WCDMA系統間切換關鍵技術

楊巧蓮 郝云飛

[摘要]利用成熟的GSM網絡支持3G網絡的運維與發展，是當前運營商的必然選擇。文章從雙網合一的角度介紹了WCDMA與GSM網絡互操作當中的切換和重選過程，著重分析了其中異系統切換的幾項關鍵技術，并對網間切換控制的參數控制和流程進行了探討。

[關鍵詞]WCDMAGSM切換話音業務數據業務

1緒言

對3G運營商而言，利用成熟的GSM網絡實現雙網合一是3G網絡發展初期保證通信服務質量、運營網絡的重要手段。而要讓兩種移動通信技術能夠互相支持、承載對方的業務，就必須實現兩網間的自由切換。因此，實現系統間切換對于發展3G網絡有非常重要的意義。

切換是指終端在業務連接狀態下，保持業務服務基本不變，無線承載由目前小區改為相鄰小區的操作過程。目標小區和源小區是否是相同無線接入技術RAT(Radio Access Technology)決定了切換是Intra-RAT還是需要執行異系統操作的Inter-RAT方式。

2系統間操作

2.1WCDMA-GSM小區選擇與重選

UE監聽尋呼信息和系統消息，進行周期性的無線測量，評估是否需要進行小區重選。如果滿足小區重選觸發機制，UTRAN將會啟動小區重選到新的小區。有別于GSM的是，應用于WCDMA的小區選擇與重選算法的對象不僅限于信號強度，而且還考慮信號質量的好壞程度，測量包括UE當前登錄或服務小區及相鄰小區CPICH的RSCP和Ec/No。

小區選擇分為基于存儲信息的小區選擇(Stored Information Cell Selection)和初始小區選擇(Intial Cell Selection)，前者用于UE已知上次使用過的載頻頻率，當UE不知道WCDMA無線信道頻率時，則使用初始小區選擇。

小區重選流程是通過事件觸發方式啟動的，可能觸發的事件可以包括以下任意一種情況：UE登錄的小區信號惡化，UE在駐留狀態發現有更好的鄰小區，UE在某個小區進入限制服務狀態，UE在連接模式下處于CELL-FACH狀態。

UE通過滿足排序算法的相關小區的次序來確定重選目標，并執行重選過程。有關排序算法如下：

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

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

其中：Qmeas是接收信號的測量值，對WCDMA而言，該值為CPICH Ec/No或CPICH RSCP；對GSM而言，該值為BCCH的接收信號強度Rxlev；參數qHyst(s)是服務小區的遲滯值，UE可以從系統信息中獲取；參數qQffset(s,n)是服務小區到鄰小區的偏移值，用于推移小區邊界，UE也可以從服務小區的系統信息中獲取。

小區選擇及重選的一般流程如圖1所示：

2.2GSM-WCDMA小區重選

GSM的異系統選擇和小區選擇流程與前述類似，不復贅述。為了實現小區順利重選到WCDMA系統，UE會監聽當前服務小區所定義的相鄰WCDMA小區的CPICH，相鄰WCDMA小區的相關信息在當前GSM服務小區的BCCH信道上廣播。重選到WCDMAJJ、區的算法與重選到GSM小區的算法類似，但由于WCDMA與GSM系統在調制方式上的差異，因而在評估測量信號的強度和質量的方法上有所不同，對于WCDMA小區信號強度的測量會引入一種映射關系，使其測量值能與GSM信號強度值具有可比性。在GSM空閑模式、GPRS/EDGE的Ready狀態和Standby狀態下，適用這種小區重選映射排列算法。如果滿足下列算式，那么具備多接入技術的UE將會重選到WCDMA小區：

CIPICH Ec/No＞FDDQMIN

CPICH RSCP＞RLA(s+n)+FDDOOFF

RLA(s+n)為當前服務小區和6個最強鄰小區(GSM/GPRS/EDGE小區)的信號強度平均值，其平均算法是在3到5秒內對每個BA list里的測量頻率取至少5個采樣點，然后把不同頻率的采樣值進行平均；RLA C表示在GSM附著的UE，RLA_P表示在GPRS/EDGE附著的UE，s+n=當前服務GSM小區+相鄰GSM小區；FDDQMI/V是WCDMA/小區作為小區重選對象應具備的最低信號質量CPICH Ec/No，FDDQOFF是控制GSM-WCDMA小區重選算法的關鍵參數，表征GSM和WCDM小區間的信號強度的偏移量。

上述算式要求成立且持續時間超過一定遲滯時間，以避免返回GSM的乒乓效應。同時，重選到WCDMA后的短時間內，FDDOOFF需額外增加一個閥值，避免產生立即向GSM切換的乒乓效應。

