系统间切换实现方案分析报告.docx
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系统间切换实现方案分析报告
系统间切换实现方案分析报告
项目名称
RNC2.1RRM项目
文档编号
DTM0.301.531PAR
版本号
V1.0.0
作者
王玲张雷李勇王定伟
版权所有
大唐移动通信设备有限公司
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文档更新记录
日期
更新人
版本
备注
2005-4-15
王玲
V0.1.0
创建
2005-5-10
王玲
V0.2.0
根据评审意见修改
2005-5-11
王玲
V1.0.0
修改版本
2005-5-27
王玲
V1.0.0
更正文档名称、版本号、页眉
目录
1引言4
1.1编写目的4
1.2预期读者和阅读建议4
1.3参考资料4
1.4缩写术语4
2特性描述5
3特性需求原由5
4功能性描述5
4.1系统间切换算法实现5
4.1.1系统间切换算法基本原理5
4.1.23A事件说明6
4.1.3系统间切换发起的条件7
4.1.4对现有（系统内）切换算法的影响7
4.1.4.1测量报告的接收7
4.1.4.2目标小区列表的生成7
4.1.5系统间切换算法流程8
4.1.5.1系统间切换算法流程8
4.1.5.2系统间切换测量控制流程10
4.2实现中参数配置10
4.2.1测量过程中的相关参数10
4.2.2TD-SCDMA向GSM/GPRS切换中的相关参数12
4.2.2.1重定位过程中的参数12
4.2.2.2Inter-RAThandoverfromUTRAN过程中的参数13
4.2.3TD-SCDMA向GSM/GPRS小区重选中的相关参数14
4.3系统间切换算法优化分析15
5其它相关特性15
1引言
1.1编写目的
本文针对TD-SCDMA与GSM/GPRS系统间切换的实现算法和参数进行了描述，目的在于指导系统间切换的进一步开发实现。
1.2预期读者和阅读建议
与RRM相关的所有研究、开发、测试人员；项目经理、部门经理。
1.3参考资料
[1]《系统间切换需求分析报告》IUSV1.0.0
[2]《系统间切换协议过程》IUSV1.0.0
[3]《RRM算法概要设计报告》IUSV1.2.0
[4]《RRM模块概要设计报告》IUSV1.2.0
[5]《HC动态系统仿真需求报告》IUSV1.0.0
[6]3GPPTR25.931V4.4.0“UTRANFunctions,ExamplesonSignallingProcedures”
[7]3GPPTS25.413V4.10.0“UTRANIuinterfaceRANAPsignaling”
[8]3GPPTS25.331V4.13.0“RadioResourceControl（RRC）”（UTRAN）
[9]3GPP TS 44.018V4.15.0“RadioResourceControl（RRC）protocol”（GSM）
[10]3GPPTS24.008V4.12.0“Corenetworkprotocols;Stage3”
[11]3GPPTS29.002V4.13.0“MobileApplicationPart（MAP）specification”
[12]3GPPTS34.108V5.3.0“CommontestenvironmentsforUserEquipment（UE）”
[13]3GPP TS 48.008V4.10.0“Mobile-servicesSwitchingCentre-BaseStationSystem（MSC-BSS）interface”
1.4缩写术语
GSMGlobalSystemforMobilecommunications
GPRSGeneralPacketRadioService
2特性描述
本文主要针对TD-SCDMA向GSM/GPRS系统的切换实现进行分析和说明。
文中重点在4.1节给出了系统间切换的RRM实现算法，在原有TD-SCDMA系统内切换算法的基础上添加了向GSM/GPRS系统的切换算法。
在4.2节中对系统间切换实现的协议过程的相关消息和参数进行分析和说明。
在4.3节给出了系统间切换今后进一步优化方向。
3特性需求原由
TD-SCDMA和GSM/GPRS的共网能够扩展覆盖，平衡负荷，降低投资成本。
TD-SCDMA与GSM/GPRS的系统间切换，是共网移动性管理不可缺少的一部分。
4功能性描述
4.1系统间切换算法实现
TD-SCDMA向GSM/GPRS的系统间切换与系统内的切换不同。
由于TD-SCDMA和GSM/GPRS采用不同的无线接入技术，所以表征通信质量的导频接收功率门限值应该有差别。
另外基于覆盖的系统间切换时，只有当源3G小区质量比较差，而目标2G小区质量提高到一定程度时才会考虑切换，原因在于向2G系统的切换会导致UE在原3G小区中可以享受到的高速率、多种组合的业务不能申请。
系统间切换可能还会有基于负荷的需求，但是考虑到目前设备实现的复杂度和可行性，本文主要针对基于覆盖、单向（TD-SCDMA向GSM/GPRS）的系统间切换算法进行设计。
4.1.1系统间切换算法基本原理
