0 前言
随着我国电信企业重组完成和3G牌照的发放,中国的通信业正式迈入了3G时代。中国联通于2009年5月17日开通了首批55个城市的WCDMA网络,并计划在年底完成284个城市的3G部署。
然而,受限于工程建设的步伐和实际用户的需求,在WCDMA建网初期,3G覆盖不可能一下子做到同2G网络一样的广度和深度,为了保持用户使用/发起业务的连续性,在其离开WCDMA覆盖区时,网络应能使其漫游到2G网络,并尽量减小因网络漫游导致业务使用感受的影响。
通常,WCDMA到GSM/GPRS网络的切换/重选主要发生在以下几种场合。
a) UE离开WCDMA连续覆盖区。
b) WCDMA室内覆盖不足,存在覆盖空洞。
c) WCDMA和GSM/GPRS两网间的负荷分担。
为保证3G?圮2G切换/重选质量,需要设置合理的2G/3G互操作参数。
本文将重点讨论上面前2种场合的参数设置(第三种场合涉及的参数主要是网络负荷控制参数,本文暂不讨论)。根据以往的网络运营经验,具体说来可再细分为以下3种场景。
a) 场景1(Q1):WCDMA覆盖区域边缘地带(如WCDMA网络规划的覆盖边界)。由于这种场景下可以预计到3G覆盖的递减,为保证业务的质量,应在参数设置上使3G用户相对较早地切换/重选到2G网络上,以保证业务的连续性和质量。
b) 场景2(Q2):WCDMA覆盖区域内部区域(如WCDMA网络内部出现的小的、偶然的覆盖空洞)。由于这种场景的出现较难预测到,并且通常这种区域的范围很小,为减小网络的乒乓,应在参数设置上使3G用户尽量保持在3G网络上,相对较难切换到2G。
c) 场景3(Q3):UE快速移动场景(如高速公路、高速铁路)。由于用户移动速度快,信号衰落变化快且明显,应在参数设置上使3G用户尽快地切换/重选到2G网络上(比场景1还快),以保证业务的连续性和质量。
图1示出的是2G/3G互操作场景。
1 WCDMA与GSM/GPRS系统间重选参数
1.1 发生系统间小区重选的状态
WCDMA和GSM/GPRS系统间的小区重选主要发生在以下2种状态。
a) 空闲模式(Idle Mode)。UE可以在WCDMA的Idle状态、GSM的Idle状态以及GPRS的Idle状态时进行系统间的小区重选。UE根据网络广播的参数,测量服务小区并决定是否进行小区重选。
b) 连接模式(Connected Mode)。UE 可以在Cell_ FACH、Cell_PCH/URA_PCH 的分组连接状态执行系统间的小区重选。
图2示出的是UE发生2G/3G系统间小区重选的状态。
1.2 系统间小区重选的关键参数
1.2.1 UE从WCDMA向GSM/GPRS系统重选的参数
图3给出了UE从WCDMA向GSM/GPRS系统重选的一般过程。
A:当WCDMA服务小区的导频Ec/No小于Qqual-min+SsearchRAT时,UE开始测量相邻的GSM/GPRS小区信号强度。SsearchRAT参数在SIB3/4中广播。
A→B:UE 对服务WCDMA小区和GSM/GPRS邻区强度进行排队。
Rank of 服务WCDMA=RSCP_WCDMA+QHyst1s
Rank of 相邻GSM/GPRSn=RSSIGSMn-Qoffset1s,n
B:当GSM小区排名最高时,启动Treselection计时器。
C:当GSM小区排名最高并保持Treselection时间后,UE重选到对应的GSM小区。
图4给出了WCDMA信号质量尚好,但强度过低无法维持正常网络服务时的小区重选过程。
A:WCDMA服务小区无法维持正常网络服务(导频Ec/No>Qqualmin+SsearchRAT,但导频RSCP<Qrxlevmin)。
A→B:WCDMA 小区无法维持正常网络服务持续“Nserv DRX Cycles”时间。
B:UE测量邻区列表里的所有邻区,并对它们进行排队。当GSM小区排名最高时启动计时器。
Rank of WCDMA=RSCP_WCDMA+QHyst1s
Rank of 相邻GSM/GPRSn=RSSIGSMn-Qoffset1s,n
C:当GSM小区排名最高并保持Treselection时间后,UE重选到对应的GSM小区。
根据前言中所提到的参数设置策略,WCDMA到GSM/GRPS的重选参数取值影响和建议见表1。
1.2.2 UE从GSM/GPRS向WCDMA系统重选的关键参数
图5给出了UE从GSM/GPRS向WCDMA系统重选的过程。
UE在GSM网中可以一直或者当GSM小区高于/低于某个门限时,测量相邻的WCDMA小区质量/强度。 “Qsearch_I”参数决定了UE在GSM小区中测量WCDMA小区的时机,一般来说,推荐采用“优选3G网络”的UE驻留策略,故对于开通WCDMA的本地网这个参数设置为7(即“一直测量”);对于未开通WCDMA的本地网,为了节省UE的电池这个参数设置为15(即“从不测量”)。
