熊尚坤，李文苡，林奕琳，林衡華

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

1 CDMA移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進方向

移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長迅速，其流量已趕超語音業(yè)務(wù)，成為未來運營商收入增長的主要來源。為適應(yīng)帶寬不斷增長的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，3GPP和3GPP2推出了新一代的無線技術(shù)——LTE和UMB，LTE目前完勝，成為新一代移動通信技術(shù)的主流。

3GPP從2004年開始在R8版本的標準中研究LTE技術(shù)，接著提出了完整的新一代網(wǎng)絡(luò)演進架構(gòu)——EPS。LTE通過采用OFDM/MIMO等一系列先進技術(shù)，在20 MHz帶寬上實現(xiàn)目標吞吐量下行不低于100 Mbit/s、上行不低于50 Mbit/s。EPS的核心網(wǎng)絡(luò)為EPC網(wǎng)絡(luò)，其采用扁平化、全IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，簡化了信令消息，縮短了業(yè)務(wù)時延。

為在更大的帶寬上提供移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并融入3GPP強勁的產(chǎn)業(yè)鏈，CDMA運營商也普遍選擇了向LTE演進的目標。

然而，與歷史上任何一種革命性的技術(shù)發(fā)展歷程類似，LTE技術(shù)成熟和規(guī)模應(yīng)用，體現(xiàn)其商用價值，需要經(jīng)過一個很長的發(fā)展過程[1]。在相當長的時間，CDMA運營商需要依托已有成熟的cdma2000 1x和EV-DO網(wǎng)絡(luò)，通過引入1x增強和EV-DO Rev B等技術(shù)來擴大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和容量，從而在向LTE演進的過程中贏得主動，規(guī)避演進的風險。

目前，國內(nèi)cdma2000網(wǎng)絡(luò)規(guī)模隨著用戶和業(yè)務(wù)的發(fā)展進入了一個高速成長期，在2年的建設(shè)運營期間，創(chuàng)造了移動寬帶用戶發(fā)展速度的新紀錄，充分體現(xiàn)了成熟的cdma2000技術(shù)強大的市場競爭力。

2 CDMA移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進中的重要問題

當前，全球主流的移動運營商都已經(jīng)把LTE作為移動網(wǎng)絡(luò)的演進目標。但對于CDMA/EV-DO和WCDMA/HSPA網(wǎng)絡(luò)運營商來說，兩者向LTE的演進是有差別的，即需要分別考慮與CDMA/EV-DO和WCDMA/HSPA協(xié)同提供業(yè)務(wù)。

CDMA/EV-DO與LTE屬于不同的標準組織，因此從CDMA向LTE演進要比從WCDMA/TD-SCDMA/GSM向LTE演進復雜，其涉及兩個標準組織共同來定義兩個網(wǎng)絡(luò)之間的互操作接口和協(xié)議。

同時，移動網(wǎng)絡(luò)演進對終端提出了新的要求和挑戰(zhàn)，更強的處理能力、更高的電池容量、更多的天線設(shè)計、更多頻段和制式的支持成為發(fā)展的方向。

此外，移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的迅猛發(fā)展，使得移動網(wǎng)絡(luò)IP地址匱乏問題凸現(xiàn)，將IPv6引入移動網(wǎng)絡(luò)迫在眉睫，運營商需考慮如何分步驟實施。

2.1 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的互操作

對于CDMA運營商而言，LTE網(wǎng)絡(luò)在很長時間內(nèi)只是作為熱點覆蓋的補充。當用戶離開LTE網(wǎng)絡(luò)時，需要EV-DO網(wǎng)絡(luò)來彌補LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的不足，以保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

現(xiàn)有的EV-DO網(wǎng)絡(luò)與未來的LTE網(wǎng)絡(luò)是兩張疊加的網(wǎng)絡(luò)，需要通過一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)錨點，才有可能從業(yè)務(wù)層面維持業(yè)務(wù)不中斷。鑒于此，將對現(xiàn)有的EV-DO網(wǎng)絡(luò)進行一定的改造，使之與LTE接入具有統(tǒng)一的鑒權(quán)認證方式、統(tǒng)一的IP地址分配規(guī)則、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、統(tǒng)一的用戶簽約規(guī)則等，以保證業(yè)務(wù)層面的連續(xù)。但是，現(xiàn)有的EV-DO接入和LTE接入是不同標準組織的產(chǎn)物，為了讓兩種接入技術(shù)能夠在網(wǎng)絡(luò)層面耦合并完成業(yè)務(wù)連續(xù)的切換，可以借助以下手段。

