淺談TD Small Cell與宏網(wǎng)CS域雙向切換的實(shí)現(xiàn)

劉生定

摘要：文章首先介紹了TD Small Cell與宏網(wǎng)互操作的必要性，從網(wǎng)絡(luò)層面的宏觀(guān)角度總結(jié)了TD Small Cell與宏網(wǎng)CS城實(shí)現(xiàn)雙向切換的操作方法，其中重點(diǎn)分析了虛擬網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)模式下cs域由宏切換的兩種實(shí)現(xiàn)手段，并給出了相關(guān)應(yīng)用建議。

關(guān)鍵詞：雙向切換；CS域；虛擬網(wǎng)關(guān)；MSC POOL

1引言

TD Small Cell是近年來(lái)根據(jù)3G發(fā)展和移動(dòng)寬帶化趨勢(shì)推出的超小型化移動(dòng)基站，作為大網(wǎng)覆蓋弱信號(hào)區(qū)和盲區(qū)的一種有效補(bǔ)充手段，其提供了一種區(qū)別于現(xiàn)網(wǎng)NodeB的全新的基站模式。從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪?lái)看，TD Small Cell屬于異系統(tǒng)，用戶(hù)在Small Cell區(qū)域與宏網(wǎng)區(qū)域之間移動(dòng)時(shí)，如何保證蜂窩網(wǎng)業(yè)務(wù)服務(wù)的連續(xù)性對(duì)Small Cell的成功應(yīng)用至關(guān)重要。蜂窩網(wǎng)業(yè)務(wù)服務(wù)的連續(xù)性指實(shí)現(xiàn)終端的移動(dòng)連續(xù)性，即Small Cell需良好地融入大網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與宏網(wǎng)的可靠互操作?；ゲ僮髦饕剡x和切換兩個(gè)部分，對(duì)于雙向重選，由于重選是手機(jī)行為，只需要Small Cell和相關(guān)NodeB（BTS）各自互相配置了鄰區(qū)關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)雙向重選；對(duì)于雙向切換，涉及小區(qū)間、RNC間甚至是MSC（SGSN）間的多方協(xié)助和配合，相對(duì)于重選配置復(fù)雜許多，如何實(shí)現(xiàn)微基站與宏基站的良好切換，提升用戶(hù)感知，是本文研究的重點(diǎn)。

本文著重介紹在TD Small CeIl廣東建網(wǎng)模式下，與宏網(wǎng)實(shí)現(xiàn)CS域雙向切換的思路，并側(cè)重于描述TD Small Cell完成CS域雙向切換于網(wǎng)絡(luò)層面需要做的相關(guān)配置，從一個(gè)較為宏觀(guān)的角度分析了廠(chǎng)家和運(yùn)營(yíng)商要做的工作。對(duì)于實(shí)現(xiàn)與宏網(wǎng)PS域的雙向切換?，F(xiàn)網(wǎng)一直存在問(wèn)題，廣分正與運(yùn)營(yíng)商做進(jìn)一步研究，尚未有明確結(jié)論，文章暫不涉及Ps域切換研究。

2廣東移動(dòng)TD Small Cell組網(wǎng)方集介紹7tCS域雙向切換需求

廣東TD Small Cell現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)以省為單位進(jìn)行，即網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)實(shí)體安裝在廣州，采用虛擬網(wǎng)關(guān)技術(shù)在全省21個(gè)地市共享網(wǎng)關(guān)、SeGW、網(wǎng)管、AAA/HLR鑒權(quán)服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)luh接口接入廣州IP城域網(wǎng)（CMNET），家庭網(wǎng)關(guān)或企業(yè)級(jí)eNB通過(guò)多種IP回傳方式與網(wǎng)關(guān)互通，并使用1PSec加密傳輸；網(wǎng)關(guān)lu-CS（CS或）接口。

通過(guò)CE（省級(jí)lP承裁網(wǎng)）連接各地市指定唯一的MSC，lu_-PS（PS域）接口通過(guò)cE連接廣州大區(qū)指定唯一SGSN，即語(yǔ)音業(yè)務(wù)由各地市發(fā)起匯聚到廣州再通過(guò)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到指定各地核心交換，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由各地發(fā)起匯聚到廣州再通過(guò)網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一送至廣州大區(qū)指定SGSN；網(wǎng)管和AAA/HLR通過(guò)移動(dòng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)分別與省級(jí)網(wǎng)管、BOSSN通。

