3G/2G系統(tǒng)間的互操作規(guī)劃

據(jù)InformaTelecoms統(tǒng)計，截至2005年8月底，全球GSM網(wǎng)用戶已達(dá)到15億，再過3年半的時間，全球GSM用戶可增長到20億。3G網(wǎng)用戶也在快速增長，到2005年底為止，全球用戶已達(dá)2.2億。對傳統(tǒng)2G移動網(wǎng)運(yùn)營商來說，3G/2G系統(tǒng)間的互操作規(guī)劃將對今后2G網(wǎng)用戶規(guī)模的保持及3G網(wǎng)用戶的增長起到關(guān)鍵作用。

1、互操作規(guī)劃的必要性

對于3G新網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，可以新建一個單一的3G無線網(wǎng)絡(luò)。但是，對于傳統(tǒng)2G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商而言，覆蓋范圍廣泛的網(wǎng)絡(luò)、龐大的用戶群對于3G網(wǎng)絡(luò)來說既是優(yōu)勢也是限制因素。2G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商既要保持其原有網(wǎng)絡(luò)的覆蓋及用戶優(yōu)勢，又要引入3G技術(shù)，這必然會產(chǎn)生兩種系統(tǒng)的相互影響。

3G/2G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的相互影響主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）無線接入網(wǎng)絡(luò)：主要是2G/3G網(wǎng)絡(luò)間的漫游、切換等方面。

（2）業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)：主要是智能網(wǎng)、業(yè)務(wù)平臺、業(yè)務(wù)管理平臺等。

3G建網(wǎng)初期，網(wǎng)絡(luò)很難實(shí)現(xiàn)全國范圍良好的連續(xù)覆蓋，如何利用比較成熟穩(wěn)定的2G網(wǎng)絡(luò)，確保3G業(yè)務(wù)的連續(xù)性?建網(wǎng)中后期，如何處理大量2G用戶?3G網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較高時，如何利用同覆蓋的2G網(wǎng)絡(luò)?因此，要充分利用2G網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，減少成本、節(jié)約資源，才可極大地促進(jìn)用戶滿意度的提高，大大提高3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)速度，使2G和3G網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)發(fā)展，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)綜合收益的最大化。

2、互操作規(guī)劃的指導(dǎo)原則

3G/2G系統(tǒng)間互操作功能的引入是因?yàn)椋涸?G建設(shè)初期，3G網(wǎng)絡(luò)難以做到全國覆蓋，但是3G的業(yè)務(wù)要很好地推廣和實(shí)現(xiàn)必須在服務(wù)區(qū)內(nèi)達(dá)到成片連續(xù)覆蓋，而有必要利用系統(tǒng)間互操作功能（如切換、漫游等）保證用戶業(yè)務(wù)的連續(xù)性和可獲得性。同時，在3G建設(shè)中后期，隨著3G網(wǎng)絡(luò)相對2G網(wǎng)絡(luò)吸收話務(wù)量的增加，在一些高話務(wù)的服務(wù)區(qū)內(nèi)3G網(wǎng)絡(luò)難以承受所有的話務(wù)和業(yè)務(wù)量，有必要利用系統(tǒng)間互操作功能（如切換、漫游等）使2G網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)部分3G的話務(wù)，使網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷保持基本平衡。因此，必須做好3G系統(tǒng)間的互操作規(guī)劃。

3G/2G網(wǎng)絡(luò)之間的互操作應(yīng)遵循保持網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的基本原則。3G/2G系統(tǒng)間的互操作規(guī)劃，應(yīng)遵循以下主要原則：

（1）影響最小原則：3G網(wǎng)絡(luò)不要影響到現(xiàn)在GSM網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

（2）切換最少原則：盡量減少系統(tǒng)間切換發(fā)生的次數(shù)，避免頻繁的系統(tǒng)間重選。

（3）負(fù)荷負(fù)擔(dān)原則：3G網(wǎng)絡(luò)的高頻率效率可以分擔(dān)一部分的2G網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，同時在3G網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較高的時候，可以利用2G網(wǎng)絡(luò)富余容量吸納3G用戶的低端業(yè)務(wù)。

