李佳俊，宋甲英

（1.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，北京 100048；2.中國(guó)電子學(xué)會(huì)，北京 100036）

1 引言

在LTE建設(shè)初期，LTE覆蓋很難達(dá)到2G/3G的覆蓋水平，并且語(yǔ)音主要通過CSFB回落到2G/3G網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行承載，若想充分發(fā)揮2G、3G、4G融合組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，就必須讓多張網(wǎng)能夠有效結(jié)合，互操作方案是網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的關(guān)鍵解決手段。本文主要從網(wǎng)元要求和時(shí)延性能這2個(gè)方面來研究數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)LTE FDD和WCDMA互操作策略和語(yǔ)音業(yè)務(wù)LTE FDD到WCDMA的CSFB（Circuit Switched Fallback，電路域回落）策略。

2 LTE FDD和WCDMA 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互操作

PS 域移動(dòng)性管理對(duì)于LTEFDD 和WCDMA 系 統(tǒng)互操作十分關(guān)鍵。在空閑狀態(tài)，LTE FDD和WCDMA通過雙向重選實(shí)現(xiàn)互操作。在數(shù)據(jù)連接狀態(tài)，PS域的移動(dòng)主要通過PS域的切換或重定向來實(shí)現(xiàn)。建網(wǎng)初期由于LTE FDD覆蓋范圍要小于WCDMA網(wǎng)絡(luò)，主要考慮LTE FDD 到WCDMA 的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互操作。同時(shí)由于在數(shù)據(jù)連接態(tài)終端測(cè)量時(shí)間內(nèi)不會(huì)導(dǎo)致用戶數(shù)據(jù)中斷，建議采用基于測(cè)量的重定向/切換策略，具體策略包括：

◆PS切換：當(dāng)終端逐漸移出LTE區(qū)域時(shí)，LTE網(wǎng)絡(luò)向終端發(fā)送測(cè)量控制消息，終端進(jìn)行WCDMA小區(qū)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)合適的WCDMA 小區(qū)后向LTE 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送測(cè)量控制消息，LTE 網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)確定WCDMA 目標(biāo)小區(qū)可用后向終端發(fā)送切換命令。

◆不帶有系統(tǒng)消息的重定向（R 8 重定向）：與PS切換的觸發(fā)條件一致，LTE網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)確定WCDMA目標(biāo)小區(qū)可用后向終端發(fā)送LTE RRC連接釋放消息，消息中僅含有WCDMA的頻點(diǎn)。

◆帶有系統(tǒng)消息的重定向（R9重定向）：與R8重定向信令流程一致，只是LTE RRC連接釋放消息中僅含有WCDMA的頻點(diǎn)和小區(qū)廣播消息。

◆不帶系統(tǒng)消息的重定向（R8重定向）+DMCR：與R8重定向信令流程一致，只是終端在接入WCDMA網(wǎng)絡(luò)建立RRC連接后才會(huì)讀取SIB11/SIB12消息，以加速終端在WCDMA 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)。DMCR（Deferred Measurement Control Reading，緩讀測(cè)量控制）有網(wǎng)絡(luò)控制終端和終端本身優(yōu)化2種實(shí)現(xiàn)方案。

現(xiàn)階段，高通、海思等多模芯片支持上述所有LTE FDD到WCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互操作方案。LTE FDD到WCDMA互操作策略對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求以及時(shí)延如表1所示，其中時(shí)延性能在外場(chǎng)測(cè)試得出。

表1 LTE FDD到WCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互操作方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求和時(shí)延性能

通過表1 可以發(fā)現(xiàn)，采用P S 切換數(shù)據(jù)中斷時(shí)延最短，即用戶體驗(yàn)最好。但相比R 8 重定向，需要eNo deB、NodeB、RNC、MME、SGW 和SGSN支持PS切換，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署之前需要驗(yàn)證異廠家不同網(wǎng)元間的兼容性。在部署LTE FDD到WCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互操作策略時(shí)，使用B2事件進(jìn)行觸發(fā)，即LTE信號(hào)差到一定程度同時(shí)WCDMA網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量好到一定程度時(shí)再進(jìn)行切換或重定向，這樣可以保障良好的用戶數(shù)據(jù)體驗(yàn)。

3 LTE FDD到WCDMA的CSFB

CSFB是LTE建網(wǎng)初期大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商選擇的語(yǔ)音解決方案。LTE FDD到WCDMA的CSFB方案與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互操作方案相同，并且高通、海思等多模芯片已支持所有LTE FDD到WCDMA的CSFB方案。

