GSM与WCDMA无线侧互操作策略选择

GSM与WCDMA无线侧互操作策略选择摘要：随着国家3G牌照的正式发放，国内三大电信运营商正式获得了国家的3G运营权，并积极着手进行3G网络的建设，同时对现有网络进行整体升级和扩容，为3G服务作前期的准备。正如第一代移动通信系统被后来GSM取代一样，在不久的将来，3G网络必将全面取代GSM网络。尽管如此，目前GSM网络拥有目前世界上最广大的用户，在一段时间内，GSM网络仍然占据主导地位，GSM网络与CDMA网络在相当长的时间内广泛地共存，因此如何发挥GSM与CDMA各自的优势，实现平滑过度是电信运营商在网络建设和优化中必须考虑的问题。通过GSM与WCDMA无线侧互操作组网策略分析，对互操作原理进行阐述，并对各种场景下，2G/3G互操作方案和策略选择进行分析，供运营商参考。关键词：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选择、小区重选、切换3种，其中PLMN选择、小区重选对应的是手机在空闲状态下的行为，切换是手机在连接状态下的行为。通过PLMN选择、小区重选、切换3种方法，手机可以从3G网络过渡到2G网络，也可以从2G网络过渡到3G网络。空闲状态下的GSM/WCDMA互操作:2．1PLMN选择和重选：2．1．1PLMN选择：当手机开机后，手机尝试与一个PLMN网络进行联系，并以自动搜网方式或者手工搜网方式选择PLMN，选择PLMN后，手机搜索此PLMN的一个合适的小区驻留，并在当前小区进行注册。2．1．2PLMN重选：如果手机处于VPLMN（visitedPLMN）中，在自动搜网方式下，手机将周期性地尝试从其HPLMN（homePLMN）或者其它几个较高优先级的PLMN中获取服务，按照PLMN的优先级顺序自动的选择一个PLMN。HPLMN可以通过USIM卡中的文件EFIMSI中的IMSI（MCC+MNC+MSIN）导出。2．1．3PLMN重选优先级：UE开机后选择PLMN，首先尝试选择的是RPLMN（registeredPLMN）。在选择PLMN后，手机中生成一个按照优先级排序的PLMN列表，列表中的优先级排列如下：(1)HPLMN；(2)按优先级排列的USIM卡文件EFPLMNwAcT（用户控制的）中的PLMN；(3)按优先级排列的在USIM卡文件EFOPLMNwACT（运营商控制的）中的PLMN；(4)按随机方式排列的信号质量较好(RSCP大于-95dBm)的PLMN；(5)按信号质量(RSCP低于-95dBm)降序排列的其他PLMN；手机发现自己处于VPLMN中时，在自动搜网方式下将按照上述排列的PLMN次序进行PLMN重选和位置登记。2．1．4如何实现优选WCDMA网络：（1）3G与2G采用相同的PLMN号码：这种情况下需要将3G设置为优先选择的无线接入技术，UE进行PLMN选择时就会优先采用WCDMA进行无线接入；(2)3G与2G采用不同PLMN号码：这种情况下只需将3G设置为归属网络（HPLMN）即可。3G→2G小区重选流程：2．2．13G信号质量的表示方法：参考3GPP协议TS25.304，3G系统信号质量使用下式中的方法表示：Squal=Qqualmeas–QqualminSrxlev=Qrxlevmeas–Qrxlevmin-Pcompensation只有满足Squal>0且Srxlev>0时，手机才认为此小区是一个合适小区，可以驻留，即S准则。2．2．23G→2G小区重选流程：系统间测量启动条件：(1)若Sx>SsearchRAT,UE不需在不同无线接入技术之间的小区上进行测量；(2)若Sx<=SsearchRAT,UE在RAT小区上进行测量；(3)若SsearchRAT未在服务小区中发送，UE在RAT小区上进行测量；小区选择判断准则（R准则）：Rs=Qmeas，s+Qhyst，sRn=Qmeas，n+Qoffsets，n其中：Qoffsets,n：两个小区间的偏移量；Qhyst，s：应用于服务小区的迟滞值；Qhysts，n：应用于邻小区的迟滞值。Qmeas：小区的测量质量，FDD小区由小区选择和重选质量测量信息元素设定，用CPICHEc/NoorCPICHRSCP表示。小区选择流程如下：2G→3G小区重选算法：(1)2G→3G小区重选判决条件：CPICHEc/No>FDD_QminCPICHRSCP>RLA_C+FDD_Qoffset(2)上述条件满足并保持5秒，才能重选到合适的3G小区。(3)如果距离上次重选在15秒内，FDD_Qoffset应该加上5dB。(4)手机从UTRAN小区重选到GSM小区的最初5秒内不能重选回UTRAN。连接状态下的2G/3G互操作:压缩模式与3G/2G切换：对于WCDMA终端，为了进行3G/2G的切换，需要启动频间/系统间的测量，就需要启动压缩模式。采用压缩模式也就意味着在发送和接收过程中，有部分时隙将不会用于数据传输，而专门用来进行频间/系统间测量。压缩模式帧的产生有二种方法：扩频因子减半法，通过增大业务的空口带宽，这样同一无线帧内部分时隙可以专门用来做频间/系统间测量，部分时隙专门用来做数据比特传输。高层调度法，实质是上层对传输数据的速率进行调控，在空口带宽不变的情况下同一无线帧内部分时隙可以专门用来做频间/系统间测量，部分时隙专门用来做数据比特传输。