3G与2G的切换探讨.doc

以 WCDMA 代表 3G 技术，GSM 代表 2G 技术，本文旨在讨论这两者之间切换的一些比较范的概念，具体的技术实现细节可以参考相关文档一、需求分析1、业务连续性需求GSM 网络在经过多年的发展和建设之后，已经达到了较高的覆盖率在 3G 建设初期，3G 网络难以一步到位地实现全国连续覆盖，同时在覆盖区域内要达到 2G 那样的覆盖率也比较困难在 WCDMA 覆盖不到的地方，仍需要利用 GSM 网络来为 WCDMA 用户提供服务，保持业务的连续性需求1）在原网络上正在进行的业务，应尽量保持业务的连续，避免业务中断；（2）在新网络上能够发起业务或接收业务，如普通业务、短消息业务2、优选 WCDMA 网络的需求漫游到 GSM 网络的 WCDMA 用户仅仅能够享受到 GSM 网络所能提供的功能，而无法享受3G 网络的特有业务，如可视、可视会议、高速率数据等这就导致了另外一个基本需求：在 GSM、WCDMA 均有覆盖的地方，双模优先选择 WCDMA 网络；如果 3G 用户当前驻留在 2G 网络，则要求能够迅速返回 WCDMA 网络这就是所谓优选 WCDMA 网络的需求二、实现分析为了支持双网配合，3GPP 协议定义了相关功能。

下面首先对这些功能进行简单的介绍，然后在此基础上讨论为了实现上述两项基本需求，GSM 网络和 WCDMA 网络需要进行的配合工作1、协议定义的相关功能在 3GPP 协议中，涉及到双系统互配合的功能包括：※PLMN 的选择和重选；※3G→2G 的切换；※2G→3G 的切换；※2G→3G 的小区重选；※3G→2G 的小区重选1）PLMN 的选择和重选在 MS 开机后或在漫游状态时，其首要任务是找到网络并与网络取得联系以获得服务，PLMN 选择/重选的目的是选择一个可用的 PLMN为达到这一目的，MS 会维持一个 PLMN 列表，这些列表将 PLMN 按照优先级排列，然后从高优先级向下搜索，找到具有最高优先级的PLMNPLMN 的选择和重选具有自动、手动两种模式在自动选网时，MS 按照 PLMN 的优先级顺序自动选择一个 PLMN，手动选网则将当前的所有可用网络呈现给用户，由用户选择一个 PLMN无论是自动选网还是手动选网，在 MS 开机后，首先尝试 RPLMN，成功之后不再有后续操作；如果不成功，MS 则按照优先级生成一个 PLMN 列表，在这个列表中 HPLMN 优先级最高由于 UMTS 是从 GSM 演进过来的，但两者的接入技术截然不同（GERANvs.UTRAN），因此对于 PLMN 列表中的每个 PLMN 都需要指明优先选用的接入技术。

接入技术的优先级是在“...withAccess Technology”文件中指出的，如果没有指出，则优先选用 GERAN在下面两种情况下进行 PLMN 重选：※在任何情况下，用户均可手动要求发起 PLMN 重选；※用户登记到 VPLMN 的网络重选：用户因切换/漫游等原因登记到 VPLMN 后，由于VPLMN 与 HPLMN 的 MCC 相同，仅仅 MNC 不同 你已回复该帖，隐藏部分如下...，因此 MS 可以判断出这种情况，并尽量回到归属的网络，具体的措施是 MS 周期性地查找 归属网络（周期由 USIM 规定，在文件 EFHPLMN 中定义，范围从 6 分钟到 8 小时）运营商 可以禁止这项功能，此时文件 EFHPLMN 中的值设置为 0通过 PLMN 重选，用户可由 GSM 网络返回 WCDMA 网络为了实现 WCDMA 用户在进入 WCDMA 网 络覆盖区域时，能够自动地由 GSM 网络优选到 WCDMA 网络，可将 WCDMA、GSM 网络设置为不 同的 PLMN，并在 USIM 中设置 WCDMA 为 HPLMN，其选择的时间可由运营商控制但是，利用 PLMN 重选算法可以实现网络间的漫游，且不需要 GSM 网络升级，但该功能不能很好地满足 第 2 项需求。

