GSM/TD-SCDMA系统间切换性能提升的探讨

2012-06-26杨健

电信工程技术与标准化 2012年5期

杨健

（中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司, 济南 250001）

GSM和TD-SCDMA（以下简称TD）网络在一定时期内必定是同时存在的，建设成熟期的GSM网络能够实现连续覆盖，但是高话务区域其容量存在不足；建设初期的TD网络可以提供多样化、高速率的业务，但它需要一定建设周期才能达到连续覆盖。为了使GSM/TD网络作为一个运营整体为用户提供服务，提升用户感知，合理的GSM/TD互操作是必要的。GSM/TD互操作包括切换和重选两部分，切换失败对用户的影响更大，产生的用户感知更差。因此，本文重点讨论GSM/TD系统间的切换性能。

1 GSM/TD切换的现状

目前GSM/TD切换的策略如下：

单向切换。只实现TD向GSM的切换，当双模UE驻留在TD网络，处于连接状态，由GSM/TD共存区移向纯粹GSM覆盖区，当到达TD边界时，终端切换至GSM网络。

避免过度频繁的切换。系统间切换比系统内切换要复杂而且对客户影响更大，必须避免过度频繁的切换。在兼顾用户感受的情况下，TD用户尽可能使用TD网络资源。

随着TD网络的建设及网络优化的实施，GSM/TD切换成功率不断提高，但与系统内切换成功率相比仍要低很多。随着TD用户规模的不断扩大，GSM/TD系统间切换将更加频繁，切换失败对客户的影响将更大。目前，GSM/TD切换的主要问题是切换时间长、切换失败次数多、乒乓切换等。

2 影响GSM/TD切换性能的因素分析

邻区配置问题、覆盖问题、切换参数设置不合理和干扰都会导致切换失败或切换时间过长，影响切换性能。

邻区配置问题主要包括邻区过多、邻区漏配、邻区拥塞和邻区参数错误。邻区过多指TD小区的邻区配置超过25个，导致UE扫描时间过长，不能及时切换。邻区漏配一般指TD小区没有配置GSM邻区，导致UE没有测量GSM邻区电平，无法触发测量报告，无法实现系统间切换，进而导致掉话。邻区拥塞是指RNC判决切换条件满足，分配资源时发现GSM目标小区信道拥塞或无空闲信道可分配，导致切换到目标小区失败。邻区参数设置不合理主要表现在当GSM网络优化中对参数进行调整后，没有及时通知TD网络更新相应的参数，导致大量的切换尝试失败，影响网络指标。

图1给出了UE在使用CS业务时从TD向GSM切换失败的信令过程，可以看出失败原因是“Relocation Preparation Failure”，即切换前的重定位准备失败。重定位的过程需要RNC向MSC、BSC发出切换准备请求，如果目标小区有足够的资源，会对切换请求进行应答，那么切换准备工作完成，重定位完成。通过分析，发现邻区拥塞或邻区参数错误都会导致重定位准备失败。

弱覆盖、越区覆盖和无主覆盖都会导致TD向GSM的切换失败。在TD信号较弱且GSM信号也较弱的情况，一般不建议UE从TD网络向GSM网络切换，因为即使允许UE向GSM切换，也会由于GSM信号较弱导致切换失败，影响用户感知。在环境比较复杂时，较近小区的信号由于阻挡产生一定损耗，而其他小区可能会从建筑物夹缝中透漏出来，形成较强的越区孤岛。TD小区存在越区覆盖时，虽然TD小区配置了GSM邻区，但由于UE测量的邻区距离较远，邻区信号太弱无法满足上报测量报告条件，而周边小区由于不属于邻区所以UE不会测量，从而出现TD服务小区信号过低导致掉话。当某一区域有多个小区对其覆盖，且各信号强度相差在6dB以内，在这种情况下，UE会频繁切换或重选，从而导致掉话。

切换参数主要涉及电平门限、切换触发迟滞和切换触发时延。切换参数设置不合理会导致切换过早或过晚。切换太早，会增加信令负荷，浪费资源。切换太晚，UE可能还没切换出去原小区就已无法进行通信而掉话。原小区电平门限设置过高，会导致大量的测量报告，浪费网络资源；设置过低，会导致测量过晚，来不及切换就掉话。切换触发迟滞设置越高，越易切换。切换触发时延设置过大，容易导致切换失败；设置过小，可能会引起乒乓切换。

图1 UE在使用CS业务时从TD向GSM切换失败的信令过程

在TD向GSM切换时，GSM系统的干扰也会引起上行同步失败而导致切换失败，影响切换性能。GSM系统的干扰主要由4个部分组成：首先，GSM系统的网内干扰，它是由于GSM系统频率规划不当或频率复用过于紧密而引起的同频干扰或邻频干扰；其次，早期直放站的大量使用，非常容易对附近的基站形成干扰；另外，雷达站、模拟基站以及其他同频段通信设备也会对GSM系统产生干扰；最后，无线基站的硬件TRX、CDU或分路器故障也会产生干扰。GSM系统的干扰严重影响GSM/TD的切换性能。

