ＴＤ和ＧＳＭ互操作無線參數設置策略探討

陸小鹿　戈　玲

【摘要】TD-GSM互操作對于TD網絡優化非常重要，對于不同的設備廠商，不同的覆蓋場景設置優化的參數策略，可以提升TD網絡客戶感知。文章探討了當前網絡情況下TD-GSM互操作重選和切換的流程和參數設計策略，并指出，隨著網絡覆蓋和技術的發展，設置策略也需要動態調整。

【關鍵詞】互操作參數策略 重選切換

1 前言

中國移動TD網絡發展迅速，在試點城市的多數主要干道上已經做到了連續覆蓋，但是與GSM網絡超過10年的建設規模比起來，在覆蓋上依然有一定的差距。同時，TD頻段傳播能力不如GSM頻段，表1是測試場得到的TD和2G系統傳播損耗對比。可以看出，TD頻段傳播能力與900MHz相比還有一定差距，特別是在投射和繞射上的差距更大。這就導致了在未專門覆蓋的橋洞、未建TD室內分布系統的室內環境中，TD的場強可能遠低于GSM。實際測試也表明，在TD基站密集的區域，也存在一些TD弱覆蓋“碎片”。

顯然，依托現有GSM的覆蓋優勢，利用TD-GSM的互操作能讓TD用戶利用GSM信號享受“無縫覆蓋”，是提升TD用戶感知的重要一環。中國移動對TD-GSM互操作進行了大量的測試和探討，其中，2008年在深圳TD網絡開展了TD-GSM互操作無線側參數設置研究，在TD-GSM互操作上積累了一些經驗，本文將介紹深圳TD網絡得到的一些經驗和策略。

2 互操作功能簡介

TD和GSM的互操作包括終端在TD和GSM之間的切換和重選，在實際網絡中支持圖1的5種TD-GSM互操作。目前GSM網的語音通話不能切換到TD網絡，TD側的視頻電話也不能切換到GSM網絡。

TD-GSM互操作是基于測量和判決的雙向重選/切換，作為運營商可以通過設置參數來實現改善客戶感知和控制用戶流向的意圖。TD-GSM互操作設計策路要考慮廠商的設備特性、區域TD和GSM的覆蓋特性。前期功能測試表明，單一的策略會導致TD網絡性能的大幅下降，客戶感知也會受到明顯影響。所以本次研究主要是探討在各種場景下，采取何種策略，不同的設備采用怎樣的參數配置，才能落實TD-GSM互操作參數配置的總體策略：兼顧用戶感知和網絡資源的利用。在這個總體策略指導下，我們開展了互操作參數設置的研究，包括TD到GSM重選流程和參數設置策略、GSM到TD重選流程和參數設置策略和TD到GSM切換流程和參數設置策略。

3 TD到GSM重選流程和參數策略

TD網絡可以通過參數控制打開或關閉同頻段測量、異頻段測量、異系統測量等，從而控制跨頻率、跨頻段、跨系統的小區重選。涉及跨系統小區重選的核心參數是Ssearch,RAT，對于一個當前TD 服務小區，取其Srxlev作為Sx，則有以下判斷準則：

◆如果Sx > Ssearch,RAT，UE 不進行跨系統的小區重選測量；

◆如果Sx <=Ssearch,RAT，UE 進行跨系統的小區重選測量；

◆如果服務小區沒有設置Ssearch,RAT參數，則始終進行跨系統的小區重選測量。

顯然通過控制Ssearch,RAT可以控制何時進行異系統小區重選的測試。

觸發測量后，對于滿足重選備選條件的小區，終端要根據測量結果對其進行排序，排序的R 準則計算如下：

◆Rs = Qmeas,s + Qhysts

◆Rn = Qmeas,n - Qoffsets,n - TOn * (1－ Ln)

其中：

TOn = TEMP_OFFSETn * W(PENALTY_TIMEn－Tn)