（4）質(zhì)量最好原則：盡量讓3G用戶享受3G網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，利用2G網(wǎng)絡(luò)拓展3G覆蓋，保持3G用戶的業(yè)務(wù)連續(xù)性。

3、國外運(yùn)營商的成功經(jīng)驗(yàn)

3.1　GSM網(wǎng)絡(luò)向3G升級策略

Etisalat是阿聯(lián)酋唯一的電信運(yùn)營商，2003年12月24其3G網(wǎng)絡(luò)于正式放號，是全球第一個2G/3G互操作的商用網(wǎng)絡(luò)。Etisalat在2002年預(yù)商用試驗(yàn)中，已把3G/2G配合作為最重要的項(xiàng)目進(jìn)行測試，并在啟動3G招標(biāo)之前完成GSM網(wǎng)絡(luò)升級。阿聯(lián)酋移動普及率高達(dá)95%，移動用戶超過400萬戶（2005年6月）。根據(jù)阿聯(lián)酋整個國家的經(jīng)濟(jì)大環(huán)境和Etisalat已有移動網(wǎng)絡(luò)的情況，Etisalat采用的3G/2G互操作配合策略簡單如下幾點(diǎn)：

（1）空閑模式優(yōu)先駐留3G；

（2）支持系統(tǒng)間雙向漫游（雙向小區(qū)重選）；

（3）語音業(yè)務(wù)3G到2G單向切換，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)雙向切換。

從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的性能統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，Etisalat采用的3G/2G互操作策略非常有效，2G/3G系統(tǒng)間配合良好，性能優(yōu)異。用戶完全感覺不出兩個網(wǎng)絡(luò)的差異，系統(tǒng)間切換成功率超過98%。

3.2　保持GSM網(wǎng)，新建3G網(wǎng)

PCCW/SUNDAY于2003年開始在香港建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)，于2005年初正式投入商業(yè)運(yùn)營。香港共有6家移動運(yùn)營商，PCCW/SUNDAY是其中一家。

香港位于中國南海之濱珠江口東側(cè)，由香港島、九龍半島和新界組成，總面積1092平方公里，人口接近700萬，移動用戶滲透率高達(dá)106%。其地形復(fù)雜，在很小的地方，特別是在維多利亞港兩岸有特別多的40～50層高的寫字樓林立，而且距離都很近。PCCW/SUNDAY保持原有GSM網(wǎng)絡(luò)，并且新建3G網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)香港的經(jīng)濟(jì)和多家移動運(yùn)營商及遍布復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)情況，PCCW/SUNDAY采用的3G/2G互操作配合策略如下：

（1）空閑模式優(yōu)先駐留3G；

（2）支持系統(tǒng)間雙向漫游（3G到2G小區(qū)重選，2G到3GPLMN重選）；

（3）語音業(yè)務(wù)3G到2G單向切換，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)雙向切換。

4、3G系統(tǒng)間的互操作規(guī)劃和推薦策略

4.1　3G系統(tǒng)間的互操作規(guī)劃

為了解決2G/3G網(wǎng)絡(luò)之間的覆蓋延伸和負(fù)載均衡，有必要進(jìn)行3G系統(tǒng)間互操作規(guī)劃。此規(guī)劃包括以下幾個主要規(guī)劃過程：

（1）用戶在系統(tǒng)間的遷移規(guī)劃；

（2）系統(tǒng)間切換規(guī)劃；

（3）用戶在系統(tǒng)間的駐留規(guī)劃；

（4）用戶對網(wǎng)絡(luò)的選擇及重選規(guī)劃。

具體規(guī)劃過程如圖1所示：

圖1　3G系統(tǒng)間的互操作規(guī)劃過程

　　4.2　3G系統(tǒng)間規(guī)劃的切換具體流程

3G系統(tǒng)間規(guī)劃的語音業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)的切換具體流程如下：

（1）語音業(yè)務(wù)切換流程

語音業(yè)務(wù)的切換流程如圖2所示：

3G MSC先用MAP AC3發(fā)起到2G MSC的對話請求，2G MSC如果支持GSM R99協(xié)議，則對話成功；否則，3GMSC發(fā)起對話協(xié)商過程（2GMSC回支持的MAPAC為AC2，3GMSC以MAPAC2發(fā)起第二次對話請求），并視協(xié)商結(jié)果決定執(zhí)行方式。

