GSM和TD-SCDMA切換機(jī)制的研究與改進(jìn)*

姜 華 萬曉榆 樊自甫

【摘要】文章介紹了GSM和TD-SCDMA系統(tǒng)間的切換技術(shù),根據(jù)基礎(chǔ)信令流程對切換過程的信令進(jìn)行了詳細(xì)的分析比較,并且從交換層面參照3GPP的相關(guān)協(xié)議,找到了切換失敗的根本原因,給出了解決方案。

【關(guān)鍵詞】TD-SCDMAGSM切換

1 引言

移動網(wǎng)絡(luò)需要從現(xiàn)有的第二代網(wǎng)絡(luò)(2G)向第三代網(wǎng)絡(luò)(3G)過渡。TD-SCDMA作為中國自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代移動通信系統(tǒng),在一些地區(qū)已經(jīng)開始商用。在建設(shè)初期,由于布網(wǎng)成本等原因,TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)無法一步實(shí)現(xiàn)全國范圍的覆蓋而取代GSM網(wǎng)絡(luò)。所以仍需依靠GSM網(wǎng)絡(luò),采用從GSM網(wǎng)絡(luò)向全TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡,這樣可以大大降低運(yùn)營商的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。這就使得TD-SCDMA與GSM系統(tǒng)間的切換顯得尤為重要。從現(xiàn)在的情況看,TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)將與現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)共存相當(dāng)一段時(shí)間,不同網(wǎng)絡(luò)之間的漫游和切換的問題日益為供應(yīng)商和運(yùn)營商所重視。

2 GSM和TD-SCDMA互切換介紹

TD-SCDMA切換GSM是指用戶在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)下,由于覆蓋或者負(fù)載等原因,發(fā)起的向GSM網(wǎng)絡(luò)的切換行為,其簡單流程如圖1所示:

GSM切換TD-SCDMA是指用戶在GSM網(wǎng)絡(luò)下,由于覆蓋或者負(fù)載等原因,發(fā)起的向TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的切換行為,其簡單流程如圖2所示:

圖2從GSM到TD-SCDMA切換的信令流程

3 GSM和TD-SCDMA切換存在的問題

現(xiàn)網(wǎng)中,TD-SCDMA用戶在通話時(shí)會往北電GSM的無線側(cè)切換,阿朗MSC Server收到大唐RNC發(fā)的relocation required消息以后,就向北電GSM MSC發(fā)送prepare handover request消息;北電GSM MSC在收到該消息以后,向阿朗MSC Server發(fā)送prepare handover ack消息,里面帶了切換號碼;阿朗MSC Server收到切換號碼以后,打包轉(zhuǎn)換MAP消息,向北電GSM MSC發(fā)送ISUP的IAM消息,所帶的被叫號碼就是北電GSM MSC發(fā)的切換號碼;北電GSM MSC回復(fù)ACM消息,阿朗MSC Server收到對端回復(fù)的ACM消息以后,就向TD-SCDMA無線側(cè)下發(fā)relocation command消息(注:此relocation command消息里帶了北電GSM MSC在prepare handover ack消息里發(fā)的L3消息,阿朗MSC Server對此L3消息不作處理,直接打包c(diǎn)opy給TD-SCDMA無線側(cè));無線側(cè)收到此relocation command以后,發(fā)給TD測試終端。終端收到消息以后,跟GSM無線側(cè)做同步,并且發(fā)送切換的請求消息給GSM無線側(cè),與GSM無線側(cè)進(jìn)行交互。

出現(xiàn)的問題:在阿朗MSC Server下發(fā)relocation command消息以后,終端向無線側(cè)發(fā)送failure消息,RNC收到失敗消息后就給阿朗MSC Server發(fā)送handover cancel消息,阿朗MSC Server收到該消息后,向北電GSM MSC發(fā)送abort消息,接著發(fā)送ISUP的REL消息結(jié)束此次切換。在與北電GSM切換失敗以后,阿朗在現(xiàn)場收取log文件,并比對在WCDMA下與北電切換成功的log,并沒有發(fā)現(xiàn)阿朗交換機(jī)下發(fā)的relocation command消息有不符合規(guī)范的地方。

L3消息是北電BSC構(gòu)造發(fā)給北電MSC的,然后北電MSC在prepare handover ack消息里把L3消息原樣發(fā)給了阿朗交換機(jī),阿朗交換機(jī)不做任何修改地透傳給終端。在阿朗交換機(jī)下發(fā)的relocation command消息里沒有不符合規(guī)范的參數(shù)的情況下,阿朗認(rèn)為終端需要識別什么樣的參數(shù),需要北電BSC來發(fā),如果BSC發(fā)不了,則需要北電BSC進(jìn)行升級來支持。

在北電GSM BSC/MSC不升級的情況下,阿朗比對了華為切換北電時(shí)發(fā)的prepare handover request消息,發(fā)現(xiàn)華為發(fā)的消息里比阿朗發(fā)的消息多了三個ie(這三個ie在3GPP規(guī)范里都是可選參數(shù)),因此阿朗研發(fā)了一個補(bǔ)丁,讓阿朗交換機(jī)發(fā)的prepare handover request消息與華為交換機(jī)發(fā)的該消息帶的ie一樣。在阿朗打了補(bǔ)丁以后,再進(jìn)行與北電的切換,prepare handover request消息與華為發(fā)的消息帶的ie是一樣的,同時(shí)北電MSC給阿朗交換機(jī)回復(fù)的prepare handover ack消息里帶的L3消息也與北電MSC回復(fù)給華為交換機(jī)的prepare handover ack消息里帶的L3消息是一樣的。