2）3G 到 2G 的切换切换的典型过程包括：测量控制→测量报告→切换判决→切换执行在测量控制阶段，网 络通过发送测量控制消息通知 MS 进行测量的参数；在测量报告阶段，MS 向网络发送测量 报告消息；在切换判决阶段，网络根据测量报告做出切换判断；在切换执行阶段，MS 和网 络执行信令流程，并根据信令做出相应动作对于 WCDMA 向 GSM 切换来说，在用户处，入 WCDMA 系统的边缘有必要开始系统间切换时， WCDMARNC 通知双模 MS 开始异系统测量，MS 进行异系统测量并上报测量结果，RNC 则根据 测量结果判决是否开始系统间的切换信令流程由于 WCDMA 的接入方式属于码分多址方式， 因此处于连接状态的 MS 在所有时间内均在指定频率工作，为了在进行异系统测量的同时继 续保持通话，在异系统测量时 WCDMA 系统和双模 MS 可能需要启动压缩模式如果 UE 只有 一个收发信机，则必须启动压缩模式；如果 UE 有两个收发信机，则 UE 可以在不启动压缩 模式的情况下对 GSM 小区进行测试在系统间切换信令的流程中，GSM 切换的 A 接口 HandoverRequest 消息中包含了 CellIdentifier（Serving）信元，该信元填写了 MS 原服务小区的信息，由于 WCDMA 切换 到 GSM 时该信元中填写的是 RNC 小区信息，这就要求 GSMBSC 在对 Handover Request 消息 的 Cell Idenntifier（Serving）信元解码时必须支持 Cell Identification Discriminator 为 1000（0x04）的小区标示格式，能够正确地对消息进行解码。

GSM R98 版本不能识别该信元，必须打补丁为了避免对 2G 软件进行补丁操作，也可由 3G MSC 以 2G 侧可识别的格式填写 Cell Identifier（Serving）信元总之，3GPP 支持 WCDMA 到 GSM 的切换，GSM 设备无须进行大规模的软件升级3）2G 到 3G 的切换为了支持 2G 系统到 3G 系统的切换，GSM 设备必须对 BSS 和 NSS 侧设备进行升级，使它们 支持 3GPPR99 系列协议BSS 设备必须能够支持关于 WCDMA 临近小区的配置；支持将异系统临近小区信息、异系统 测量控制信息下发给 UE，也就是支持连接状态下新的系统消息 MeasurementInformation 的下发；支持对新的测量报告 MR 和增强型测量报告 EMR 的解码；支持异系统的相关切换算 法；支持向异系统发起切换请求；支持对异系统应答的系统间切换命令 InterSystemTo UTRAN Handover Command 的处理，并正确地发送给 UENSS 设备应该能够支持关于异系统临近小区的配置，异系统切换信令的处理也就是说，为了支持该功能，GSM 设备需要进行较大的修改。

4）3G 到 2G 的小区重选协议支持异系统之间的小区重选，可以在 RNC 配置 GSM 临近小区和相关的漫游参数，这些 参数通过系统消息下发给 UE，以实现 3G 到 2G 系统的无缝漫游3G 到 2G 的漫游不需要 GSM 系统作任何修改5）2G 到 3G 的小区重选需要对基于 GSMR98 版本的 BSS 软件代码作一点小的修改，使 BSS 支持对 3G 邻区和相关漫 游参数的系统消息的广播具体地讲，由 BSC 支持系统消息 2quater 的下发，该系统消息 是 R99 协议的新增消息，同时修改系统消息 2ter 和系统消息 3该方案可以实现 2G、3G 异系统小区间的小区重选，对 3G、2G 的网号（PLMN）是否相同或不同没有要求2、系统间互操作实现方案通过上面分析可以看出，为了实现上述需求，同时避免对现有 GSM 作较大的改动，需要 GSM、WCDMA 网络的支持1）WCDMA→GSM 的切换；（2）WCDMA→GSM 的小区重选；（3）GSM→WCDMA 的小区重选其中，（1）、（2）项不需要 GSM 网络作任何改动，第（3）项则需要对 GSM 接入网的软件 系统进行少许修改。

