GSM與WCDMA無線側(cè)互操作策略選擇

GSM與WCDMA無線側(cè)互操作策略選擇摘要：隨著國家3G牌照的正式發(fā)放，國內(nèi)三大電信運營商正式獲得了國家的3G運營權(quán)，并積極著手進行3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，同時對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行整體升級和擴容，為3G服務(wù)作前期的準備。正如第一代移動通信系統(tǒng)被后來GSM取代一樣，在不久的將來，3G網(wǎng)絡(luò)必將全面取代GSM網(wǎng)絡(luò)。盡管如此，目前GSM網(wǎng)絡(luò)擁有目前世界上最廣大的用戶，在一段時間內(nèi)，GSM網(wǎng)絡(luò)仍然占據(jù)主導地位，GSM網(wǎng)絡(luò)與CDMA網(wǎng)絡(luò)在相當長的時間內(nèi)廣泛地共存，因此如何發(fā)揮GSM與CDMA各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)平滑過度是電信運營商在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和優(yōu)化中必須考慮的問題。通過GSM與WCDMA無線側(cè)互操作組網(wǎng)策略分析，對互操作原理進行闡述，并對各種場景下，2G/3G互操作方案和策略選擇進行分析，供運營商參考。關(guān)鍵詞：GSMWCDM互操作策略GSMandWCDMAwirelesssideinteroperabilitystrategyselectionHEJIANCHINAUNICOMNETWORKCOMMUNICATIONSCO,LTDSHENZHENBRANCHAbstract:Withtheofficialissuanceof3Glicenses,thethreemajordomesticcarriersformallystatetherighttothe3Goperatorsandactivelyproceedwiththeconstructionof3Gnetworks,whileanoverallupgradeofexistingnetworksandexpansionfor3Gservicespreliminarypreparation.AsthefirstgenerationofmobilecommunicationsystemGSMwaslatersubstitutedinthenearfuture,3GnetworkswillreplaceGSMnetwork.Nevertheless,thecurrentGSMnetworkhasthemajorityoftheworld'smostcurrentusers,overaperiodoftime,GSMnetworksarestilldominant,GSMnetworkandCDMAnetworkforalongtimetoco-existwithinawiderange,sohowtherespectiveGSMandCDMAadvantages,toachievesmoothoverthetelecomoperatorsinnetworkconstructionandoptimizationmustbetakenintoaccount.ThroughthesideofGSMandWCDMAwirelessnetworkinteroperabilitystrategyanalysisoftheinteroperabilityprinciple,andunderavarietyofscenes,2G/3Ginteroperabilityprogramsandstrategiesfortheanalysisofoptionsforoperatorreference.Keywords:GSMWCDMinteroperabilitystrategyAbouttheauthor:DrJian,male,borninDecember1971,1993,graduatedfromtheUniversityofElectronicScience2G/3G互操作概述:2G/3G的互操作功能分PLMN選擇、小區(qū)重選、切換3種，其中PLMN選擇、小區(qū)重選對應的是手機在空閑狀態(tài)下的行為，切換是手機在連接狀態(tài)下的行為。