LTE FDD和WCDMA互操作研究

李佳俊，宋甲英

（1.中國聯合網絡通信有限公司網絡技術研究院，北京 100048；2.中國電子學會，北京 100036）

1 引言

在LTE建設初期，LTE覆蓋很難達到2G/3G的覆蓋水平，并且語音主要通過CSFB回落到2G/3G網絡上進行承載，若想充分發揮2G、3G、4G融合組網優勢，就必須讓多張網能夠有效結合，互操作方案是網絡協同的關鍵解決手段。本文主要從網元要求和時延性能這2個方面來研究數據業務LTE FDD和WCDMA互操作策略和語音業務LTE FDD到WCDMA的CSFB（Circuit Switched Fallback，電路域回落）策略。

2 LTE FDD和WCDMA 數據業務互操作

PS 域移動性管理對于LTEFDD 和WCDMA 系 統互操作十分關鍵。在空閑狀態，LTE FDD和WCDMA通過雙向重選實現互操作。在數據連接狀態，PS域的移動主要通過PS域的切換或重定向來實現。建網初期由于LTE FDD覆蓋范圍要小于WCDMA網絡，主要考慮LTE FDD 到WCDMA 的數據業務互操作。同時由于在數據連接態終端測量時間內不會導致用戶數據中斷，建議采用基于測量的重定向/切換策略，具體策略包括：

◆PS切換：當終端逐漸移出LTE區域時，LTE網絡向終端發送測量控制消息，終端進行WCDMA小區測量，發現合適的WCDMA 小區后向LTE 網絡發送測量控制消息，LTE 網絡和核心網確定WCDMA 目標小區可用后向終端發送切換命令。

◆不帶有系統消息的重定向（R 8 重定向）：與PS切換的觸發條件一致，LTE網絡和核心網確定WCDMA目標小區可用后向終端發送LTE RRC連接釋放消息，消息中僅含有WCDMA的頻點。

◆帶有系統消息的重定向（R9重定向）：與R8重定向信令流程一致，只是LTE RRC連接釋放消息中僅含有WCDMA的頻點和小區廣播消息。

◆不帶系統消息的重定向（R8重定向）+DMCR：與R8重定向信令流程一致，只是終端在接入WCDMA網絡建立RRC連接后才會讀取SIB11/SIB12消息，以加速終端在WCDMA 網絡進行業務。DMCR（Deferred Measurement Control Reading，緩讀測量控制）有網絡控制終端和終端本身優化2種實現方案。

現階段，高通、海思等多模芯片支持上述所有LTE FDD到WCDMA數據業務互操作方案。LTE FDD到WCDMA互操作策略對網絡的要求以及時延如表1所示，其中時延性能在外場測試得出。

表1 LTE FDD到WCDMA數據業務互操作方案對網絡的要求和時延性能

通過表1 可以發現，采用P S 切換數據中斷時延最短，即用戶體驗最好。但相比R 8 重定向，需要eNo deB、NodeB、RNC、MME、SGW 和SGSN支持PS切換，在實際網絡部署之前需要驗證異廠家不同網元間的兼容性。在部署LTE FDD到WCDMA數據業務互操作策略時，使用B2事件進行觸發，即LTE信號差到一定程度同時WCDMA網絡信號質量好到一定程度時再進行切換或重定向，這樣可以保障良好的用戶數據體驗。

3 LTE FDD到WCDMA的CSFB

CSFB是LTE建網初期大多數運營商選擇的語音解決方案。LTE FDD到WCDMA的CSFB方案與數據業務互操作方案相同，并且高通、海思等多模芯片已支持所有LTE FDD到WCDMA的CSFB方案。

CSFB 的所有方案分為基于測量和不測量2 種方式。對于PS切換方案，由于在LTE覆蓋范圍內可能存在多個WCDMA鄰區，采用盲PS切換可能會導致切換失敗，從而會增加1～2s的單端回落時延，因此建議采用基于測量的P S 切換方案。WCDMA 網絡中所有小區優先采用同一頻點承載語音，帶有系統消息的重定向可以最多包含16個WCDMA小區的系統消息，因此相比基于測量重定向，盲重定向可以減少LTE FDD到WCDMA的回落時延，同時并不影響CSFB的成功率。

表2給出了LTE FDD到WCDMA CSFB互操作方案對網絡的要求和時延性能。采用基于終端優化的R8重定向+DMCR方案只需LTE側開通R8重定向功能即可，無需核心網和3G無線做任何升級改造，因此可以作為CSFB的基本方案；采用R9盲重定向和基于測量的PS HO的CSFB增強方案時延性能差別不大，但PS切換和R9重定向分別需要eNodeB、Node B、RNC、MME、SGW以及SGSN支持PS切換和RIM流程，在實際網絡部署之前需要驗證無線和核心網異廠家不同網元的兼容性來選擇CSFB增強方案。

在語音通話結束時，可采用快速返回（Fast Return）方案使終端快速回到LTE FDD網絡，即用戶掛斷電話后WCDMA 網絡釋放WCDMARRC連接，并在釋放消息中攜帶LTE頻點，加速終端回到LTE FDD網絡。在LTE FDD建設初期，LTE FDD網絡覆蓋能力要小于WCDMA網絡，若用戶在通話結束后已移出LTE FDD覆蓋區，采用Fast Return方案WCDMA網絡也會控制終端釋放WCDMA RRC連接，終端將有20s左右的搜網時間再重新回到WCDMA網絡。

表2 LTE FDD到WCDMA CSFB互操作方案對網絡的要求和時延性能

4 結束語

本文主要研究了LTE FDD和WCDMA數據業務互操作方案和語音業務的CSFB方案。對于數據業務，LTE FDD到WCDMA采用PS HO方案數據中斷時間最短；對于CSFB語音解決方案，采用基于測量的PS切換和R9盲重定向的增強方案時延性能較好。但PS切換和R9重定向方案對現有網絡改造要求也高，實際部署中同時也要綜合考慮無線和核心網異廠家的兼容性問題。

目前網絡中WCDMA 返回LTE 僅采用空閑態小區重選方案，當用戶從3G覆蓋區移動到3G/4G共覆蓋區，且用戶終端的應用心跳包周期較短時，需要較長的時間才能返回LTE，后續需要研究連接態WCDMA到LTE互操作解決方案，提升用戶業務體驗。

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