UMTS與GSM 移動(dòng)性管理探討

北電 徐東升


　　UMTS 和GSM 兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的移動(dòng)性管理包括空閑模式下和連接模式下的管理。空閑模式下的移動(dòng)性過程對(duì)終端用戶來說是不知不覺中完成的, 因而空閑模式下的移動(dòng)性對(duì)UMTS網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和未來兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理不會(huì)有實(shí)質(zhì)的影響。



　　但在連接模式下的UMTS移動(dòng)特性卻和GSM截然不同, 例如CDMA技術(shù)下的軟切換可以利用其他小區(qū)的強(qiáng)干擾信號(hào)獲得軟切換增益, 對(duì)正在進(jìn)行的業(yè)務(wù)尤其是高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有著至關(guān)重要且硬切換無法超越的優(yōu)勢(shì)。 優(yōu)秀的連接模式下UMTS和GSM間移動(dòng)管理意味著要保證業(yè)務(wù)在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)間順暢切換,無掉話并且不會(huì)影響兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營質(zhì)量。



　　UMTS/GSM間切換的場(chǎng)景分析


　　GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過10年以上的建設(shè)和優(yōu)化, 已經(jīng)是一個(gè)覆蓋相當(dāng)完善, 運(yùn)行穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò), 對(duì)于UMTS投入使用的初期, 可能會(huì)有以下情形導(dǎo)致兩網(wǎng)間切換。



　　場(chǎng)景1.初期出于成本控制的考慮UMTS 網(wǎng)絡(luò)只進(jìn)行熱點(diǎn)覆蓋,UMTS 覆蓋的不連續(xù)性導(dǎo)致UMTS覆蓋的空洞,在空洞區(qū)發(fā)生與GSM的切換。



　　場(chǎng)景2.考慮到遠(yuǎn)郊,農(nóng)村地區(qū)的業(yè)務(wù)需求基本已話音為主,控制投資可以從這些地區(qū)入手。利用完善的GSM覆蓋作為UMTS網(wǎng)的延續(xù)。這樣在遠(yuǎn)郊兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的交界處發(fā)生切換。



　　場(chǎng)景3.初期在城市部署UMTS時(shí), 沒有考慮室內(nèi)的UMTS覆蓋, 或者就打算用已有的室內(nèi)GSM覆蓋代替UMTS室內(nèi)覆蓋以節(jié)省用于室內(nèi)UMTS覆蓋的投資。這樣每一個(gè)缺少UMTS覆蓋的建筑就像一個(gè)個(gè)孤島,隨著用戶的進(jìn)進(jìn)出出不斷的發(fā)生硬切換。



　　場(chǎng)景4.采用基于網(wǎng)絡(luò)間負(fù)荷平衡的UMTS/GSM切換算法,在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋區(qū),在某一時(shí)刻只要UMTS小區(qū)的負(fù)荷達(dá)到了預(yù)設(shè)的門限值且下層GSM網(wǎng)負(fù)荷低于預(yù)設(shè)門限, 就將一部分用戶切換至下層的GSM小區(qū),反之亦然。



　　UMTS/GSM切換的分析


　　在UMTS和GSM網(wǎng)絡(luò)間的切換為硬切換, 即在與新小區(qū)的無線連接建立之前原有的連接已經(jīng)被釋放掉。 因而評(píng)估兩網(wǎng)間的切換行為, 一個(gè)很重要的指標(biāo)就是切換的成功率, 這一點(diǎn)同評(píng)估GSM小區(qū)間切換一致, 另外由于UMTS是基于WCDMA接入技術(shù)和面向語音數(shù)據(jù)混合業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò), 因而還需要考慮兩網(wǎng)間切換對(duì)UMTS網(wǎng)絡(luò)容量, 穩(wěn)定性及對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量的影響。



　　3G/2G 硬切換成功率


　　從技術(shù)角度, 成功完成一個(gè)UMTS/GSM間的硬切換的前提是RNC要從周圍相鄰的若干個(gè)GSM小區(qū)中確定一個(gè)最合適的小區(qū)作為切換對(duì)象。 通常有兩種辦法解決, 一種是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)預(yù)定的設(shè)置進(jìn)行兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的盲切換, 另一種是啟動(dòng)3GPP規(guī)范定義的壓縮模式 ( Compress Mode )進(jìn)行測(cè)量



　　在實(shí)際情況下通常一個(gè)UMTS小區(qū)周圍會(huì)有若干個(gè)GSM小區(qū), 因而很難通過盲切換的方式確定適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)小區(qū),這樣就導(dǎo)致無法通過盲切換的辦法進(jìn)行至2G小區(qū)的硬切換, 而壓縮模式的測(cè)量由于其自身的特點(diǎn)也會(huì)對(duì)CDMA切換成功率,網(wǎng)絡(luò)容量和業(yè)務(wù)質(zhì)量造成相當(dāng)?shù)挠绊憽?



