3G/4G系统间互操作技术探讨

（吉林吉大通信设计院股份有限公司，长春 130012）

3G/4G系统间互操作技术探讨

吕邦国

（吉林吉大通信设计院股份有限公司，长春 130012）

本文对4G引入后的空闲态重选、数据业务互操作方案进行了分析和研究。提出了面向4G商用网络的3G/4G互操作测量制定原则和相关建议。

小区重选；重定向；测量

1 3G/4G系统间互操作需求分析

目前中国移动运营GSM、TD-SCDMA、TDLTE 3张网络，由于覆盖能力不同、建设程度不同、业务承载定位不同，这3张网络必将长期共存。合理的系统间互操作策略，可以提高网络效率、降低网络成本、保障用户感知，实现三网的协同发展。在制定系统间互操作策略时，应该结合网络的不同发展时期，从覆盖需求、终端需求、业务需求等多方面综合考虑。

2 互操作技术原理

3G/4G系统间互操作技术属于移动性管理的范畴，按照RRC的连接状态，可以分为空闲态互操作和数据业务连接态互操作两类。空闲态互操作主要通过UE的小区重选来实现，是终端的自主行为；连接态互操作技术较多，常用的方案为切换和重定向，必须由网络侧控制而进行。

2.1 小区重选

4G系统中引入了重选优先级的概念，网络可为不同频点或频率组配置不同的优先级（取值0～7），通过系统广播消息下发。不同优先级的频点，其重选方法不同。通过配置各频点的优先级，网络能更方便地引导终端重选到高优先级的小区驻留达到均衡网络负荷、提升资源利用率、保障UE信号质量等作用。

小区重选可以分为测量控制阶段和重选执行阶段，系统广播下发邻区配置及测量重选参数，终端根据测量启动准则进行测量，当测量结果满足重选判决准则时，终端自行决定重选并开始执行。

2．1．1 测量控制阶段

UE成功驻留后，将持续测量本小区的信号电平（Srxlev）或信号质量（后文以信号电平为例），并将测量结果与同频起测门限（Sintrasearch）和异频起测门限（Snonintrasearch）比较，作为是否启动邻区测量的判决条件。

参数Snonintrasearch配置过高会导致异系统测量启动过早，终端耗电多；配置过低会导致异系统测量启动过晚，可能引起测量不及时而重选失败，因此需要结合当时的无线条件和互操作策略合理配置。

2．1．2 重选判决阶段

不同优先级小区的重选判决也是不同的，核心思路是在高优先级的小区信号质量达到一定门限时，终端尽量驻留在高优先级小区而不是低优先级小区。通过差别化的策略，达到不同频点不同系统的精细化调控。具体原则如下。

（1）对于重选优先级等于当前服务载频的邻小区，基于R准则进行重选判定。当邻小区Rn值大于服务小区Rs值，并持续时间超过重选时延（Treselection）时，触发向邻小区的重选流程。

（2）高优先级小区重选判决准则为在一段时间(Treselection-EUTRA)内，高优先级邻区的信号质量（Snonservingcell）大于小区参数高优先级小区重选阈值（Threshx，high）时，触发向高优先级邻小区的重选流程。

（3）低优先级小区重选判决准则为在一段时间(Treselection-EUTRA)内， 服 务 小 区 的 信 号 质量Servingcell小 于 阈 值Threshserving，low并 且低优先级邻区的信号质量Snonservingcell，x大于Threshx，low。

2．1．3 重选执行阶段

在终端执行重选的过程中，用户无法进行主被叫，各系统重选执行时延分析如图1所示。

2.2 连接态互操作

连接态互操作有多种具体实现方案，不同方案设备实现流程不同，涉及网元及具体操作也不同。由于数据业务可容忍一定程度的时延或中断，应用层可发起数据重传改善用户数据业务体验，因此可以降低对系统间互操作的依赖程度，建议考虑较简单的互操作技术如R8 RRC重定向方案。R8 RRC方案的基本原理为网络发起RRC连接释放，消息仅携带目标小区频点，终端需自行完成小区搜索；RRC释放消息下发的同时源小区会删除用户所有资源，若流程失败终端不可返回源小区。具体流程如图2所示。

连接态互操作的主要过程可以分为测量配置下发、终端上报测量报告、互操作判决、互操作执行。

测量配置下发：连接态下，网络通过专属信令向UE下发测量配置（Measurement Configuration）信息，如RRCConnectionReconfiguration消息中可携带，测量配置信息中携带测量对象和上报配置。按照触发类型上报配置分为事件触发上报和周期触发上报。事件触发上报配置包括事件种类和相关门限值和时延，TD-LTE系统内的同频/异频测量事件有5种。

