WCDMA无线网络优化技术手册系统间重选与切换分册1120.docx

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WCDMA无线网络优化技术手册系统间重选与切换分册1120

WCDMA无线网络优化

技术手册

系统间重选和切换部分

广东移动通信有限责任公司

2005年11月

一、概述3

1.1论述范围3

1.2与其他部分的关系3

1.3行文约定3

二、系统间重选与切换的目标和原则4

2.1系统间重选与切换的目标4

2.2系统间重选与切换的原则5

2.3系统间重选与切换的策略5

2.3.1系统间重选策略5

2.3.2系统间切换策略6

2.3.3系统间用户策略6

三、系统间重选和切换的相关原理6

3.1系统间重选与切换的基本概念6

3.1.1系统间小区重选6

3.1.2系统间小区切换7

3.2系统间重选与切换的场景7

3.2.1WCDMA网络边缘7

3.2.2WCDMA网络室内7

3.3系统间重选与切换过程8

3.3.1小区选择和重选过程8

3.3.2系统间切换过程13

3.4系统间重选与切换的信令流程15

3.4.1GSM->WCDMA重选信令流程15

3.4.2WCDMA->GSM重选信令流程17

3.4.3WCDMA->GSM切换信令流程18

四、系统间重选与切换的数据配置26

4.1GSM网络数据配置26

4.1.1GSM核心网数据配置26

4.1.2GSM无线网数据配置28

4.1.3重选切换控制参数29

4.2WCDMA网络数据配置29

4.2.1WCDMA核心网数据配置29

4.2.2WCDMA无线网数据配置30

4.2.3重选和切换控制参数31

五、评估与优化方法32

5.1系统间重选与切换的优化和测试方法32

5.1.1邻区数据配置原则32

5.1.2CS域测试方法33

5.1.3PS域测试方法34

5.1.4不同场景下的参数设置方法34

5.2系统间重选与切换的常见问题36

5.2.1邻区漏定义36

5.2.2重选或切换不及时36

5.2.3UE设置问题36

5.2.4乒乓切换问题36

5.3系统间重选与切换的优化案例37

5.3.1邻区漏定义案例37

5.3.2切换不及时案例139

5.3.3切换不及时案例242

5.3.4UE设置问题案例44

六、参考文献47

一、概述

1.1论述范围

本文对WCDMA与GSM网络间无线网络重选和切换的概念、目标、原则、策略进行了介绍，对系统间重选和切换的基本概念、过程和信令流程进行了说明分析，同时还介绍了系统间重选和切换的场景和优化方法，最后以典型案例讲述了系统间重选和切换的优化过程。

1.2与其他部分的关系

本分册是WCDMA无线网络优化技术手册的系统间重选和切换优化分册。

系统间重选和切换优化中涉及的工程参数调整、导频污染优化等相关内容请参见RF优化分册，关于掉话问题分析请参见保持性分册。

1.3行文约定

<1>章节

采用多级标题的形式

一、XXX

1.1ABC

1.1.1Abc

1.1.2abcd

1.2BCD

二、YYY

<2>图表

图表标注名称采用如下格式：

例子：

图3-1：

XXX

其中，3表示一级标题第三章

1表示本章第一个图片

XXX表示图名称

二、系统间重选与切换的目标和原则

2.1系统间重选与切换的目标

系统间重选和切换的目标就是实现2G/3G一张网的网络建设目标，实现整体网络性能和网络稳定性的最优化，通过系统间的切换和重选实现业务在GSM和WCDMA网络间的迁移从而获得更好的业务表现，达到GSM和WCDMA系统间的合理切换，充分发挥GSM网络和WCDMA网络的特点和优势。

下图表示的就是系统间重选与切换所希望达到的网络结构：

图表1系统间重选与切换网络结构图

2.2系统间重选与切换的原则

系统间重选和切换的原则主要有两个：

一个是实现网络性能的最大化原则，也即系统间的重选和切换应当使得UE能够尽量使用网络性能更好的网络，从而可以获得更好的业务表现，比如更加清晰的语音质量或者更加高的数据业务带宽；第二个原则是稳定性原则，系统间重选和切换在使得网络性能更好的同时应尽量保持业务的连续性，不应出现如掉话、断线等网络不稳定的现象。

2.3系统间重选与切换的策略

根据系统间重选与切换的目标和集团公司下发的《WCDMA无线网络规划原则与方法》的要求，制定了以下系统间重选和切换策略。

2.3.1系统间重选策略

WCDMA与GSM之间通过系统间小区重选实现在两种接入网中的漫游，根据网络性能的最优和业务功能的最优目标，UE在空闲状态下，如果存在可用的WCDMA网络则将优先驻留WCDMA网络，而在WCDMA网络质量下降到一定门限时将重选至GSM网络，因此GSM-WCDMA的重选是一个双向重选。

