1、LTE 与 EV-DO 间的切换1 引言迄今为止，蜂窝式无线网络通常是在同一个技术组内实现更进一步的发展。例如，第 3 代合作伙伴计划(3GPP)的技术，通常是根据第 3 代合作伙伴计划 2 (3GPP2)的 cdma2000 标准（cdmaOne，1xRTT 和 EV -DO）通过 GSM，UMTS，HSPA 和 LTE 来实现的。但是，多家网络运营商最近决定将其现有的 EV -DO 网络（称为高速率分组数据网络）升级到 LTE。这通常牵涉到继续使用 EV -DO 网络。毕竟该网络已大大优化，并拥有广泛的用户基础。因此，对 EV-DO 网络的现有投入仍将是一个因素。与此同时，LTE 网络会首
2、先用于扩展现有的数据服务。如果在组合网络中，各处主要采用的是 EV- DO 网络，而 LTE 网络（演进分组系统）最初是作为人口高度密集区域中的孤岛式解决方案而建立的。为了提供令人满意的服务，需要有一个流畅的切换 (HO)，尤其是从 LTE 到 EV- DO。为此，特别定义了两种体系结构：非优化切换：相对来说，这种切换更加轻松、快速，但中断时间较长。优化切换：这种切换能够实现无缝切换，人们感觉不到切换对最终应用有任何影响。从 LTE 到 EV -DO，中断时间不会超过300ms。尤其引人关注的是只有一个发射装置和一个接收装置(Tx/Rx) 的用户设备(UE)。此类 UE 可缩减预算，并具有更长
3、的可充电电池寿命。对于具有两个 Tx/Rx 装置的 UE，切换可能相当简单，只需几个步骤即可。2 优化切换的体系结构虽然从一开始就计划通过多种网络技术将 EPS 用于切换，但需要对 HRPD 网络进行一些改变（见图 1）。得出的网络结构称为增强型 HRPD (eHRPD)。该网络作为可信任的非 3GPP 入口，与 EPS 耦合在一起，并能够在这两种网络之间实现无缝切换。图 1 组合 EPS-eHRPD 网络的体系结构eHRPD 的核心部分是通过 HRPD 服务网关(HSGW)交换分组数据服务节点(PDSN)。此节点会终止与 UE 的连接，并在接入网络与主干网络之间路由数据包。与 HRPD 相反
4、，数据不会直接连接到主干网络（通过归属代理 Home Agent），而是通过 EPS 的 PDN-GW 路由。S103 接口能够确保在两种技术之间切换时不会出现数据丢失的情况。实现两种技术之间无缝切换的一个重要方面就是 S101 接口。通过该接口，UE 能够在建立 LTE 连接的同时与增强型接入节点(eAN)交换信令消息。eNB 和移动性管理实体(MME)在 UE 与 eAN 之间透明地路由数据。这种虚拟连接可用于执行射频电平转换前的切换准备工作中往往比较耗时的部分，而且中断时间也会相当短暂。 3 从 LTE 到 EV -DO 的切换此类切换需要用到 EV- DO 网络的必要参数。这些参数在系
5、统信息块类型 8 (SIB8)中作为系统信息进行传送，但也可以通过专用连接传送到 UE。在这里，涉及了两种网络定时与同步的相关信息，以便尽可能高效地做出所需的测量，并加快交换的进程。（1）主动切换网络可以控制从 LTE 到 EV-DO 的主动切换。为实现此功能，eNB 会促使 UE 对预定义的信道和基站执行测量。与 LTE 内部切换不同，内部切换不对检测到的基站执行测量。切换划分为预先注册、进行切换准备工作、执行切换 3 个阶段。预先注册从实际切换处远程发生，并完全通过虚拟 S101 连接进行处理。UE 会登录基站和 eHRPD 网络，并验证自己的身份。HSGW 会通过现有的 PDN 连接及其
6、 PCRF 规则接收所有的相关信息。最终，eHRPD 网络内的资源都得以保留。此过程可能需要数秒钟。因此，预先注册与实际切换之间的这种分离对于无缝切换是必不可少的。而这也提高了成功的概率，因为在实际切换点的外部检测到了误差源。不论网络是否提供优化切换，如果提供，当必须更新相应的预先注册时，会通过前文提到的 SIB8 报告给 UE。当收到 UE 的测量结果后，最终是由 eNB 来做出切换决定（见图 2）。在切换准备阶段，首先会通过 S101 通道打开 EV -DO 连接。此连接会在上行和下行物理通道中储备资源。HSGW 通过分组数据网关 (P-GW)准备数据传输，并建立 S103 通道。最后，向