在压缩模式启动后，用于发送/接收（测量）的GAP可以放在一个无线帧内部，也可以放在两个无线帧之间。语音（CS域）业务的2G/3G切换：3．2．1切换原因：(1)基于无线环境的切换：RNC根据当前的无线环境状况，决定将UE切换到2G系统，RNC打开UE的系统间测量，根据UE的测量报告选择合适的目标小区，然后做出系统间切换的判决，执行切换流程；(2)基于业务性质的切换：CN在RAB指派的时候，要求RNC将此UE尽快切换到GSM。RNC收到RAB指派消息后，检查信元ServiceHandover，如果是HandovertoGSMshouldbeperformed，则启动UE的系统间测量，当有满足条件的GSM小区时，启动系统间切换流程；(3)定向重试：RNC发起定向重试的原因是基于系统负荷的考虑，当RNC侧的无线资源不满足RAB指派所要求的资源条件时，将UE切换到GSM小区；3．2．2切换流程：3G→2G流程：测量控制—>测量报告－>切换判决—>切换执行(1)UE在3G发起CS业务，由于覆盖原因信号质量变差，上报2D事件(2)RNC下发对GSM小区的测量控制(3)RNC给UE发起系统间测量控制，通知UE进行系统间测量，并下发系统间测量参数，同时下发压模参数。(4)随后UE检测到异系统邻区信号强度满足事件上报门限，上报测量报告(5)UE上报测量报告后，RNC发起重定位流程进行系统间切换2G→3G切换流程：测量控制—>测量报告－>切换判决—>切换执行RNC收到CN的RelcoationRequest，指示入局重定位请求，随后RNC通知NodeB建立无线链路，无线资源准备成功后给CN返回RelocationDetect和RelocationComplete消息，指示重定位成功。信令如下：数据（PS域）业务的2G/3G切换：3．3．1数据（PS域）业务的2G/3G切换概述：(1)3G切换到2G：非DCH状态时，由UE发起小区重选到GSM小区；DCH状态时由网络发起Cellchangeorder命令手机重选到GSM小区；(2)2G切换到3G：UE首先要进行小区重选，从GSM/GPRS小区重选到UTRAN小区，然后执行RRC建立流程，进入连接状态。3．3．2切换流程：3G切换到2G：测量控制—>测量报告－>切换判决—>切换执行(1)UE在3G发起CS业务，由于覆盖原因信号质量变差，上报2D事件(2)2D事件上报后，RNC下发系统间测量控制给UE，通知UE进行系统间测量，开启压缩模式，指示系统间测量参数(3)RNC给NodeB下发压缩模式参数(4)随后UE检测到异系统邻区信号强度满足事件上报门限，上报测量报告(5)收到测量报告3C后，RNC通知UE进行系统间小区变更，消息中携带目标GSM小区的基本参数(6)UE完成重选后，开始SRNC上下文交互流程，进行PDP上下文传递和缓存PDU的转发。最终释放IU口完成切换2G切换到3G流程：测量控制—>测量报告－>切换判决—>切换执行(1)UE以重选方式从2G切换到3G，首先发起RRC连接请求，原因为系统间小区重选(2)在RAC更新完成后，UE立即发起了ServiceRequset请求建立PS业务(3)CN回复ServiceAccept后下发RAB指派，PS业务建立并发业务下的2G/3G切换：3．4．1并发业务切换概述：因为GSM系统不支持并发业务，切换时PS业务将被挂起，仅CS业务进行系统间切换，待CS业务中止后PS再开始恢复。即在CS域切换完成并且呼叫结束后，PS域才开始通过前面提到的路由更新过程进行切换。3．4．2切换流程：测量控制—>测量报告－>切换判决—>切换执行(1)UE建立CS+PS并发业务，由于本小区信号变差，上报2D事件，RNC下发测量控制以及压缩模式参数，UE启动异系统测量(2)UE在异频测量中发现异系统信号强度满足测量报告门限，上报3C事件(3)RNC发起CS业务重定位流程，CS业务切换到2G，CN下发IU释放，原因为成功重定位；PS业务中断，但仍保持PMM连接态(4)UE在2G侧CS业务挂断后，PS业务要求恢复，RNC收到SRNS上下文请求，进行PDP上下文和数据PDU转发，2G侧PS业务恢复2G/3G互操作策略与优缺点对比：根据空闲状态和连接状下2G/3G互操作特点，目前各设备厂家支持的组网策略有三种，各自优缺点对比如下：方案一方案二方案三方案特点支持3G->2G的切换和3G->2G小区重选，不支持2G->3G话音的切换和2G->3G小区重选支持3G->2G的切换和3G<->2G双向小区重选，不支持2G->3G话音的切换支持2G<->3G的双向的切换和小区重选2G设备需要的改动不需要任何改动修改系统消息SI2ter增加WCDMA邻区信息；增加系统消息SI2quater；修改系统消息SI3方案二的修改+升级支持系统间切换时的测量控制、切换判决以及切换信令流程，2G系统的BSS和MSC都需要修改小区重选速度3G->2G通过小区重选实现，速度快；3G<->2G双向均通过小区重选实现，速度快同方案二组网风险业务保持过程中3G->2G可切换，2G->3G话音业务保持在2G的网络中BSC需要做软件的升级，有一定的风险BSS和MSC都需要做大的