楊巧蓮 郝云飛

[摘要]利用成熟的GSM網(wǎng)絡(luò)支持3G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維與發(fā)展，是當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商的必然選擇。文章從雙網(wǎng)合一的角度介紹了WCDMA與GSM網(wǎng)絡(luò)互操作當(dāng)中的切換和重選過(guò)程，著重分析了其中異系統(tǒng)切換的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)網(wǎng)間切換控制的參數(shù)控制和流程進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]WCDMAGSM切換話(huà)音業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

1緒言

對(duì)3G運(yùn)營(yíng)商而言，利用成熟的GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)合一是3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期保證通信服務(wù)質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的重要手段。而要讓兩種移動(dòng)通信技術(shù)能夠互相支持、承載對(duì)方的業(yè)務(wù)，就必須實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)間的自由切換。因此，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間切換對(duì)于發(fā)展3G網(wǎng)絡(luò)有非常重要的意義。

切換是指終端在業(yè)務(wù)連接狀態(tài)下，保持業(yè)務(wù)服務(wù)基本不變，無(wú)線(xiàn)承載由目前小區(qū)改為相鄰小區(qū)的操作過(guò)程。目標(biāo)小區(qū)和源小區(qū)是否是相同無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)RAT(Radio Access Technology)決定了切換是Intra-RAT還是需要執(zhí)行異系統(tǒng)操作的Inter-RAT方式。

2系統(tǒng)間操作

2.1WCDMA-GSM小區(qū)選擇與重選

UE監(jiān)聽(tīng)尋呼信息和系統(tǒng)消息，進(jìn)行周期性的無(wú)線(xiàn)測(cè)量，評(píng)估是否需要進(jìn)行小區(qū)重選。如果滿(mǎn)足小區(qū)重選觸發(fā)機(jī)制，UTRAN將會(huì)啟動(dòng)小區(qū)重選到新的小區(qū)。有別于GSM的是，應(yīng)用于WCDMA的小區(qū)選擇與重選算法的對(duì)象不僅限于信號(hào)強(qiáng)度，而且還考慮信號(hào)質(zhì)量的好壞程度，測(cè)量包括UE當(dāng)前登錄或服務(wù)小區(qū)及相鄰小區(qū)CPICH的RSCP和Ec/No。

小區(qū)選擇分為基于存儲(chǔ)信息的小區(qū)選擇(Stored Information Cell Selection)和初始小區(qū)選擇(Intial Cell Selection)，前者用于UE已知上次使用過(guò)的載頻頻率，當(dāng)UE不知道WCDMA無(wú)線(xiàn)信道頻率時(shí)，則使用初始小區(qū)選擇。

小區(qū)重選流程是通過(guò)事件觸發(fā)方式啟動(dòng)的，可能觸發(fā)的事件可以包括以下任意一種情況：UE登錄的小區(qū)信號(hào)惡化，UE在駐留狀態(tài)發(fā)現(xiàn)有更好的鄰小區(qū)，UE在某個(gè)小區(qū)進(jìn)入限制服務(wù)狀態(tài)，UE在連接模式下處于CELL-FACH狀態(tài)。

UE通過(guò)滿(mǎn)足排序算法的相關(guān)小區(qū)的次序來(lái)確定重選目標(biāo)，并執(zhí)行重選過(guò)程。有關(guān)排序算法如下：

R(serving)=Qmeas(s)+qHyst(s)

R(neighbor)=Qmeas(n)-qOffset(s, n)

其中：Qmeas是接收信號(hào)的測(cè)量值，對(duì)WCDMA而言，該值為CPICH Ec/No或CPICH RSCP；對(duì)GSM而言，該值為BCCH的接收信號(hào)強(qiáng)度Rxlev；參數(shù)qHyst(s)是服務(wù)小區(qū)的遲滯值，UE可以從系統(tǒng)信息中獲取；參數(shù)qQffset(s,n)是服務(wù)小區(qū)到鄰小區(qū)的偏移值，用于推移小區(qū)邊界，UE也可以從服務(wù)小區(qū)的系統(tǒng)信息中獲取。