CSFB 的所有方案分為基于測(cè)量和不測(cè)量2 種方式。對(duì)于PS切換方案，由于在LTE覆蓋范圍內(nèi)可能存在多個(gè)WCDMA鄰區(qū)，采用盲PS切換可能會(huì)導(dǎo)致切換失敗，從而會(huì)增加1～2s的單端回落時(shí)延，因此建議采用基于測(cè)量的P S 切換方案。WCDMA 網(wǎng)絡(luò)中所有小區(qū)優(yōu)先采用同一頻點(diǎn)承載語(yǔ)音，帶有系統(tǒng)消息的重定向可以最多包含16個(gè)WCDMA小區(qū)的系統(tǒng)消息，因此相比基于測(cè)量重定向，盲重定向可以減少LTE FDD到WCDMA的回落時(shí)延，同時(shí)并不影響CSFB的成功率。

表2給出了LTE FDD到WCDMA CSFB互操作方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求和時(shí)延性能。采用基于終端優(yōu)化的R8重定向+DMCR方案只需LTE側(cè)開通R8重定向功能即可，無需核心網(wǎng)和3G無線做任何升級(jí)改造，因此可以作為CSFB的基本方案；采用R9盲重定向和基于測(cè)量的PS HO的CSFB增強(qiáng)方案時(shí)延性能差別不大，但PS切換和R9重定向分別需要eNodeB、Node B、RNC、MME、SGW以及SGSN支持PS切換和RIM流程，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署之前需要驗(yàn)證無線和核心網(wǎng)異廠家不同網(wǎng)元的兼容性來選擇CSFB增強(qiáng)方案。

在語(yǔ)音通話結(jié)束時(shí)，可采用快速返回（Fast Return）方案使終端快速回到LTE FDD網(wǎng)絡(luò)，即用戶掛斷電話后WCDMA 網(wǎng)絡(luò)釋放WCDMARRC連接，并在釋放消息中攜帶LTE頻點(diǎn)，加速終端回到LTE FDD網(wǎng)絡(luò)。在LTE FDD建設(shè)初期，LTE FDD網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力要小于WCDMA網(wǎng)絡(luò)，若用戶在通話結(jié)束后已移出LTE FDD覆蓋區(qū)，采用Fast Return方案WCDMA網(wǎng)絡(luò)也會(huì)控制終端釋放WCDMA RRC連接，終端將有20s左右的搜網(wǎng)時(shí)間再重新回到WCDMA網(wǎng)絡(luò)。

表2 LTE FDD到WCDMA CSFB互操作方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求和時(shí)延性能

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要研究了LTE FDD和WCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互操作方案和語(yǔ)音業(yè)務(wù)的CSFB方案。對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，LTE FDD到WCDMA采用PS HO方案數(shù)據(jù)中斷時(shí)間最短；對(duì)于CSFB語(yǔ)音解決方案，采用基于測(cè)量的PS切換和R9盲重定向的增強(qiáng)方案時(shí)延性能較好。但PS切換和R9重定向方案對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造要求也高，實(shí)際部署中同時(shí)也要綜合考慮無線和核心網(wǎng)異廠家的兼容性問題。

目前網(wǎng)絡(luò)中WCDMA 返回LTE 僅采用空閑態(tài)小區(qū)重選方案，當(dāng)用戶從3G覆蓋區(qū)移動(dòng)到3G/4G共覆蓋區(qū)，且用戶終端的應(yīng)用心跳包周期較短時(shí)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能返回LTE，后續(xù)需要研究連接態(tài)WCDMA到LTE互操作解決方案，提升用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

[1] Stefania Sesia, Issam Toufik, Matthew Baker. LTE——UMTS長(zhǎng)期演進(jìn)理論與實(shí)踐[M]. 馬霓,鄔鋼,張曉博,等譯. 北京: 人民郵電出版社, 2009.

[2] 韓志剛. LTE FDD技術(shù)原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2012.

[3] 耿玉波,蔡慶宇,馮印健. LTE與2G/3G系統(tǒng)互操作研究[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù), 2012(1): 1-4.

[4] 3GPP TS 23.272. Technical Specification Group Services and System Aspects; Circuit Switched (CS) fallback in Evolved Packet System (EPS)[S]. 2013.

[5] 3GPP TS 23.401. General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access[S]. 2013.

[6] 3GPP TS 36.413. Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP)[S]. 2013.

[7] 3GPP TS 36.304. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) procedures in idle mode[S]. 2010.

[8] 3GPP TS 36.331. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) Radio Resource Control (RRC) Protocol specification[S]. 2011.

[9] 3GPP TS 25.304. User Equipment (UE) procedures in idle mode and procedures for cell reselection in connected mode[S]. 2011.

[10] 3GPP TS 25.331. Radio Resource Control (RRC); Protocol Specification[S]. 2012.