TD至GSM系統(tǒng)間切換原理研究

1、TD至GSM系統(tǒng)間切換原理研究摘 要 為更好地實現(xiàn)TD/GSM網(wǎng)絡融合發(fā)展，給用戶提供良好的TD/GSM網(wǎng)絡體驗，基于無錫移動的成功運營維護經(jīng)驗，從交換核心網(wǎng)側(cè)出發(fā)對TD至GSM系統(tǒng)間切換的基本原理、基本數(shù)據(jù)配置、消息適配問題等3個方面的基本要求出發(fā)深入研究。關鍵詞 TD/GSM 系統(tǒng)間 切換 Classmark1 系統(tǒng)間切換原理切換過程是移動通信的顯著特征之一。切換是移動的需要，切換的目的就是要確保UE、MS和網(wǎng)絡側(cè)的連接在移動的過程中不被中斷，不影響上層業(yè)務。通過切換可以使UE、MS接入信號質(zhì)量較好的小區(qū)提高服務質(zhì)量。TD-SCDMA支持的切換包括軟切換、 硬切換、接力切換和系統(tǒng)間切換等。

2、切換是由無線網(wǎng)絡側(cè)發(fā)起，具體來講，GSM系統(tǒng)是由BSC發(fā)起，TD系統(tǒng)是由RNC發(fā)起。對于無線側(cè)來說，系統(tǒng)內(nèi)切換和系統(tǒng)間切換的發(fā)起過程一致，其典型的過程是：RNC/BSC下發(fā)測量控制>UE上報測量報告>切換判決>切換執(zhí)行>下發(fā)新的測量控制。而本論文主要從交換核心網(wǎng)側(cè)來分析系統(tǒng)間切換，忽略無線測量過程。TD-SCDMA支持UE在UTRAN和現(xiàn)存系統(tǒng)（如GSM）之間進行切換，而TD到GSM的系統(tǒng)間切換具體有兩種流程：局內(nèi)切換流程和局間切換流程。1.1 TD到GSM的局內(nèi)切換流程所謂局內(nèi)切換，就是指RNC及所要切入BSC共同歸屬于同一MSC。如前所述，當RNC認為有必要時，可以

3、首先進行測量控制，讓UE進行異系統(tǒng)測量，在信號比較好的時候，進行系統(tǒng)間切換。該切換過程中，MSC交互局內(nèi)UTRAN和BSS消息，將UE遷出UTRAN和UE遷入BSS兩個過程連接起來。 圖1.1 TD到GSM的局內(nèi)切換流程圖信令流程描述：(1) UTRAN（RNC）向核心網(wǎng)（MSC-A）發(fā)Relocation Required消息，上報切換相關信息，要求核心網(wǎng)（MSC-A）為系統(tǒng)間切換做好準備；(2) 核心網(wǎng)（MSC-A）用Handover Request消息通知BSS有UE需要遷入；(3) BSS在準備好資源之后，向核心網(wǎng)（MSC-A）發(fā)送Handover Request Ack.消息，在這條

4、消息中包含著Handover Command消息，由MSC-A把Handover Command消息發(fā)送給BSS，再由BSS發(fā)給UE；(4) 核心網(wǎng)（MSC-A）向UTRAN發(fā)Relocation Command消息， 表示目標BSS已準備好了切換資源；(5) UTRAN向UE發(fā)送Inter-System Handover Command消息，要求UE進行系統(tǒng)間切換。在UE進行系統(tǒng)間切換失敗的時候，會向UTRAN 發(fā)送Inter-System Handover Failure消息，繼續(xù)使用原來的信道。(6) UE在成功接入BSS之后， 向BSS發(fā)送Handover Complete消息。(7)

5、 BSS發(fā)送Handover Complete消息給MSC-A，表明切換流程結束。1.2 TD到GSM的局間切換流程而局間切換，就是指RNC及所要切入BSC分別歸屬于不同MSC。其中無線側(cè)的UE遷出UTRAN和UE遷入BSS兩個過程同局內(nèi)切換。但UTRAN與BSS間的信令交互，需要通過MSC局間的MAP和ISUP協(xié)議完成。圖1.2 TD到GSM的局間切換流程圖信令流程描述（僅描述MSC局間信令,無線側(cè)信令同局內(nèi)切換）：(1) TD MSC-A向MSC-B發(fā)Prep. Handover req.消息，將切入信息發(fā)送至MSC-B為系統(tǒng)間切換做好準備；(2) MSC-B用Allocate Hando

6、ver Number req.消息通知VLR-B有UE需要遷入并分配切換HO號碼；(3) VLR-B用Send Handover Report req.消息通知MSC-B提供UE切換HO號碼；(4) MSC-B向MSC-A發(fā)Prep. Handover resp.消息，將HO號碼回送至MSC-A；(5) MSC-A向MSC-B發(fā)送IAM消息，以切換HO號碼進行接續(xù)。(6) MSC-B向VLR-B發(fā)送Send Handover Report resp.消息通知VLR-B釋放UE切換HO號碼；(7) MSC-B向MSC-A發(fā)送ACM消息，表面核心網(wǎng)層面話務建立。(8) 當UE成功接入BSS后，MS

