TD-SCDMA和GSM混合組網(wǎng)探討

0、前言

　　最近信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布了TD-SCDMA的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這標(biāo)志著TD-SCDMA在我國的商用化進(jìn)程又向前邁出了重要的一步。

　　如何組建TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)是業(yè)界探討的熱點(diǎn)。其中，TD-SCDMA與GSM混合組網(wǎng)，在城區(qū)的熱點(diǎn)地區(qū)提供3G服務(wù)(即用TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)提供高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和大話務(wù)的承載)，同時利用現(xiàn)有的2G網(wǎng)絡(luò)提供補(bǔ)充性的全覆蓋服務(wù)，也不失為一種可行的組網(wǎng)方案。本文主要針對TD-SCDMA和GSM的混合組網(wǎng)進(jìn)行初步的分析并提出一些建議。

1、TD-SCDMA和GSM發(fā)展現(xiàn)狀

　　作為一個由我國提出的3G國際標(biāo)準(zhǔn)，在信息產(chǎn)業(yè)部組織的3G技術(shù)試驗(yàn)的推動下，以及無線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)、終端芯片、儀表等TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈的多廠商積極參與下，TD-SCDMA已然駛?cè)肓丝燔嚨?。尤其是?005年，TD-SCDMA更是取得了更大的突破。經(jīng)過一系列的技術(shù)測試，TD-SCDMA的技術(shù)性能得到了比較全面的驗(yàn)證，終端芯片產(chǎn)品也取得了突破性進(jìn)展，產(chǎn)業(yè)鏈日漸完善。

　　GSM制式是第二代移動通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最廣泛的制式，現(xiàn)已應(yīng)用于全球210多個國家和地區(qū)的650多個運(yùn)營商。截至目前，我國移動用戶總數(shù)已達(dá)3.5億，其中GSM用戶為3.2億，比去年同期增長了20%，很多省(市)移動用戶總量已經(jīng)超過了固網(wǎng)用戶，增長勢頭非常迅猛。目前，我國移動電話普及率只有25.9%，相比歐美等發(fā)達(dá)國家70%以上的普及率有明顯差距。雖然3G時代即將到來，但我國廣闊的市場和運(yùn)營商所采取的分階段穩(wěn)定發(fā)展的3G策略決定了GSM在未來一段時間內(nèi)仍有充足的發(fā)展空間。也就意味著TD-SCDMA和GSM這2種不同制式的通信網(wǎng)絡(luò)在相當(dāng)長一段時間內(nèi)在我國將會并存，尤其是對于將來可能同時擁有這2種制式網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商而言，如何保證2張網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)發(fā)展和最終的融合就顯得尤為重要。

2、TD-SCDMA和GSM混合組網(wǎng)

　　如果擁有GSM運(yùn)營權(quán)的運(yùn)營商獲得TD-SCDMA牌照后，用戶的細(xì)分和網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀決定了GSM和TD-SCDMA在建網(wǎng)初期有著不同的市場定位，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)必然是一個循序漸進(jìn)的過程，而GSM網(wǎng)絡(luò)所擁有的優(yōu)質(zhì)覆蓋、充足的站址和忠實(shí)的用戶群等競爭優(yōu)勢自然應(yīng)當(dāng)充分利用。這就決定了TD-SCDMA在建設(shè)初期相當(dāng)長一段時間內(nèi)，必然是局部覆蓋城區(qū)或熱點(diǎn)地區(qū)，而利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)來補(bǔ)充其他不足的覆蓋。這種TD-SCDMA和GSM混合組網(wǎng)方案具有以下3大優(yōu)點(diǎn)：

　　a)由于不需要立即實(shí)現(xiàn)全覆蓋，意味著TD-SCDMA發(fā)展初期的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相對要小得多，在一定程度上降低了對其大規(guī)模獨(dú)立組網(wǎng)能力的考驗(yàn)，給TD-SCDMA將來成功的大規(guī)模組網(wǎng)提供了緩沖時間。同時也能夠?yàn)檫\(yùn)營商積累運(yùn)營建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)人才，為將來的大規(guī)模發(fā)展做好準(zhǔn)備。