图2给出了一个切换失败的信令流程，失败原因是“Physical Channel Failure”。我们知道，重定位准备完成后，UE接到核心网下发的“Handover From UTRAN”,UE与目标小区进行上行同步。图2给出的示例即是上行同步失败的情况。通过分析发现，切换参数设置不合理，测量报告上报太晚，以及GSM系统内干扰都会导致上行同步失败。

图2 给出了一个切换失败的信令流程

3 2G/TD切换性能提升的措施

影响GSM/TD切换性能的因素有很多，网络优化力度的加大可以有效的改善切换性能。另外，MSC Pool、GSM/TD共LAC+精确寻呼、Iur-g+等新技术也会改善GSM/TD的切换性能。

3.1 加大网络优化力度，改善切换性能

合理配置邻区。在邻区配置方面，TD小区配置GSM邻区不宜过多，一般建议不超过6个。与TD小区同站址的GSM小区设为邻区；其周围第一层GSM邻区，优先配置正对小区为邻区；第一层以外只配置TD小区覆盖范围内信号很强的GSM小区为邻区；对于DCS1800小区，只配置同站点的小区为邻区。

改善网络覆盖。良好的TD覆盖是降低系统间切换频率的前提，良好的GSM覆盖是系统间切换成功的前提。在TD覆盖弱区，若GSM信号强度也较差，不建议进行系统间切换。对于TD越区覆盖、无主覆盖等覆盖问题，建议加大网络优化力度，改善TD覆盖质量。

合理设置切换参数。合理的切换参数有助于缩短切换时延，提高切换成功率，改善切换性能。建议分场景对切换参数进行优化，根据不同场景的需要，对切换参数进行特殊设置。

图3 MSC Pool组网模式

图4 2G/TD共LAC区域划分

消除干扰。为了避免GSM系统的干扰对GSM/TD切换的影响，要求GSM同基站内不允许存在同频频点，距离较近的基站应尽量避免同频相对或斜对。重点关注同频复用，避免在邻近区域存在同BCCH同BSIC的情况。

3.2 引入新技术，改善切换性能

3.2.1 MSC Pool技术

MSC Pool技术引入了“池区”（Pool Area）的概念，多个核心网节点组成一个区域池。如图3所示，与传统的RNC/BSC与MSC一对一的控制关系不同，在MSC Pool内的每个RNC/BSC都可以受控于池内所有的MSC节点，每个MSC节点都同等地服务池区内所有RNC/BSC覆盖的区域。当用户在Pool区域漫游时不用改变归属的MSC，即不存在局间位置更新和局间切换。MSC Pool技术减少了局间位置更新次数，改善了GSM/TD切换性能。

3.2.2 共LAC+精确寻呼技术

异LAC时，UE完成从TD向GSM的切换后，需要进行位置更新。而共LAC技术可以解决目标区域内频繁的GSM/TD切换带来的位置更新问题，缩短切换时延。由于TD网络的LAC区较大，在共LAC组网时，有两种划分方式，一种是不分割TD的LAC区，一种分割TD的LAC区，如图4所示。共LAC技术解决了GSM/TD切换后的位置更新，但寻呼消息在GSM和TD侧都要下发，增加了空口压力。精确寻呼技术可以从源头消除共LAC后的无效寻呼，可以分为基于UE的精确寻呼和基于接入技术的精确寻呼。图5给出了基于UE的精确寻呼技术，UE在位置更新消息中上报Classmark1，以及在核心网要求时上报Classmark3；核心网判断共LAC区UE上报的Classmark，并记录终端类型，不判断非共LAC区上报的Classmark；寻呼时，首先判断终端类型，若存在记录，对于纯GSM终端在共LAC区BSC侧下发，对于纯TD终端在共LAC区RNC侧下发，对于TD/GSM双模终端在共LAC区的BSC/RNC均寻呼；若不记录，则说明为非共LAC区，按照原有正常寻呼流程寻呼。

图5 基于UE的精确寻呼技术

基于接入技术的精确寻呼技术通过核心网记录终端最近一次接入类型，并在寻呼时根据该接入类型进行精确寻呼，以有效的降低共LAC区内的无效寻呼。

共LAC+精确寻呼技术在不增加空口压力的情况下，可以有效的缩短切换时延，改善2G/TD切换性能。

3.2.3 Iur-g+技术

如图6所示，引入Iur-g+接口后，由RNC与BSC直接交互，实时交换邻区的负荷信息，传递邻区配置变更信息，实现TD与GSM网络邻区信息的自动更新，避免由于邻区拥塞、邻区信息变更导致的切换失败。另外，Iur-g+接口新增无线资源预留流程，提前完成原本需要核心网转发的资源预留，可以较大程度地减小TD到GSM系统的切换时延。