WCDMA与GSM系统间互操作浅析

1、WCDMA 与 GSM 系统间互操作浅析作者： 白雪光摘要随着联通 3G 网络的建设不断完善，目前通辽 3G 用户已经快速 发展。而新用户对 3G 概念的陌生， 随之而来的用户投诉也呈现上升 的趋势。其中现阶段较频繁的投诉就是“无 3G 信号”与频繁的占用 2G 网络。本文将重点讨论 2G 至 3G 的重选与 3G 至 2G 的切换。 主要内容如下：1 )3G 至 2G 的切换参数设置；2 )2G 至 3G 的切换场景设置；3 )2G 向 3G 的重选参数设置。关键词 ：切换；重选；压膜。一、概述2009 年 1 月份国内 3G 牌照发放后，三大运营商快速建起了各 自的 3G 网络。所谓 3G

2、 是指第三代数字移动通信技术， 3G 以手机 语音功能之外的无线上网、手机电视等数据功能为特色。 3G 建设初 期, 运营商不可能全面建设一张覆盖全国的 3G 网络，先覆盖一些重 要的大中城市， 但是运营商也不能不考虑众多县城及农村市场。 对于 获得 WCDMA 3G 牌照的中国联通来说，已经拥有覆盖全国各地的 GSM/GPRS 网络，可以打语音电话、 发短消息、彩信和网页浏览等 等。 3G 网络未实现覆盖全国时，为了在 3G 覆盖区边缘保持用户业 务的连续性 , 有必要依赖现有的 GSM/GPRS 网络，异系统间切换技 术来实现 3G 用户无缝漫游。异系统间切换是指移动台终端从一种接入技术的

3、系统移动到另 外一种接入技术的系统时仍保持通信连接的过程。 例如，在 WCDMA 网中用户打语音电话过程中，移动到 WCDMA 网络覆盖范围之外或 WCDMA 网边缘弱覆盖区，语音通信在用户毫无察觉的情况下切换 到 GSM/GPRS 网络中，并且语音通信不掉话。同样用户在浏览网 页或使用分组业务时， 即使从 WCDMA 小区移到 GSM/GPRS 小区， 也能获得连续的数据业务服务。二、概念介绍1）小区选择当手机开机或从盲区进入覆盖区时， 手机将寻找 PLMN 允许的所 有频点，并选择合适的小区驻留，这个过程被称为小区选择。2）小区重选当用户在空闲状态下从一个小区穿越到另一个小区时，用户就会

4、选择质量较好的另一个小区作为当前服务小区， 这个过程就是小区重 选。异系统间小区重选指用户在不同系统间的小区重选，主要有 3G 到 2G 系统的小区重选、 2G 系统到 3G 的小区重选；3）切换指移动通信过程中在保证通信不间断的前提下，把通信的信道从 一个无线信道转换到另一个无线信道的功能。切换类型包括软切换、 更软切换、同频硬切换、异频硬切换和异系统间切换。4软切换：指同一个RNC的不同Node B之间或不同RNC之间切 换。+更软切换：指同一个Node B的不同小区之间切换。+同频硬切换：指目标小区与原小区同频，但是属于不同RNC，而且RNC之间没有Iur接口，从而发生的切换。4异频硬切

5、换：指不同频率的基站或覆盖小区之间的切换。+异系统间切换：指不同系统之间切换，例如 3G和2G系统之间 切换。WCDMA和GSM系统间切换主要有 WCDMA到GSM系 统的CS域切换、WCDMA至U GPRS系统的PS域切换、GPRS 系统到WCDMA系统PS域切换。三、系统间切换信令消息分析系统间互操作功能的引入时因为在 3G建设初期，WCDMA网络 难以做到全国覆盖（事实上也没有必要）。在这种情况下，有必要利用 系统间互操作功能（切换，漫游等）保证用户业务的连续性和可获得 性。3.1WCDMA 至U GSM的CS域切换3.1.1流程描述进行系统间切换时，如果UE只有电路域业务进行，则执行W