　　b)在局部熱點(diǎn)地區(qū)首先部署TD-SCDMA，將極大地降低運(yùn)營商初期在財(cái)力方面的消耗和壓力。同時借助GSM帶來的豐厚利潤的逐漸積累，可以為TD-SCDMA將來的大規(guī)模組網(wǎng)提供充足的財(cái)政緩沖時間。

　　c)在業(yè)務(wù)發(fā)展方面，采用TD-SCDMA和GSM混合組網(wǎng)，運(yùn)營商在為最終用戶提供多種網(wǎng)絡(luò)選擇的基礎(chǔ)上。有效地避免2張全覆蓋網(wǎng)絡(luò)爭奪用戶所帶來的負(fù)面影響，不同的網(wǎng)絡(luò)為不同層次的用戶提供服務(wù)，保證了用戶平穩(wěn)健康的發(fā)展。

　　總體看來，TD-SCDMA和GSM混合組網(wǎng)方案能夠有效地保證TD-SCDMA的商用規(guī)模。為保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和穩(wěn)定性，筆者認(rèn)為混合組網(wǎng)應(yīng)達(dá)到以下4個要求：

　　a)利用GSM網(wǎng)絡(luò)彌補(bǔ)TD-SCDMA的覆蓋，保持TD-SCDMA用戶語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

　　b)合理利用各系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)資源，盡量減少2系統(tǒng)間切換次數(shù)。

　　c)TD-SCDMA用戶能夠優(yōu)先享受TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。

　　d)盡量避免對現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)的改動。

3、混合組網(wǎng)技術(shù)解決方案

　　3.1　技術(shù)建議

　　3.1.1　無線網(wǎng)絡(luò)部分建議

　　根據(jù)混合組網(wǎng)的要求，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期并不需要建立一張獨(dú)立、全覆蓋的新網(wǎng)，而應(yīng)考慮在現(xiàn)有GSM網(wǎng)上按需、分階段地實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA的全覆蓋?；谶@個原則，TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)首先應(yīng)該考慮在有大量語音業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的密集市區(qū)、機(jī)場、重點(diǎn)交通干線和旅游景點(diǎn)建網(wǎng)并保證這些區(qū)域的連續(xù)覆蓋，而郊區(qū)和鄉(xiāng)村的覆蓋則仍由原有的GSM無線網(wǎng)絡(luò)來承載。在TD-SCDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)交界的邊緣區(qū)必須產(chǎn)生切換以保證跨網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋，此種情況非常類似于原GSM網(wǎng)絡(luò)的局間切換。

　　為了保證用戶業(yè)務(wù)的連續(xù)性，TD-SCDMA和GSM系統(tǒng)間互操作功能(主要指切換和漫游)的實(shí)現(xiàn)和雙模終端的使用就顯得尤為重要。在建設(shè)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的初期，應(yīng)合理利用網(wǎng)絡(luò)資源，避免TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)資源由于被語音業(yè)務(wù)過多占用而無法滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)請求情況的出現(xiàn)；同時考慮到網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期GSM的覆蓋優(yōu)于TD-SCDMA覆蓋這個網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，建議對于語音業(yè)務(wù)只要求實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA到GSM的單向切換。

　　在GSM網(wǎng)絡(luò)無法支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的情況下，TD-SCDMA的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)切換后將會終止。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的相對連續(xù)性。可以選擇升級現(xiàn)有的GSM無線網(wǎng)絡(luò)、新增或與TD-SCDMA共用PS域核心網(wǎng)設(shè)備SGSN和GGSN，從而實(shí)現(xiàn)GPRS/EDGE的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，以保證一定程度上數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的連續(xù)性。但相對而言此種連續(xù)性是不完整的，主要是由于GPRS/EDGE的特點(diǎn)與3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不盡相同，造成某些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在切換后不能提供或者服務(wù)質(zhì)量和速率下降等問題。

　　綜合以上分析，為了合理地利用網(wǎng)絡(luò)資源，保證3G用戶的優(yōu)先級，提出如下建議：

　　a)為了使TD-SCDMA用戶盡可能地享受3G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，TD-SCDMA和GSM雙模終端開機(jī)優(yōu)先選擇TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)。

　　b)空閑模式下支持TD-SCDMA和GSM之間雙向小區(qū)重選。TD-SCDMA終端應(yīng)優(yōu)先駐留在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)。

　　c)在連接模式下，語音業(yè)務(wù)采用TD-SCDMA到GSM的單向切換，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采用TD-SCDMA與GSM的雙向小區(qū)重選(基于GPRS/EDGE業(yè)務(wù)的開通)。