2.3.2系统间切换策略

为最大限度的保障CS业务的可保持性，避免异系统间切换造成的掉话和业务中断，因此CS业务允许WCDMA-〉GSM切换，即WCDMA网络质量下降到一定的门限时发起WCDMA-〉GSM切换；而CS业务GSM-〉WCDMA的切换鉴于条件限制现阶段暂时不考虑。

为最大限度的发挥WCDMA网络的带宽优势，提高数据业务的速度，同时由于PS业务对掉线的敏感性相对较小，因此PS业务采用双向切换的策略，用户在WCDMA网络满足某些门限时将切换到WCDMA网络，而在WCDMA网络低于某些门限时又将切换到GSM网络。

2.3.3系统间用户策略

3G用户策略：

3G用户具有GSM-WCDMA漫游功能，因此将可以完全按照策略2.3.1和2.3.2进行小区的切换与重选。

2G用户策略：

当2G用户使用双模UE时，由于UE支持WCDMA网络，UE可能反复尝试登记在WCDMA网络上，从而影响UE的正常使用，因此系统策略要禁止使用双模UE的2G用户登记在3G网络上，并且禁止UE再次尝试登记网络。

三、系统间重选和切换的相关原理

3.1系统间重选与切换的基本概念

3.1.1系统间小区重选

UE在空闲状态下根据系统广播消息的要求监测网络信号变化，从WCDMA小区到GSM小区或GSM小区到WCDMA小区的重选就称为系统间小区重选，系统间小区重选的意义在于让UE按照系统参数选择登记在合适的网络内。

3.1.2系统间小区切换

WCDMA-GSM系统间的切换由RNC控制。

UE对GSM的测量是由相应的事件触发的。

当相关的事件发生后，RNC得到报告，并要求UE进入压缩模式去测量有关的GSM小区并上传测量报告。

在压缩模式下UE将对GSM邻区进行测量，同时又能维持当前的连接（具有双接收机的UE无需启用压缩模式）。

一旦存在满足切换条件的GSM邻区，RNC就发起WCDMA-GSM系统间的切换，将UE切换到GSM网络，并释放WCDMA网络的资源。

3.2系统间重选与切换的场景

中国移动通信的GSM具有良好的覆盖水平和网络质量，由于WCDMA网络处理起步阶段，因此系统间重选和切换主要发生在以下场景中：

3.2.1WCDMA网络边缘

在UE离开或进入UMTS网络边缘时，可能发生GSM-WCDMA的切换与重选，此时GSM网络覆盖连续。

因此UE在空闲模式下进入将发起GSM-WCDMA重选和登记，而离开则发起WCDMA-GSM重选和登记。

如果UE处于通话状态下，则进入WCDMA网络则不发生切换，继续使用GSM网络，到通话结束进入空闲模式后再发起GSM-WCDMA重选和登记；离开WCDMA网络时，UE将发起WCDMA-GSM切换，从而保持业务的连续性。

3.2.2WCDMA网络室内

在UE进入或离开WCDMA网络内的一些建筑物的室内时，由于建筑物的阻挡影响下，且WCDMA无线信号的衰减和穿透损耗较GSM系统大，因此有可能发生GSM-WCDMA的切换与重选，其切换与重选情况类似于WCDMA边缘场景。

在UE进入或离开WCDMA网络内的GSM室内分布系统时，由于WCDMA网络在GSM室内分布系统内没有覆盖，因此可能发生GSM-WCDMA切换与重选，其切换与重选的情况类似于WCDMA边缘场景。