6、CDMA 到 GSM 的 CS 域切换流程。切换典型过程包括如下阶段：测量控制 测量报告 切换判决 切换执行。在测量控制阶段， 网络通过发送测量控制消息告诉 UE 进行测量 的参数。在测量报告阶段， UE 给网络发送测量报告消息。在切换判 决阶段，网络根据测量报告做出切换的判断。在切换执行阶段， UE 和网络走信令流程，并根据信令做出相应动作。对 WCDMA 向 GSM 切换，当用户处入 WCDMA 系统的边缘弱 覆盖区域有必要开始系统间切换时， WCDMA 系统的 RNC 设备通知 双模UE开始异系统测量，UE进行异系统测量并上报测量结果，RNC 根据测量结果判决是否开始系统间切换信令流程。

7、由于 WCDMA 的 接入方式是码分多址， 处于连接状态的 UE 在所有时间内均在指定频 率工作，为了在进行异系统测量的同时继续保持通话， 在异系统测量 时 WCDMA 系统和双模 UE 可能需要启动压缩模式。WCDMA 向 GSM 切换的信令流程如下：UEC$n图1 : UMTS到GSM的MSC之间的系统间切换（电路域）1）在测量的基础上 UTRAN决定进行系统间切换时，SRNC发送RANAP 消息“ Relocation Required ”给 CS-CN，要求对方系统为系统间切换做好准备;2) WCDMA CS-CN 转发此需求给 GSM CS-CN 系统(通过MAP/E消息“ Prep

8、are Handover ” )；3) GSM CS-CN 向 BSC 发 “ Handover Request ” ；4)GSM BSS 为系统间切换准备好资源后， BSC 回“ HandoverRequest Ack ”给 GSM CS-CN ；5) GSM CS-CN 发送 MAP/E 消息“ Prepare Handover Response ” 给 WCDMA CS-CN ；6) WCDMA CS-CN 通 过 发 送 RANAP 消 息 “ RelocationCommand ”消息应答 SRNC 的初始请求；7) 通过已存在的 RRC连接，SRNC向UE发送“ Handover

9、From Utran Command ”消息，要求 UE 进行从 WCDMA 到 GSM 的系 统间切换；8) UE进行从 WCDMA向GSM的切换(硬切换),UE发送“Handover Complete ”消息给BSC，通知BSC切换完成，BSC发送“Handover Complete ”消息给 GSM CS-CN ；9) 当检测到 UE 在 GSM 覆盖范围内后， GSM CS-CN 发送“ Send End Signal Request ”消息给 WCDMA CS-CN ，通知 WCDMACS-CN 切换已经完成，可以释放该 UE 占用的 WCDMA 网络资源；10) WCDMA CS-

10、CN 发 “lu Release Comma nd ”给 RNC，通知 以前的 SRNC 释放相关资源；当 WCDMA 中相关承载资源释放完成 后， WCDMA CS-CN 给 GSM CS-CN 回响应，切换信令流程结束。3.1.2 关键节点 Counter1) 检测压膜启动的 counterVS.3gto2gHoDetectionFromFddcell2) 重定位准备过程中失败的 counter ：VS.IuRelocationCmdFailuresCs 。3) 执行切换至 2G 系统中失败的 counter ：VS.RrcHoFromUtranFailure 。3.2WCDMA 到 GS

11、M 的 PS 域切换3.2.1 流程描述UMTS 到 GSM 的 SGSN 之间的分组域的系统间切换，执行流程见下图：UECallEabnshetiDCM/RRC Measuretnent ReportCoinle：懾每试才loOert 出 X rocn FcidcellOCH/RRCCdl ChangeOrder frwnUTRANEvent 2D reporting vnthdedskm teadingtoperl&nnlSblO2GSG8NRRi?RRC |GNMCoimtef： IRAlhGOutPSuTRANRRC |RRC CELL_CHMIGE ORDER-FROWLtnuAll

