3G與PHS融合實現(xiàn)方式研究

摘要　3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一個漫長的過程，需要經(jīng)歷網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)測試和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等過程。采用成熟的PHS網(wǎng)絡(luò)來補充新3G網(wǎng)絡(luò)，就是3G與PHS網(wǎng)絡(luò)的融合方法。本文主要闡述3G與PHS網(wǎng)絡(luò)融合的各種實現(xiàn)方式，其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)實現(xiàn)過程，以及各種融合實現(xiàn)方式的優(yōu)缺點。為今后在PHS網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)提供參考。

一、背景

2005年，中國PHS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)擁有9000萬用戶，其網(wǎng)絡(luò)投資巨大，無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋達到了一定的水平。目前，隨著固定電話業(yè)務(wù)的萎縮，3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是中國電信和北方網(wǎng)通等固網(wǎng)通信運營商持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

目前，PHS網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過了多次的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量達到一定水平；也經(jīng)歷多次大話務(wù)量沖擊，其網(wǎng)絡(luò)健壯性得到了考驗。然而，3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要一段時間，還需要長時間的無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，將有較長的時期內(nèi)，3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋不能超過PHS的覆蓋質(zhì)量。為了使3G網(wǎng)絡(luò)能夠更早放號運營和發(fā)展業(yè)務(wù)，而且保證用戶的通信質(zhì)量，那么，考慮采用現(xiàn)有的PHS網(wǎng)絡(luò)覆蓋去補充3G新網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。3G與PHS網(wǎng)絡(luò)的融合和補充成為探討方向。

二、融合方式

3G與PHS網(wǎng)絡(luò)的融合，就是采用PHS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補充3G新網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，實現(xiàn)3G新用戶在3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域能夠正常通信，而且在PHS網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域也能夠正常通信。3G和PHS網(wǎng)絡(luò)融合方式一般有三種：融合核心網(wǎng)，增強HLR（SHLR）和雙振鈴方式。這三種融合方式的前提是采用“雙模”的手機終端。

1.融合核心網(wǎng)方式

（1）組網(wǎng)描述

采用融合核心網(wǎng)方式實現(xiàn)3G和PHS網(wǎng)絡(luò)融合，其主要思路是采用3G核心網(wǎng)絡(luò)管理和控制PHS無線網(wǎng)絡(luò)。丟棄原來PHS網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)，把PHS無線接入網(wǎng)絡(luò)直接接入3G的MGW設(shè)備，通過3G網(wǎng)絡(luò)MGW設(shè)備升級，適配PHS無線網(wǎng)絡(luò)接入，其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，Node B是3G網(wǎng)絡(luò)的基站設(shè)備，RNC是3G網(wǎng)絡(luò)的基站控制設(shè)備，MGW是3G網(wǎng)絡(luò)電路域核心交換部分的媒體網(wǎng)關(guān)，MSC Server是3G控制業(yè)務(wù)和信令的服務(wù)器，HLR是移動網(wǎng)絡(luò)中的歸屬位置寄存器，CS是PHS網(wǎng)絡(luò)的基站設(shè)備。

圖1　融合核心方式組網(wǎng)圖

（2）業(yè)務(wù)融合能力

融合核心網(wǎng)方式，在同一個核心網(wǎng)絡(luò)的管理下，實現(xiàn)了最大程度的融合。通過3G核心網(wǎng)絡(luò)可以尋呼PHS網(wǎng)絡(luò)的所有用戶，實現(xiàn)業(yè)務(wù)上的融合。普通話務(wù)融合，不管手機終端在PHS覆蓋范圍還是3G覆蓋范圍，都能夠正常作為主被叫。短消息業(yè)務(wù)融合，不管手機終端在PHS覆蓋范圍還是3G覆蓋范圍，都能正常發(fā)送短信和接收短信。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合，在3G覆蓋范圍內(nèi)，用戶采用3G數(shù)據(jù)方式進行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信，在PHS覆蓋范圍，用戶采用PHS數(shù)據(jù)方式進行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信。由于3G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)整網(wǎng)的漫游，借助3G核心網(wǎng)絡(luò)PHS用戶的異地漫游也變得簡單。