首先，EV-DO網(wǎng)絡(luò)需要升級到eHRPD網(wǎng)絡(luò)，即將AN升級到eAN，并提供HSGW以接入到LTE的核心網(wǎng)EPC。EPC提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)錨點——PDN Gateway，為同一個終端的接入分配IP地址，這樣IP會話在LTE接入和eHRPD接入之間進行切換時可以保證IP地址不變，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的連續(xù)性。PDN Gateway同時還提供計費能力，業(yè)務(wù)流是固定的，不論是LTE接入還是eHRPD接入，計費是統(tǒng)一的，不受影響。此外，EPC還提供統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)庫，提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)簽約和鑒權(quán)。這樣的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，為解決兩個不同接入技術(shù)之間的移動性管理提供了可能。

其次，為了滿足某些實時業(yè)務(wù)的切換性能要求，在LTE網(wǎng)絡(luò)和eHRPD網(wǎng)絡(luò)之間還可以增加控制面和用戶面接口。一方面，通過控制面接口完成終端從LTE網(wǎng)絡(luò)切換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)的預注冊，從而減少業(yè)務(wù)從LTE網(wǎng)絡(luò)切換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)的時延；另一方面，兩網(wǎng)之間的用戶面接口緩存了從LTE網(wǎng)絡(luò)切換到eHRPD網(wǎng)絡(luò)時的數(shù)據(jù)流，減少了丟包。當然，增加接口在帶來性能提升的同時，也使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和組網(wǎng)技術(shù)相對復雜，運營商需要結(jié)合實際的業(yè)務(wù)需求綜合考慮并進行取舍。

2.2 語音業(yè)務(wù)的承載

語音業(yè)務(wù)是移動網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，并且是服務(wù)質(zhì)量要求較高的業(yè)務(wù)，即便是在未來的寬帶無線互聯(lián)網(wǎng)時代，語音業(yè)務(wù)依然是移動網(wǎng)絡(luò)必不可少的重要業(yè)務(wù)。在引入LTE網(wǎng)絡(luò)后，同時需要保證語音業(yè)務(wù)的優(yōu)先級和QoS。

EPS網(wǎng)絡(luò)能夠提供端到端的QoS保障機制，理論上，EPS網(wǎng)絡(luò)本身就可以提供語音業(yè)務(wù)，即VoIP。然而，目前的LTE系統(tǒng)主要追求在熱點的高速率，在干擾控制和覆蓋能力上有明顯缺陷，加上IMS規(guī)模部署復雜等因素，在LTE上承載VoIP在很長時間內(nèi)都難以成為現(xiàn)實。

cdma2000 1x網(wǎng)絡(luò)的電路域可以承載可靠、優(yōu)質(zhì)的電路語音業(yè)務(wù)，而且網(wǎng)絡(luò)覆蓋全、容量大，可以提供具有保障的、無縫切換的業(yè)務(wù)體驗。國內(nèi)的CDMA網(wǎng)絡(luò)中的TDM交換設(shè)備剛剛被淘汰，新的軟交換設(shè)備采用IP技術(shù)，設(shè)計容量大，網(wǎng)絡(luò)部署靈活，是一張全新的移動網(wǎng)絡(luò)。因此，在部署LTE網(wǎng)絡(luò)后，對于LTE的手持終端用戶，通過一些解決方案，可以利用已有的cdma2000 1x網(wǎng)絡(luò)提供語音業(yè)務(wù)并保障語音業(yè)務(wù)的優(yōu)先級。

對這類解決方案的總體要求如下：對cdma2000 1x網(wǎng)絡(luò)的改造盡量少；能夠提供高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù)；終端的成本盡量低。

目前的解決方案包括通過建立LTE與1x之間的網(wǎng)絡(luò)隧道和通過增加終端的接收機來實現(xiàn)1x網(wǎng)絡(luò)的待機，前者將會增加兩網(wǎng)互通的復雜性，后者將會增加終端的復雜性。因此，運營商需要端到端分析這兩種方式的利弊，結(jié)合自身的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展策略，選擇合適的方案來解決語音業(yè)務(wù)承載問題。

2.3 移動網(wǎng)絡(luò)演進對終端的要求

終端的發(fā)展和成熟是影響LTE技術(shù)能否規(guī)模商用的關(guān)鍵因素，隨著移動網(wǎng)絡(luò)的演進，未來的終端需要更強大的處理能力的軟硬件平臺和更復雜的射頻電路設(shè)計支持高速率、更多的頻段支持能力實現(xiàn)漫游、更多的模式支持實現(xiàn)在多種網(wǎng)絡(luò)之間互操作。