12、-j丄Gmm yR a update RequestHand over t?i I we c*n T rjet systemDCH/RRC Cell ChangeOraer ftornUTfil Fe ill - - - . *- . -*rR RC CE L1_CH All GE _0R D E R_F ROM_UTR I_F ABlURE CoiritwJRATHO.FMOJPSUTRWIOTP *SO SNdx Request GMMGIFGMGMM /RAUpdoteRespcflse冃包山也可DataFot呻（J亡cirnmangGTP峠RANAP，&QSNCtx 应解 MMSq+

13、GTPSGSN cUSGTF GMMRANAPSRNSctx RequestRAMAPSRNSctK Response1RANAPRANAPluRe 28 ，及 “ Always select 3G cell ”，根据实际需要设定； FDD_GPRS_Qoffset ：这个参数定义与 FDD_Qoffset 相同，这两 个参数值必须相同；FDD_Qmin ：这个参数是手机测量 3G 邻小区的最小重选电平值， 取值范围从 -6 - -20 ，根据实际需要设定；FDD_Qmin_Offset ：这个参数是对 Qmin 的偏移量，算法为： Qmin Qmin_Offset ，这个为 REL-5 手机

14、所支持，确保重选的 时候 3G 网络能提供最好的覆盖电平，该参数取值范围从 0 - 14 。 4.2 实际测试情况对于激活 EN_2G_TO_3G_CELL_RESELECTION 的小区，我 们在系统消息中可以读到 RR System Information Type 2 quarter消息，具体如下图:Tme DiEdion3 LLLLLLL L-LS5S5S5SLSL 15 L5SLSLL5SLSLSL 珈聲ooor眾們煞31?呵畑舄呵啊側M罚呵器觀750滞瑟空ore器怖專醫碎 皿殴0?口0?02(1?02城02(1?020?02城02时02迎02迎02好02CE(ECEa2城02城02

15、肚02肚02肚02肚02PHInfDirT&MiQFi Tppe 4RFI 三丫国力 InlrnirfiETi T(|：e E quiMwRH SyMn IMamsJioe Tjjpt 2 liRR 5nkni InJoimdiort Tjpe gRR SjWn 1曲翊3 Tjjpr 4RH Sjnkm Inlnirelcri Tj-c 1RRF0初Fl畑彌伽1RH Sjnkm Inlnir-dcri Tj-pe 2RH Syt*m I如Tjjpt $RH Sjntan Inlnir-alcri Tjp 4RHP.jQrgAKMfiS TjjpelRH Sjnlsn InluiEdcri Tp

16、e 13QSM RHBAU$I-G5M RH CellrfcrmafinnGSM RR CH QpWn$GSM RH Cel Reselwlkn Fsiiinidei?GSM RR Cortioi Oamel P 柯材加 Pfw”*GSM HH RACH Canflrd Par-ametersGSMRR SMvLacdlcr Upddng Rfj?eIGSM RR StUwRH Pagna Rmss? Type 1RHFWO AKMKS TjflwlRH SjHtam InlnirrlcriTjiM 2 leiRR Inwie為峙如两“n泗GSM HH Channel E7liaumn3 id

17、则的-tdwg5uWrfh. O5EdiChl|subdelai 7三 subnuglutHiiie: Qi阳阿 13lri呼5ubdalai 0subrniQsuhlilie FDD CjofFui扭 Q-tUwgeuW加.FDD REPOCJWNTsubdelai 0亘 submagsulMilh- FDO MULT昭AT REPORTINGrubd沁 0submsgsubiiie FDD Qninsubdai Em sdxnsg期加 6PRS3GilMEASUREMENl PARAME TERS 加竝如二I sd?msg旦 EUbiTkDgChMiph iP7- SUbfllTQsMIc

18、 3i5EARCHFfll0isubdeiai 11图 4 : RR System Information Type 2 quarter其消息内容中包含了 UE重选至3G网络的相关参数。当UE收 到此信令后将会自行决定重选操作。五、2G/3G互操作策略在中国移动的2G网络中，1800往往是作为热点覆盖，吸收话务 量而引入的，这可能导致一些地区900和1800网络之间的切换较为 频繁，掉话情况增多，影响了用户的满意度。另外在GSM网络中，很多切换发生在小区与小区的边缘，即发 生切换时源小区的信号已经较弱，同时目标小区的信号也不是很好. 这类情况下的切换成功率往往不够理想。为了减少系统间切换，提高