Ln = 0 if HCS_PRIOn = HCS_PRIOs

Ln = 1 if HCS_PRIOn <> HCS_PRIOs

W(x) = 0 for x < 0

W(x) = 1 for x >= 0

Qmeas 是一個接收質量衡量值，對于TDD 系統來說，該值由TDD 小區的P-CCPCH RSCP（接收信號碼域功率）平均值獲得，對于GSM 系統，該值由GSM 小區的接收信號電平平均值獲得；

Qhysts 是服務小區的遲滯量，是為了適當提升服務小區的優先級；

Qoffset s,n 是小區n相對于服務小區的偏移，用于獨立控制服務小區的各個鄰小區的重選優先級，在偏移量的設置上，可以對GSM、TD鄰小區配置不同的值，使終端傾向性的選擇不同的無線接入網絡；

TOn是臨時偏移，用于在重選中添加臨時偏移量，避免乒乓重選。

終端根據以上R準則獲得的Rn和Rs比較，確認是否需要小區重選，如果相鄰GSM小區的Rn值優于當前TD服務小區的Rs值并維持一定的時間Treselections，則進行小區重選，選擇新的2G小區駐留，讀它的廣播消息，小區重選結束。如果位置區發生變化，則還需要進行位置更新流程。

以上這些參數中，服務小區參數在系統消息SIB3中5發送，鄰小區參數在系統消息SIB11中發送。系統主要可以通過這些參數的設置，控制終端優選某個網絡。現在不同廠家對各種參數的支持程度不同，根據現狀，本文建議涉及使用Ssearch,RAT、Qhysts、Treselections三個參數，其余參數作為后期優化手段，在廠家協助下可做適當應用。

TD到2G重選的信令流程如圖2所示：

參數需要結合TD-GSM互操作總體策略來設置，在TD網絡建設初期，可以考慮通過2G網絡來彌補TD覆蓋的不足。所以當TD信號不能提供要求的服務質量時，就需要讓TD用戶重選到GSM網絡。

根據3GPP規范，TD網絡到GSM的重選是根據TD導頻信號的場強來決定是否開啟互操作測量的。顯然，我們只要分析得到TD網絡服務質量下降的信號場強，就可以決定這個門限。根據一般的廠家測試，TD網絡的最低要求門限一般都在-103dBm左右。但是目前由于TD設備及實際干擾的情況，要滿足服務的TD場強要比這個高。我們采用了撥測的方式來決定。測試中我們發現部分終端TD導頻信號在-95dBm以下時，存在無法被叫的情況。所以，我們認為TD發展初期，Ssearch,RAT=-95dBm是一個比較合適的設置。

對于GSM網絡的強度要求Qhysts，我們認為應該根據當地GSM網絡情況確定。為了避免過于容易重選到GSM網絡，我們認為Qhysts = 4dB，Treselections=2s比較合適，最終的參數組合如表2所示。

4 GSM到TD重選流程和參數策略

GSM的小區重選過程和TD類似，對于GSM和TD混合組網的場合，在GSM的系統消息中有一個廣播參數Qsearch_I，其作用和TD系統中用于啟動異系統測量的門限參數Ssearch,RAT類似，其定義和取值含義如表3所示：

可以通過Qsearch_I參數和目前服務GSM小區的平均接收信號電平RLA_C值的比較來控制，可實現總是進行異系統測量重選、從不進行異系統測量重選、或在一定電平值條件下進行跨系統測量重選。

當允許進行TD和GSM系統間重選時，BSC需依照協議44.018在BCCH廣播消息SI2Quater和SACCH的MEASUREMENT INFORMATION消息（用于切換）中向手機發送TDD小區測量參數和相鄰TDD小區信息列表。當同時存在FDD小區和TDD小區時，按照協議48.018，TDD小區列表在SI2Quater消息和MEASUREMENT INFORMATION消息中排在FDD小區的后面發送。