TD Small Cell與傳統(tǒng)TD宏網(wǎng)共用核心網(wǎng)。從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來(lái)看，Small Ceil提供了一種新的RAN接入方式，為UE用戶(hù)提供TD業(yè)務(wù)。由于Small Ceil小區(qū)覆蓋范圍較小，很容易發(fā)生uE用戶(hù)通話(huà)進(jìn)入或走出Small Cell小區(qū)現(xiàn)象，即而產(chǎn)生跨RNC的硬切換。因此，為保證Small Cell與大網(wǎng)的切實(shí)融合，真正將其規(guī)模應(yīng)用子網(wǎng)絡(luò)·廣東移動(dòng)要求Small Cell小區(qū)與宏網(wǎng)需優(yōu)先實(shí)現(xiàn)cs域的雙向切換。

考慮到3G與2G網(wǎng)絡(luò)的互操作，宏網(wǎng)要求支持TD語(yǔ)音到GSM語(yǔ)音的切換，對(duì)子2G語(yǔ)音切換至3G和2/3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)雙向切換，由子涉及GSM Nss和BSS網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和新增對(duì)TD目標(biāo)小區(qū)觸發(fā)算法及系列龐大的參數(shù)更新，投資巨大，且UE優(yōu)先選擇TD信號(hào)駐留原則，宏網(wǎng)不開(kāi)啟2G到3G的語(yǔ)音切換功能，其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也僅滿(mǎn)足2/3G系統(tǒng)間的雙向重選。因此，對(duì)于TDSmall Cell小區(qū)來(lái)說(shuō)，至少要實(shí)現(xiàn)的切換包括CS域與TD宏網(wǎng)的雙向切換，與GSM宏網(wǎng)的單向切換。

3CS域切換的實(shí)現(xiàn)方法

廣東移動(dòng)采用虛擬網(wǎng)關(guān)方案，即Small Cell網(wǎng)關(guān)cs域通過(guò)核心網(wǎng)專(zhuān)用承載網(wǎng)以1P的方式接入各地唯一指定的MSC。

3.1TD SmalI Cell小區(qū)向TD/GSM宏網(wǎng)的切換實(shí)現(xiàn)

對(duì)子TD Small Cell小區(qū)向TD宏網(wǎng)的切換，需滿(mǎn)足以下條件：

（1）Small Cell的鄰區(qū)列表中需要配置相應(yīng)的向符合測(cè)量和判決條件的宏網(wǎng)切換所使用的頻點(diǎn)和擾碼。

（2）當(dāng)?shù)剡B接的MSC Server中需定義Small Cell網(wǎng)關(guān)所用當(dāng)?shù)豅AC為內(nèi)部LAC，以用子系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)向合適的MSC發(fā)送切換請(qǐng)求。

由于TD Small Cell基站本身可通過(guò)SON自配置/手動(dòng)添加的方式將周邊TD宏網(wǎng)相關(guān)參數(shù)信息配置到自己的鄰區(qū)列表，且通過(guò)鄰區(qū)列表，在Msc定義了Small Cell當(dāng)?shù)厥褂玫腖AC區(qū)基礎(chǔ)上，Small Cell可以告知核心網(wǎng)其需要和哪個(gè)小區(qū)互操作，核心網(wǎng)與宏小區(qū)無(wú)需再做任何配置即可實(shí)現(xiàn)向宏切換。

對(duì)于TD Small Cell小區(qū)向GSM宏網(wǎng)的切換，需滿(mǎn)足條件與向TD宏網(wǎng)切換類(lèi)似。不同的是，由于TD Small Cell基站無(wú)法自動(dòng)配置GSM鄰區(qū)，需手動(dòng)添加GsM宏網(wǎng)小區(qū)頻點(diǎn)至其鄰區(qū)列表。

需要特別說(shuō)明的是，以上切換的實(shí)現(xiàn)基于Small Ceil網(wǎng)關(guān)與RNC在同一MSC或MSC POOL內(nèi)，若出現(xiàn)跨MSC或MSC POOL的局間切換，需運(yùn)營(yíng)商在另一MSC或MSC POOL中所有MSC上定文Small Cell當(dāng)?shù)豅AC為外部小區(qū)。

3.2TD宏網(wǎng)向TD Small Cell小區(qū)的切換實(shí)現(xiàn)

TD宏網(wǎng)切向Small Ceil小區(qū)，NodeB配置Small Cell小區(qū)主頻、擾碼和cl等參數(shù)為先決條件，但由于廣東虛擬網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)于現(xiàn)網(wǎng)核心網(wǎng)采用MSC POOL組網(wǎng)有差異，導(dǎo)致NodeB無(wú)法添加Small Cell鄰區(qū)參數(shù)。因此，實(shí)現(xiàn)由宏切換，需先解決MSC的切換數(shù)據(jù)配置。

