布了UMB的空口標準C.S0084 -0 v1.0， 由于另一個與UMB 對等的3GPP標準LTE獲得了多數運營商的支持，在向UMB還是向LTE演進的問題上，各主要的CDMA運營商都傾向于向LTE演進。去年底3GPP2標準組織正式放棄了UMB標準。

　　在另一標準陣營—3GPP中，與HRPD對等的標準技術沿著HSDPA(R5)、HSUPA(R6)、HSPA+(R7、R8、R9)的路線演進，其中第二階段的HSPA+標準(R8標準)已經分布，第三階段的標準在制定中(R9標準)。 HRPD和HSPA主要的技術指標比對如下：

表1. HRPD 與HSPA主要指標對比分析

　　2.2 HRPD網絡演進發展

　　雖然HRPD標準的發展是從Rel0開始，經歷Rev A、RevB、RevC向前演進發展，但是由于HRPD Rev.A是HRPD Rel0的增強，2006年之后才開始部署HRPD網絡的運營商都會跨過HRPD Rel.0 直接部署HRPD Rev.A網絡，HRPD Rev.B 主要是在HRPD Rev.A的基礎上采用多載波捆綁技術進一步提升峰值速率，在是否升級到Rev.B網絡的抉擇上，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網絡轉向LTE，各主要的CDMA運營商目前均未考慮向HRPD Rev.C演進。因此，HRPD網絡的演進發展將如圖2所示：

圖2. HRPD網絡演進路線

　在HRPD向LTE演進的過程中，1xRTT/ HRPD網絡和LTE網絡將會共存一定的時期，由于LTE對語音業務的支持還需要一段較長的時間，而且早期LTE也只是在熱點地區部署，預計1xRTT/ HRPD網絡與LTE的共存期將會比較長。因此，HRPD-LTE之間的互操作將是CDMA網絡運營商在向LTE演進過程中需重點考慮的問題。

　　3 HRPD-LTE互操作

　　3.1 標準情況

　　3GPP標準組織在制定LTE 標準時考慮了與其他非3GPP系統(包括CDMA系統)的互連，要求EPS(LTE無線網E-UTRAN +核心網 EPC 統稱為EPS)支持多種不同接入系統，對用戶提供多接入網絡環境。3GPP制定的互操作標準主要包括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版本主要標準已于今年3月凍結。

　　為了支持與3GPP E-UTRAN的互聯互通，3GPP2標準組織也開展了互操作的系列標準制定工作，將HRPD增強為eHRPD，Evolved High Rate Packet Data。目前基于HRPD Rev.A 的互操作1.0版本標準已經發布，主要包括：

　　? 2008年1月發布的互操作需求規范S.R0129-0 v1.0

　　? 2009年5月發布的空口規范C.S0087 -0 v1.0

　　? 2009年3月發布的IOS規范A.S 0022-0 v1.0

　　? 2009年4月發布的核心網絡規范X.S0057-0 v1.0

　　根據各運營商的網絡情況，除了存在基于HRPD Rev.A 的eHRPD系統與LTE網絡的互操作場景外，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系統與LTE互操作的標準制定需求，3GPP2標準組織已經開展相應的標準工作，互操作規范S.R0129-A v1.0已于2009年4月發布，其他標準計劃2009年底發布。

　　3.2 互操作網絡架構

　　3GPP E-UTRAN和3GPP2 eHRPD的互操作架構(非漫游)如圖3所示，eHRPD接入網通過 HSGW與3GPP的 EPC核心網互連，并通過S101、S103接口實現E-UTRAN-eHRPD的互操作(如果eHRPD與E-UTRAN之間不要求優化切換，則不需 S101，S103接口)。圖中虛線以上的接口和網元標準都是由3GPP負責制定，虛線以下的網元和接口標準由3GPP2負責制定。主要的網元和接口功能如下：

圖3. E-UTRAN - eHRPD 互操作網絡架構

　　? eNodeB：LTE系統的無線網(E-UTRAN)網元，主要具有無線資源管理、IP頭壓縮和用戶數據加密、MME選擇、用戶面數據路由至S-GW、尋呼和廣播消息調度和發送、測量和測量報告配置、UE Bearer級的上下行速率控制、準入控制等功能。

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

　　? S-GW：Serving Gateway，LTE系統的核心網(EPC)網元，主要具有分組包路由與轉發、eNodeB間切換時作為本地移動性錨點、傳輸層上下行數據包的標簽、上下行承載綁定、PMIPv6 MAG(移動接入網關)、DHCPv4 (relay) 和 DHCPv6 (relay)等功能。

　　? P-GW：Packet Data Network Gateway，LTE系統的核心網(EPC)網元，主要具有數據路由和轉發、異構網絡切換時的IP錨點、UE IP地址分配、傳輸層上下行數據包的標簽、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、轉發、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，基于網絡的移動性管理，PMIPv6 MAG，IPv4和IPv6地址分配，用戶接入認證和授權等功能。

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

　　互操作相關的主要接口是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經過E-UTRAN傳輸eHRPD空口信令

　　2 UE經過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S-GW和HSGW間的Data Forwarding隧道功能，支持GRE封裝。當UE由E-UTRAN切換到eHRPD系統時，轉發數據通過隧道由S-GW發向HSGW。

　　4 結束語

　　從2002年第一個HRPD Rel. 0 網絡開始商用至今，CDMA商用網絡已經發展到成熟的HRPD Rev.A階段，相關的HRPD標準技術則發展到了Rev.C階段(標準制定中)，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的演進上。在向LTE的演進發展問題上， HRPD-LTE的互操是運營商關注的焦點，北美第一大移動運營商Verizon計劃今年10月開始eHRPD和LTE網絡互連的現網試驗，如果試驗結果理想將可能加速HRPD網絡向LTE的演進進程。