　　建設(shè)初期GSM和TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

?圖1　建設(shè)初期GSM和TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)

　　3.1.2　核心網(wǎng)絡(luò)部分建議

　　分析GSM的網(wǎng)絡(luò)狀況，可以發(fā)現(xiàn)其具有設(shè)備供應(yīng)商多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的特點(diǎn)。因此，從保證GSM網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行和更好地開展3G業(yè)務(wù)的目的出發(fā)，建議TD-SCDMA核心網(wǎng)在建網(wǎng)初期采用3GPP R4架構(gòu)獨(dú)立建網(wǎng)(主要指電路域和分組域可以獨(dú)立建設(shè)也可以在現(xiàn)有2.5G的基礎(chǔ)上升級)，而保持GSM核心網(wǎng)架構(gòu)基本不變。此方案的主要優(yōu)勢有以下2點(diǎn)：

　　a)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)直接采用面向未來的NGN架構(gòu)，設(shè)備的功能定義更加清晰和明確，網(wǎng)絡(luò)部署靈活性高，擴(kuò)容更加方便，有利于系統(tǒng)未來采用開放的電信平臺和軟硬件系統(tǒng)，從而可以快速開發(fā)各種增值業(yè)務(wù)，同時通過采用IP傳輸技術(shù)又可以為大量新業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)提供有力的技術(shù)保障，從而充分發(fā)揮TD-SCDMA作為3G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。

　　b)通過獨(dú)立建設(shè)TD-SCDMA核心網(wǎng)，可以保證在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期，GSM、TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)均能高效、可靠地開展相關(guān)業(yè)務(wù)。而隨著TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋的不斷完善、用戶數(shù)的持續(xù)增多，可以不斷對TD-SCDMA系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，并逐漸融合傳統(tǒng)的GSM設(shè)備，最終通過穩(wěn)定持續(xù)的投入將TD-SCDMA建設(shè)成一個成熟的3G網(wǎng)絡(luò)。在此過程中既可充分保證GSM網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，減少2G/3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的互相影響。又可幫助運(yùn)營商迅速積累3G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。

　　3.2　互操作解決方案和終端的發(fā)展

　　TD-SCDMA和GSM混合組網(wǎng)理論上完全可行，但在實(shí)際組網(wǎng)操作中仍將面臨一些技術(shù)問題。本文主要分析其中相對重要的互操作問題和終端問題。

?　　3.2.1　互操作問題

　　根據(jù)混合組網(wǎng)的要求和建議，筆者針對TD-SCDMA和GSM無線網(wǎng)絡(luò)的互操作提出3種解決方案，即PLMN的選擇和重選、CS域業(yè)務(wù)的切換和PS域業(yè)務(wù)的切換。

　　1)PLMN的選擇和重選

　　PLMN選擇和重選的目的是選擇一個可用的PLMN。為達(dá)到這一目的，終端會維持一個PLMN列表。這些列表將PLMN按照優(yōu)先級排列，然后從高優(yōu)先級向下搜索，找到具有最高優(yōu)先級的PLMN接入。為了使TD-SCDMA用戶充分享受3G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，要求當(dāng)終端處于GSM和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)共同覆蓋區(qū)域時，能夠自動地優(yōu)選到TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，可將TD-SCDMA、GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為不同的PLMN，并在雙模終端的USIM中設(shè)置TD-SCDMA為HPLMN。同時利用PLMN重選算法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的漫游，且不需要GSM網(wǎng)絡(luò)升級。

　　2)CS域業(yè)務(wù)的切換

　　正如混合組網(wǎng)建議中所提及的，目前只要求實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA到GSM的單向切換。采用這種方式，GSM系統(tǒng)不用改動，還可避免頻繁的乒乓切換，也減少了系統(tǒng)間的信令交互。