廣東現(xiàn)網(wǎng)各地市核心網(wǎng)MSC均接入了POOL，“MSC POOL”基于3GPP TS23.236規(guī)范，是指將若干個(gè)和RNC相連的MSCServer放在一個(gè)池（P001）內(nèi)，組成一個(gè)大的服務(wù)區(qū)域。對(duì)于RNC來(lái)說(shuō)，每一個(gè)RNC都需要于POOL內(nèi)的Server作信令面的連接，uE用戶(hù)第一次進(jìn)入池區(qū)，RNC節(jié)點(diǎn)按負(fù)荷均衡算法將其分配到池內(nèi)的某個(gè)MSC節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為用戶(hù)的歸屬M(fèi)SC或服務(wù)MSC。當(dāng)用戶(hù)在MSC池區(qū)內(nèi)漫游時(shí)，始終由其歸屬M(fèi)SC節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，直到該MSC節(jié)點(diǎn)故障失效或用戶(hù)離開(kāi)該池區(qū)。這樣做的好處是，uE在整個(gè)POOL內(nèi)服務(wù)區(qū)發(fā)生的切換，僅僅為局內(nèi)切換（LAC切換），各NodeB之間做好鄰區(qū)關(guān)系，POOL內(nèi)的MSC之間無(wú)需再做數(shù)據(jù)配置，大大減少了核心網(wǎng)的開(kāi)銷(xiāo)和負(fù)擔(dān)。

對(duì)于small Cell來(lái)說(shuō)，其僅僅連接了當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)MSCServer，而這個(gè)Server又同時(shí)屬于當(dāng)?shù)睾诵木W(wǎng)的一個(gè)POOL內(nèi)網(wǎng)元，該Server定義的Small Cell內(nèi)部LAC對(duì)于POOL內(nèi)的其他Server不可見(jiàn)，POOL內(nèi)的RNC無(wú)法向合適的MSC Server發(fā)送切換請(qǐng)求，也導(dǎo)致Node B無(wú)法添加Small Cell鄰區(qū)參數(shù)。

解決以上問(wèn)題有兩種方案，一是虛擬網(wǎng)關(guān)入POOL；二是在現(xiàn)有條件下，POOL內(nèi)所有MSC Server對(duì)Small Ceil做POOL外小區(qū)配置。

（1）虛擬網(wǎng)關(guān)入POOL。對(duì)于以IP方式接入核心網(wǎng)的虛擬網(wǎng)關(guān)來(lái)說(shuō)，入POOL的關(guān)鍵點(diǎn)需實(shí)現(xiàn)NRl路由機(jī)制，并開(kāi)發(fā)基于IU-Flex的NNSF代理功能。

NRl指網(wǎng)絡(luò)資源標(biāo)識(shí)（Net work ResourceIdentifier），用于標(biāo)識(shí)服務(wù)于一個(gè)特定uE的MSC節(jié)點(diǎn)。當(dāng)UE初次注冊(cè)到Msc POOL內(nèi)的一個(gè)MSC時(shí)，這個(gè)MSC將分配含有本局NR1的TMS1（臨時(shí)移動(dòng)臺(tái)標(biāo)識(shí)）給uE。

NNSF指非接入層節(jié)點(diǎn)選擇功能（NAs Node SelectionFunction），具備該功能的實(shí)體下掛UE第一次注冊(cè)到MSCPOOL中，根據(jù)負(fù)荷分擔(dān)算法選擇一個(gè)合適的歸屬M(fèi)SC，當(dāng)uE繼續(xù)在MSC POOL移動(dòng)和使用業(yè)務(wù)，NNSF實(shí)體解析初始的NAS層信令消息或LLC幀，提取NRl值，路由和選擇管理歸屬M(fèi)SC。也就是說(shuō)，Small CelI虛擬網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)NNSF功能主要是通過(guò)從TMSl中獲取MSC POOL內(nèi)的MSC Server的NR1值，然后通過(guò)讀取網(wǎng)關(guān)內(nèi)部根據(jù)NNSF負(fù)荷分擔(dān)算法獲取的預(yù)先配置好的MSC Server節(jié)點(diǎn)與NRl值的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，找到與獲取的NRl值相對(duì)應(yīng)MSC Server的地址、信令點(diǎn)和狀態(tài)信息，即可實(shí)現(xiàn)用戶(hù)于MSC POOL內(nèi)相應(yīng)的MSC Server節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)交互。

