LTE与2G/3G系统互操作研究
支持E-UTRAN到UTRAN/GERAN的单向切换。MME首先从E-UTRAN接收切换请求和用于说明此为SR-VCC处理的指示消息,然后再通过Sv参考点触发它与MSC服务器enhanced for SR-VCC之间的切换流程。
目前标准规范中SR-VCC的应用场景、功能架构和主要流程等内容已经基本确定,后续为了减小在切换过程中IMS侧时延过长的问题,3GPP又提出了:在SIP层面和在EPC网关层面的锚定方案等增强型SR-VCC规范。
2.3 VoLGA
VoLGA的主要思想是将LTE作为一个IP接入网,通过新增加的一个网络实体VANC(VoLGA接入网络控制器)模拟RNC或BSC,接入CS核心网完成语音业务的处理。VANC支持2种工作模式:A mode和Iu mode,分别针对GERAN和UTRAN网络。
与前两者不同的是,VoLGA由工业联盟制定规范,初衷是想在LTE部署初期,将它作为一个IP接入网,CS域业务仍利用原有的2G/3G网络,因此该方案未解决最终在LTE系统中提供语音的问题,没有得到主流运营商和设备制造商的广泛支持。
3 完备的互操作方案带来复杂的现网设备升级
用户在多系统间业务的连续性体验,需要在网络层面制定完备的互操作规范。对于新设备可以在研发时就将这些因素考虑进去(仅增加研发成本);对于现有设备,则需要考虑如何进行升级改造来满足新的技术要求。
正如引入3G网络对2G设备的升级改造一样,LTE的互操作对现有设备也提出了大量的改造任务。
3.1 SGSN
LTE网络仅支持PS域业务,因此SGSN是LTE引入后与2G/3G网络互操作的核心网元之一。SGSN的升级要求较多,它需要增加支持的接口、流程、协议、字段等多方面内容。
a)支持S3、S4、S6d等接口及相关功能。
b)为实现CSFB功能需支持Suspend和Resume流程。
c)支持2G网络与LTE网络间的RIM流程,包括Gb接口及Gn接口的信令流程。
d)支持IPv6单栈,IPv4、IPv6双栈PDP类型。
e)支持EPC DNS地址解析、SRV查寻,根据DNS反馈的权重信息选择P-GW(GGSN)等。
3.2 HLR
为保证LTE覆盖范围内2个相邻MSC边界地区被叫呼叫成功率,被叫用户归属HLR需支持Roaming Retry流程。同时还需要升级支持HLR/HSS融合。
3.3 MSC
若现网MSC升级支持CSFB,则LTE覆盖范围内的所有MSC需支持以下功能。
a) 基于SGs接口的移动性管理,包括:IMSI位置更新请求,在VLR建立IMSI和SGs接口的映射关系;IMSI去附着,在VLR删除IMSI和SGs接口的映射关系。
b) 语音业务流程,包括SGs接口的寻呼。
同时GMSC也需进行升级,支持Sv接口,并通过Sv接口交互处理SR-VCC切换流程。
3.4 2G/3G RAN设备
RAN设备是组成移动网的基础单元,完成用户空口的信息交互过程。对于互操作内容的空闲态小区双向重选、数据连接态LTE向2G/3G小区重选或切换大都可以通过软件升级方式来完成;但对语音业务的回落功能,现有的RAN设备可以软件升级支持R8版本,对于增强型CSFB,则大都不支持,需要更换大量的软硬件设备。
这些功能的实现,虽然可以通过软件升级来完成,但是大多数对接口、协议的支持,需要更换硬件,甚至平台,才能达到要求。因此完备的互操作要求带来的必然是现网设备的大规模调整。
4 他山之石,可以攻玉
互操作不是个案问题,不同电信运营商、不同技术制式都面临这个选择,因此关注和了解他们的做法,对中国运营商,对E-UTRAN、UTRAN和GERAN技术都有很好的参考与借鉴作用。
4.1 国外运营商的选择,可供中国运营商参考
截至2011年1月,全球范围内已有17个正式商用的LTE网络,分布于15个国家和地区。由于LTE网络刚开始建设,其覆盖程度、用户数量都还处在极其初级的阶段;同时市场上的LTE终端大部分都是数据卡或路由器,在这种情况下,为互操作升级现有网元设备的风险和带来的效益远不能成正比。因此,运营商大都选择独立的LTE组网方式,采取完全双卡双待的模式。
后续,随着LTE网络用户数量的增加、用户业务需求和管理复杂度的上升、核心网设备的融合以及终端设备的成熟,国外LTE运营商将基于3GPP定义的标准功能,循序渐进地引入互操作内容。首先,实现空闲状态下系统间的双向小区重选;同时,针对已发起的数据呼叫,开启LTE到UTRAN/GERAN的PS切换。LTE建网初期主要以数据卡业务为主,因此上述功能基本上能实现以2G/3G覆盖弥补LTE覆盖不足的目的。
随着LTE终端类型的多样化,当其发起或接收语音呼叫时,可以通过CSFB,回落到2G/3G网络CS域完成此呼叫。未来出于市场竞争的需要,运营商也将有可能会开通基于LTE的VoIMS,要求LTE与2G/3G系统支持SR-VCC。终端在离开LTE覆盖区时,可以平滑切换到2G/3G网络。
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