　　具體解決方案為：當(dāng)雙模終端在CS call狀態(tài)，由TD-SCDMA和GSM同覆蓋區(qū)移向GSM覆蓋區(qū)，當(dāng)?shù)竭_(dá)邊界時，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)將根據(jù)異系統(tǒng)測量報(bào)告發(fā)起TD-SCDMA到GSM的切換，GSM網(wǎng)絡(luò)應(yīng)支持TD-SCDMA到GSM的系統(tǒng)間切換。而當(dāng)雙模終端在CS call狀態(tài)，由GSM覆蓋區(qū)進(jìn)入TD-SCDMA和GSM同覆蓋區(qū)時。將不會有系統(tǒng)間切換的發(fā)生，而當(dāng)通話結(jié)束，雙模終端處于空閑狀態(tài)的時候，通過PLMN重選或小區(qū)重選，駐留到TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)上來。當(dāng)然在切換中，GSM的設(shè)備必須要能夠識別TD-SCDMA的一些網(wǎng)絡(luò)信息，因此GSM設(shè)備需要對BSS和NSS側(cè)設(shè)備進(jìn)行升級，使它們支持3GPP R4系列協(xié)議。

　　隨著未來TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的擴(kuò)大與完善，以及GSM用戶向3G轉(zhuǎn)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，可以適時提供2G向3G的話音切換功能。一方面它可以提高用戶獲得3G服務(wù)的滿意度，另一方面也可以降低整個GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋的容量壓力，從而使得3G覆蓋網(wǎng)絡(luò)盡可能吸收更多的話務(wù)，平衡雙網(wǎng)間的投資壓力。

　　3)PS域業(yè)務(wù)的切換

　　雙模終端在PS call狀態(tài)由2.5G(GPRS)/TD-SCDMA同覆蓋區(qū)移向2.5G覆蓋區(qū)，當(dāng)?shù)竭_(dá)邊界時，將會由TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)或者雙模終端發(fā)起小區(qū)重選，讓雙模終端小區(qū)重選到2.5G網(wǎng)絡(luò)，但此時PS業(yè)務(wù)速率將可能會降低(受2.5G網(wǎng)絡(luò)條件的限制)。而當(dāng)雙模終端在PS call狀態(tài)由2.5G覆蓋區(qū)移向2.5G/TD-SCDMA覆蓋區(qū)，當(dāng)?shù)竭_(dá)邊界時，雙模終端將發(fā)起小區(qū)重選，選擇駐留到TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)上。

　　3.2.2　終端問題

　　很明顯，沒有雙模終端的良好支持，所有前文討論的技術(shù)問題都將失去意義。在一定程度上TD-SCDMA和GSM雙模終端推出的成功與否，也直接關(guān)系到TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的成敗。根據(jù)目前雙模終端的開發(fā)情況來看還是讓人充滿希望的，其中天碁科技推出的TD-SCDMA/GSM雙模終端商用芯片組除支持話音通信外，384k高速分組數(shù)據(jù)傳輸、64k實(shí)時電路數(shù)據(jù)傳輸、越區(qū)切換等核心功能均能實(shí)現(xiàn)，同時實(shí)現(xiàn)了與包括大唐移動、中興、鼎橋和普天等廠商TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互聯(lián)互通。三星電子率先發(fā)布了最新研制的TD-SCDMA/GSM雙模商用手機(jī)。同樣在另外2家知名芯片廠商凱明和展訊的研究中，雙模手機(jī)也都占據(jù)相當(dāng)重要的地位?？梢哉f，隨著眾多重量級的終端和芯片廠商的積極介入，成熟可商用化的雙模終端的規(guī)模推出并不遙遠(yuǎn)，從而為TD-SCDMA和GSM混和組網(wǎng)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

4、結(jié)束語

　　GSM和TD-SCDMA在所處的頻段、工作方式、物理層技術(shù)和發(fā)展目的等方面存在的巨大差距，決定了GSM向TD-SCDMA的發(fā)展是革命性的，但是從充分利用現(xiàn)有資源和穩(wěn)定分階段發(fā)展3G網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)出發(fā)，2G/3G必須在并行發(fā)展中不斷地整合過渡，最終達(dá)到2個系統(tǒng)和業(yè)務(wù)的完全融合。從技術(shù)上來看TD-SCDMA和GSM的混合組網(wǎng)是完全可行的，所要做的改變也是逐步和溫和的，TD-SCDMA和GSM的混合組網(wǎng)解決方案將有力地促進(jìn)TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。