　　UMTS網(wǎng)絡(luò)容量, 穩(wěn)定性及QOS


　　上面談到了啟用壓縮模式會(huì)對(duì)UMTS網(wǎng)絡(luò)容量和業(yè)務(wù)質(zhì)量有明顯的影響。除此之外, 對(duì)場(chǎng)景1,2,3 引起的UMTS至GSM間切換, 如果用戶在3G網(wǎng)絡(luò)上使用的是較高速率的PS域業(yè)務(wù), 由于GPRS網(wǎng)絡(luò)只能提供低帶寬且“盡力而為”的QOS能力, 用戶會(huì)非常明顯的感受到業(yè)務(wù)質(zhì)量的下降。



　　對(duì)于場(chǎng)景4而言, 其切換不是用于覆蓋因素而是基于UMTS小區(qū)的負(fù)荷到達(dá)了擁塞的程度。當(dāng)UMTS小區(qū)的業(yè)務(wù)量到達(dá)切換觸發(fā)點(diǎn)時(shí):



　　第一,為執(zhí)行GSM目標(biāo)小區(qū)的確定, 必須使用壓縮模式進(jìn)行測(cè)量,而壓縮模式的啟動(dòng)會(huì)進(jìn)一步加重UMTS小區(qū)的負(fù)荷甚至阻塞小區(qū), 從而導(dǎo)致測(cè)量失敗。



　　第二,基于負(fù)荷切換成功的前提是對(duì)方的網(wǎng)絡(luò)沒有擁塞。也就是說在決定切換以前,兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)間應(yīng)該交流相關(guān)小區(qū)的負(fù)荷情況。3GPP 已經(jīng)考慮到了此種需要并在R5的規(guī)范中定義了標(biāo)準(zhǔn)的方法。在UMTS和GSM產(chǎn)品滿足R5規(guī)范以前, 沒有其他的標(biāo)準(zhǔn)方法可以在多廠商的環(huán)境下使用。



　　第三, RNC必須決定切換什么樣的業(yè)務(wù)和多少用戶至GSM才能達(dá)到緩解UMTS小區(qū)阻塞的目的。從無線承載的角度, 高數(shù)據(jù)的無線承載( RAB )比低速的RAB 會(huì)占用更多的無線資源。如果切換的業(yè)務(wù)選擇是語音業(yè)務(wù), 則需要切換很多的語音用戶才相等于釋放一個(gè)高數(shù)據(jù)承載占用的資源, 可以想象在瞬間切換這么多用戶的行為是很劇烈的, 而且至少要求GSM小區(qū)有很多空閑的信道來支持, 這將對(duì)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)都是一個(gè)挑戰(zhàn); 若切換對(duì)象是高速率的無線承載, 由于GPRS實(shí)際上無法支持 如此之高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),那么事實(shí)上是以犧牲高級(jí)用戶的滿意度為代價(jià)。



　　UMTS/GSM切換的分析結(jié)論及對(duì)UMTS/GSM移動(dòng)性管理的建議


　　通過以上分析可以看出,UMTS和GSM在連接模式下的移動(dòng)性完全不同于單系統(tǒng)間的切換,這是由于UMTS和GSM采用了完全不同的接入技術(shù)所致,兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的切換并不像想象中的那樣平滑而有效。



　　由此,為保證建設(shè)一個(gè)性能可靠穩(wěn)定,用戶滿意的UMTS網(wǎng)絡(luò),運(yùn)營商應(yīng)盡量減少兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的切換行為。最重要的就是采用合適的UMTS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略來限制切換發(fā)生的可能性,平衡好投資成本與網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)系。在上述四種會(huì)發(fā)生UMTS/GSM移動(dòng)性場(chǎng)景中, 我們建議限制場(chǎng)景1,3, 4的發(fā)生。具體的建議是:



　　● 在城市中密集城區(qū),中心城區(qū),部分近郊應(yīng)建立連續(xù)覆蓋的UMTS網(wǎng)絡(luò),避免熱點(diǎn)覆蓋再利用GSM過渡的策略,避免在城區(qū)中出現(xiàn)UMTS覆蓋空洞


　　● 在初期就應(yīng)考慮采用合理的手段對(duì)寫字樓,大商場(chǎng),飯店等關(guān)鍵的建筑進(jìn)行UMTS室內(nèi)覆蓋。這些地區(qū)對(duì)業(yè)務(wù)的推廣和用戶滿意度至關(guān)重要


　　● 在初期不采用基于負(fù)荷或業(yè)務(wù)分類的UMTS/GSM移動(dòng)性管理,這種策略會(huì)人為的增加切換的可能性,其負(fù)面效益會(huì)大于預(yù)期的結(jié)果。



　　
摘自　網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品商貿(mào)網(wǎng)