图1 各系统重选执行时延分析

图2 具体流程

（1）事件A1：服务小区测量值（RSRP或RSRQ）大于门限值。

（2）事件A2：服务小区测量值（RSRP或RSRQ）小于门限值。

（3）事件A3：邻小区测量值优于服务小区测量值一定门限值。

（4）事件A4：邻小区测量值大于门限值。

（5）事件A5：服务小区测量值小于门限1，同时邻小区信道质量大于门限2。

异技术测量事件有2种：

（1）事件B1：异技术邻小区信道质量大于门限。

（2）事件B2：服务小区信道质量小于门限1，同时异技术邻小区信道质量大于门限2。

测量上报：当网络条件满足测量配置时，终端上报测量报告。

互操作判决及执行：网络根据收到的测量报告来决定是否进行互操作。当需要发起互操作时，由网络侧下发相关的信令执行。

以R8 RRC重定向为例，涉及的测量事件包括A2和B2，测控流程如下。

（1）网络首先下发A2测量事件：当4G服务小区质量下降到T1时。

（2）当网络收到A2事件对应的测量报告时，下发B2测量控制消息：当4G服务小区质量下降到T2，且3G邻区质量高于T3。

（3）当网络收到B2测量报告时，基于测量结果执行重定向，并下发重定向消息。

此外，网络还可以同时下发第2个A2测量事件：4G服务小区质量下降到T4，T4可以选择为服务小区网络的最低接入门限，当网络未收到B2测量报告时，如果已经收到了此A2的测量报告，则执行盲重定向，随机选择3G邻区频点下发盲重定向消息。

3 3G/4G互操作策略及参数配置建议

3.1 空闲态互操作建议

4G到3G的重选应配置为高优先级到低优先级网络的重选，涉及的重选参数包括异系统启测门限、本系统判决门限、异系统判决门限和重选迟滞时间。3G到4G的重选应配置为低优先级到高优先级网络的重选，涉及的重选参数包括异系统判决门限和重选迟滞时间。4G与3G空闲态重选参数典型取值建议如表1所示。

3.2 数据业务连接态互操作参数取值建议

3．2．1 4G到3G网络连接态互操作

互操作方案可以是基于测量的重定向，也可以是盲重定向。基于测量的重定向涉及的测量事件包括A2和B2；盲重定向涉及的测量事件仅包括A2。当网络收到触发异系统测量的A2测量报告时，下发B2测量控制消息；当网络收到B2测量报告时，基于测量结果下发重定向消息；当网络未收到B2测量报告，但收到盲重定向的A2测量报告时，随机选择邻区下发盲重定向消息。

3．2．2 3G到4G连接态互操作

互操作方案仅为基于测量的重定向，测量事件为3C或3A。当网络收到3A或3C测量报告时，基于测量结果下发重定向消息。

3G/4G连接态互操作参数典型配置如表2所示。

表1 4G与3G空闲态重选参数取值建议

表2 3G/4G连接态互操作参数取值建议

4 总结

3G/4G之间的网络协同可以通过小区选择与重选、重定向与切换来实现，在小区选择和重选过程中，终端可以根据系统广播信息中频点优先级信息结合各频点小区覆盖电平信息进行不同系统的改变操作。PS域的互操作在初期可以采用RRC重定向的方式实现，在LTE部署中后期可以通过切换等技术基于业务类型和负荷进行系统选择。

2G/3G/4G之间的网络协同在4G网络部署初期可以只基于覆盖、业务需求进行，在4G网络部署中后期三网间基于业务需求、负荷、用户分级的网间协同策略实现同样关键。在后续的研究工作中需要对各种网络系统策略进行验证，并力图提高网络间选择与重选、切换的效率，保障服务体验。

News

BIRTV视频学院首秀安徽广播电视

7月24日，BIRTV视频学院首期班在安徽广播电视台正式开课。中国移动互联网产业联盟秘书长、上海移动互联网应用促进中心主任、创业公社联合创始人兼执行社长李易应邀主讲了视频学院的第一课，报告主题为《移动互联网全球发展趋势及中国的机遇和挑战》。BIRTV组委会工作人员到会介绍了即将于8月举办的BIRTV2014的主题及筹备情况。BIRTV视频学院是由BIRTV组委会与中广互联联合打造的一个全新交流与培训平台，BIRTV作为全球知名的广播电视展览会之一，通过此举将进一步加强与各地广电业界的深入交流，密切把握行业发展动态，并通过邀请业界顶级专家与广电同行的交流，为更切实地推动行业的发展发挥进一步的作用。

Deep insight into 3G/4G inter-RAT mobility management technology

LV Bang-guo
(Jilin JLU Communication Design Institute Co., Ltd., Changchun 130012, China)

This paper investigates the inter-RAT mobility management solution for 4G, such as cell reselection, RRC connection release with redirection. It also proposes a 4G commercial network suitable principles of 3G/4G mobility management and some suggestions about related parameters conf guration.

cell reselection; RRC connection release with redirection; measurement

TN929.5

A

1008-5599（2014）08-0053-04

2014-06-28