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LTE与2G/3G体系互操作研讨

前言移动宽带技术的发展,丰富了移动网承载的数据业务类型,促进了移动数据业务的增长;移动数据的快速增长,对移动接入又提出了新的带宽要求。目前在网运行的是2G和3G网络,承载的用户数已达9.2亿。为了进一

前语

  移动宽带技能的开展,丰厚了移动网承载的数据事务类型,促进了移动数据事务的添加;移动数据的快速添加,对移动接入又提出了新的带宽要求。现在在网运转的是2G和3G网络,承载的用户数已达9.2亿。为了进一步进步移动网接入速率,一起缓解频谱资源有限的问题,国际规范安排加快了LTE技能规范的拟定,缩短了从规范到商用的时刻。LTE商用实验网在全球范围内现已广泛打开。

  为确保现有移动用户杰出的事务体会感知,LTE规范在拟定进程中,对与现有体系间的互操作特性进行了很多研讨,并作出了规则。本文经过对其他运营商和技能制式完结办法的介绍,提出了LTE建造初期与2G/3G体系互操作的要求。

  1 多体系间应具有杰出的互操作特性

  为确保事务运用在多体系间的接连性,LTE规范对不同体系间的互操作作了较为齐备的规则,首要内容可分为小区挑选和重选、数据切换、语音切换和无线衔接重定向等几个方面。

  1.1 小区挑选和重选

  与2G/3G间互操作相同,LTE支撑多模终端在LTE与2G/3G网络间的小区重选,详细包含:

  a)闲暇状况的终端在LTE和UMTS/GSM间的小区重选。

  b)CELL-PCH和CELL-FACH状况的终端从UMTS到LTE的小区重选。

  c)GPRS-Packet-IDLE和Transfer形式的终端从GPRS到E-UTRAN的小区重选。

  d)RRC衔接状况的终端从LTE到GSM的小区重选或网络辅佐(NACC)小区重选。

  1.2 无线衔接重定向

  LTE与GSM/UMTS间能够进行无线衔接重定向,详细包含:

  a)RNC在RRC reject和RRC release音讯中指示E-UTRAN的频点,终端对该频点小区开端重选进程。

  b)E-UTRAN在RRC release音讯中指示UTRAN的频点,终端对该频点小区开端重选进程。

  c)BSC在RR release音讯中指示E-UTRAN的频点,终端对该频点小区开端重选进程。

  d)E-UTRAN在RRC release音讯中指示GSM的频点,终端对该频点小区开端重选进程。

  1.3 数据事务切换

  在树立数据事务衔接时,LTE支撑与UMTS/GSM体系间的双向切换,详细包含:

  a)在LTE仅树立数据事务衔接,处于Active状况的终端从E-UTRAN切换到UTRAN/GPRS。

  b)在UMTS仅树立数据事务衔接,处于Cell-DCH状况的终端从UTRAN切换到E-UTRAN。

  c)在GRPS树立数据事务衔接,处于GPRS-Packet-Transfer状况的终端从GPRS切换到E-UTRAN。

  1.4 语音事务切换

  关于语音事务的切换,LTE分红2个阶段来完结,当LTE网络不能供给语音事务时,经过电路域语音回退(CSFB)功用来完结;当LTE网络能够供给分组域语音事务时,经过单射频语音接连操控(SR-VCC)功用来完结,详细包含:

  a)当LTE网络不能供给语音事务时,具有CSFB才干的终端,能够完结:从LTE-IDLE状况,重定向到UTRAN/GSM树立语音事务;从LTE-Active状况(即树立有数据事务衔接),建议PS Handover流程使得终端在UTRAN/GSM接入,建议语音事务树立流程。

  b)当LTE网络能够供给IMS语音事务时,LTE侧的语音事务能够经过SR-VCC功用切换到UMTS/GSM网络。

  2 LTE互操作的要点仍是语音事务

  LTE规范在拟定之初的首要意图是进步无线移动宽带接入速率,技能上仅支撑分组数据事务,但考虑到现在移动网上的金牌事务是语音,因而LTE也拟定了很多关于承载语音事务的互操作规范。依据完结时刻与方法的不同,首要可分为3个计划:CSFB、SR-VCC和VoLGA(LTE网络经过通用接入承载语音)。

  2.1 CSFB

  LTE和GSM/WCDMA双模终端是Single-radio形式,在运用LTE接入时,无法一起收/发GSM/WCDMA电路域事务信号。为了使终端在LTE接入下能够收/发语音等CS事务,而且能够正确地处理正在进行的LTE PS事务,产生了CSFB技能。当运营商还没有布置IMS网络,仅由CS域供给语音、SMS等服务,LTE供给数据服务时,CSFB技能能够触发终端从LTE接入回退到GSM/WCDMA网络接入并进行CS事务。完结CSFB功用需求在MME与MSC服务器之间引进SGs接口。终端附着在LTE,一起经过SGs附着在CS域,使得其他用户能够呼叫该UE。这样终端就能够优先驻留在LTE网络以享用高速数据事务,在需求语音服务时才回来2G/3G网络建议CS语音呼叫。

  现在规范规范中CSFB的网络架构、设备功用、首要流程等内容现已冻住;后续为了减小在回退进程中的时延问题,3GPP又提出了增强CSFB功用,首要的计划有嵌入式LAU、安全增强、依据SR-VCC的CSFB和山人方位更新等。