（2）對分組業(yè)務(wù)切換流程

目標(biāo)SGSN會與源SGSN聯(lián)系，如果源和目標(biāo)SGSN都支持3G則采用GTPV1，如果2G SGSN不支持3G，則采用GTPV0。在這種情況下，某些服務(wù)可能會被降級，2G SGSN會將它不能處理的PDP contexts降級。

4.3　3G系統(tǒng)間的互操作的策略

對于3G系統(tǒng)間的互操作規(guī)劃的主要過程，我們有以下幾點(diǎn)推薦策略：

（1）用戶遷移策略

通常有如下三種2G用戶向3G網(wǎng)的遷移方案：

◆升級現(xiàn)網(wǎng)HLR的方式

◆采用信令路由寄存器（SRR）的方案

◆采用智能網(wǎng)方案或無條件前轉(zhuǎn)方案

以上三種方案中，第一種方案：升級現(xiàn)網(wǎng)HLR無論從成本上和以后網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容發(fā)展都是較好的選擇。這樣，用戶申請3G業(yè)務(wù)，只需要直接增加3G簽約數(shù)據(jù)，用戶不必更換SIM卡，客戶不需要去營業(yè)廳辦理，通過語音電話IVR方式即可辦理。漫游限制用于區(qū)分普通用戶與3G用戶，防止“用戶直接購買3G手機(jī)，不簽約就享受3G服務(wù)，對3G網(wǎng)絡(luò)造成沖擊”，從而保證3G網(wǎng)絡(luò)可規(guī)劃、可管理。

（2）系統(tǒng)間切換策略

系統(tǒng)間切換包括電路域的3G網(wǎng)、2G網(wǎng)的如何切換及分組域的3G網(wǎng)、2G網(wǎng)的如何切換?從協(xié)議來看，無論是電路域還是分組域，設(shè)備都可以支持兩張網(wǎng)間的雙向切換。

基于網(wǎng)絡(luò)的匹配性和側(cè)重性，并且考慮到用戶的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，我們推薦系統(tǒng)間切換方案為：電路域系統(tǒng)間切換為3G網(wǎng)到2G網(wǎng)的單向切換；而分組域系統(tǒng)間切換為3G和2G間的雙向切換，網(wǎng)絡(luò)承載速率自適應(yīng)調(diào)整；GSM網(wǎng)絡(luò)無需升級。

由于在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，3G網(wǎng)絡(luò)較2G網(wǎng)絡(luò)屬于弱勢網(wǎng)絡(luò)，而且原有2G網(wǎng)話音用戶的數(shù)量和重要性，這對電路域用戶的切換以3G/2G系統(tǒng)間切換對2G網(wǎng)絡(luò)的影響最小、高的切換成功率、盡量少的信令交互為重點(diǎn)。對于電路域系統(tǒng)間切換，只需要把3G中對SC的所有信令完全適配成2G網(wǎng)的格式。對2G的MSC，該切換相當(dāng)于普通的GSM的局間切換，從而使得3G/2G配合對2G網(wǎng)絡(luò)的影響最小。目前在2G覆蓋質(zhì)量良好的情況下，沒有必要將正在2G系統(tǒng)中進(jìn)行的通話通過系統(tǒng)間的切換轉(zhuǎn)移到3G系統(tǒng)。采用這種方式，2G系統(tǒng)不用改動，還可以避免頻繁的乒乓切換，也減少了3G和2G系統(tǒng)間的信令交互。

分組域系統(tǒng)間的切換要求不那么嚴(yán)格，只需用戶能盡可能使用3G網(wǎng)絡(luò)，從而用戶可以更多地體驗(yàn)3G寬帶承載網(wǎng)絡(luò)提供的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。同時傳輸?shù)攘康挠脩魯?shù)據(jù)，也可以降低運(yùn)營商承載網(wǎng)絡(luò)占用的成本。分組域系統(tǒng)間的切換有兩種具體實(shí)現(xiàn)方案：通過小區(qū)重選過程實(shí)現(xiàn)；通過異系統(tǒng)小區(qū)重選的指令實(shí)現(xiàn)，這兩種方案都均可以選擇。