当UE由TD-SCDMA小区向GSM/GPRS小区移动时，通常可以利用接收导频功率信息估计UE移动的趋势。
当源小区的PCCPCHRSCP降低，而邻小区的GSMCarrierRSSI增大时说明UE正在向TD-SCDMA和GSM/GPRS的小区交界处靠近，当UE移动到交界处时会在一段时间T内持续满足下面的条件：
（公式1）
如图1示，UE需要在t1之后同时对源小区和邻GSM/GPRS小区的导频进行监测，获得GSMCarrierRSSI和PCCPCHRSCP的测量结果，并在t2时刻向网络端上报测量结果。
图1测量原理
此时，需要进行系统间切换。
具体协议中支持的系统间测量及上报准则参见[1][8]，其中考虑到设备的负荷，算法实现中可以选择3A事件触发的测量报告准则。
如果源小区的周围有多个GSM/GPRS小区，则需要建立GSM/GPRS目标小区列表，列表中目标小区按照GSMCarrierRSSI由高到低降序排列，且每个目标小区的GSMCarrierRSSI必须满足：
（公式2）
其中，AddGSMTH为门限值。
如果源小区的周围既有TD-SCDMA小区，又有GSM/GPRS小区，则生成TD-SCDMA目标小区列表和GSM/GPRS目标小区列表，总的目标小区列表为图2：
图2总的目标小区列表结构
将所有GSM/GPRS目标小区安排在TD-SCDMA目标小区之后，即当系统内有小区满足切换条件时优先考虑系统内切换，否则才会进行系统间切换。
4.1.23A事件说明
3A事件应用于当服务小区服务质量低于一定门限，而相邻GSM/GPRS小区的服务质量高于一定门限时触发。
公式3：
公式4：
公式5：
公式6：
当公式3和公式4在"Timetotrigger"指定时间内持续同时满足，则UE将Inter-RATcellid或者BCCHARFCNs存储在TRIGGERED_3A_EVENT中，并触发上报3a事件，测量报告结果按照质量估计值的大小降序排列。
当满足公式6时，将相应小区的Inter-RATcellid或者BCCHARFCNs从TRIGGERED_3A_EVENT中删除。
当满足公式5时，清空TRIGGERED_3A_EVENT。
公式中的具体参数说明见表1。
表13A事件中参数说明
参数名称
取值范围
含义
QTD-SCDMA
实际值范围:
-115...-25dBm
协议值范围:
Integer（0..91）
PCCPCHRSCP测量结果，并由mW转化为dBm。
TTD-SCDMA
Integer（-115..0）dBm
UE接收服务小区导频功率的绝对门限值。
MotherRAT
实际值范围:
110...48dBm
协议值范围:
Integer（0..63）
GSMcarrierRSSI测量结果，并由mW转化为dBm。
TotherRAT
Integer（-115..0）dBm
UE接收相邻GSM/GPRS小区载频功率绝对门限值。
CIOotherRAT
Integer（-50..50）dB
相邻GSM/GPRS小区的偏移量。
H3a
Real（0..7.5bystepof0.5）
3a事件的回差参数。
T
Integer（0,10,20,40,60,80,100,120,160,200,240,320,640,1280,2560,5000）ms
3a事件的持续时间。
4.1.3系统间切换发起的条件
系统间切换从设备开发和协议实现的角度考虑需要设置开关和限制条件，具体如下：
（1）需要在操作维护设置系统间切换算法开关，该开关与网络规划和测试需求有关系。
（2）系统间切换判决中UE的业务要求（与GSM/GPRS系统的支持程度有关系）：
a）UE只有0～1个CS域的业务；
b）或者UE只有0～多个PS域业务；
c）或者UE有0～1个CS域的业务＋0～多个PS域业务；
且不同业务类型的最大保证比特速率要求小于等于data_TH，默认取值会话类和流类为data_TH＝43.5kbps，交互类和背景类为data_TH＝0kbps；
（3）UE支持GSM的双模终端。
注1：
“0个CS域的业务”代表Iu口存在CS域的信令连接，但是没有业务建立；
“0个PS域的业务”代表Iu口存在PS域的信令连接，但是没有业务建立；
“0个CS域的业务+0个PS域的业务”代表Iu口同时存在PS域和CS域的信令连接，但是没有业务建立；
也就是说，系统间切换发起前提是Iu口存在至少一个域的信令连接（下同）。
注2：
这里认为目标GSM小区，是升级并具备GPRS能力的小区，因此未设置对PS域业务切换限制的开关。
4.1.4对现有（系统内）切换算法的影响
4.1.4.1测量报告的接收
切换算法所接收到的测量由原来的三种情况[5]改变为四种情况：
（1）同频测量事件（1G），获得“Intra-frequencymeasuredresultslist”、以及附加上报的“Inter-frequencymeasuredresultslist”；
（2）异频测量事件（2A），获得“Inter-frequencymeasuredresultslist”、以及附加上报的“Intra-frequencymeasuredresultslist”；
（3）RLS触发（5A、可能EVENTF），获得附加或者周期上报的“Intra-frequencymeasuredresultslist”、“Inter-frequencymeasuredresultslist”、“Inter-RATmeasuredresultslist”；