（3）存在問題

融合核心網(wǎng)方式，實現(xiàn)難度大。由于PHS網(wǎng)絡(luò)無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的接口協(xié)議不是標準協(xié)議，各個PHS廠家設(shè)備采用的接口協(xié)議不同。例如，中興通訊PHS網(wǎng)絡(luò)的ANU與核心網(wǎng)對接是采用A協(xié)議，是中興通訊設(shè)備的內(nèi)部接口；UT公司PHS網(wǎng)絡(luò)的CSC與核心網(wǎng)絡(luò)對接是改良的Q·931，也是UT公司設(shè)備的內(nèi)部接口。3G核心網(wǎng)絡(luò)要與PHS無線接入網(wǎng)絡(luò)對接，改造難度大。

2.增強SHLR方式

（1）組網(wǎng)描述

采用SHLR方式實現(xiàn)3G與PHS的系統(tǒng)融合，3G網(wǎng)絡(luò)和PHS網(wǎng)絡(luò)基本架構(gòu)不變，用增強功能HLR管理3G和PHS用戶信息。所謂增強功能HLR（SHLR），就是一個綜合性能的HLR，該HLR具備管理3G用戶信息和PHS用戶信息的能力。

SHLR方式，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造需要稍加調(diào)整，基本保持3G網(wǎng)絡(luò)和PHS網(wǎng)絡(luò)各自組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。要求SHLR能夠?qū)崿F(xiàn)管理PHS用戶信息和支持PHS-MAP協(xié)議，PHS網(wǎng)絡(luò)把SHLR當作一個新HLR，其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　增強SHLR方式組網(wǎng)圖

（2）業(yè)務(wù)融合能力

當3G信號沒有覆蓋時，用戶可以在PHS網(wǎng)絡(luò)下實現(xiàn)普通話音主叫和被叫，實現(xiàn)短信業(yè)務(wù)的主叫和被叫，以及實現(xiàn)PHS網(wǎng)絡(luò)所提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。當用戶作為主叫時，無論手機終端在任何一個網(wǎng)絡(luò)登記，其主叫的呼叫流程與普通用戶在自己網(wǎng)絡(luò)的呼叫一樣，不做描述。用戶作為被叫和位置登記過程，下面詳細解釋。

位置等過程

不管用戶在3G網(wǎng)絡(luò)還是PHS網(wǎng)絡(luò)，SHLR將詳細記錄其具體位置，以備順暢尋呼。當用戶從3G網(wǎng)絡(luò)到PHS網(wǎng)絡(luò)時（省略了鑒權(quán)和其他過程），位置登記過程如圖3所示。用戶通過PHS無線網(wǎng)絡(luò)向核心網(wǎng)發(fā)起位置登記，然后PHS網(wǎng)絡(luò)向SHLR發(fā)起位置登記請求。SHLR接收到位置登記請求消息后，清除3G網(wǎng)絡(luò)MSC Server原來的VLR（該用戶的訪問位置信息），并修改SHLR的位置信息，登記為PHS網(wǎng)絡(luò)的位置信息，完成PHS網(wǎng)絡(luò)的位置登記過程。

圖3　增強SHLR方式的位置登記過程圖

被叫過程描述

當用戶登記在PHS網(wǎng)絡(luò)，作為被叫的流程如圖4所示。3G網(wǎng)絡(luò)的MGW設(shè)備接收到外網(wǎng)呼入的一個呼叫時，MGW向SHLR查詢用戶信息，位置信息登記在PHS網(wǎng)絡(luò)，則向PHS網(wǎng)絡(luò)建立呼叫。SHLR向PHS網(wǎng)絡(luò)獲得漫游號碼給MGW，MGW根據(jù)漫游號碼向PHS網(wǎng)絡(luò)建立呼叫。PHS網(wǎng)絡(luò)接收到漫游號碼呼叫號，向該用戶發(fā)起尋呼。

圖4　增強SHLR方式的被叫流程

短消息的接收同樣實現(xiàn)，首先在SHLR查詢用戶登記的網(wǎng)絡(luò)信息，然后向該網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短消息，完成短消息的正常被叫接續(xù)。

3.雙振鈴方式

（1）組網(wǎng)描述

采用雙振鈴的方式實現(xiàn)3G與PHS網(wǎng)絡(luò)融合。所謂“雙振鈴業(yè)務(wù)”，就是網(wǎng)絡(luò)接收到一個呼叫請求后，觸發(fā)兩個呼叫，分別呼叫不同的用戶號碼。雙振鈴業(yè)務(wù)在PHS系統(tǒng)已經(jīng)成熟應(yīng)用，通常用于PHS用戶和移動用戶雙振，彌補PHS的覆蓋不足。