3話音業務

3.1WCDMA-GSM

從WCDMA到GSM的切換過程是由RNC發起的。在無線側，uE主要測量GSM網絡的BCCH信道的信號強度RSSI值，再由GSM Filter Coefficient參數篩選以確保信號的可靠性。在觸發之前還需要UE測量驗證GSM小區的BSIC及合法性。

信令流程如圖2所示：首先是UE根據UMTS小區廣播信息中的參數配置進行壓縮模式測量，RNC根據UE上報的測量報告做出切換的判決。當RNC確定切換后，就會向CN發送一個Relocation Required消息，其中包含了目標小區的ID、手機配置和安全加密等信息。然后，3G-MSC將對RANAP(Radio Access Network Application Part)信令和GSM-BSSAP(Base Station System Application Part)信令進行解析和匹配，通過MAPE接口發送給GSM-MSC。在GSM網絡分配資源后，就通過CN發送一個Relocation Command給SRNC，通知切換。SRNC會掛起分配給UE的RAB。以便切換失敗后UE返回時用，直到收到CN的Release Command才釋放原有鏈接的資源。

3.2GSM-WCDMIA

如果WCDMA網絡有較高的優先級，則雙模UE會周期性測量以尋求返回UMTS網絡。升級后的GSM網絡采用QSI、QSC兩個參數來控制向WCDMA網絡的切換。其中，QSI參數針對空閑模式和GPRS/EDGE分組切換模式，由BCCH或者PBCCH廣播下發；QSC參數針對的是話音激活模式，由SACCH廣播下發。

信令流程為：GSM-BSC發起切換，通過MAPE接口向3G-MSC發起切換請求，并且在Handover Required信令中加入專門控制RNC的iE(information Element)參數。3G-MSC向GSM-MSC發回加密信息。在這個流程中，3G-

MSC把來自GSM系統的BSSAP信令翻譯成3G-RANAP信令。

GSM向WCDMA切換的判決和執行過程與WCDMA向GSM的切換基本相同(圖2)。無線參數配置時，需要把參數3G_Search_Prio設置為1，UE才能把3G網絡置為更高優先級，并完成對WCDMA覆蓋的測量。測量對象既可以是側重覆蓋的RSCP，也可以是側重質量的Ec/No，由FDD_REP_QUANT參數“0/1”置位來決定。

4數據業務

WCDMA數據業務包含CS域和PS域兩種類型。圖3所示是WCDMA和GSM網絡雙網結構圖：

4.1CS切換

在電路域數據業務只進行WCDMA到GSM的單向切換。信令協商可以通過GSM網絡或者3G網絡的MSC升級，實現兩網間的信令解析和信令過程的完全匹配。對干RNC來說類似啟動了一次Inter-RAT的電路域切換，但是對于GSM的MSC來說，只是處理了一次局間切換。

4.2PS切換

分組業務狀態下，RNC根據UE的壓縮模式測量報告做判決。如果RNC決定進行小區重選，UE首先進入空閑模式，開始重選接入GSM網絡，然后向GPRS/EDGE-SGSN發起路由區更新請求。3G-SGSN則會把PDP上下文數據、加密信息和QoS參數等數據按照協議規定翻譯成GPRS/EDGE標準，發送給GPRS/EDGE-SGSN，以便其修改在3G-GGSN上的PDP數據。小區重選后的PDP上下文傳遞將會在GPRS/EDGE-SGSN和原來的3G-GGSN間實現。切換過程完成后，3G-GGSN指示RNC釋放無線承載的鏈路和資源。對于分組域切換，WCDMA系統也支持數據庫輔助的盲小區重選。

在WCDMA實際運營中還存在CS業務和PS業務并發的情況，在GSM中是通過升級DTM(Dual Transfer Mode)技術實現系統間切換的要求。如果GSM網絡不具備該功能，則在CS業務完成切換后，RNC將直接釋放PS業務資源。

基于GSM網絡的GPRS/EDGE業務向WCDMA網絡切換實際中很少見，其過程與空閑模式下的小區重選過程基本一致。但這個過程并不是一個真正的切換。數據發送不可避免受到影響。

5總結

在WCDMA建網初期，3G與2G網絡間的有效切換操作對網絡運營發展具有重要意義。大量的話音業務可考慮由GSM網絡來分擔，減輕WCDMA系統的負荷；對于分組數據業務，首先要保證在3G覆蓋不足時能提供GPRS/EDGE支撐，其次要盡量讓GPRS/EDGE業務能切換到WCDMA系統以提供更好的數據服務，提高用戶感知水平。