3.3系统间重选与切换过程

3.3.1小区选择和重选过程

3.3.1.1WCDMA小区选择过程

如果UE在先前登录的PLMN中找不到合适小区登录，且已经启用基于存储信息的小区选择流程，UE将会启用初始小区选择流程。

UE会扫描WCDMA全频带，对于每个载频，UE搜索具有最强信号强度的小区，同时读取BCCH上的系统信息。

BCCH信道上的信息映射为主信息块（MIB）和若干块系统信息块（SIB）。

UE读取MIB中的PLMN码信息（MCC+MNC），从而获知该小区从属于哪个PLMN。

之后，UE会验证该小区是否满足小区选择的条件，如果最终还是没有找到合适小区，UE会登录到最强小区以获得有限度的服务。

在这种状态下，UE会根据自身所支持的无线接入技术定期地寻找合适小区，在PLMN自动选择模式下，该种行为包含一个新的PLMN选择流程。

UE从BCCH获得上下行的载频频率UARFCN，以及相邻小区列表，同时对邻小区CPICH进行测量，监测是否有更好小区出现。

作为一个合适小区，必须符合小区选择的评估标准。

该标准包含对两个参量Squal和Srxlev进行监测和评估，其中的Squal表述为在CPICH上的信噪比，CPICHEc/No。

Squal=Qqualmeas-qQualMin（onlyforWCDMAcells）

Srxlev=Qrxlevmeas-qRxLevMin-Pcompensation（forallcells）

其中：

Qqualmeas是UE测量到的下行信号CPICH的Ec/No（dB），小区参数qQualMin表示UE接入该小区的最低信号质量要求，针对服务小区，该参数在SIB3中发送，针对相邻小区，该参数在SIB11中发送；

Qrxlevmeas是UE测量到的下行信号CPICH的信号强度RSCP（dBm），

小区参数qRxLevMin表示UE接入该小区的最低信号强度要求，针对服务小区，该参数在SIB3中发送，针对相邻小区，该参数在SIB11中发送；

Pcompensation=max（maxTxPowerUl-P,0）

P是UE所对应级别的发射功率。

小区参数maxTxPowerUl表示UE使用RACH接入网络时允许使用的最大发射功率，该参数在SIB3中发送。

Pcompensation是当UE使用RACH接入网络时不能以小区允许的最大发射功率发射时的功率补偿值，对于该UE，服务小区的覆盖范围会有所缩小。

只有当以下条件满足时，才符合小区选择的标准–S准则：

Squel>0andSrxlev>0

以下的事件会触发小区选择流程：

ØUE开机；

ØUE在空闲模式，发生RRC连接申请失败；

Ø多次的小区更新尝试失败后，UE从公共信道连接模式（Cell-FACH）状态返回空闲模式；

ØUE从连接模式（Cell-DCH）返回空闲模式；

ØUE在任何PLMN完成紧急呼叫后返回空闲模式。

3.1.1.2WCDMA->GSM小区重选过程

以下的事件会触发小区重选流程：

ØUE登录的小区不再合适；

Ø当UE在“正常登录”状态发现有更好的邻小区；

ØUE在某个小区进入“有限服务”状态；

ØUE在连接模式下的CELL-FACH状态。

小区重选流程适用于同频，异频，以及IRAT小区。

UE何时做同频小区测量取决于参数sIntraSearch的设置，该参数与Squal有关联：

Ø如果Squal>sIntraSearch，UE无须执行同频测量；

Ø如果Squal<=sIntraSearch，UE执行同频测量；

Ø如果参数sIntraSearch的值没有发送到服务小区，UE执行同频测量。

UE何时做异频小区测量取决于参数sInterSearch的设置，该参数与Squal有关联：

Ø如果Squal>sInterSearch，UE无须执行异频测量；

Ø如果Squal<=sInterSearch，UE执行异频测量；

Ø如果参数sInterSearch的值没有发送到服务小区，UE执行异频测量。

UE何时做GSM小区测量取决于参数sRatSearch的设置，该参数与Squal有关联：

Ø如果Squal>sRatSearch，UE无须执行对GSM小区测量；

Ø如果Squal<=sRatSearch，UE执行GSM小区测量；

Ø如果参数sRatSearch的值没有发送到服务小区，UE执行GSM小区测量。

UE在连接模式CELL-FACH状态时，参数fachMeasOccaCycLenCoeff和interFreqFddMeasIndicator用于控制UE是否需要进行异频和IRAT的邻小区测量。

如果fachMeasOccaCycLenCoeff>0，则UE需要在每个FACH测量周期进行异频和IRAT的邻小区测量。

FACH测量周期定义为某个帧号，具体算法如下：

SFN=C-RNTImodn*2^k，n=0，1，2，etc

K是整数，取值于参数fachMeasOccaCycLenCoeff；

C-RNTI是小区UE标识（CellUEidentity）（16比特）；

如果fachMeasOccaCycLenCoeff=0，那么系统信息将不发送该参数，UE也被禁止离开辅助公共控制物理信道SCCPCH去进行异频和IRAT的邻小区测量。

