浅析TD-SCDMA和GSM互操作性及对资源利用率的影响

文 牛文婧 中国移动通信集团设计院有限公司北京分公司

有限的GSM/GPRS/EDGE网络资源已不能满足飞速发展的移动业务，中国移动扩建运营的TD-SCDMA用以分流GSM/GPRS/EDGE业务，但实际上由于TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE之间的互操作仅基于不同系统覆盖信号强度而实施，而分流GSM/GPRS/EDGE业务主要是解决其负荷、容量，这就难以达到真正实际的业务分流目的，本文通过对TDSCDMA和GSM/GPRS/EDGE之间的互操作原理和实际网管数据分析，证明TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE互操作标准的亟待改进。

随着移动互联网的飞速发展，客户对高速数据业务的需求不断上升，中国移动现有的GSM/GPRS/EDGE虽然提供最广覆盖的基本移动业务，承载语音、短信及数据业务，GPRS所提供的速率较低最大114kbps，EDGE网络最大下行速率384kbps；这已不能满足目前市场客户需求，而TD-SCDMA/HSDPA可承载中等速率业务和部分语音业务，数据业务最大下行速率2.8Mbps、最大上行速率384kbps；为了满足客户对移动数据业务不断上升的需求，近年来投入大量资源扩建TD-SCDMA，以分流GSM/GPRS/EDGE的业务，缓解GSM/GPRS/EDGE网络资源紧张状况，改善移动用户对其数据业务的感知度，提高业务收入。本文将通过理论上深入分析TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE其互操作对分流的作用，结合实际部分TDSCDMA和GSM/GPRS/EDGE的网管数据分析结果，给出现有的互操作规范对其改进业务分流的影响，供相关实际工作参考应用。

本文的结构组织如下，首先对TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE互操作原理进行深入分析，而后对部分TD-SCDMA和GSM网络站点的网管数据分析各自所承载的实际业务量及各自的网络资源利用状况，并进行对比，最后给出现有的TD-SCDMA和GSM互操作标准存在的不足及对资源利用率的影响结论。

TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE互操作原理分析

3GPP协议对TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE系统间互操作在测量机制、测量要求、重选/切换流程等方面进行了相关规定，互操作行为包括小区选择、小区重选与切换，但总的都是基于手机对其小区接收信号功率或Ec/No覆盖的测量报告决定是否进行互操作：

其中：

QUTRAN：当前激活小区中的频点质量.

MUTRAN：用另一单位表达的当前激活小区中的频点质量

Mi激活的第i个小区测量的结果

NA激活的小区数量.

MBest激活的小区中最好的测量结果

W：从无线接入端到UE的参数

如果测量结果是接收信号Ec/No，则MUTRAN，Mi和MBest表示的是比率，否则若测量结果是接收信号强度，则MUTRAN，Mi和MBest以mW表示

由上述公式可知，TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE系统间没有基于各自网络的负荷或可用网络资源测量的互操作，这主要是由于当多模终端处于TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE重叠覆盖切换区域时，控制多模终端切换的GSM/GPRS/EDGE基站控制器和TD-SCDMA基站控制器无法获取不同网络的当前负荷及其富裕信道资源信息，如图1所示，仅基于多模终端所测量到不同网络的覆盖信号强度或信号质量决定终端是否在不同的网络之间进行切换。这造成部分网络拥塞、而部分网络资源闲置，造成投资浪费！

TD-SCDMA和GSM网络各自所承载的实际业务量分析

图1 控制TD-SCDMA和GSM无线资源的基站控制器之间的互通状况示意图

前面原理上分析了TD-SCDMA和GSM/GPRS/EDGE系统间互操作原理，下面通过以某地市分公司的GSM/GPRS/EDGE网络和TD-SCDMA网络的网管中取出的教委小区为例分析如图2所示，同一地点同一区域、同一时间段的2G/3G各承载的负荷、网络资源利用状况，资源利用状况对比分析：

在教委小区GSM/GPRS/EDGE网络中承载数据业务信号的PDCH信道，图3上图表示在17：00～18：00这一小时平均被占用15次，而图3下图表示在17：00～18：00这一小时由于该小区资源紧张让已占用传送数据信号的PDCH被清空中断达67次。

在教委小区TD-SCDMA网络中承载数据业务信号的BRU信道资源，图4左上角图表示在17：00～18：00这一小时上行平均被占用3.75次，而图4右上角图表示在17：00～18：00这一小时该小区资源196个BRU信道资源还远远富裕,仅占用了1.9%；图4左下角图表示在17：00～18：00这一小时上行平均被占用6.1次，而图4右下角图表示在17：00～18：00这一小时该小区资源400个BRU信道资源还非常富裕，仅占用了1.5%。

由此可见，虽然在教委小区同一地点、同一区域、有TD-SCDMA网络同时覆盖，但由于网络之间不能基于负荷均衡切换，多数业务停留在2G网络上，造成网络拥塞，部分数据业务信息传送被迫中断!

另外下面从较长时间一周分析对比同区域不同网络之间的承载业务量的状况。图5和图6是库充站点的TD-SCDMA网络和GSM网络自2011年6月27日至2011年7月03日周7天内各自的网络资源占用状况。由图6可知，每晚18：00～22:00将被占用传送数据业务的GSM网内的PDCH信道资源不同程度地被迫中断清空；而图5却表明同样的时间范围内，在同一地点同一区域覆盖的TD-SCDMA网络内的承载数据业务的上、下行BRU信道资源大量富裕，仅占用不到2%。

与上述的教委小区一样，尽管在同地点、同区域有2G及3G多网同时覆盖，用于承载业务信号，但由于2G-3G网络之间紧基于覆盖切换而不能基于负荷均衡切换，多数业务停留在2G网络上，造成网络拥塞，同样再次证明实际部分数据业务信息被迫中断!这和前面的2G/3G互操作理论上分析一样，其互操作仅限于满足覆盖的需求，而对于网络之间负荷的均衡没有太多的影响，总的移动网络资源利用率不高。

图2 教委小区2G/2G覆盖示意图

图3 教委小区GSM网络资源及数据业务传送状况示意图

图4 教委小区TD-SCDMA网络资源及数据业务传送状况示意图

图5 库充站一周的TD网络数据业务资源利用状况示意图

图6 库充站一周的GSM网络数据业务资源利用状况示意图

总结

由上述TD-SCDMA网络和GSM互操作原理上分析和实际各自网络承载的业务量分析可知，虽然为了分流GSM业务量的TD-SCDMA网络已投入运营，由于目前的TD-SCDMA和GSM网络互操作仅基于覆盖对分流GSM的业务量的作用不大，TD-SCDMA和GSM网络互操作规则有待于急需改进，以达到真正的分流2G业务，增强总的资源利用，改善用户感知度、提升收益率。