采用雙振鈴方式，3G和PHS網(wǎng)絡(luò)各自組網(wǎng)，互不相干（見圖5）。3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不需要考慮PHS的現(xiàn)網(wǎng)情況，只要提供雙振鈴業(yè)務(wù)就能實現(xiàn)融合。PHS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也不需要根據(jù)3G的組網(wǎng)形式而進行變動。網(wǎng)絡(luò)的改造成本比較低，不需要對網(wǎng)絡(luò)之間的通信協(xié)議和設(shè)備功能兼容進行改造處理。

圖5　雙振鈴方式組網(wǎng)圖

（2）業(yè)務(wù)融合能力

采用雙振鈴方式可以實現(xiàn)普通話音業(yè)務(wù)，短信業(yè)務(wù)和普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的融合。普通話音業(yè)務(wù)的流程是：當3G設(shè)備MGW接收到一個呼叫時，出發(fā)兩個呼叫。一個呼叫在本3G網(wǎng)絡(luò)進行尋呼接續(xù)，另外一個呼叫在PHS網(wǎng)絡(luò)進行尋呼接續(xù)。只要有一個網(wǎng)絡(luò)完成尋呼和呼叫接續(xù)，建立通話。當完成一個呼叫建立后，拆除另外一個呼叫。如圖6所示（用戶在PHS網(wǎng)絡(luò)），MGW黑點標志發(fā)起雙振鈴，紅色流程表示到3G網(wǎng)絡(luò)的無效尋呼。

圖6　雙振鈴業(yè)務(wù)呼叫過程圖

短消息的發(fā)送過程，也是采用雙振鈴方式。當短消息中心收到一個需要發(fā)送給3G和PHS融合用戶時，產(chǎn)生兩條短信消息，分別發(fā)送到3G網(wǎng)絡(luò)和PHS網(wǎng)絡(luò)。只要有一個網(wǎng)絡(luò)返回發(fā)送成功的消息，短消息中心則認為該短消息發(fā)送成功，不再重發(fā)該短消息。

（3）存在問題

雙振鈴方式，對網(wǎng)絡(luò)的呼叫資處理能力帶來浪費。每一次被叫，網(wǎng)絡(luò)都產(chǎn)生兩個呼叫，分別呼叫3G和PHS網(wǎng)絡(luò)。由于一個呼叫變成兩個呼叫，將對系統(tǒng)的負荷帶來一定的影響。

為了減少多余無用的呼叫，可以在手機終端增加一個功能。當手機終端從一個網(wǎng)絡(luò)登記到另外一個網(wǎng)絡(luò)時，手機終端首先向原來的網(wǎng)絡(luò)發(fā)出一個消息（關(guān)機或其他），通知原網(wǎng)絡(luò)該用戶不在此網(wǎng)絡(luò)。雙振鈴發(fā)生后，呼叫建立只需要在一個網(wǎng)絡(luò)尋呼，較少網(wǎng)絡(luò)資源的浪費。

三、融合方式評估

1.實現(xiàn)難度評估

融合核心網(wǎng)方式，由于PHS無線接入網(wǎng)絡(luò)的接口協(xié)議沒有標準，網(wǎng)絡(luò)之間的對接困難和兼容性差。融合核心網(wǎng)絡(luò)，涉及所有無線網(wǎng)絡(luò)的割接，工程量大。而且PHS網(wǎng)絡(luò)的歷史使命逐步完成，其投資將減少，采用融合核心網(wǎng)絡(luò)方式實現(xiàn)3G和PHS的融合更加難。

SHLR方式，3G和PHS網(wǎng)絡(luò)相對獨立組網(wǎng)，共用HLR，其實現(xiàn)比融合核心網(wǎng)方式簡單許多。SHLR需要管理PHS和3G用戶信息，它必須具備與PHS核心交換網(wǎng)絡(luò)通信的PHS-MAP協(xié)議，該協(xié)議有相關(guān)標準。

雙振鈴方式，實現(xiàn)3G和PHS網(wǎng)絡(luò)融合最簡單。3G和PHS網(wǎng)絡(luò)各自組網(wǎng)，不需要改造現(xiàn)有的PHS網(wǎng)絡(luò)，3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也不受PHS網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀制約。