如果TD 小區重選列表包含了TD的頻點信息，手機至少每5秒更新一次服務小區RLA_C和6個最強非服務2G小區的接收電平。終端重選到一個TD小區時，還必須滿足以下條件并延續5秒。TDD_Offset的參數定義如表4所示：

TDD_Qoffset參數在系統消息中下發。當這些條件都滿足時，終端就發起向TDD小區的重選，并駐留到TDD 小區，讀取TDD小區的系統信息。當存在多個TDD小區滿足以上條件時，終端選擇RSCP值最大的TDD小區駐留。

所以，可以看到，通過控制Qsearch_I、TDD_Qoffset參數，即可控制2G向TD的重選。

2G重選到TD的信令流程如圖3所示：

顯然，GSM重選到TD網絡支持多種策略，但基本是基于TD和GSM信號場強差來判斷的。如果我們按照TD用戶在能夠滿足質量需要的前提下盡量使用TD網絡，參數的設置策略建議如表5所示：

這時，終端不斷測量TD場強，只要RSCPTD-PGSM > X，（X是TDD_Offset對應dB值），就可以開始重選到TD的流程。但是如果X過大，考慮到GSM的傳播能力較強，可能會導致用戶難以重選到TD，所以我們一般都選擇X<= -16dB。這樣存在的風險在于，如果2G場強弱于-79dBm，且TD場強也弱于-95dBm時，有可能存在滿足上面重選條件、而TD信號場強低于-95dBm的情況，這會導致以下兩個問題：

（1）TD信號太弱，可能會重選網路失敗，導致用戶脫網。

（2）重選到TD后，由于TD信號低于-95dBm，結合會很快重選回GSM，形成乒乓重選。

所以，我們必須避免TD場強太弱的時候重選到TD，在無法確保TD場強的區域，采取下列參數組合是比較合適的，如表6所示。

這時候，由于我們要求PGSM >-78dBm時候才啟動對TD網絡的測量，當測量得到RSCPTD－PGSM >-16dBm時，就會啟動重選到TD的流程。這樣一來，就基本保證了TD場強大于-94dBm。TD信號較強能保證完成重選，也不容易形成乒乓重選。

但是，這樣重選的設置也存在問題，即對GSM的場強要求過高。結合深圳本地路測表明，在道路上，部分區域GSM場強不滿足條件，在無分布系統的室內信號更弱。某區域分別采用參數組合1和2試驗，路測結論如表7所示：

顯然，參數2更能保證客戶信號電平。但是會導致終端駐留GSM網絡時間過長。這有可能導致影響部分TD高速業務的用戶感知。所以我們我們建議在不同的區域結合實際情況，根據覆蓋需求和客戶要求，不斷調整策略，因地制宜選擇最合適的參數組合。

5 TD到GSM切換流程

切換的典型過程包括四個步驟階段：測量控制—>測量報告－>切換判決—>切換執行。在測量控制階段，網絡通過發送測量控制消息告訴UE進行測量的參數。在測量報告階段，UE向5網絡發送測量報告消息。在切換判決階段，網絡根據測量報告做出是否進行切換的判斷。在切換執行階段，UE和網絡走信令流程，并根據信令做出相應動作。

下面以常見的2D+3A事件來說明：

2D事件：當TD服務小區低于Quesd<=Tuesd+H3a / 2，且持續超過設置時長，則觸發2D事件。觸發2D事件后，就會觸發對GSM信號的測量。其示例如圖4所示：

