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40TD-LTE与2G/3G互操作方案初探[叶全南]叶全南东北大学，本科，现任公司、职务：广东怡创通信有限公司工程与技术部经理，研究方向：移动核心网、移动网络发展方向、移动通信新技术。文章主要分析了TD-LTE与2G/3G在PS域、CS域的互操作方案，通过对不同方案的详细分析，给出建议采用方案摘要关键词：TD-LTE互操作2G3GPS域CS域2010年底开始，中国移动已在多个城市开展了准4G即TD-LTE的商用测试，而TD-LTE的建设由热点城市和发达地区开始，其大规模商用还需要较长的一段时间。在TD-LTE网络规模从小到大的发展过程中，必须利用现有的GSM（2G）和TD-SCDMA(3G)网络进行有益补充,最大化地利用现有网络的资源。TD-LTE面对的是高端的数据服务，对于中国移动来说，GSM、TD-SCDMA和TD-LTE将会在较长一段时间内共存，如何保证多网络融合、协调、择优利用，显得尤为重要。下面将从互操作策略的技术方案研究TD-LTE与2G、3G的融合。1互操作概述（1）互操作分类对于PS业务，需要分别解决与GSM之间的互操作、与TD-SCDMA之间的互操作。对于CS业务，需要分析TD-LTE提供语音和TD-LTE不提供语音两方面的语音业务切换方案。（2）互操作涉及的范围异系统邻区测量。TD-LTE中增加了邻区优先级配置参数，因此可通过配置不同频点（TD-SCDMA）或频率组（GSM）的优先级，以控制终端立即发起对高优先级频率邻区的测量，优先接入该小区。异系统小区间重选。用户处于空闲态或连接态但未进行业务传输时，通过监测异系统邻区和当前小区的信号质量，选择最适合的小区驻留的过程。异系统小区间切换。终端在专用信道模式下（业务进行过程中），按照网络控制进行异系统邻区测量上报并在满足一定触发条件下，接入网络指定的目标异系统小区继续业务的过程。2PS域互操作方案分析（1）TD-LTE与2/3G互操作方案基本策略开机选择有两种方式。开机优选TD-LTE，在具有TD-LTE覆盖时，能够保证良好的业务质量；开机优选通信热点通信热点2011.04.广东通信技术41TD-LTE与2G/3G互操作方案初探2/3G，若数据卡开机优选2/3G，虽然可保证总有覆盖，但用户可能认为不存在TD-LTE覆盖，从而影响业务使用，因此不建议数据卡开机优选2/3G。对于开机优选TD-LTE的情况，移出TD-LTE覆盖区后，优先在TD-SCDMA网络驻留/继续业务（若支持TD-SCDMA），若无TD-SCDMA网络则选择2G网络，终端一旦重新检测到LTE覆盖，则返回LTE。（2）TD-LTE与2/3G互操作技术方案主要有以下几种方案：①小区重选②空闲态终端自主小区重选③业务态小区重选④CCOwith/withoutNACC⑤RRC重定向⑥RRCRejectwithredirection⑦Releasewithredirectionwith/withoutSIBs⑧PSHandover（3）几种技术方案原理比较分析①RRC连接建立前空闲态。空闲态小区重选：终端自主进行异系统邻区测量和重选判决过程。RRC连接建立过程中。RRCReject：当服务小区负荷较高时，系统可拒绝该RRC连接建立请求，并在拒绝消息中指示终端尝试异系统（用于3G到TD-LTE）。②RRC连接建立后-方案1空闲态小区重选：终端自主释放连接，其余同上。业务态小区重选：支持终端控制和网络控制两种方式。RRCreleasewithredirection:网络发起RRCrelease消息，并携带异系统邻区频点，(可要求终端测量，网络根据测报决策；也可网络直接配置，终端不测量)指示终端在该频点的异系统邻区重新接入(可用于LTE到2G/3G,2G/3G到LTE)。RRCreleasewithredirectionwithSIBs:R8版本的优化，RRCrelease消息可携带多个邻区的频率及邻区系统广播，以加速终端在目标网络的驻留。③RRC连接建立后-方案2CCO(Cellchangeorder)withoutNACC:网络控制的切换，终端根据测量控制上报测量报告，由网络下发切换命令（与现有TD到GSM数据业务互操作方式相同）图1CCOwithNACC(Networkassistedcellchange)：与CCO过程类似，源网络增加RIM(RanInformationManagement)过程，获取GSM/GPRS邻区的系统信息SI/PSI，并在CellChangeOrderFromUTRAN/E-UTRAN消息中携带这些SI/PSI信息，以加速终端完成切换过程。