如果interFreqFddMeasIndicator=1，UE会在CELL_FACH状态下启用异频小区重选算法；

如果interFreqFddMeasIndicator=0，UE不会在CELL_FACH状态下启用异频小区重选算法。

小区重选流程触发后，UE对符合S准则的小区进行排序。

排序的准则是如下的R准则：

R（serving）=Qmeas（s）+qHyst（s）

R（neighbor）=Qmeas（n）-qOffset（s,n）

Qmeas是接收信号的测量值，对WCDMA而言，该值为CPICHEc/No或CPICHRSCP，对GSM而言，该值为BCCH的接收信号强度Rxlev；

参数qHyst（s）是服务小区的迟滞值，UE可以从系统信息中获取；

参数qOffset（s,n）是服务小区到邻小区的偏移值，用于推移小区边界，UE可以从服务小区的系统信息中获取；

如果有WCDMA和GSM小区同时满足S准则，UE首先按照信号强度运用R准则对小区进行排序，计算中用与信号强度相关的参数qOffset1（s,n）和qHyst1（s）分别代替qOffset（s,n）与qHyst（s）；

如果GSM小区被排列为最好小区，则UE小区重选到该GSM小区；

如果WCDMA小区被排列为最好小区，且用于小区重选的测量参量（qualMeasQuantity）设置为信号强度，则UE重选到该WCDMA小区；

如果WCDMA小区被排列为最好小区，且用于小区选择和小区重选的测量参量设置为CPICHEc/No，则UE触发第二次针对CPICHEc/No的排序。

用参数qOffset2（s,n）代入qOffset（s,n）来计算Rn，与此同时用参数qHyst2（s）代入qHyst（s）来计算Rs；

需要注意的是，重选到最好的小区是要在一个时间段（小区参数treSelection）内，上述R准则都满足的情况下才发生。

图表2系统间重选信号测量示意图

3.1.2.3GSM->WCDMA小区重选过程

为了达到小区重选到WCDMA系统的目的，具有多接入技术的UE会监听其当前服务小区所定义的相邻WCDMA小区的CPICH，相邻WCDMA小区的相关信息在当前GSM服务小区的BCCH信道上广播。

重选到WCDMA小区的算法与重选到GSM小区的算法类似，但由于WCDMA与GSM系统在调制方式上的差异，因而在评估测量信号的强度和质量的方法上有所不同，对于WCDMA小区信号强度的测量值会引入一种映射关系，使之能与GSM信号强度值具有可比性。

在GSM空闲模式，GPRS/EDGE的Ready状态，GPRS/EDGE的Standby状态下，适用相同的小区重选算法。

如果满足下列算式，那么多接入技术UE将会重选到WCDMA小区（参考3GPPTS25.304）：

CPICHEc/No>FDDQMIN

（1）

And

CPICHRSCP>RLA（s+n）+FDDQOFF

（2）

公式1GSM->WCDMA重选公式

RLA（s+n）为当前服务小区和6个最强邻小区（GSM/GPRS/EDGE小区）的信号强度平均值，其平均算法基于在3到5秒内对每个BAlist里的测量频率取至少5个采样点，然后把不同频率的采样值进行平均，RLA_C表示在GSM附着的UE，RLA_P表示在GPRS/EDGE附着的UEs+n=当前服务GSM小区+相邻GSM小区。

上述算式成立且持续时间超过5秒，以减少返回到WCDMA的乒乓效应。

在重选到GSM之内的15秒内，FDDQOFF将被额外增加5dB以防止产生返回到WCDMA的乒乓效应。

GSM-WCDMA小区重选算法由参数FDDQMIN和FDDQOFF控制。

FDDQMIN是WCDMA小区作为小区重选对象应具备的最低信号质量CPICHEc/No，该参数要求候选小区必须具备一定的信号质量，保证能够登陆到质量较好的WCDMA小区，以及UE重选行为的稳定性。

该参数在每个GSM小区中定义并通过在BCCH或PBCCH上广播的系统信息发送给UE。

FDDQOFF是控制GSM-WCDMA小区重选算法的关键参数，表征GSM和WCDMA小区间的信号强度的偏移量；CPICHRSCP必须大于RLA（s+n）+FDDQOFF。

如果有多于一个WCDMA小区符合条件，UE选择最强CPICHRSCP的WCDMA小区。

使用较低的FDDQOFF取值可以减少UE在GSM系统上的驻留，即会减少潜在的话务（UE在CS空闲模式和GPRS/EDGE的PS空闲模式）和已经建立的话务（UE在GPRS/EDGE的PS传送模式），符合小区重选算法的WCDMA小区将被UE较容易重选。