當同時滿足下面兩個條件且持續超過設置時長，就會觸發3A事件：

◆條件1：Quesd <= Tuesd + H3a / 2

◆條件1：MOtherRAT + CIOOther RAT >= TOther RAT + H3a / 2

3A事件示例如圖5所示：

觸發3A事件，則會啟動切換流程：TD將根據上報的信息向GSM網絡申請資源，分配成功后則下發切換信令給手機，完成切換。具體的網絡信令流程略。

由于客戶對切換的效果最敏感，所以我們進行了以下分析。

5.1 區分業務分析

切換分語音通話和數據業務通信兩種，對于語音通話而言，使用TD網絡和使用GSM網絡對客戶感知影響不大，以保證客戶感知網絡性能為首要目標。

對于一般場景下的語音業務切換，我們對比測試后，現網采用以下參數比較合適，如表8所示：

這里選擇TUsed =-90dBm，與可能掉話的電平保持了5dBm~10dBm的預留量，即使在快速衰落環境下，仍能保證切換前TD信號可用，同時又不至于太高，從而避免了在有的連續覆蓋區域中引入沒必要的互操作。

對于數據業務通信而言，每次互操作切換的耗時較長，會導致TCP/IP包進入慢啟動狀態，嚴重影響通信速率。而客戶對由TD信號變弱而導致的短時間速率變慢不敏感。所以，我們選擇了下列參數組合，如表9所示：

TD場強門限降到了-95dBm，而遲滯時長設置較大，以減少頻繁的互操作切換，盡量保持TD數據業務用戶駐留在TD網絡，以更好地體現出 TD數據業務承載的優勢。

5.2 區分無線場景分析

由于語音通話中，客戶對切換是否順暢很敏感，而我們路測發現，TD-GSM語音切換從啟動測量到完成切換一般都需要3~5秒（注：不是切換流程的耗時）。這比TD和GSM的系統內切換耗時要長很多。如果完成切換前原TD服務小區的信號衰落過快，客戶會有明顯的“質差斷線”感覺。所以我們又根據無線信號衰落的速度進行了場景分析。經過細分，我們認為有以下常見場景，如表10所示：

其中，在UE接收場強衰落速度快的場景下，從測量到完成切換3~5秒的耗時是風險很大的。要減少耗時對切換的影響，可以采用以下調整：

（1）減少Treselections。從流程分析中我們可以看到，2D和3A都需要場強持續一段時間，而這個時長是可以通過Treselections設置的。縮短的Treselections能減少整個耗時。所以對于快速場景，我們建議縮短為640ms。為了避免Treselections過小導致誤判，我們建議更小的設置值必須經過詳細測試論證。

（2）由于互操作涉及兩個網絡，而且是基于UE的測試和判決能力的，整個流程的耗時難以大幅減少。要在TD信號過度衰落前完成切換，也可以通過提高門限來實現。我們建議在快速場景下，可以設置更高的TUsed，比如-85dBm。一旦提高門限，可能導致某些可以系統內切換轉化為互操作切換，反而對客戶感知不利。所以我們建議必須在詳細測試論證的基礎上，才提高TUsed的值。

5.3 小結

本節我們給出了切換的參數建議，我們建議對不同的業務設置不同的參數。同時，不同的場景對切換耗時要求不同，在UE接收場強快速衰落的場景下，可以通過適度減少Treselections和提高TUsed來解決。

6 總結

TD-GSM互操作涉及兩個完全不同制式的網絡，在技術上和實踐應用中都需要不斷探索和提高。我們結合深圳TD網絡和GSM網絡的覆蓋情況，以及不同廠商的設備情況，開展了TD-GSM不同場景下互操作流程和參數設置策略的探討，通過TD-GSM互操作提升TD客戶感知的同時關注網絡資源的利用。然而，實際網絡情況非常多樣化，簡單的參數組合無法適應不同的場景需要，建議在實際優化工作中充分掌握當地TD和2G網絡覆蓋情況和用戶行為，根據具體場景選擇適合的策略和參數設置。同時，隨著TD網絡不斷的發展，TD-GSM互操作策略也需要作出相應的優化調整。

【作者簡介】

陸小鹿：碩士，畢業于北京郵電大學，現工作于中國移動通信集團廣東有限公司深圳分公司網優中心技術室，任技術主管。

戈玲：碩士，畢業于南京郵電大學。現工作于中國移動通信集團廣東有限公司深圳分公司網優中心技術室，任技術室室經理。