阿朗交換機(jī)向大唐RNC下發(fā)relocation command(帶著與華為L3消息一樣的relocation command),但是切換仍然不能成功,手機(jī)還是上報(bào)協(xié)議錯誤。阿朗決定需要更多的無線側(cè)的log來定位問題,而交換層面上已經(jīng)沒有ie可以修改了。阿朗又做了一次與北電的切換,并收取了E、Iu接口的消息,大唐的工程師幫忙收取了Iub、Uu接口的消息,華為無線側(cè)工程師也幫忙收取了華為與北電切換時(shí)的Iub、Uu、Iu接口消息。

4 問題的分析和定位

阿朗在收集了各方提供的消息和log以后,通過分析發(fā)現(xiàn),阿朗下發(fā)給大唐RNC的relocation command消息是:

SCCP_MSU[0x217]0x00 0x2C 0x20 0x02 0x00 0x28 0x00 0x00 0x01 0x00 0x0E 0x40 0x21 0x20 0x06 0x2B 0x33 0x59 0x0E 0x70 0x5F 0xB2 0x05 0xD0 0x62 0x00 0x00 0x00 0x00 0x01 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x01 0x50 0x63 0x21 0x72 0x01 0x07 0x00 0x00(其中標(biāo)注藍(lán)色字的是L3消息)

大唐RNC收到該消息以后,直接把消息透傳給了終端,華為與北電切換成功時(shí)華為無線側(cè)提供的log見圖3。

這是華為交換機(jī)下發(fā)給RNC的relocation command消息,包含的L3消息是:63 2b 30 50 09 11 87 af 05 d0 62 00 00 00 00 00 00 80 00 00 00 50 10 aa 00 00 00 63 21 72 01 7f。

圖4是華為RNC下發(fā)給終端的relocation command消息,該消息里帶的L3消息是:63 2b 30 50 09 11 87 af 05 d0 62 00 00 00 00 00 00 80 00 00 00 50 10 aa 00 00 00 63 21 72 01 7f 90(90 Cipher Mode Setting,9是IE,SC=0是不加密)。

綜合華為無線側(cè)提供的消息截圖來看,華為RNC在收到華為交換機(jī)下發(fā)的relocation command消息里帶的L3消息以后,向終端下發(fā)消息時(shí),在該消息里的L3消息后面加了個ie,即“90”。而這個ie,就是之前提到過的必須要帶的cipher mode ie;也正是這個ie,才導(dǎo)致了切換失敗。

5 解決辦法

阿朗在交換層面符合規(guī)范的情況下,已經(jīng)修改了所有可能導(dǎo)致問題的ie,并確保阿朗交換機(jī)下發(fā)的relocation command消息完全符合規(guī)范。因此,這個問題如果要得到解決,阿朗給出的建議是:

(1)北電BSC、MSC升級,來支持TD-SCDMA和GSM互操作;

(2)大唐RNC在收到阿朗交換機(jī)下發(fā)的relocation command消息以后,向終端下發(fā)消息時(shí),在該消息里的L3消息后面帶一個加密的ie,來實(shí)現(xiàn)阿朗TD-SCDMA與北電GSM的語音成功切換。

3G_MSC在向2G_MSC發(fā)送Map_Prepair_Handover消息時(shí),在打包于其中的A接口Ho_Request消息中帶上符合R98協(xié)議的IE:Chosen_encryption_algorism。當(dāng)3G_MSC收到2G_MSC回復(fù)的HO_PREP_ACK消息后,判斷打包在其中的層3消息handover command中是否帶了cipher mode setting。如果帶了該IE,透傳該消息,不做任何處理。如果沒有帶,則表明2G_BSC要求切換前后的加密模式不發(fā)生變化;這樣3G_MSC可在層3消息handover command中填上該IE再發(fā)給RNC,該IE所表示的加密算法就是發(fā)往2G的prepair handover的Chosen_encryption_algorism所表示的算法。

6 結(jié)束語

在移動通信技術(shù)中,切換技術(shù)是確保移動性的最關(guān)鍵的技術(shù)之一,它直接影響整個系統(tǒng)的性能。對于TD-SCDMA運(yùn)營商來說,TD-SCDMA與GSM系統(tǒng)之間的切換方式、原則和策略至關(guān)重要。TD-SCDMA與GSM網(wǎng)絡(luò)共存的問題很多,如何引導(dǎo)用戶向TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)遷移,如何信守承諾為用戶提供高質(zhì)量的無縫覆蓋以及多樣化、高速率的業(yè)務(wù)體驗(yàn),這是TD-SCDMA商用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營必然會面臨的問題,也是TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不同于GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一個顯著特點(diǎn)。

收稿日期:2009年7月27日

*資助項(xiàng)目:重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(KJ050512,KJ050513)、重慶市科委自然科學(xué)基金項(xiàng)目(CSTC 2005BB2054)、重慶郵電學(xué)院青年教師基金項(xiàng)目(A2005-26)。