小區(qū)選擇及重選的一般流程如圖1所示：

2.2GSM-WCDMA小區(qū)重選

GSM的異系統(tǒng)選擇和小區(qū)選擇流程與前述類(lèi)似，不復(fù)贅述。為了實(shí)現(xiàn)小區(qū)順利重選到WCDMA系統(tǒng)，UE會(huì)監(jiān)聽(tīng)當(dāng)前服務(wù)小區(qū)所定義的相鄰WCDMA小區(qū)的CPICH，相鄰WCDMA小區(qū)的相關(guān)信息在當(dāng)前GSM服務(wù)小區(qū)的BCCH信道上廣播。重選到WCDMAJJ、區(qū)的算法與重選到GSM小區(qū)的算法類(lèi)似，但由于WCDMA與GSM系統(tǒng)在調(diào)制方式上的差異，因而在評(píng)估測(cè)量信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量的方法上有所不同，對(duì)于WCDMA小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量會(huì)引入一種映射關(guān)系，使其測(cè)量值能與GSM信號(hào)強(qiáng)度值具有可比性。在GSM空閑模式、GPRS/EDGE的Ready狀態(tài)和Standby狀態(tài)下，適用這種小區(qū)重選映射排列算法。如果滿(mǎn)足下列算式，那么具備多接入技術(shù)的UE將會(huì)重選到WCDMA小區(qū)：

CIPICH Ec/No＞FDDQMIN

CPICH RSCP＞RLA(s+n)+FDDOOFF

RLA(s+n)為當(dāng)前服務(wù)小區(qū)和6個(gè)最強(qiáng)鄰小區(qū)(GSM/GPRS/EDGE小區(qū))的信號(hào)強(qiáng)度平均值，其平均算法是在3到5秒內(nèi)對(duì)每個(gè)BA list里的測(cè)量頻率取至少5個(gè)采樣點(diǎn)，然后把不同頻率的采樣值進(jìn)行平均；RLA C表示在GSM附著的UE，RLA_P表示在GPRS/EDGE附著的UE，s+n=當(dāng)前服務(wù)GSM小區(qū)+相鄰GSM小區(qū)；FDDQMI/V是WCDMA/小區(qū)作為小區(qū)重選對(duì)象應(yīng)具備的最低信號(hào)質(zhì)量CPICH Ec/No，F(xiàn)DDQOFF是控制GSM-WCDMA小區(qū)重選算法的關(guān)鍵參數(shù)，表征GSM和WCDM小區(qū)間的信號(hào)強(qiáng)度的偏移量。

上述算式要求成立且持續(xù)時(shí)間超過(guò)一定遲滯時(shí)間，以避免返回GSM的乒乓效應(yīng)。同時(shí)，重選到WCDMA后的短時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)DDOOFF需額外增加一個(gè)閥值，避免產(chǎn)生立即向GSM切換的乒乓效應(yīng)。

3話(huà)音業(yè)務(wù)

3.1WCDMA-GSM

從WCDMA到GSM的切換過(guò)程是由RNC發(fā)起的。在無(wú)線(xiàn)側(cè)，uE主要測(cè)量GSM網(wǎng)絡(luò)的BCCH信道的信號(hào)強(qiáng)度RSSI值，再由GSM Filter Coefficient參數(shù)篩選以確保信號(hào)的可靠性。在觸發(fā)之前還需要UE測(cè)量驗(yàn)證GSM小區(qū)的BSIC及合法性。

信令流程如圖2所示：首先是UE根據(jù)UMTS小區(qū)廣播信息中的參數(shù)配置進(jìn)行壓縮模式測(cè)量，RNC根據(jù)UE上報(bào)的測(cè)量報(bào)告做出切換的判決。當(dāng)RNC確定切換后，就會(huì)向CN發(fā)送一個(gè)Relocation Required消息，其中包含了目標(biāo)小區(qū)的ID、手機(jī)配置和安全加密等信息。然后，3G-MSC將對(duì)RANAP(Radio Access Network Application Part)信令和GSM-BSSAP(Base Station System Application Part)信令進(jìn)行解析和匹配，通過(guò)MAPE接口發(fā)送給GSM-MSC。在GSM網(wǎng)絡(luò)分配資源后，就通過(guò)CN發(fā)送一個(gè)Relocation Command給SRNC，通知切換。SRNC會(huì)掛起分配給UE的RAB。以便切換失敗后UE返回時(shí)用，直到收到CN的Release Command才釋放原有鏈接的資源。

3.2GSM-WCDMIA

如果WCDMA網(wǎng)絡(luò)有較高的優(yōu)先級(jí)，則雙模UE會(huì)周期性測(cè)量以尋求返回UMTS網(wǎng)絡(luò)。升級(jí)后的GSM網(wǎng)絡(luò)采用QSI、QSC兩個(gè)參數(shù)來(lái)控制向WCDMA網(wǎng)絡(luò)的切換。其中，QSI參數(shù)針對(duì)空閑模式和GPRS/EDGE分組切換模式，由BCCH或者PBCCH廣播下發(fā)；QSC參數(shù)針對(duì)的是話(huà)音激活模式，由SACCH廣播下發(fā)。

