淺析TD-SCDMA和GSM互操作性及對資源利用率的影響

文 牛文婧 中國移動通信集團設計院有限公司北京分公司

有限的GSM/GPRS/EDGE網絡資源已不能滿足飛速發展的移動業務，中國移動擴建運營的TD-SCDMA用以分流GSM/GPRS/EDGE業務，但實際上由于TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE之間的互操作僅基于不同系統覆蓋信號強度而實施，而分流GSM/GPRS/EDGE業務主要是解決其負荷、容量，這就難以達到真正實際的業務分流目的，本文通過對TDSCDMA和GSM/GPRS/EDGE之間的互操作原理和實際網管數據分析，證明TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE互操作標準的亟待改進。

隨著移動互聯網的飛速發展，客戶對高速數據業務的需求不斷上升，中國移動現有的GSM/GPRS/EDGE雖然提供最廣覆蓋的基本移動業務，承載語音、短信及數據業務，GPRS所提供的速率較低最大114kbps，EDGE網絡最大下行速率384kbps；這已不能滿足目前市場客戶需求，而TD-SCDMA/HSDPA可承載中等速率業務和部分語音業務，數據業務最大下行速率2.8Mbps、最大上行速率384kbps；為了滿足客戶對移動數據業務不斷上升的需求，近年來投入大量資源擴建TD-SCDMA，以分流GSM/GPRS/EDGE的業務，緩解GSM/GPRS/EDGE網絡資源緊張狀況，改善移動用戶對其數據業務的感知度，提高業務收入。本文將通過理論上深入分析TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE其互操作對分流的作用，結合實際部分TDSCDMA和GSM/GPRS/EDGE的網管數據分析結果，給出現有的互操作規范對其改進業務分流的影響，供相關實際工作參考應用。

本文的結構組織如下，首先對TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE互操作原理進行深入分析，而后對部分TD-SCDMA和GSM網絡站點的網管數據分析各自所承載的實際業務量及各自的網絡資源利用狀況，并進行對比，最后給出現有的TD-SCDMA和GSM互操作標準存在的不足及對資源利用率的影響結論。

TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE互操作原理分析

3GPP協議對TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE系統間互操作在測量機制、測量要求、重選/切換流程等方面進行了相關規定，互操作行為包括小區選擇、小區重選與切換，但總的都是基于手機對其小區接收信號功率或Ec/No覆蓋的測量報告決定是否進行互操作：

其中：

QUTRAN：當前激活小區中的頻點質量.

MUTRAN：用另一單位表達的當前激活小區中的頻點質量

Mi激活的第i個小區測量的結果

NA激活的小區數量.

MBest激活的小區中最好的測量結果

W：從無線接入端到UE的參數

如果測量結果是接收信號Ec/No，則MUTRAN，Mi和MBest表示的是比率，否則若測量結果是接收信號強度，則MUTRAN，Mi和MBest以mW表示

由上述公式可知，TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE系統間沒有基于各自網絡的負荷或可用網絡資源測量的互操作，這主要是由于當多模終端處于TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE重疊覆蓋切換區域時，控制多模終端切換的GSM/GPRS/EDGE基站控制器和TD-SCDMA基站控制器無法獲取不同網絡的當前負荷及其富裕信道資源信息，如圖1所示，僅基于多模終端所測量到不同網絡的覆蓋信號強度或信號質量決定終端是否在不同的網絡之間進行切換。這造成部分網絡擁塞、而部分網絡資源閑置，造成投資浪費！

TD-SCDMA和GSM網絡各自所承載的實際業務量分析

圖1 控制TD-SCDMA和GSM無線資源的基站控制器之間的互通狀況示意圖

前面原理上分析了TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE系統間互操作原理，下面通過以某地市分公司的GSM/GPRS/EDGE網絡和TD-SCDMA網絡的網管中取出的教委小區為例分析如圖2所示，同一地點同一區域、同一時間段的2G/3G各承載的負荷、網絡資源利用狀況，資源利用狀況對比分析：

在教委小區GSM/GPRS/EDGE網絡中承載數據業務信號的PDCH信道，圖3上圖表示在17：00～18：00這一小時平均被占用15次，而圖3下圖表示在17：00～18：00這一小時由于該小區資源緊張讓已占用傳送數據信號的PDCH被清空中斷達67次。

在教委小區TD-SCDMA網絡中承載數據業務信號的BRU信道資源，圖4左上角圖表示在17：00～18：00這一小時上行平均被占用3.75次，而圖4右上角圖表示在17：00～18：00這一小時該小區資源196個BRU信道資源還遠遠富裕,僅占用了1.9%；圖4左下角圖表示在17：00～18：00這一小時上行平均被占用6.1次，而圖4右下角圖表示在17：00～18：00這一小時該小區資源400個BRU信道資源還非常富裕，僅占用了1.5%。

由此可見，雖然在教委小區同一地點、同一區域、有TD-SCDMA網絡同時覆蓋，但由于網絡之間不能基于負荷均衡切換，多數業務停留在2G網絡上，造成網絡擁塞，部分數據業務信息傳送被迫中斷!

另外下面從較長時間一周分析對比同區域不同網絡之間的承載業務量的狀況。圖5和圖6是庫充站點的TD-SCDMA網絡和GSM網絡自2011年6月27日至2011年7月03日周7天內各自的網絡資源占用狀況。由圖6可知，每晚18：00～22:00將被占用傳送數據業務的GSM網內的PDCH信道資源不同程度地被迫中斷清空；而圖5卻表明同樣的時間范圍內，在同一地點同一區域覆蓋的TD-SCDMA網絡內的承載數據業務的上、下行BRU信道資源大量富裕，僅占用不到2%。

與上述的教委小區一樣，盡管在同地點、同區域有2G及3G多網同時覆蓋，用于承載業務信號，但由于2G-3G網絡之間緊基于覆蓋切換而不能基于負荷均衡切換，多數業務停留在2G網絡上，造成網絡擁塞，同樣再次證明實際部分數據業務信息被迫中斷!這和前面的2G/3G互操作理論上分析一樣，其互操作僅限于滿足覆蓋的需求，而對于網絡之間負荷的均衡沒有太多的影響，總的移動網絡資源利用率不高。

圖2 教委小區2G/2G覆蓋示意圖

圖3 教委小區GSM網絡資源及數據業務傳送狀況示意圖

圖4 教委小區TD-SCDMA網絡資源及數據業務傳送狀況示意圖

圖5 庫充站一周的TD網絡數據業務資源利用狀況示意圖

圖6 庫充站一周的GSM網絡數據業務資源利用狀況示意圖

總結

由上述TD-SCDMA網絡和GSM互操作原理上分析和實際各自網絡承載的業務量分析可知，雖然為了分流GSM業務量的TD-SCDMA網絡已投入運營，由于目前的TD-SCDMA和GSM網絡互操作僅基于覆蓋對分流GSM的業務量的作用不大，TD-SCDMA和GSM網絡互操作規則有待于急需改進，以達到真正的分流2G業務，增強總的資源利用，改善用戶感知度、提升收益率。