助力TD快速建網(wǎng)，大唐移動(dòng)基于Iur-g+接口的2G/3G融合方案

在3G網(wǎng)絡(luò)循序漸進(jìn)的建設(shè)過程中，需要經(jīng)過2G/3G網(wǎng)絡(luò)互操作、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化直至最終的網(wǎng)絡(luò)融合階段，實(shí)現(xiàn)2G/3G的平滑過渡。現(xiàn)階段運(yùn)營(yíng)商和大多設(shè)備廠商都已在網(wǎng)絡(luò)互操作和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面取得了很多成績(jī)，積累了大量經(jīng)驗(yàn)，并向網(wǎng)絡(luò)融合的新階段邁進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)融合解決的是組網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的問題，使運(yùn)營(yíng)商立足2G網(wǎng)絡(luò)龐大的用戶優(yōu)勢(shì)以及較完善的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，快速擴(kuò)大3G網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模，提升3G用戶體驗(yàn)。同時(shí)，利用3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬優(yōu)勢(shì)，更加靈活地部署豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。另一方面，網(wǎng)絡(luò)的融合能夠根本性地解決現(xiàn)網(wǎng)互操作中異系統(tǒng)切換時(shí)延過長(zhǎng)、成功率低等問題。

中國(guó)移動(dòng)2G/3G網(wǎng)絡(luò)融合的最終目標(biāo)是使2G/3G的系統(tǒng)間切換成功率達(dá)到GSM900/DCS1800的組網(wǎng)水平，實(shí)現(xiàn)融合的基于IP的核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)和雙模終端。核心網(wǎng)的融合和雙模終端已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，目前運(yùn)營(yíng)商和業(yè)內(nèi)廠商關(guān)注的焦點(diǎn)是無線接入網(wǎng)的融合，特別是2G的BSC和3G的RNC的硬件、軟件融合問題。

硬件融合方面，大唐移動(dòng)早在2009年初就聯(lián)手聯(lián)合上海貝爾，利用各自的技術(shù)和設(shè)備優(yōu)勢(shì)，開始研究實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一平臺(tái)架構(gòu)的BSC/RNC硬件共機(jī)框融合。，目前方案已通過中國(guó)移動(dòng)研究院的驗(yàn)證測(cè)試。在軟件融合上，大唐移動(dòng)推出基于Iur-g+接口（控制面）和創(chuàng)新型Iur-g接口（用戶面）的方案。在兩方案標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，大唐移動(dòng)緊隨中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)和研究院的需求，積極配合并推動(dòng)其標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。此課題在大唐移動(dòng)公司內(nèi)部得到高度重視，形成從系標(biāo)、研發(fā)到市場(chǎng)的專門團(tuán)隊(duì)，積極參加標(biāo)準(zhǔn)制定研討，提出過多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充方案，并嚴(yán)格校對(duì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)代碼。目前，大唐移動(dòng)已經(jīng)率先在RNC產(chǎn)品上支持Iur-g+接口方案的所有特性，并于2009年10月通過了移動(dòng)研究院安排的異廠商互通測(cè)試，成為業(yè)內(nèi)第一個(gè)完成Iur-g+異廠商設(shè)備互通測(cè)試的TD廠商。

一、Iur-g+方案原理

標(biāo)準(zhǔn)的Iur-g接口最早在3GPP R5中提出，旨在加強(qiáng)RNC與BSC之間的連通性。Iur-g+接口方案是指對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的3GPP協(xié)議的擴(kuò)充，此種技術(shù)主要是定義了新的RNC和BSC之間的交互流程，對(duì)控制面消息進(jìn)行了擴(kuò)充。下圖是Iur-g+接口在網(wǎng)絡(luò)中的位置示意圖。

圖1 Iur-g+接口在網(wǎng)絡(luò)中的位置

Iur-g+接口方案的目的是較大程度地減小TD到GSM系統(tǒng)的異系統(tǒng)切換時(shí)延。兩系統(tǒng)之間傳統(tǒng)的切換流程主要包含了兩部分，首先是RNC和BSC必須經(jīng)過核心網(wǎng)的切換準(zhǔn)備過程。，此過程一般要耗費(fèi)500ms左右，約占整個(gè)切換過程的1/2。只有在此過程結(jié)束后，SRNC才向UE發(fā)送Handover From Utran Command, 切換的第二部分，空口的切換執(zhí)行流程才可以開始。因此如果有一種機(jī)制能夠減小這段經(jīng)過核心網(wǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間，將能顯著地減小TD到GSM系統(tǒng)的切換時(shí)延，并且降低由此段過程引起的切換失敗率。