7、C-B通過Process Access Sig req.和Send End Signal req.消息向MSC-A傳遞相關信息。(9) MSC-B向MSC-A發(fā)Answer消息，表面核心層切換話務建立，核心網(wǎng)層面切換成功。2 切換要求的數(shù)據(jù)配置為了實現(xiàn)TD到GSM切換的完成，核心網(wǎng)側(cè)我們需要在TD MSC進行一些必要的數(shù)據(jù)配置，使之支持TD到GSM系統(tǒng)間切換。本論文中，我們以無錫移動現(xiàn)網(wǎng)愛立信MSC為實例。2.1 TD MSC需要增加的數(shù)據(jù)配置(1) 在TD MSC位置區(qū)小區(qū)表增加GSM MSC臨近的位置區(qū)小區(qū)信息。<MGOCP:CELL=WXBSC13;添加GSM目標位置區(qū)LAI信息，

8、位置區(qū)LAI格式：MCCMNCLAC，位置區(qū)類別選擇“LAI”，指向WUXGS59MT OUTER CELL DATACELL AREAID MSC NCSWXBSC13 460-00-20805 WUXGS59<MGNMP:MSC=WUXGS59;臨近VLR區(qū)域，添加相應的GSM MSC/VLR 號碼。MT NEIGHBOURING MSC DATAMSC MSCADDR R MSCCAPAWUXGS59 4-8613443299 WUXGS59 MAPV-3 MSLOT-0 14DOT4-0(2) 配置MTP層數(shù)據(jù)配置，保證GSM MSC與 TD MSC 之間信令傳輸；<c7s

9、pp:spID=WUXGS59;CCITT7 SIGNALLING POINT DATASP SPID NET PREF MODE2-9-249-86 OWNSP WUXGS552-9-249-92 WUXGS59 BOTH IP FLB (3) 配置SCCP層數(shù)據(jù)配置。<C7NCP:SP=2-9-249-92,SSN=ALL; SCCP SSN表及 SCCP DSP表中的對應記錄。CCITT7 SCCP NETWORK CONFIGURATION DATASP SPID SPSTATE BROADCASTSTATUS SCCPSTATE2-9-249-92 WUXGS59 ALLOWE

10、D CON ALLOWED SSN SUBSYSTEMSTATE SST GTSUP 7 ALLOWED YES NO 8 ALLOWED YES NO<c7gsp:tt=0,na=4,np=1,ns=8613443299; 配置GSM MSC的 GT 表數(shù)據(jù)。CCITT7 GLOBAL TITLE SERIES DATAOPERATINGTT NP NA NS GTRC 0 1 4 8613443299 192<c7gcp:gtrc=192; GTRC指向GSM MSC的信令點.保證局間MAP 等切換相關信令傳輸；CCITT7 GLOBAL TITLE ROUTING CASE

11、DATAOPERATINGGTRC PSP PTYPE PSSN SSP STYPE SSSN LSH 192 2-9-249-92 TERM 2-9-255-11 INTER NO (4) 配置局間中繼數(shù)據(jù)，和普通的數(shù)據(jù)配置相同。<strsp:r=WXGS59G&WXGS59c;DEVICE STATE SURVEYR NDV NOCC NIDL NBLO RSTATWXGS59G 512 26 486 0 NORESWXGS59C 512 27 485 0 NORES3 TD到GSM系統(tǒng)間切換消息適配我們在現(xiàn)網(wǎng)維護過程中發(fā)現(xiàn)，TD到GSM系統(tǒng)間切換過程中存在問題較多，主要并不

12、是由于核心網(wǎng)數(shù)據(jù)定義錯誤，而是TD/GSM消息適配產(chǎn)生的問題。因此，我們需要重點關注消息適配問題。對于TD到GSM的切換，TD MSC必須充分考慮兼容現(xiàn)網(wǎng)GSM設備（絕大多數(shù)為R99以前的版本）的各種特性。根據(jù)協(xié)議分析，發(fā)現(xiàn)在GSM MSC不作升級的情況下，除按3GPP R99協(xié)議，TD MSC應作的適配外，仍應對TD MSC提出更多的特殊要求。GSM MSC應發(fā)而未發(fā)給TD MSC的參數(shù)，要求由TD MSC在發(fā)給RNC的消息中補充完整。避免GSM MSC不識別不處理TD MSC發(fā)的切換消息帶的IE而導致切換流程中止，要求TD MSC不發(fā)送GSM MSC不能識別的參數(shù)和IE；但現(xiàn)實情況下，我們