信令流程為：GSM-BSC發(fā)起切換，通過(guò)MAPE接口向3G-MSC發(fā)起切換請(qǐng)求，并且在Handover Required信令中加入專(zhuān)門(mén)控制RNC的iE(information Element)參數(shù)。3G-MSC向GSM-MSC發(fā)回加密信息。在這個(gè)流程中，3G-

MSC把來(lái)自GSM系統(tǒng)的BSSAP信令翻譯成3G-RANAP信令。

GSM向WCDMA切換的判決和執(zhí)行過(guò)程與WCDMA向GSM的切換基本相同(圖2)。無(wú)線(xiàn)參數(shù)配置時(shí)，需要把參數(shù)3G_Search_Prio設(shè)置為1，UE才能把3G網(wǎng)絡(luò)置為更高優(yōu)先級(jí)，并完成對(duì)WCDMA覆蓋的測(cè)量。測(cè)量對(duì)象既可以是側(cè)重覆蓋的RSCP，也可以是側(cè)重質(zhì)量的Ec/No，由FDD_REP_QUANT參數(shù)“0/1”置位來(lái)決定。

4數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

WCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包含CS域和PS域兩種類(lèi)型。圖3所示是WCDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖：

4.1CS切換

在電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)只進(jìn)行WCDMA到GSM的單向切換。信令協(xié)商可以通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)或者3G網(wǎng)絡(luò)的MSC升級(jí)，實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)間的信令解析和信令過(guò)程的完全匹配。對(duì)干RNC來(lái)說(shuō)類(lèi)似啟動(dòng)了一次Inter-RAT的電路域切換，但是對(duì)于GSM的MSC來(lái)說(shuō)，只是處理了一次局間切換。

4.2PS切換

分組業(yè)務(wù)狀態(tài)下，RNC根據(jù)UE的壓縮模式測(cè)量報(bào)告做判決。如果RNC決定進(jìn)行小區(qū)重選，UE首先進(jìn)入空閑模式，開(kāi)始重選接入GSM網(wǎng)絡(luò)，然后向GPRS/EDGE-SGSN發(fā)起路由區(qū)更新請(qǐng)求。3G-SGSN則會(huì)把PDP上下文數(shù)據(jù)、加密信息和QoS參數(shù)等數(shù)據(jù)按照協(xié)議規(guī)定翻譯成GPRS/EDGE標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)送給GPRS/EDGE-SGSN，以便其修改在3G-GGSN上的PDP數(shù)據(jù)。小區(qū)重選后的PDP上下文傳遞將會(huì)在GPRS/EDGE-SGSN和原來(lái)的3G-GGSN間實(shí)現(xiàn)。切換過(guò)程完成后，3G-GGSN指示RNC釋放無(wú)線(xiàn)承載的鏈路和資源。對(duì)于分組域切換，WCDMA系統(tǒng)也支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)輔助的盲小區(qū)重選。

在WCDMA實(shí)際運(yùn)營(yíng)中還存在CS業(yè)務(wù)和PS業(yè)務(wù)并發(fā)的情況，在GSM中是通過(guò)升級(jí)DTM(Dual Transfer Mode)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間切換的要求。如果GSM網(wǎng)絡(luò)不具備該功能，則在CS業(yè)務(wù)完成切換后，RNC將直接釋放PS業(yè)務(wù)資源。

基于GSM網(wǎng)絡(luò)的GPRS/EDGE業(yè)務(wù)向WCDMA網(wǎng)絡(luò)切換實(shí)際中很少見(jiàn)，其過(guò)程與空閑模式下的小區(qū)重選過(guò)程基本一致。但這個(gè)過(guò)程并不是一個(gè)真正的切換。數(shù)據(jù)發(fā)送不可避免受到影響。

5總結(jié)

在WCDMA建網(wǎng)初期，3G與2G網(wǎng)絡(luò)間的有效切換操作對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)發(fā)展具有重要意義。大量的話(huà)音業(yè)務(wù)可考慮由GSM網(wǎng)絡(luò)來(lái)分擔(dān)，減輕WCDMA系統(tǒng)的負(fù)荷；對(duì)于分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，首先要保證在3G覆蓋不足時(shí)能提供GPRS/EDGE支撐，其次要盡量讓GPRS/EDGE業(yè)務(wù)能切換到WCDMA系統(tǒng)以提供更好的數(shù)據(jù)服務(wù)，提高用戶(hù)感知水平。