◆通過小區(qū)重選過程實(shí)現(xiàn)

3G和2G網(wǎng)分別配置必要的鄰區(qū)和重選條件信息，并通過系統(tǒng)信息廣播，由終端判決并發(fā)起的切換“重選”過程，而針對特定終端的重選測量和判決過程則不予干預(yù)。

（3）用戶在系統(tǒng)間駐留策略

用戶駐留在不同的系統(tǒng)的方案，與系統(tǒng)間的切換方案直接相關(guān)。語音業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)有不同的駐留策略。一般來說，當(dāng)用戶處于不同系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的邊界時，可以選擇仍然駐留原系統(tǒng)或新的系統(tǒng)，但根據(jù)用戶對業(yè)務(wù)體驗(yàn)的不同及網(wǎng)絡(luò)連續(xù)性覆蓋的可能性，并且由以上系統(tǒng)間的切換方案，我們推薦以下用戶駐留方案。

◆對于語音業(yè)務(wù)

當(dāng)雙模UE駐留在3G網(wǎng)絡(luò)，處于通話狀態(tài)，由3G/2G同覆蓋區(qū)移向純粹2G覆蓋區(qū)，當(dāng)?shù)竭_(dá)3G邊界時，3G網(wǎng)絡(luò)根據(jù)測量報告發(fā)起3G到2G的切換，邊界處的2G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)支持3G到2G的系統(tǒng)間切換。當(dāng)雙模UE駐留在2G網(wǎng)絡(luò)，處于通話狀態(tài)，由純粹2G覆蓋區(qū)進(jìn)入3G/2G同覆蓋區(qū)時，網(wǎng)絡(luò)采取控制措施避免系統(tǒng)間切換的發(fā)生，當(dāng)通話結(jié)束，UE處于空閑狀態(tài)的時候，通過PLMN重選或小區(qū)重選，駐留到3G網(wǎng)絡(luò)上來。

◆對于分組業(yè)務(wù)

由2.5G（GPRS）/3G同覆蓋區(qū)移向純粹2.5G覆蓋區(qū)，當(dāng)?shù)竭_(dá)2.5G邊界時，由3G網(wǎng)絡(luò)或者雙模UE發(fā)起小區(qū)重選，讓雙模UE小區(qū)重選到2.5G網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)雙模UE駐留在2.5G網(wǎng)絡(luò)，由純粹2.5G覆蓋區(qū)移向2.5G/3G同覆蓋區(qū)，當(dāng)?shù)竭_(dá)3G邊界時，雙模UE發(fā)起小區(qū)重選，駐留到3G網(wǎng)絡(luò)上。

組合業(yè)務(wù)的切換需要2.5G（GPRS）網(wǎng)絡(luò)也支持組合業(yè)務(wù)。GPRS網(wǎng)絡(luò)通過DTM（DualTransferMode）技術(shù)支持“電路+分組”組合業(yè)務(wù)。如果組合業(yè)務(wù)需要進(jìn)行3G向2G的系統(tǒng)間切換時，可以讓CS域業(yè)務(wù)切換到2G系統(tǒng)中，切換成功之后RNC通知SGSN釋放PS業(yè)務(wù)。

（4）網(wǎng)絡(luò)選擇及重選策略

對于3G系統(tǒng)間不同網(wǎng)絡(luò)選擇與系統(tǒng)間的切換方案密切相關(guān)。3G網(wǎng)絡(luò)投入運(yùn)營后，用戶對于網(wǎng)絡(luò)的選擇和重選有3種可能的方案：優(yōu)選3G網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)選2G網(wǎng)絡(luò)和無優(yōu)先級。3種不同選擇方案的優(yōu)劣如表1所示。