通過PLMN選擇、小區(qū)重選、切換3種方法，手機可以從3G網(wǎng)絡(luò)過渡到2G網(wǎng)絡(luò)，也可以從2G網(wǎng)絡(luò)過渡到3G網(wǎng)絡(luò)。空閑狀態(tài)下的GSM/WCDMA互操作:2．1PLMN選擇和重選：2．1．1PLMN選擇：當手機開機后，手機嘗試與一個PLMN網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)系，并以自動搜網(wǎng)方式或者手工搜網(wǎng)方式選擇PLMN，選擇PLMN后，手機搜索此PLMN的一個合適的小區(qū)駐留，并在當前小區(qū)進行注冊。2．1．2PLMN重選：如果手機處于VPLMN（visitedPLMN）中，在自動搜網(wǎng)方式下，手機將周期性地嘗試從其HPLMN（homePLMN）或者其它幾個較高優(yōu)先級的PLMN中獲取服務(wù)，按照PLMN的優(yōu)先級順序自動的選擇一個PLMN。HPLMN可以通過USIM卡中的文件EFIMSI中的IMSI（MCC+MNC+MSIN）導出。2．1．3PLMN重選優(yōu)先級：UE開機后選擇PLMN，首先嘗試選擇的是RPLMN（registeredPLMN）。在選擇PLMN后，手機中生成一個按照優(yōu)先級排序的PLMN列表，列表中的優(yōu)先級排列如下：(1)HPLMN；(2)按優(yōu)先級排列的USIM卡文件EFPLMNwAcT（用戶控制的）中的PLMN；(3)按優(yōu)先級排列的在USIM卡文件EFOPLMNwACT（運營商控制的）中的PLMN；(4)按隨機方式排列的信號質(zhì)量較好(RSCP大于-95dBm)的PLMN；(5)按信號質(zhì)量(RSCP低于-95dBm)降序排列的其他PLMN；手機發(fā)現(xiàn)自己處于VPLMN中時，在自動搜網(wǎng)方式下將按照上述排列的PLMN次序進行PLMN重選和位置登記。2．1．4如何實現(xiàn)優(yōu)選WCDMA網(wǎng)絡(luò)：（1）3G與2G采用相同的PLMN號碼：這種情況下需要將3G設(shè)置為優(yōu)先選擇的無線接入技術(shù)，UE進行PLMN選擇時就會優(yōu)先采用WCDMA進行無線接入；(2)3G與2G采用不同PLMN號碼：這種情況下只需將3G設(shè)置為歸屬網(wǎng)絡(luò)（HPLMN）即可。3G→2G小區(qū)重選流程：2．2．13G信號質(zhì)量的表示方法：參考3GPP協(xié)議TS25.304，3G系統(tǒng)信號質(zhì)量使用下式中的方法表示：Squal=Qqualmeas–QqualminSrxlev=Qrxlevmeas–Qrxlevmin-Pcompensation只有滿足Squal>0且Srxlev>0時，手機才認為此小區(qū)是一個合適小區(qū)，可以駐留，即S準則。2．2．23G→2G小區(qū)重選流程：系統(tǒng)間測量啟動條件：(1)若Sx>SsearchRAT,UE不需在不同無線接入技術(shù)之間的小區(qū)上進行測量；(2)若Sx<=SsearchRAT,UE在RAT小區(qū)上進行測量；(3)若SsearchRAT未在服務(wù)小區(qū)中發(fā)送，UE在RAT小區(qū)上進行測量；小區(qū)選擇判斷準則（R準則）：Rs=Qmeas，s+Qhyst，sRn=Qmeas，n+Qoffsets，n其中：Qoffsets,n：兩個小區(qū)間的偏移量；Qhyst，s：應用于服務(wù)小區(qū)的遲滯值；Qhysts，n：應用于鄰小區(qū)的遲滯值。Qmeas：小區(qū)的測量質(zhì)量，F(xiàn)DD小區(qū)由小區(qū)選擇和重選質(zhì)量測量信息元素設(shè)定，用CPICHEc/NoorCPICHRSCP表示。