使用较高的FDDQOFF取值可以增加UE在GSM系统上的驻留，例如WCDMA系统采用GSM系统分担其业务的策略。

由于GSMRxlev与WCDMACPICHRSCP不可比，FDDQOFF作为平衡使两者可以比拟。

参数FDDQMIN和FDDQOFF设置有必需与WCDMA系统里的相关参数设置具有关联性，如：

Offset1sn，以避免乒乓效应的发生。

在GSM网络中，对WCDMA邻小区的测量是由参数QSI来控制的。

QSI可以设置成下列值，以决定什么时候对WCDMA邻小区进行测量。

其值可以设置为

Ø总是测量；

Ø不测量；

Ø当GSM信号强度高于某一门限值后测量；

Ø当GSM信号强度低于某一门限值后测量。

如QSI设置为15，意味着UE不对WCDMA小区信号进行测量，也就不会发生GSM到WCDMA的小区重选了。

需要注意的是，一旦IRAT的小区重选条件成立，UE将重选到WCDMA小区，哪怕当时其他GSM/GPRS/EDGE小区也符合小区重选的条件。

此外，在GPRS/EDGEPS空闲状态和GPRS/EDGEPS传送状态的UE，其小区重选算法是一致的。

3.3.2系统间切换过程

WCDMA-GSM的系统间切换由RNC控制，UE对GSM的测量是由相应的事件触发的。

当相关的事件发生后，RNC得到报告，并要求UE进入压缩模式去测量有关的GSM小区并上传测量报告。

在压缩模式下UE将对GSM邻区进行测量，同时又能维持当前的连接，具有双接收机的UE就无需启用压缩模式。

与系统间切换有关的事件有2d与2f，6a与6b以及3a。

2d与2f可以由CPICH的信号强度或信号质量触发，6a与6b由UE的发射功率触发。

Ø事件2d的触发条件：

当前WCDMA激活集里最佳小区的CPICHEc/No低于门限usedFreqThresh2dEcno-hysteresis2d/2或者当前WCDMA激活集里最佳小区的CPICHRSCP低于门限

Ø事件6a的触发条件：

UE的发射功率高于门限ueTxPowerThresh6a，且持续时间超过timeTrigg6a，事件6a被触发，RNC将要求UE进入压缩模式，以便对GSM邻区进行测量；

Ø事件2f的触发条件当前WCDMA激活集里小区CPICHEc/No>usedFreqThresh2fEcno+hysteresis2f/2或者当前WCDMA激活集里小区CPICHRSCP>usedFreqThresh2fRscp+hysteresis2f/2而且上述任一条件持续成立时间超过timeToTrigger2f，事件2f被触发，RNC将要求UE停止对GSM邻区进行测量；

Ø事件6b的触发条件：

当前UE的发射功率

Ø事件3a的触发条件：

当前WCDMA激活集里最佳小区的CPICHEc/No低于utranThresh3aEcno-hysteresis3a/2，同时GSM邻小区的信号强度BCCHRSSI大于门限gsmThresh3a+hysteresis3a/2或者

Ø当前WCDMA激活集里最佳小区的CPICHRSCP低于utranThresh3aRscp-hysteresis3a/2，同时GSM邻小区的BCCHRSSI高于gsmThresh3a+hysteresis3a/2而且上述任一条件持续成立时间超过timeToTrigger3a，事件3a被触发，RNC将要求UE执行IRAT切换或小区更新。

下图给出了事件2d,2f及3a发生的条件，及其相应参数的意义。

图表32d,2f,3a事件发生条件示意图

一旦经过IRATHO_Eval算法确定需要进行WCDMA-GSM切换，WCDMA-GSM切换执行功能就启动了,该功能执行的结果可能包含以下内容：

Ø把UE的连接切换到GSM小区，释放WCDMA的资源；

Ø由于切换失败，UE依然保留在WCDMA系统。

WCDMA-GSM切换执行的过程就是根据RNC对IRAT切换评估，向GSM系统申请资源，SRNC向核心网发送RELOCATIONREQUIRED消息申请向GSM网络切换所需的资源，该消息包含目标小区的CGI，UE自身功能和安全相关的信息。

之后核心网在与GSM网沟通后，向SRNC发送RELOCATONCOMMAND消息，此消息包含GSM切换的消息HandoverCommand，SRNC收到后向UE发送HANDOVERFROMUTRANCOMMAND，其中包含了何种RAB需要切换的信息，与此同时该消息也暂停了RadioConnectionSupervision功能，为UE在切换失败后返回原来WCDMA小区留有余地。

UE收到该消息，从WCDMA小区切换到GSM小区，当目标GSM的BSC收到UE切换完成的消