图2④RRC连接建立后-方案3PSHandover：源网络下发切换命令前，目标网络已完成资源预留，可以进一步减少终端切换失败概率同时缩短切换时延。图3通信热点通信热点42分析上述几种方案，对中断时延、对现网的改造程度和改造方式、产业支持能力、业务态连续性等进行详细的分析，建议采用以下方案。TD-LTE与GPRS/EDGEPS域互操作方案策略：空闲态支持双向小区重选；连接态的LTE到EDGE，建议采用CCOwithoutNACC，它不需要改造GSM现有网络，具有较强的产业支持能力，对网络影响小；对于EDGE到LTE，建议采用终端控制的小区重选NC0及网络控制的小区重选NC2，只需要对BTS及BSC做适当的改造和软件升级，具有较强的产业支持能力。TD-LTE与TD-SCDMAPS域互操作方案策略：空闲态支持双向小区重选；连接态不管是TD-LTE到TD-SCDMA还是TD-SCDMA到TD-LTE，都建议采用双向PSHO，该方案用户面时延300ms，只需要对NodeB,RNC,SGSN网元进行简单的改造和软件升级，产业支持能力较强。PS域互操作建议策略汇总如图5所示：图5图4通信热点通信热点通信热点2011.04.广东通信技术433CS域互操作方案及分析CS域互操作存在两大方向，为话音业务通过LTE提供和话音业务不通过LTE提供（LTE纯数据），其中SRVCC、VolGA这两种方案属于话音业务通过LTE提供，而CSFB、优选2G/3G方案的话音业务不通过LTE提供。SRVCC：通过LTE网络提供基于IMS的话音业务，支持LTE话音与2G/3G的互操作。在LTE覆盖内采用基于IMS的VoLTE方案，当呼叫过程中用户移动出LTE覆盖范围时，进行向2G/TD电路域的切换以支持话音连续性，SRVCC方案标准化终端，成本相对较低，漫游能力好，呼叫建立时延优于现网，语音质量接近传统话音质量。需要无线设备、部分MSC、全网的MME、全网HLR软件升级。VolGA方案：终端通过LTE接入2G/3G网络的CS域提供话音业务。CSFallback（CSFB）：开机优选LTE，需要话音业务时，由LTE重选至2G/3G。LTE网络不提供话音业务时，利用2G/TD网络提供话音的方案，终端空闲态驻留在LTE，呼叫建立前需先回落至2G/TD，由2G/TD电路域提供语音。主被叫均需回落至2G/TD网络后才能接续，呼叫建立时延增长，呼叫成功率可能低降低每次CSFB过程中涉及两段不可主被叫时间段，影响接通率和用户感受，与用户业务模型相关，通话频次越高，CSFB越频繁，影响用户体验越大。CSFB方案是漫游方案，互联互通能力好，绝大多数国际运营商均选择该方案作为LTE支持话音之前的过渡方案，方案性能不过多依赖于终端芯片实现；但是若回落到GSM网络，则无法支持话音和数据业务并发，现网核心网设备改造范围大。优选2/3G驻留方案：终端开机默认驻留2/3G网络，在有数据业务请求时，根据一定推送策略适时推至传输能力更高的LTE网络承载.终端忽略LTE网络下发的重选参数，在数据业务完成后，主动返回至2/3G网驻留。优选2/3G驻留方案适用于以话音为主的用户，话音业务提供方式简单，用户体验较好。后续策略改变难以升级终端，仍需支持CSFB,而且产业支持情况较差。图6多模双待终端（无需互操作）：终端支持双待，语音业务通过2/3G承载；数据业务优先利用LTE承载，无覆盖时通过2/3G承载，对现网影响小，改造少。非标准化终端，需要推动终端厂家支持双待，存在主流厂商不支持该类形态终端的可能。待机功耗及互干扰方面存在一定缺陷，需终端厂家优化设计方案，成本偏高。方案性能主要取决于终端，双待机终端能够提供良好的用户业务体验，支持时间早且对网络改造需求小，为尽早抢占LTE先机，建议尽快推动双待终端的成熟。通过对上述各种方案的分析比较，对TD-LTE话音互操作技术方案进行总结：话音业务通过LTE提供：将采用VOIMS+SRVCC为TD-LTE话音解决的目标方案,但初期不具备条件；过渡方案中建议双待机方案先行，抢占市场先机；CSFB视双待终端推广情况及CSFB的性能和产业化情况，择机引入；优选2/3G方案有待进一步探索；考虑到GSM网络具有更好的话音能力，建议SRVCC和CSFB能够以GSM为切换/回落目标网络。4结束语本文分别从PS域和CS域分析了TD-LTE与GSM（2G）、TD-SCDMA(3G)之间的互操作可选方案，从而得出各种选择建议。但因TD-LTE还没大规模商用，所以还没有得到全面的验证。如有疏漏、错误的地方，欢迎大家指正。参考文献1《LTE信令流程》2《TD-SCDMA无线网络技术》人民邮电出版社李立华3《LTE语音策略分析》中国移动研究院李凯（收稿日期：2011-04-07）TD-LTE与2G/3G互操作方案初探通信热点通信热点通信热点