（4）系统间测量事件（3A），获得“Inter-RATmeasurement”、以及附加的“Intra-frequencymeasuredresultslist”、“Inter-frequencymeasuredresultslist”
可以看出，系统间切换由3A事件和RLS算法触发，由于接收导频功率较低和UE链路质量恶化都可能导致向GSM/GPRS的系统间切换。
4.1.4.2目标小区列表的生成
在3A事件触发的测量报告中，“Measuredresults”包含有Intra-frequencymeasuredresultslist、Inter-frequencymeasuredresultslist和Inter-RATmeasuredresultslist三个列表，RNC根据切换算法形成目标小区列表，需要添加GSM/GPRS目标小区：
（1）不包括本小区；
（2）列表中TD-SCDMA系统内的每个小区的导频强度至少比本小区高RelativeTH；
（3）列表中TD-SCDMA系统内的每个小区的导频强度不能低于AddTH；
（4）TD-SCDMA目标小区根据导频强度由高到低排序，形成TD-SCDMA目标小区列表。
（5）列表中每个GSM/GPRS小区的GSMcarrierRSSI不能低于AddGSMTH；
（6）GSM/GPRS目标小区的GSMcarrierRSSI按照由高到低排序，形成GSM/GPRS目标小区列表，置于TD-SCDMA目标小区列表后，形成最终的目标小区列表。
4.1.5系统间切换算法流程
系统间切换过程主要包括系统间切换测量控制过程、系统间切换判决过程（判决算法和目标小区列表生成）、系统间切换执行过程。
4.1.5.2节对系统间切换测量控制过程进行了描述，4.1.5.1节给出了系统间切换判决过程的设计，系统间切换执行过程参见[2]。
4.1.5.1系统间切换算法流程
如图3所示，切换算法接收到的测量报告包括1G、2A、3A或者RLS触发并携带的测量结果，其中可能引起系统间切换的测量报告包括3A事件和RLS触发并携带的测量结果。
切换算法接收到这两种测量报告中任何一种，都会在系统间切换算法开关打开的情况下，考虑是否向GSM/GPRS系统切换。
假如同RNC内的TD-SCDMA目标小区资源配置不成功、或者无TD-SCDMA目标小区存在，但是在目标小区列表中存在GSM/GPRS目标小区，则判决进行系统间切换。
其中目标小区列表的生成原理和过程见4.1.1节和4.1.4.2节。
与TD-SCDMA系统内切换时目标小区列表生成类似，只是需要在测量报告存在“Inter-RATmeasuredresultslist”时，添加符合要求的GSM/GPRS目标小区，并认为GSM/GPRS目标小区的优先级低于TD-SCDMA目标小区。
向GSM/GPRS系统切换的执行过程包括：
对于CS域或者CS域＋PS域存在信令连接、业务的UE，执行Inter-RAThandoverfromUTRAN过程，即系统间的重定位过程；对于存在单独PS域信令连接、业务的UE，执行Inter-RATcellchangeorderfromUTRAN过程，即网络端触发的小区重选过程。
”
图3系统间切换算法流程
其中系统间切换判决算法与测量控制的门限有关系，触发测量上报的条件要求与4.1.1节要求一致。
注3：
这里提到的网络端触发的小区重选过程，在一些文档中也称为“小区更改过程”。
注4：
该文档定位在UE处于CELL_DCH状态时的系统间切换实现分析。
在协议中，对于处于CELL_FACH状态的UE可以采用Inter-RATcellreselectionfromUTRAN过程（即UE自己触发的小区重选过程），也可以采用Inter-RATcellchangeorderfromUTRAN过程（即网络端触发的小区重选过程）。
认为采用由UE自己触发的Inter-RATcellreselectionfromUTRAN过程可能较好些，这样可以避免UTRAN与UE消息交互的时延对切换带来的影响。
4.1.5.2系统间切换测量控制流程
系统间切换过程中还需要添加系统间切换算法开关和考虑UE能力查询的过程，建议放在测量控制流程中考虑，如图4所示。
图4系统间切换相关测量控制流程
根据小区规划的结果或者测试的要求，设置系统间切换算法开关。
如果该开关打开且RNC获取到UE具备支持GSM能力，则对进入CELL_DCH的UE发起系统间切换的测量控制过程；否则，不会发起系统间的测量控制，也就意味着不会向GSM/GPRS系统切换。
RNC需要根据UECAPABILITYINFORMATION中的相关信息，UEradioaccesscapability>UEmulti-mode/multi-RATcapability>UEmulti-mode/multi-RATcapability>SupportofGSM，最终获取“SupportofGSM”能力，如果为TRUE，说明UE支持GSM。
UE能力中添加支持GSM频段能力的指示，原因在于目前CS域业务向GSM/GPRS系统切换消息HANDOVERFROMUTRANCOMMAND中仅支持GSM/DCS1800band或者GSM/PCS1900band。