7、 UE报告已成功打开连接。现在，UE 会将其接收器切换到 EV- DO 载波。这样，切换准备工作就完成了。仍然抵达 eNB 的数据或未发送出去的数据，现在会发送回服务网关(S-GW)，并通过 S103 转发给 HSGW。这也有助于确保是无损耗数据流。图 2 从 LTE 到 EV- DO 的主动切换流程图在 UE 成功接入 eHRPD 之后，切换作为最后一个阶段正式启动。UE 首先会确认连接的建立。接下来，P-GW 会释放与 HSGW 的连接，并更新 IP 连接。在这个阶段，UE 的 IP 地址也会分配给 HSGW。这时就可以释放 EPS 中仍然可用的资源。此时，切换完成。（2）小区重新选择如果
8、 UE 没有处于活动状态的连接，则会发生小区重新选择，而不是进行主动切换。从 E-UTRAN 小区到 EV- DO 小区的小区重新选择是按照优先级进行的。鉴于此，网络运营商会给每个 HRPD 频带种类分配一个优先级，这一优先级会与 E-UTRAN 服务小区(SC)的优先级相比较。如果 HRPD 小区具有较高的优先级，其 Ec/I0 比超过特定的阈值，则 UE 会对此小区执行小区重新选择，而不管该 SC 的连接质量如何。但是，仅当与 SC 的连接质量处于不可接受的程度时，小区重新选择才会选择具有较低优先级的HRPD 小区。在 RAT 内部进行小区重新选择时，网络总是信息通畅的，这样传入的寻呼信息
9、才能得到处理。另外，通过 HSGW 将网络设置成修改后的数据路径。（3）非优化切换上文所述的优化切换能够在系统之间实现无缝切换，同时为用户带来最佳感受。但是，要进行优化切换，网络和 UE 都需要进行大范围的变化。非优化切换提供了另一种简单的方法，从而更加经济。其网络体系结构与图 1 中的网络体系结构相似，但没有 S101 和 S103 接口。因此，可以不用通过活动 LTE 连接进行预先注册。但在切换期间执行所需的步骤，会造成数据服务中断相当长一段时间。此类中断持续的时间取决于先前的 eHRPD 连接。例如，可以忽略身份验证，并且可以从其他子网传送上下文信息及进一步的会话信息。不过，只能使用具有
10、两个 Tx 装置和两个 Rx 装置的 UE 来进行无缝切换。4 从 EV -DO 到 LTE 的切换对于这个方向的切换，只能完全依靠非优化小区重新选择。预先注册主要涉及附加程序，在此程序中，UE 鉴别并验证自己的身份。随后对网络进行适当的配置，并建立无线承载，随后更新跟踪区。现在，通过网络大概能知道 UE 的位置。当 P-GW 产生触发时，HSGW 会释放其与 EPS 的连接，并启动定时器。只要定时器还没有到时间，预先注册和与 UE 的会话就会一直保持。5 对移动 UE 的影响即使在网络中广泛定义了新的切换功能，也必须在 UE 中进行一些变化。例如，对于虚拟 S101 连接，需要使用新的 EV
11、- DO 协议。不仅需要检查其功能，还要检查其与现有协议栈的嵌入方式。另外，与 HRPD 相比，eHRPD 中的身份验证和连接设置业已经过修改。要检查这些新功能，需要进行新的协议测试。R&S?CMW500 宽带无线通信测试仪（见图 3）含有一个 LTE 信令装置和一个 EV-DO信令装置。该仪器支持优化切换测试和非优化切换测试。这意味着，来自 3GPP 和 3GPP2 的测试用例均可以执行。通过使用一个附加中值电平应用程序编程接口(MLAPI)，还可以创立更多的测试应用程序。图 3 用于进行切换协议测试和 LTE 系统协议测试的 R&S?CMW500 宽带无线通信测试仪6 结束语移动无线网络的会聚正经历着一股高潮，那就是组合分别来自 3GPP 和 3GPP2 的两个根本不同的网络。这种类型的组合网络让运营商和终端用户能够从两种网络技术的优势中受益。
