随着TD-LTE网络的大面积铺开,中国移动将面临GSM、TD-SCDMA、TD-LTE多网协同组网的情况。由于这三种网络制式的成熟度、支持速率以及建设速度等存在着明显差异,因此,网络覆盖越来越趋于复杂。这也就意味着运营商需进一步解决网络间互操作的问题,为用户提供更快更好的移动宽带体验。
大唐移动作为我国国内最早一批自主创新型通信企业,不仅见证了中国移动跨越式的网络发展,更深深地参与到其中。从TD-SCDMA时期的数万台TD基站建设,到继续承建TD-LTE商用网络,大唐移动不仅在技术产品的延续性上拥有先发优势,更拥有丰富的经验和专业的研发技术团队,能够提供全方位的解决方案,助力运营商应对网络互操作难题。
一、大唐移动网络和终端互操作策略
在网络发展的不同阶段或不同网络系统构成分层结构的情况下,常常会因为一些原因而导致系统间互操作的产生。为保证用户业务的连续性,在LTE网络建设过程中需要合理设置LTE与2G/3G系统的互操作原则,最大限度的减少LTE系统引入给原有网络系统带来的影响。
伴随着终端的多模化和网络多制式化,大唐移动从网络和终端的角度提出了三个方面的互操作策略:系统优先级设置策略、空闲态重选策略和连接态切换策略。
1、系统优先级设置策略
大唐移动系统优先级设置策略是指在GSM、TD-SCDMA、LTE混合组网的场景下,优先选择LTE网络,在保证用户业务感知的前提下,尽量使用户驻留在LTE网络。而当LTE网络信号质量不好,或负荷较高时,依据终端能力,CS业务尽量优选切换到GSM网络,PS业务尽量优选切换到TD-SCDMA网络。在驻留网络覆盖不足时,选择驻留到其它覆盖较好的网络,如GSM,保证数据业务的连续性。
2、空闲态重选策略
空闲态重选策略则包括多种情况。如果当前驻留的系统与终端预设的优先驻留系统一致,那么终端优先在当前驻留的系统内进行小区重选,只有当前系统的服务小区信道质量较差时,才启动对低优先级异系统小区的测量,在获得低优先级异系统小区的测量值之后,再进行重选评估操作。而如果当前驻留的系统与终端预设的优先驻留系统不一致,那么终端始终执行异系统小区测量,直到在优先驻留系统中找到一个可以驻留的小区并完成重选和驻留。评估目标小区是否适合驻留时,采用时间和质量双门限进行判断,即目标小区测量质量持续大于质量门限的时间超过预设时间门限。此外,在执行异系统小区测量时,规定考虑的优先级原则从高到低为:LTE,TD-SCDMA,GSM。
3、连接态切换策略
通常引起网络切换的主要影响因素包括覆盖、业务质量(速率、QoS等)及网络负荷、终端移动性等。大唐移动连接态切换策略针对这些影响因素进行了规范,以确保充分发挥网络效率,维护网络的连续性。
从业务角度考虑,由于GSM/TD-SCDMA/TD-LTE分别拥有适合自身的承载业务,因此,在终端申请业务链接时,普通IP业务和高速率数据业务优先选择LTE网络,只有覆盖或者QoS不能保证时进入TD-S或者GSM网络;中低速率数据业务也可优先选择TD-SCDMA网络,降低LTE网络的负载;话音业务优先选择TD-SCDMA网络和GSM网络;组合业务则按照要求最高的业务选择网络。
同时,大唐移动还建议根据各网络制式自身的特点监测计数器,如PRB、码道、时隙等,以此来判断网络负荷的大小,并根据测量结果做出相应的业务分流。当小区或者系统的负荷超过门限时,可以考虑向具备承载能力的其它网络分流部分业务,进行系统间负荷;数据业务优先由TD-LTE网络和TD-SCDMA网络之间进行分担,话音业务则在TD-SCDMA网络和GSM网络之间分担。
此外,考虑到终端移动性引起的切换通常与网络建设策略相关,因此大唐移动建议可以针对不同终端的移动性部署适合的网络策略。例如在网络设计时,尽量减少移动时系统间的切换和重选,降低失败的几率;使用小区合并技术减少对终端移动性的影响;扩大切换带减少切换的失败率;避免让高速移动的终端接入微蜂窝(比如WLAN、微小区)等。
二、大唐移动系统间数据业务互操作
在TD-LTE网络建设初期,网络信号较差或没有网络覆盖的区域较多,UE可以在移动过程中实现TD-LTE与TD-SCDMA、GSM网络切换,减少移动网络掉话率,提升用户满意度。
基于此,大唐移动系统间数据业务互操作从空闲态小区重选、数据业务连接态互操作、以及数据业务连接态重定向三方面出发,有效的实现不同用户间多种业务的分流,避免网络资源浪费,提高网络资源利用率。