小區(qū)選擇流程如下：2G→3G小區(qū)重選算法：(1)2G→3G小區(qū)重選判決條件：CPICHEc/No>FDD_QminCPICHRSCP>RLA_C+FDD_Qoffset(2)上述條件滿足并保持5秒，才能重選到合適的3G小區(qū)。(3)如果距離上次重選在15秒內(nèi)，F(xiàn)DD_Qoffset應該加上5dB。(4)手機從UTRAN小區(qū)重選到GSM小區(qū)的最初5秒內(nèi)不能重選回UTRAN。連接狀態(tài)下的2G/3G互操作:壓縮模式與3G/2G切換：對于WCDMA終端，為了進行3G/2G的切換，需要啟動頻間/系統(tǒng)間的測量，就需要啟動壓縮模式。采用壓縮模式也就意味著在發(fā)送和接收過程中，有部分時隙將不會用于數(shù)據(jù)傳輸，而專門用來進行頻間/系統(tǒng)間測量。壓縮模式幀的產(chǎn)生有二種方法：擴頻因子減半法，通過增大業(yè)務(wù)的空口帶寬，這樣同一無線幀內(nèi)部分時隙可以專門用來做頻間/系統(tǒng)間測量，部分時隙專門用來做數(shù)據(jù)比特傳輸。高層調(diào)度法，實質(zhì)是上層對傳輸數(shù)據(jù)的速率進行調(diào)控，在空口帶寬不變的情況下同一無線幀內(nèi)部分時隙可以專門用來做頻間/系統(tǒng)間測量，部分時隙專門用來做數(shù)據(jù)比特傳輸。在壓縮模式啟動后，用于發(fā)送/接收（測量）的GAP可以放在一個無線幀內(nèi)部，也可以放在兩個無線幀之間。語音（CS域）業(yè)務(wù)的2G/3G切換：3．2．1切換原因：(1)基于無線環(huán)境的切換：RNC根據(jù)當前的無線環(huán)境狀況，決定將UE切換到2G系統(tǒng)，RNC打開UE的系統(tǒng)間測量，根據(jù)UE的測量報告選擇合適的目標小區(qū)，然后做出系統(tǒng)間切換的判決，執(zhí)行切換流程；(2)基于業(yè)務(wù)性質(zhì)的切換：CN在RAB指派的時候，要求RNC將此UE盡快切換到GSM。RNC收到RAB指派消息后，檢查信元ServiceHandover，如果是HandovertoGSMshouldbeperformed，則啟動UE的系統(tǒng)間測量，當有滿足條件的GSM小區(qū)時，啟動系統(tǒng)間切換流程；(3)定向重試：RNC發(fā)起定向重試的原因是基于系統(tǒng)負荷的考慮，當RNC側(cè)的無線資源不滿足RAB指派所要求的資源條件時，將UE切換到GSM小區(qū)；3．2．2切換流程：3G→2G流程：測量控制—>測量報告－>切換判決—>切換執(zhí)行(1)UE在3G發(fā)起CS業(yè)務(wù)，由于覆蓋原因信號質(zhì)量變差，上報2D事件(2)RNC下發(fā)對GSM小區(qū)的測量控制(3)RNC給UE發(fā)起系統(tǒng)間測量控制，通知UE進行系統(tǒng)間測量，并下發(fā)系統(tǒng)間測量參數(shù)，同時下發(fā)壓模參數(shù)。(4)隨后UE檢測到異系統(tǒng)鄰區(qū)信號強度滿足事件上報門限，上報測量報告(5)UE上報測量報告后，RNC發(fā)起重定位流程進行系統(tǒng)間切換2G→3G切換流程：測量控制—>測量報告－>切換判決—>切換執(zhí)行RNC收到CN的RelcoationRequest，指示入局重定位請求，隨后RNC通知NodeB建立無線鏈路，無線資源準備成功后給CN返回RelocationDetect和RelocationComplete消息，指示重定位成功。信令如下：數(shù)據(jù)（PS域）業(yè)務(wù)的2G/3G切換：3．3．1數(shù)據(jù)（PS域）業(yè)務(wù)的2G/3G切換概述：(1)3G切換到2G：非DCH狀態(tài)時，由UE發(fā)起小區(qū)重選到GSM小區(qū)；DCH狀態(tài)時由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起Cellchangeorder命令手機重選到GSM小區(qū)；(2)2G切換到3G：UE首先要進行小區(qū)重選，從GSM/GPRS小區(qū)重選到UTRAN小區(qū)，然后執(zhí)行RRC建立流程，進入連接狀態(tài)。