另一方面，虛擬網(wǎng)關(guān)入POOL，除了考慮NNSF功能的實(shí)現(xiàn)，還應(yīng)考慮網(wǎng)關(guān)所能承受的最大M3UA信令鏈路數(shù)量。由于網(wǎng)關(guān)入POOL需與POOL內(nèi)所有Server～生邏輯連接，網(wǎng)關(guān)啟用的M3UA鏈路數(shù)量由網(wǎng)關(guān)內(nèi)部處理能力所決定。

Small Cell網(wǎng)關(guān)M3UA能路由內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)模塊負(fù)責(zé)建立，影響網(wǎng)關(guān)處理能力的主要內(nèi)部模塊邏輯連接鏈路。每一條M3UA能路建立時(shí)，根據(jù)“名字服務(wù)通信流程”，Net網(wǎng)絡(luò)模塊會(huì)生成一個(gè)對(duì)象，使用UDP協(xié)議將其注冊(cè)到名字服務(wù)器程序寄存，并廣播到其他模塊告知其狀態(tài)的改變；其他模塊也會(huì)發(fā)起注冊(cè)，并廣播至另外的模塊告知其狀態(tài)的改變，整個(gè)流程在很短的周期內(nèi)周而復(fù)始，以便各個(gè)模塊隨時(shí)知道彼此工作狀態(tài)正常與否，協(xié)同完成對(duì)每一條M3UA鏈路的處理。M3uA鏈路越多，各個(gè)模塊的處理信息就越大，使得網(wǎng)關(guān)對(duì)基站業(yè)務(wù)接入能力就越飽和。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件仿真測(cè)試結(jié)果，當(dāng)M3UA鏈路達(dá)到100條時(shí)，存在基站接入網(wǎng)關(guān)進(jìn)行業(yè)務(wù)在uE接入時(shí)延、通話(huà)質(zhì)量等方面急劇惡化的較大風(fēng)險(xiǎn)。

廣東移動(dòng)各個(gè)地市都實(shí)現(xiàn)了MSC POOL功能，且平均每個(gè)POOL內(nèi)的Server數(shù)量為6個(gè)，虛擬網(wǎng)關(guān)若連接所有地市MSC POOL，需至少建立2×6×21=252條M3uA鏈路。因此，在廣東現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，虛擬網(wǎng)關(guān)即使開(kāi)發(fā)了NNSF功能，也不建議入POOL，但對(duì)于其他地市較少的省份，在不大于100條M3UA鏈路建立的條件下，虛擬網(wǎng)關(guān)入POOL比較容易快速實(shí)現(xiàn)TD宏網(wǎng)切換回TD Small Cell小區(qū)。

（2）POOL外小區(qū)配置。在虛擬網(wǎng)關(guān)僅連接地市移動(dòng)唯一MSC server的組網(wǎng)條件下，要實(shí)現(xiàn)由宏切換，需先在當(dāng)?shù)睾诵木W(wǎng)和RNC一側(cè)進(jìn)行相關(guān)POOL外配置，總結(jié)廣東愛(ài)立信和華為兩大核心網(wǎng)廠(chǎng)家的配置共性，主要有如下幾步：

①在與Small Cell網(wǎng)關(guān)直連的server上定義網(wǎng)關(guān)所用LAC為內(nèi)部LAC.。在其他server上定義網(wǎng)關(guān)所用LAC為外部LAC，在Pool內(nèi)定義Server與Server間的相鄰關(guān)系。

②在RNC上定義宏網(wǎng)RNC與網(wǎng)關(guān)全局鄰區(qū)關(guān)系。

③在RNC上為宏基站添加Small Cell小區(qū)為切換鄰區(qū)。

因此，在未來(lái)深入推廣TD Small Cell業(yè)務(wù)時(shí)，建議公司能優(yōu)化網(wǎng)關(guān)處理能力，提升虛擬網(wǎng)關(guān)M3UA能路建立數(shù)量。保證網(wǎng)關(guān)的入POOL能力；另一方面，也可開(kāi)發(fā)低成本小容量且具備N(xiāo)NSFX POOL功能的小網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，幫助分公司推動(dòng)現(xiàn)有虛擬網(wǎng)關(guān)拆分到地市建設(shè)。

4結(jié)語(yǔ)

文章介紹了TD Small CeLL與宏網(wǎng)CS域雙向切換在廣東實(shí)際建設(shè)時(shí)于網(wǎng)絡(luò)層面的實(shí)現(xiàn)方案。文章研究的內(nèi)容，旨在摸索和完善TD Small Cell的工程的應(yīng)用思路，希望能對(duì)還未開(kāi)展TD Small Cell相關(guān)研究的分公司有所參考和幫助。