13、發(fā)現(xiàn)TD MSC與GSM MSC對協(xié)議參數(shù)的適配處理，相對來說已經(jīng)比較完善了。而很多切換參數(shù)的協(xié)商是TD終端與GSM網(wǎng)絡側(cè)直接協(xié)商，因為該類參數(shù)的信元IE（如Classmark），經(jīng)RNC、TD MSC-A、GSM MSC-B透傳至BSC的進行分析處理。如果該IE種的字段，BSC不能識別判斷，就會發(fā)送切換拒絕消息給TD網(wǎng)絡側(cè)。3.1 Classmark簡析Classmark是描述終端無線性能的信元（Information Element），該信元是用在電路域的連接中的。在包交換的連接中，為描述終端的無線性能，主要使用的是MS Radio Access Capability 這個信元。它們描述的

14、內(nèi)容基本一致，主要包括多頻帶的能力，功率的能力，加密算法等。終端通過信元Classmark 向網(wǎng)絡提供終端設備的相關信息，例如終端的功率，多頻帶的能力，測量能力，加密算法和多時隙的能力等。其中切換涉及 Mobile Station Classmark 2&3 的第三層消息： （1） 當終端進行RRC連接時，會在RRC Connection Setup Complete消息中攜帶終端Classmark2/3的信息（2） 當終端TD向GSM切換時，RNC送往MSC的“relocation required”消息中發(fā)送Classmark2/3的信息 。該信息來源于RRC Connection

15、 Setup Complete。Classmark是終端向網(wǎng)絡提供終端設備的相關信息，例如終端的功率，多頻帶的能力，測量能力，加密算法和多時隙的能力等信息的層3消息，在不同的層3消息中，終端上報不同的Classmark不完全相同，主要分為Classmark1，Classmark2，Classmark3三種：（1） Classmark1總共8bit提供了簡單的UE支持系統(tǒng)（GSM or later），支持A5加密算法，RF射頻等級等信息。（2） Classmark2總共24bit包含了Classmark1的所有信息，并且擴展了部分UE支持的能力如：是否支持PS能力，是否支持MT端到端短信等。（3

16、） 通過前面對CLASSMARK1/2的分析，我們發(fā)現(xiàn)CLASSMARK1/2是定長字節(jié)的，通過對應字節(jié)比對就能解析出結果。Classmark3字節(jié)數(shù)是不定長，存在可選項，使用一個BIT進行標識終端能力，1表示存在，0為不存在。Classmark3最長為34字節(jié)（octets），包含了Classmark1的所有信息，并且詳細標識了UE所使用的頻段等消息。目前主流TD芯片都支持如下功能：（1）多頻段支持：支持GSM900和1800網(wǎng)絡。（2）支持UMTS 1.28 Mcps TDD無線接入能力。（3）支持無線能力1和無線能力2。無線能力1指示手機支持P-GSM or E-GSM or R-GSM

17、支持能力，無線能力2指示手機支持GSM1800能力，其他情況該字符位備用。3.2 關于Classmark的適配案例最近，我們在維護中發(fā)現(xiàn)，采用某些TD終端從TD切換至GSM失敗率很高。通過大量的測試和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)：（1） 復現(xiàn)場景：該類TD終端無法從TD切換至GSM 1800站點，而可以正常切換至900站點。（2） 該類終端集中于某幾個品牌的TD座機，并且通過深入了解，這些TD座機都是采用同一款TD芯片。（3） 通過信令跟蹤發(fā)現(xiàn)該類TD終端的Relocation Required消息中字段，僅有直傳IE的Classmark2&3與正常TD終端有差異。因此，問題定位為某些TD芯片的C

18、lassmark與網(wǎng)絡適配存在問題，導致相關TD終端切換至GSM 1800站點失敗。具體分析如下：Classmark2&3是UE在第一條直傳消息中上報（如Relocation Required）給MSC。在切換過程中，TD MSC通過Handover Request消息把Classmark2&3信息，傳至GSM MSC，并最終由GSM BSS處理。Classmark2的RF字段規(guī)定了UE的初始接入功率水平的不同等級。TD 終端RF的取值，支持900&1800站點的取值范圍為0-2，僅支持900站點的取值煩請為3-4，UMTS終端的保留值為7。Classmark3的HSCSD MULTISLOT CLASS字段規(guī)定了UE的HSCSD多時隙的不同等級，協(xié)議規(guī)定的取值范圍為1-18。而問題終端的Classmark2的RF值為4，代表class 5，僅支持GSM900站點。是否支持1800站點，需要讀取Classmark3信息進行確認。而該Classmark3中的HSCSD MULTISLOT CLASS值為0，不符合協(xié)議規(guī)范范圍1-18。因此愛立信BSC對Classmark3進行了丟棄。因此該問題終端僅憑借其Classmark2進行切