  2.2 SR-VCC

  SR-VCC首要处理单射频终端在IMS操控的VoIP语音与CS语音之间的无缝切换。现已树立IMS网络完结VoIP事务是SR-VCC技能的条件,一起SR-VCC技能要求MSC服务器支撑Sv接口。为了便于切换,VoIP需求锚定在IMS中。现在SR-VCC仅支撑E-UTRAN到UTRAN/GERAN的单向切换。MME首要从E-UTRAN接纳切换恳求和用于阐明此为SR-VCC处理的指示音讯,然后再经过Sv参阅点触发它与MSC服务器enhanced for SR-VCC之间的切换流程。

  现在规范规范中SR-VCC的使用场景、功用架构和首要流程等内容现已根本确认,后续为了减小在切换进程中IMS侧时延过长的问题,3GPP又提出了:在SIP层面和在EPC网关层面的锚定计划等增强型SR-VCC规范。

  2.3 VoLGA

  VoLGA的首要思维是将LTE作为一个IP接入网,经过新添加的一个网络实体VANC(VoLGA接入网络操控器)模仿RNC或BSC,接入CS核心网完结语音事务的处理。VANC支撑2种作业形式:A mode和Iu mode,别离针对GERAN和UTRAN网络。

  与前两者不同的是,VoLGA由工业联盟拟定规范,初衷是想在LTE布置初期,将它作为一个IP接入网,CS域事务仍使用原有的2G/3G网络,因而该计划未处理终究在LTE体系中供给语音的问题,没有得到干流运营商和设备制造商的广泛支撑。

  3 齐备的互操作计划带来杂乱的现网设备晋级

  用户在多体系间事务的接连性体会,需求在网络层面拟定齐备的互操作规范。关于新设备能够在研制时就将这些要素考虑进去(仅添加研制本钱);关于现有设备,则需求考虑怎么进行晋级改造来满意新的技能要求。

  正如引进3G网络对2G设备的晋级改造相同,LTE的互操刁难现有设备也提出了很多的改造使命。

3.1 SGSN

  LTE网络仅支撑PS域事务,因而SGSN是LTE引进后与2G/3G网络互操作的核心网元之一。SGSN的晋级要求较多,它需求添加支撑的接口、流程、协议、字段等多方面内容。

  a)支撑S3、S4、S6d等接口及相关功用。

  b)为完结CSFB功用需支撑Suspend和Resume流程。

  c)支撑2G网络与LTE网络间的RIM流程,包含Gb接口及Gn接口的信令流程。

  d)支撑IPv6单栈,IPv4、IPv6双栈PDP类型。

  e)支撑EPC DNS地址解析、SRV查寻,依据DNS反应的权重信息挑选P-GW(GGSN)等。

  3.2 HLR

  为确保LTE掩盖范围内2个相邻MSC边界地区被叫呼叫成功率,被叫用户归属HLR需支撑Roaming Retry流程。一起还需求晋级支撑HLR/HSS交融。

  3.3 MSC

  若现网MSC晋级支撑CSFB,则LTE掩盖范围内的一切MSC需支撑以下功用。

  a) 依据SGs接口的移动性办理,包含:IMSI方位更新恳求,在VLR树立IMSI和SGs接口的映射联系;IMSI去附着,在VLR删去IMSI和SGs接口的映射联系。

  b) 语音事务流程,包含SGs接口的寻呼。

  一起GMSC也需进行晋级,支撑Sv接口,并经过Sv接口交互处理SR-VCC切换流程。

  3.4 2G/3G RAN设备

  RAN设备是组成移动网的根底单元,完结用户空口的信息交互进程。关于互操作内容的闲暇态小区双向重选、数据衔接态LTE向2G/3G小区重选或切换大都能够经过软件晋级方法来完结;但对语音事务的回落功用,现有的RAN设备能够软件晋级支撑R8版别,关于增强型CSFB,则大都不支撑,需求替换很多的软硬件设备。

  这些功用的完结,尽管能够经过软件晋级来完结,可是大多数对接口、协议的支撑,需求替换硬件,乃至渠道,才干到达要求。因而齐备的互操作要求带来的必定是现网设备的大规模调整。

  4 参阅之资,能够攻玉

  互操作不是个案问题,不同电信运营商、不同技能制式都面对这个挑选,因而重视和了解他们的做法,对我国运营商,对E-UTRAN、UTRAN和GERAN技能都有很好的参阅与学习效果。

  4.1 国外运营商的挑选,可供我国运营商参阅

  到2011年1月,全球范围内已有17个正式商用的LTE网络,散布于15个国家和地区。因为LTE网络刚开端建造,其掩盖程度、用户数量都还处在极端初级的阶段;一起市场上的LTE终端大部分都是数据卡或路由器,在这种情况下,为互操作晋级现有网元设备的危险和带来的效益远不能成正比。因而,运营商大都挑选独立的LTE组网方法,采纳彻底双卡双待的形式。

  后续,跟着LTE网络用户数量的添加、用户事务需求和办理杂乱度的上升、核心网设备的交融以及终端设备的老练,国外LTE运营商将依据3GPP界说的规范功用,按部就班地引进互操作内容。首要,完结闲暇状况下体系间的双向小区重选;一起,针对已建议的数据呼叫,敞开LTE到UTRAN/GERAN的PS切换。LTE建网初期首要以数据卡事务为主,因而上述功用根本上能完结以2G/3G掩盖补偿LTE掩盖缺乏的意图。

跟着LTE终端类型的多样化,当其建议或接纳语音呼叫时,能够经过CSFB,回落到2G/3G网络CS域完结此呼叫。未来出于市场竞争的需求,运营商也将有可能会注册依据LTE的VoIMS,要求LTE与2G/3G体系支撑SR-VCC。终端在脱离LTE掩盖区时,能够滑润

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