2.業(yè)務(wù)開展評估

融合核心網(wǎng)方式，可以滿足普通話務(wù)、短消息業(yè)務(wù)，普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互相融合，而且3G的新業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)也可以通過PSH網(wǎng)絡(luò)承載，實現(xiàn)融合。融合核心網(wǎng)方式也為異地PHS網(wǎng)絡(luò)補充3G網(wǎng)絡(luò)提供有利的條件，因為PHS用戶的漫游已經(jīng)不成為問題。通話過程的網(wǎng)絡(luò)間切換也可能成為現(xiàn)實。

SHLR方式，兩個網(wǎng)絡(luò)用戶采用同一HLR管理，可以滿足普通話務(wù)、短消息業(yè)務(wù)、普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互相融合。

雙振鈴方式，可以滿足普通話務(wù)、短消息業(yè)務(wù)、普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互相融合。用戶在PHS網(wǎng)絡(luò)時，使用PHS網(wǎng)絡(luò)相關(guān)業(yè)務(wù)功能；用戶在3G網(wǎng)絡(luò)時，使用3G網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)業(yè)務(wù)。

3.附帶影響評估

融合核心網(wǎng)方式，存在接口標準和兼容的問題，改造過程不可預(yù)知問題多。由于所有無線PHS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要割接，增加3G核心網(wǎng)絡(luò)負荷，增大資本投入。原有投資的PHS網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)將成為不可利用的廢品，造成一定程度的浪費。

SHLR方式，增強HLR需要向不同的PHS核心網(wǎng)絡(luò)建立信令路由，管理PHS用戶，使得3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變復雜，可能故障點增加。由于需要管理PHS網(wǎng)絡(luò)的用戶信息，SHLR的每一個用戶數(shù)據(jù)的字段長度將會增加許多字節(jié)，增大SHLR數(shù)據(jù)庫的容量負荷。

雙振鈴方式，產(chǎn)生兩個呼叫，一個向PHS網(wǎng)絡(luò)建立，另外一個向3G網(wǎng)絡(luò)建立。每一次被叫都最少有一個呼叫無效，無形中增大了系統(tǒng)的呼叫處理壓力。

4.綜合評價

融合核心網(wǎng)方式是一個實現(xiàn)困難最大的方式，設(shè)備改造和設(shè)備割接工程龐大。在PHS網(wǎng)絡(luò)的投入資金減少的情況下，在PHS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備日趨老化的條件下，改造整個PHS無線接入網(wǎng)絡(luò)的可行性很小。

SHLR方式和雙振鈴方式，能實現(xiàn)基本的業(yè)務(wù)融合，包括短信、話音和數(shù)據(jù)。SHLR方式需要對3G網(wǎng)絡(luò)的部分設(shè)備進行修改和升級，需要投入小部分改造網(wǎng)絡(luò)資本。而雙振鈴方式可以保持現(xiàn)有的PHS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不需要進行網(wǎng)絡(luò)改造，但是雙振鈴業(yè)務(wù)會產(chǎn)生一個無效呼叫，使得系統(tǒng)負荷增加。

因而，綜合評估各種3G與PHS融合方式，融合核心網(wǎng)方式可行性差，不建議采用。當網(wǎng)絡(luò)資源比較空閑，可以采用雙振鈴方式；當網(wǎng)絡(luò)資源比較緊張，話務(wù)負荷高時，可以采用SHLR方式。

四、終端要求

3G與PHS融合，要求采用雙模手機終端。也就是說，該手機終端能夠在3G無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)正常通信，當它移動到3G網(wǎng)絡(luò)沒有覆蓋而是PHS網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域時，也可以正常通信。

當PHS網(wǎng)絡(luò)支持異地漫游時，手機終端的PHS模式下還需要適配多套網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。目前全國PHS網(wǎng)絡(luò)的無線參數(shù)尚不一致，這些參數(shù)包括無線控制載頻、國家代碼、運營商代碼等。由于PHS手機終端與基站建立通信的前提要這些參數(shù)相同，比如網(wǎng)絡(luò)設(shè)定的26號載頻（手機終端燒號必須設(shè)置為26號載頻），否則，手機終端無法建立與網(wǎng)絡(luò)的通信。

手機終端在向另外一個網(wǎng)絡(luò)登記之前，需要報告原來網(wǎng)絡(luò)。手機終端實現(xiàn)該功能后，在雙振鈴方式下，可以減少無效呼叫的發(fā)生。由于原來的核心網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)獲知用戶不再該網(wǎng)絡(luò)，就不會在該網(wǎng)絡(luò)進行尋呼建立呼叫，只要產(chǎn)生一個呼叫到用戶所在的目標網(wǎng)絡(luò)就能接通。