1、TD-LTE与TD-SCDMA、GSM空闲态小区重选

图 1. 2G/4G空闲态态互操作示意图
大唐移动空闲态互操作方法主要是小区重选,当UE处于空闲状态时,可以基于频点重选优先级、小区信道质量等因素进行Inter-RAT的小区重选。小区重选的意义在于,当系统侧和终端侧都支持小区重选的情况下,可以根据既定策略配置各小区的网络驻留优先级,使终端在特定区域驻留到高优先级网络。比如在LTE初期覆盖不足的情况下,将LTE驻留优先级提高,这样既保证了在LTE覆盖不到的区域能利用GSM网络提供补充,又能在有LTE覆盖区域充分发挥新系统的作用。
2、TD-LTE与TD-SCDMA数据业务连接态互操作
在LTE网络规模逐步扩大的过程中,需要利用既有网络进行有益补充,并引导用户体验LTE网络带来的信业务和更高的服务质量。在没有LTE覆盖的地方,需要把数据业务从LTE网络转移到TD-SCDMA网络;相反方向,需要将TD-SCDMA系统的PS业务卸载到LTE系统,减轻TD-SCDMA网络的数据流量负担,充分发挥LTE高带宽的优势。大唐移动连接态互操作方法主要包括PS handover和重定向两种。

图 2. 3G/4G连接态互操作示意图
PS handover可以根据目标网络的接纳能力将LTE系统的PS业务切换到目标网络,从而保证用户数据业务的连续性,提高业务体验。PS HO双向切换,可以使UE继续保持连接态,用户数据业务不中断,并且对3G现网改造影响小。
重定向方式是指eNB在释放RRC连接时,可以在RRC Connection Release消息中指示重定向频点(单一频点)。UE优先在此频点上执行小区选择,选择合适的小区驻留,然后开始小区重选过程。如果UE需要发起业务,或者执行TAU/RAU过程,则立即接入到驻留小区。R8的重定向只指示目标频点。为了缩短UE接入目标RAT的时延,R9对重定向作了优化,在RRC Connection Release消息中同时指示重定向频点上的邻小区PCI列表,以及各个邻小区对应的系统信息。
在连接状态下,支持事件性测量B1,B2事件的配置。对于连接态,当出现终端无LTE覆盖时,终端可以通过配置的B1事件,不考虑TD-LTE服务小区本身的信道质量,只要某个3G邻小区的信道质量达到门限要求则UE立即上报,触发互操作使终端转移到TD-SCDMA系统。终端也可以通过配置的B2事件,同时考虑服务小区和3G邻小区的信道质量,保证LTE覆盖薄弱时及时通过B2事件测量上报触发终端转移到TD-SCDMA系统。LTE初期是热点覆盖,覆盖范围比3G小,所以考虑到本服务小区的信道质量对数据业务感知的影响,建议采用B2事件测量。
3、TD-LTE与GSM数据业务连接态重定向
为了使用户获得更好的体验,终端会尽可能的占用性能更好的4G网络。因此,在4G网络的边缘性能较差且没有3G覆盖的地方,需要把数据业务从LTE网络转移到GSM网络,以保证用户的基本要求。
大唐移动TD-LTE与GSM数据业务连接态重定向是通过RRC release消息携带目标小区信息,UE根据目标小区信息重新发起接入。网络发起RRC release消息,并携带异系统邻区频点,(可要求终端测量,网络根据测报决策;也可网络直接配置,终端不测量)指示终端在该频点的异系统邻区(GSM)重新接入。UE在数据业务连接态,服务小区信号过差,且没有其他合适的LTE或3G小区可接入时,通过盲重定向,控制终端从LTE连接态转移到GSM空闲态。UE在数据业务连接态,由网络控制将E-UTRA中处于连接状态的UE,重定向到GSM,并且使UE进入空闲状态。终端在脱网状态下进行2G系统测量并选择一个合适的小区和频点,向GSM网络发起接入请求。
因此,TD-LTE网络与2G/3G网络间的互操作技术可以看作是TD-LTE网络与2G/3G网络之间的沟通桥梁,可以避免由网络覆盖限制带来的终端接入受限,同时还可充分挖掘各个网络的资源,尽可能地提高网络容量。
目前,大唐移动的TD-SCDMA和TD-LTE网络已经覆盖全国大多数省市,除了拥有全方位的解决方案以外,大唐移动的设备也早已通过了中国移动研究院的测试,全面支持三网间互操作,并且在现网中全面开启应用。在未来网络覆盖越来越趋于复杂,无线接入速率越来越宽的发展趋势下,大唐移动将助力运营商解决网络间互操作问题,为用户带来更新的业务和更好的使用体验。