UE的系统间测量是系统间切换的一个遗留问题[1]。
在FDD中可以采用压缩模式来解决，但是对于TDD系统来说，UE除了能够采用有限的空闲时隙进行系统间测量外，没有更多的保障机制。
因此，在一些情况下UE可能根本无法进行系统间测量。
4.2实现中参数配置
4.2.1测量过程中的相关参数
假设有3个测量M_ID1、M_ID2、M_ID3分别对应同频测量、异频测量和系统间测量。
原TD-SCDMA系统内的1G/2A测量控制配置参数不变；
5A或者EVENTF事件的测量控制，需要增加附加测量M_ID3；
3A事件的测量控制，在MEASUREMENTCONTROL消息中选择添加“Inter-RATmeasurement”IE：
1“Inter-RATmeasurementobjectslist”中配置相邻GSM小区信息，见表2。
表2相邻GSM小区信息
InformationElement/Groupname
Need
Multi
Typeandreference
Newinter-RATcells
MP
1to
OP
>Inter-RATcellid
OP
Integer（0..-1）
>CHOICERadioAccessTechnology
MP
>>GSM
>>>Cellindividualoffset
MP
Integer（-50..50）
>>>Cellselectionandre-selectioninfo
OP
Cellselectionandre-selectioninfoforSIB11/12（用于小区重选）
>>>BSIC
MP
BSIC10.3.8.2
>>>Bandindicator
MP
Enumerated（DCS1800bandused,PCS1900bandused）
>>>BCCHARFCN
MP
Integer（0..1023）
其中，Cellindividualoffset对应公式4和6中的CIOOtherRAT。
这些参数的配置需要根据具体网络规划的结果，并由操作维护配置。
2“Inter-RATmeasurementquantity”中配置本小区和相邻GSM小区测量量信息，见表3。
表3本小区和相邻GSM小区测量量信息
InformationElement/Groupname
Need
Multi
Typeandreference
MeasurementquantityforUTRANqualityestimate
OP
>Filtercoefficient
MP
>>>Measurementquantitylist
MP
1to4
>>>>Measurementquantity
MP
Enumerated（PrimaryCCPCHRSCP,Pathloss,TimeslotISCP）
CHOICEsystem
MP
>GSM
>>Measurementquantity
MP
Enumerated（GSMCarrierRSSI）
>>Filtercoefficient
MP
Filtercoefficient
>>BSICverificationrequired
MP
Enumerated（required,notrequired）
“MeasurementquantityforUTRANqualityestimate”中配置本小区测量量为“PrimaryCCPCHRSCP”，相邻GSM小区测量量为“GSMCarrierRSSI”，建议BSICverificationrequired配置为“required”。
3“Inter-RATreportingquantity”中配置测量报告量指示信息，见表4。
表4测量报告量指示信息
InformationElement/Groupname
Need
Multi
Typeandreference
CHOICEsystem
MP
>GSM
>>ObservedtimedifferencetoGSMcellReportingindicator
MP
Boolean
>>GSMCarrierRSSIReportingindicator
MP
Boolean
目前算法中没有用到ObservedtimedifferencetoGSMcell测量，所以“ObservedtimedifferencetoGSMcellReportingindicator”可以配置为“FALSE”。
而GSMCarrierRSSIReportingindicator配置为“TRUE”。
4选择“Inter-RATmeasurementreportingcriteria”，并配置3A事件测量参数见表5。
表53A事件测量参数
InformationElement/Groupname
Need
Multi
Typeandreference
Parametersrequiredforeachevent
OP
1to
>Inter-RATeventidentity
MP
选择3a,3b,3c,3d
>Thresholdownsystem
用于3a事件
Integer（-115..0）
>W
用于3a事件
Real（0,0.1..2.0bystepof0.1）
>Thresholdothersystem
用于3a,3bor3c事件
升级会员 