A:“WCDMA小区的导频Ec/No”大于 “FDD_Qmin”并且“WCDMA小区的导频RSCP”大于“GSM RSSI + FDD_Qoffset”,启动计时器。
B:上述A的条件保持5 s后,UE重选到WCDMA网络。
注意:为了避免乒乓效应(UE过早选到WCDMA网络),FDD_Qmin 应大于“Qqualmin + SsearchRAT”。
表2给出了GSM/GPRS到WCDMA的重选参数取值影响和建议。
2 WCDMA与GSM/GPRS系统间的切换参数
WCDMA和GSM/GPRS系统间的切换发生在连接模式下的Cell_DCH状态。在网络规划中,需要设置合理的系统间切换参数来保证WCDMA和GSM/GPRS系统间的及时切换,以保持用户使用业务的连续性。
2.1 WCDMA与GSM/GPRS系统间切换触发压缩模式的定义
WCDMA与GSM之间的异系统切换由RNC/BSC控制。UE对GSM的测量是由相关的事件所触发。当相关事件触发后,RNC得到报告,并要求UE进入压缩模式去测量有关的GSM小区并上传测量报告。在压缩模式下,UE将对GSM相邻小区进行测量,同时又能维持当前的连接。
3GPP定义的与异系统切换相关的事件主要有1E与1F、2D与2F、6A与6B以及3A事件。其中,1E和1F可以由CPICH的绝对门限触发,2D与2F可以由CPICH的信号强度或信号质量触发,6A和6B由UE的发射功率触发,事件3A的触发条件为WCDMA的信号质量低于某个门限,同时GSM信号强度高于另一个门限。
各类事件的具体定义如下(注:下面所述的各种判别条件公式均假设W和CIOnew取值为0)。
a) 报告事件1E:CPICH信号质量/强度优于一个绝对门限。
b) 报告事件1F:CPICH信号质量/强度差于一个绝对门限。
c) 事件2D:当前使用频率的估计质量低于某一门限。“当前WCDMA激活集中最佳服务小区的CPICH Ec/No”低于“事件2D的门限(Ec/No)-Hysteresis2D/2”,或者“当前WCDMA激活集里最佳服务小区的CPICH RSCP”低于“事件2D的门限(RSCP)-Hysteresis2D/2”。并且上述条件持续成立时间超过TimeToTrigger2D,事件2D触发,RNC将要求UE进入压缩模式,以便对GSM相邻小区进行测量。
d) 事件2F:当前使用频率的估计质量高于某一门限“当前WCDMA激活集里最佳服务小区的CPICH Ec/No”高于“事件2F的门限(Ec/No)+Hysteresis2F/2”,或者“当前WCDMA激活集里最佳服务小区的CPICH RSCP”高于“事件2F的门限(RSCP)+Hysteresis2F/2”。并且上述条件持续成立时间超过TimeToTrigger2F,事件2F触发,RNC将要求UE停止对GSM相邻小区进行测量,退出压缩模式。
e) 报告事件6A:UE发射功率超过绝对门限。UE的发射功率高于事件6A的门限,且持续时间超过TimeToTrigger6A,事件6A被触发,RNC将要求UE进入压缩模式,以便对GSM相邻小区进行测量。
f) 报告事件6B:UE发射功率低于绝对门限。UE的发射功率低于事件6B的门限,且持续时间超过TimeToTrigger6B,事件6B被触发,RNC将要求UE停止对GSM相邻小区进行测量。
g) 报告事件3A:当前UTRAN的质量估计值低于某一门限,而且其他系统的质量估计值高于某一门限。“当前WCDMA激活集里最佳小区的CPICH Ec/No”低于“事件3A的门限(WCDMA CPICH的Ec/No)-Hysteresis3A/2”,同时“GSM相邻小区的信号强度BCCH RSSI”大于“事件3A的门限(GSM RSSI)+Hysteresis3A/2”。或者,“当前WCDMA激活集里最佳小区的CPICH RSCP”低于“事件3A的门限(WCDMA CPICH的RSCP)-Hysteresis3A/2”,同时“GSM相邻小区的BCCH RSSI”高于“事件3A的门限(GSM RSSI)+Hysteresis3A/2”。而且上述任一条件持续成立时间超过TimeToTrigger3A,事件3A被触发,RNC将要求UE执行异系统切换。
2.2 WCDMA与GSM/GPRS系统间切换主要参数取值建议
根据前言中所提到的参数设置策略,WCDMA与GSM/GPRS系统间切换的主要参数取值影响和建议见表3(1E、1F、6A、6B事件实际应用较少,不作为重点)。
3 结束语
本文通过对2G/3G网络互操作的策略及流程分析,结合中国联通3G外场试验的经验以及各主流3G设备厂家和高通公司的技术建议,提出了一套2G/3G互操作的主要参数设置分析及取值建议,希望能对3G网络建设初期的设备参数配置提供参考。但考虑到实际无线环境的复杂性,各地参数的最终取值还应根据实际无线环境而进行合理调整,不可受限于本文的建议而忽略了网络优化的灵活性。