19、切换成功率，在对WCDMA进行网络 规划时，可考虑以下3点：+ WCDMA覆盖区内部尽量完成信号连续覆盖，减少信号盲区和弱 区，尤其要避免人流较多处的信号盲区和弱区.WCDMA信号在 这些地点往往突然衰落，来不及进行系统间的测量和切换，系统 切换失败概率可能很高。解决信号弱区问题还是需要依靠提高 WCDMA本身的覆盖来解决这样将系统间切换尽量推向 3G覆盖 区的边缘，从而减少系统间切换发生的次数。+ WCDMA网络的边界应尽可能选择在人流密度小的区域，避免边 界发生在人流密度较高的区域，如车站、码头等。这样既减少了 系统间切换的可能，也避免了因处理能力不足，使得信令交互延 时/失败，导致切换掉

20、话。+在WCDMA 的边界处，GSM的覆盖较好，这样有利于WCDMA 向GSM的成功切换。换言之，GSM的边界和 WCDMA 的边界 不应重叠。这样可减少因 GSM网络信号强度问题，使得异系统 测量失败或信令交互失败，从而导致掉话。鉴于GSM网络连续覆盖和 WCDMA 网络插花式覆盖的网络状况，为减少对GSM现网的影响，提高切换成功率，避免乒乓切换和小区重选，减少信令交互，建议采用如下系统间互操作策略：1）语音业务3G到2G系统间单向切换针对电路业务，支持 WCDMA到GSM的切换，不必支持反向 切换。对中国联通来说 GSM覆盖已经很好，无需将一个正在 GSM 系统中进行的通话通过系统间切换的

21、方法切换到 WCDMA系统中继 续。这样GSM系统无需升级,可以避免频繁的乒乓切换，也减少了WCDMA 和GSM系统间的信令交互:+当双模UE驻留在 WCDMA 网络，处于连接状态，由GSM/WCDMA 共存区移向纯粹 GSM 覆盖区，当到达 WCDMA 边界时，WCDMA网络根据测量报告发起WCDMA到GSM的 切换。+当双模UE驻留在GSM网络，处于连接状态，由纯粹 GSM覆 盖区进入 GSM/WCDMA 共存区时，网络应采取控制措施避免 GSM向WCDMA系统间切换的发生（只需要 GSM网络不支持 GSM-WCDMA 的切换，或在 GSM的邻区列表中不配置 WCDMA邻区即可）。而当通话

22、结束，UE处于空闲状态的时候， 可以通过PLMN重选驻留到WCDMA网络上来。仅支持WCDMA 向GSM网络的单向切换和 PLMN重选返回WCDMA网络，GSM网络可以无须升级（见 WCDMA向GSM的 电路域切换部分）。2）数据业务双向切换当双模UE驻留在WCDMA 网络，处于连接状态，由GPRS/WCDMA 共存区移向纯粹GPRS覆盖区，当到达WCDMA 边界时，WCDMA网络进行网络侧发起的小区重选，让双模 UE小 区重选到GPRS网络。当双模UE驻留在GPRS网络，处于连接状态，由纯粹 GPRS 覆盖区移向GPRS/WCDMA 共存区，在移动过程中，UE可能通过 发起GPRS内部的小区重选，实现分组域的切换.此时也不必要求 其切换到WCDMA网络，否则需要GSM接入网部分升级.3） 空闲状态优先驻留 3G 网络当 UE 处于空闲状态时，如果 UE 驻留在 WCDMA 网络 , 当其 移动到 WCDMA 覆盖区的边缘时 , 可以通过 PLMN 重选或者小区选 择漫游到 GSM 网络; 如果 UE 目前驻留在 GSM 网络 ,并