需要说明的是，实现需求 2 可以通过 2G 到 3G 的小区重选功能，也可以通过 2G 到 3G 的系 统间切换功能实现，本文建议采用前者这是因为前者实现起来简单得多，可避免对 GSM网络软件进行大量修改，同时也可避免由于可能的切换不成功而导致业务中断或在切换过 程中带来的信令负荷通过上述功能，我们就可以实现：（1）当双模 UE 驻留在 WCDMA 网络，处于电路域连接状态，由 GSM/WCDMA 共存区移向纯粹 GSM 覆盖区，当到达 WCDMA 边界时，WCDMA 网络根据测量报告发起 WCDMA 到 GSM 的切换当双模 UE 驻留在 GSM 网络，处于连接状态，由纯粹 GSM 覆盖区进入 GSM/WCDMA 共存区时， 继续保持在 2G 网络直到通话结束当通话结束，UE 进入空闲状态，可通过从 2G 到 3G 的 小区重选方式迅速返回 WCDMA 网络2）当双模 UE 驻留在 WCDMA 网络，处于分组域连接状态，由 GPRS/WCDMA 共存区移向纯粹 GPRS 覆盖区，当到达 WCDMA 边界时，WCDMA 网络进行网络侧发起的小区重选，让双模 UE 小 区重选到 GPRS 网络。

当双模 UE 驻留在 GPRS 网络，处于数据传送状态，由纯粹 GPRS 覆盖区移向 GPRS/WCDMA 共 存区，在移动过程中，UE 可以发起从 2G 到 3G 的小区重选，实现到 WCDMA 网络的切换3）当 UE 处于空闲状态时，如果 UE 驻留在 WCDMA 网络，当其移动到 WCDMA 覆盖区的边缘 时，可通过 3G 到 2G 的小区重选漫游到 GSM 网络；如果 UE 目前驻留在 GSM 网络，并且移动 到 WCDMA 覆盖区（也依然处于 GSM 覆盖之下），此时 UE 可以通过从 2G 到 3G 的小区重选驻 留到 3G 网络三、提高系统间互操作质量的途径评价系统间互操作质量的好坏主要体现在，双模终端能否平滑地从一个网络迁移到另一个 网络，而不出现掉网或断话现象实现平滑迁移的关键在于如何调整好 GSM、WCDMA 的信号 配合关系，GSM 网络经过长期的优化，信号分布已趋于合理，因此优化调整工作应主要集 中在 WCDMA 侧具体调整原则如下：■避免 WCDMA 覆盖区的边界区信号突然衰落如果信号突然衰落区域在 WCDMA 边界，则建 议进行网络优化，增加信号强度或者重选引入 WCDMA 信号。

该原则也适用于 WCDMA 内部异 频切换处的信号配合■避免 WCDMA 边界与 GSM 小区边界的重叠如果在 WCDMA 边界处 GSM 覆盖较好，则有利于 WCDMA 向 GSM 的成功切换，相反若 WCDMA 边界设置不当，在进行切换时，GSM 网络信号强度 不够，则增大了异系统测量失败或信令交互失败的可能，从而导致掉话■WCDMA 覆盖区内部尽量完成信号的连续覆盖，减少信号盲区和弱区，尤其要避免人流较 多处的信号盲区和弱区WCDMA 信号在这些地点往往突然衰落，来不及进行系统间的测量 和切换，导致系统切换失败概率较高通过提高覆盖率，可将系统间的切换尽量推向 3G 覆盖区的边缘，减少系统间的切换次数■WCDMA 网络的边界应尽量选择在人流密度小的区域，避免边界发生在人流密度较高的区 域（车站、码头等）这样既可减少系统间切换的次数，也避免了因处理能力不足而使信 令交互延时/失败，最终导致切换掉话此外，可根据具体环境，优化 WCDMA 的测量和切换算法的相关参数，进一步提高系统间的 切换成功率四、小结一个拥有 GSM 网络的运营商在建设 WCDMA 网络时，可利用系统间的互操作功能，实现依托 2G 网络拓展 3G 覆盖、节省投资的目的。