3．3．2切換流程：3G切換到2G：測量控制—>測量報告－>切換判決—>切換執(zhí)行(1)UE在3G發(fā)起CS業(yè)務(wù)，由于覆蓋原因信號質(zhì)量變差，上報2D事件(2)2D事件上報后，RNC下發(fā)系統(tǒng)間測量控制給UE，通知UE進行系統(tǒng)間測量，開啟壓縮模式，指示系統(tǒng)間測量參數(shù)(3)RNC給NodeB下發(fā)壓縮模式參數(shù)(4)隨后UE檢測到異系統(tǒng)鄰區(qū)信號強度滿足事件上報門限，上報測量報告(5)收到測量報告3C后，RNC通知UE進行系統(tǒng)間小區(qū)變更，消息中攜帶目標GSM小區(qū)的基本參數(shù)(6)UE完成重選后，開始SRNC上下文交互流程，進行PDP上下文傳遞和緩存PDU的轉(zhuǎn)發(fā)。最終釋放IU口完成切換2G切換到3G流程：測量控制—>測量報告－>切換判決—>切換執(zhí)行(1)UE以重選方式從2G切換到3G，首先發(fā)起RRC連接請求，原因為系統(tǒng)間小區(qū)重選(2)在RAC更新完成后，UE立即發(fā)起了ServiceRequset請求建立PS業(yè)務(wù)(3)CN回復ServiceAccept后下發(fā)RAB指派，PS業(yè)務(wù)建立并發(fā)業(yè)務(wù)下的2G/3G切換：3．4．1并發(fā)業(yè)務(wù)切換概述：因為GSM系統(tǒng)不支持并發(fā)業(yè)務(wù)，切換時PS業(yè)務(wù)將被掛起，僅CS業(yè)務(wù)進行系統(tǒng)間切換，待CS業(yè)務(wù)中止后PS再開始恢復。即在CS域切換完成并且呼叫結(jié)束后，PS域才開始通過前面提到的路由更新過程進行切換。3．4．2切換流程：測量控制—>測量報告－>切換判決—>切換執(zhí)行(1)UE建立CS+PS并發(fā)業(yè)務(wù)，由于本小區(qū)信號變差，上報2D事件，RNC下發(fā)測量控制以及壓縮模式參數(shù)，UE啟動異系統(tǒng)測量(2)UE在異頻測量中發(fā)現(xiàn)異系統(tǒng)信號強度滿足測量報告門限，上報3C事件(3)RNC發(fā)起CS業(yè)務(wù)重定位流程，CS業(yè)務(wù)切換到2G，CN下發(fā)IU釋放，原因為成功重定位；PS業(yè)務(wù)中斷，但仍保持PMM連接態(tài)(4)UE在2G側(cè)CS業(yè)務(wù)掛斷后，PS業(yè)務(wù)要求恢復，RNC收到SRNS上下文請求，進行PDP上下文和數(shù)據(jù)PDU轉(zhuǎn)發(fā)，2G側(cè)PS業(yè)務(wù)恢復2G/3G互操作策略與優(yōu)缺點對比：根據(jù)空閑狀態(tài)和連接狀下2G/3G互操作特點，目前各設(shè)備廠家支持的組網(wǎng)策略有三種，各自優(yōu)缺點對比如下：方案一方案二方案三方案特點支持3G->2G的切換和3G->2G小區(qū)重選，不支持2G->3G話音的切換和2G->3G小區(qū)重選支持3G->2G的切換和3G<->2G雙向小區(qū)重選，不支持2G->3G話音的切換支持2G<->3G的雙向的切換和小區(qū)重選2G設(shè)備需要的改動不需要任何改動修改系統(tǒng)消息SI2ter增加WCDMA鄰區(qū)信息；增加系統(tǒng)消息SI2quater；修改系統(tǒng)消息SI3方案二的修改+升級支持系統(tǒng)間切換時的測量控制、切換判決以及切換信令流程，2G系統(tǒng)的BSS和MSC都需要修改小區(qū)重選速度3G->2G通過小區(qū)重選實現(xiàn)，速度快；3G<->2G雙向均通過小區(qū)重選實現(xiàn)，速度快同方案二組網(wǎng)風險業(yè)務(wù)保持過程中3G->2G可切換，2G->3G話音業(yè)務(wù)保持在2G的網(wǎng)絡(luò)中BSC需要做軟件的升級，有一定的風險BSS和MSC都需要做大的