表1　3種不同選擇方案的優(yōu)劣比較

　　從網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷角度看，優(yōu)選3G網(wǎng)絡(luò)可以有效分擔(dān)2G網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，提高3G網(wǎng)絡(luò)的利用效率。此外，如果空閑模式下雙模終端優(yōu)先駐留2G網(wǎng)絡(luò)，那么當(dāng)發(fā)起3G特有業(yè)務(wù)時需要發(fā)起從2G到3G小區(qū)的重定向，一方面這會增加接入過程的時延、增加處理能力的要求，而且成功率有待驗(yàn)證；另一方面需要2G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)升級，增加重定向的算法和信令處理，會對2G網(wǎng)絡(luò)造成較大沖擊，現(xiàn)網(wǎng)質(zhì)量可能存在風(fēng)險。

根據(jù)上面的比較和分析，我們推薦：在3G建設(shè)初期，3G用戶應(yīng)主要優(yōu)先選擇3G網(wǎng)絡(luò)，并一直保持在3G網(wǎng)絡(luò)。這種方式可以保證注冊在3G的用戶能夠快速直接地享受到基于3G的更加豐富多彩的業(yè)務(wù)功能，避免從2G到3G不必要的切換與漫游。在3G建設(shè)初期，網(wǎng)絡(luò)容量不是問題，引導(dǎo)3G用戶優(yōu)先選擇3G網(wǎng)絡(luò)能夠有效減輕2G網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷；在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成熟期，仍然引導(dǎo)3G用戶優(yōu)先選擇3G網(wǎng)絡(luò)，此時如果網(wǎng)絡(luò)容量問題顯著，將考慮擴(kuò)容，同時可利用基于服務(wù)和負(fù)載的切換平衡3G與2G之間的話務(wù)。

但在網(wǎng)絡(luò)選擇遵循上述原則的前提下，還存在一個3G網(wǎng)絡(luò)利用率最大化的問題。比如，為了達(dá)到雙模用戶優(yōu)選3G的目的，理想做法是只要3G信號滿足最低的導(dǎo)頻強(qiáng)度要求，立即重選到3G網(wǎng)絡(luò)，就可達(dá)到3G網(wǎng)絡(luò)最大化的要求。但是因?yàn)榻K端（人、車）運(yùn)動的隨機(jī)性，手機(jī)并不能保證能持續(xù)接收到滿足最低強(qiáng)度要求的導(dǎo)頻信號，在這種情況下就可能會出現(xiàn)終端迅速重選到2G網(wǎng)絡(luò)的情況。隨著無線信號的衰落變化，在2G/2G之間進(jìn)行乒乓重選的可能性增加。這不僅對被叫尋呼的成功率有影響，而且如果終端此時發(fā)起呼叫，也會出現(xiàn)接通率不高，異常掉話等問題。

為了提高系統(tǒng)間切換的成功率，有必要根據(jù)無線傳播環(huán)境的不同，在特定地區(qū)適當(dāng)?shù)靥崆皢�動系統(tǒng)間切換的壓縮模式測量和切換執(zhí)行過程，以避免由于信號的突然衰落而導(dǎo)致異常掉話。否則，按照常規(guī)做法，只有當(dāng)信號衰減到某一絕對門限以下才啟動切換的準(zhǔn)備和執(zhí)行過程，如果此時遇到拐角或嚴(yán)重的遮擋，就很容易發(fā)生掉話。

綜上所述，應(yīng)該一方面強(qiáng)調(diào)3G用戶優(yōu)先享用3G服務(wù)，盡可能提高3G網(wǎng)絡(luò)的利用率并提供3G的優(yōu)質(zhì)服務(wù)這一指導(dǎo)原則，同時又引入一定的靈活性，以改進(jìn)終端用戶的體驗(yàn)，真正做到客戶滿意度的最大化。

5、結(jié)論

綜上可知，3G/2G網(wǎng)絡(luò)的互操作規(guī)劃，是3G商用過程最重要的步驟。對所有采用3G的網(wǎng)絡(luò)來說，系統(tǒng)間配合問題在2G向3G演進(jìn)的過程中長期存在，2G/3G網(wǎng)絡(luò)互操作規(guī)劃成功與否關(guān)鍵在于能否采用合適的互操作規(guī)劃策略。

　　◆通過異系統(tǒng)小區(qū)重選的指令實(shí)現(xiàn)

3G網(wǎng)絡(luò)根據(jù)終端的測量報告進(jìn)行判決，并通過異系統(tǒng)小區(qū)重選的指令命令終端的重選動作。