對比傳統(tǒng)的通信技術(shù)，LTE技術(shù)提供更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，且OFDM技術(shù)涉及大量的浮點運算，因此LTE技術(shù)對終端芯片的處理能力、能耗以及成本都構(gòu)成了新的挑戰(zhàn)。目前移動通信終端基帶芯片主流采用的45 nm工藝在功耗和成本上均不能滿足LTE手持終端的規(guī)模商用需求，需要等待小于28 nm工藝基帶芯片技術(shù)的成熟。目前，高通已宣布推出LTE終端芯片MDM9600/9200，暫只針對數(shù)據(jù)卡終端應(yīng)用，針對手持終端的芯片需要等到2012年后才能推出。

對于射頻硬件部分，由于LTE引入了MIMO技術(shù)，因此要求終端的多個天線之間盡量不相關(guān)，在終端內(nèi)部有限的空間通過合理的天線設(shè)計獲得這種不相關(guān)性也有相當?shù)碾y度。

另外，LTE在全球沒有統(tǒng)一的頻段，未來將在多個頻段（包括 700 MHz、2.1 GHz、2.6 GHz等）運營，出于對國際漫游的需求，終端必須支持多個頻段。同時，LTE覆蓋一定是從熱點開始部署，為保證用戶體驗的連續(xù)性，終端需支持多種網(wǎng)絡(luò)制式，以實現(xiàn)各種不同網(wǎng)絡(luò)之間的互操作。

2.4 IPv4向IPv6演進

互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模發(fā)展，使得公有IPv4地址匱乏問題日益突出。據(jù)統(tǒng)計，全球IPv4地址存量預計于2011年耗盡，地區(qū)代理IPv4地址存量將于2012年耗盡。雖然目前仍可通過私有IPv4地址復用、NAT44等過渡技術(shù)暫緩地址緊缺的趨勢，但隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的繼續(xù)擴大，物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等新興業(yè)務(wù)的規(guī)模發(fā)展，有限的IPv4地址空間將無法滿足新興業(yè)務(wù)所產(chǎn)生的龐大地址需求。中國互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模發(fā)展與公有IPv4地址短缺的矛盾，使得中國的電信運營商向下一代互聯(lián)網(wǎng)演進更加迫切。

經(jīng)過近8年的發(fā)展，目前IPv6技術(shù)標準和設(shè)備已趨于成熟，并得到了業(yè)界的廣泛認同，而中國政府將其作為下一代互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議納入國家產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。因而，IPv6獲得發(fā)展的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和政策環(huán)境已經(jīng)具備，而物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的興起為IPv6發(fā)展提供了較好的契機。

現(xiàn)有IPv4向IPv6的演進是一項系統(tǒng)工程，涉及終端芯片、操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件，還有接入網(wǎng)、承載網(wǎng)（包含固定網(wǎng)和移動網(wǎng)）、業(yè)務(wù)網(wǎng)和各種應(yīng)用，涉及面廣，影響面大，同時要兼顧投入產(chǎn)出比，因此，IPv6不可能一夜之間替換IPv4，兩個網(wǎng)絡(luò)將長期共存。如何平穩(wěn)地從IPv4向IPv6演進是下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵問題，隨著固定寬帶網(wǎng)拉開向IPv6演進的帷幕，移動互聯(lián)網(wǎng)也將面臨如何向IPv6演進的問題。

CDMA網(wǎng)絡(luò)向IPv6演進，需要綜合考慮無線網(wǎng)、核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)等，并分階段分批進行。CDMA無線網(wǎng)設(shè)備以及Abis接口主要涉及設(shè)備互連，A接口主要承載電路域業(yè)務(wù)，對IP地址需求較少；R-P接口雖然承載分組域業(yè)務(wù)，但其基于GRE隧道技術(shù)，可實現(xiàn)IPv4或IPv6流量的透明傳輸，因此可以暫緩考慮演進。核心網(wǎng)電路域?qū)儆诜忾]網(wǎng)絡(luò)，對向IPv6演進的需求也不急迫；核心網(wǎng)分組域直接面向用戶和應(yīng)用提供IP服務(wù)，需要在向IPv6演進過程中優(yōu)先考慮，盡早實現(xiàn)IPv6終端的接入及業(yè)務(wù)承載。業(yè)務(wù)網(wǎng)比較復雜，可能涉及第三方平臺，不在運營商控制范圍內(nèi)，需通過各種策略激勵其向IPv6演進。

3 結(jié)束語

隨著移動通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，CDMA網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與時俱進，不斷發(fā)展演進。在CDMA網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進過程中，應(yīng)立足現(xiàn)有的成熟技術(shù)，穩(wěn)步發(fā)展增強，保持網(wǎng)絡(luò)的競爭力，為用戶帶來優(yōu)質(zhì)、可靠的業(yè)務(wù)體驗。

1 胡樂明.CDMA運營商EV-DO與LTE共存發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)演進策略.電信科學,2010（2）：1～4