Iur-g+方案正是針對(duì)以上原理，新增了經(jīng)過Iur-g+接口的切換資源預(yù)留過程（耗時(shí)不超過10ms），如圖2中C過程所示。RNC為此UE申請(qǐng)Iur-g+接口的SCCP鏈路，并向BSC發(fā)送ENHANCED RELOCATION RESOURCE REQUEST請(qǐng)求，請(qǐng)求為本UE預(yù)留資源，由RNC與BSC直接交互，提前完成原本需要核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)的資源預(yù)留過程。在此預(yù)留過程之后，SRNC即可發(fā)送Handover From Utran Command命令給終端，空口的切換執(zhí)行過程（圖2中B過程）即可開始。同時(shí)，SRNC向核心網(wǎng)發(fā)送切換請(qǐng)求消息，執(zhí)行與傳統(tǒng)切換流程類似的通過核心網(wǎng)的切換準(zhǔn)備過程（圖2中A過程），但此時(shí)BSC側(cè)可用的無線資源已被預(yù)留。這樣，原本順序執(zhí)行的核心網(wǎng)的切換準(zhǔn)備過程（A過程）和空口執(zhí)行過程（B過程）可以并行完成，大大節(jié)省了整個(gè)切換的時(shí)長(zhǎng)。

圖2 Iur-g+方案從TD 到GSM系統(tǒng)間切換信令流程

同時(shí)，此方案支持3GPP標(biāo)準(zhǔn)Iur-g接口，進(jìn)行2G和3G之間的負(fù)荷信息傳遞，以提升切換成功概率。切換之前，在Iur-g接口上，RNC發(fā)起公共測(cè)量過程，獲得GSM的CELL負(fù)載信息，并通過信息交換流程，獲得GSM的CELL能力信息（Capacity），按照Capacity*（1-load），作為GSM小區(qū)的空閑水平，并結(jié)合UE上報(bào)的RSSI信號(hào)強(qiáng)度，選擇最佳的GSM小區(qū)進(jìn)行切換。

后續(xù)在Iur-g+基礎(chǔ)之上的創(chuàng)新型Iur-g方案則是在控制面消息擴(kuò)充的基礎(chǔ)之上，又增加了用戶面過程，通過創(chuàng)新型Iur-g接口傳輸語音流。

二、Iur-g+方案的優(yōu)勢(shì)分析

1． 明顯減少切換時(shí)延和切換失敗率

從技術(shù)本身對(duì)2G/3G系統(tǒng)間切換的效果來看，Iur-g+接口方案能夠減少TD到GSM系統(tǒng)間切換時(shí)延值至少300ms，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的結(jié)果最高能達(dá)到500ms以上，平均相當(dāng)于整個(gè)切換時(shí)延的30%以上，效果相當(dāng)顯著，相應(yīng)的系統(tǒng)間切換成功率也會(huì)有良好的提升效果。而創(chuàng)新型Iur-g接口方案雖然將用戶面的信息也由Iur-g接口承載，但整個(gè)系統(tǒng)間切換過程理論上講只會(huì)在Iur-g+方案基礎(chǔ)上縮短100ms。

在切換成功率方面，傳統(tǒng)的從TD到GSM系統(tǒng)的切換過程中，其中切換準(zhǔn)備階段常因BSC側(cè)資源準(zhǔn)備不足而造成掉話。而Iur-g+方案增加了BSC側(cè)無線資源的提前預(yù)留過程，使RNC和BSC針對(duì)切換資源直接進(jìn)行交流和反饋，從而避免了這個(gè)切換失敗因素，提高了切換成功率；另一方面，由于Iur-g接口傳遞的2G小區(qū)能力和負(fù)荷信息可以有效地使RNC在切換判決過程中進(jìn)行負(fù)荷均衡，選擇最優(yōu)的小區(qū)進(jìn)行切換，從而避免了由于負(fù)荷過載等原因?qū)е碌那袚Q失敗。

2． 研發(fā)周期短、難度低

從研發(fā)實(shí)現(xiàn)的難易程度上看，Iur-g+方案的技術(shù)實(shí)現(xiàn)本身思路巧妙，只在控制面對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Iur-g接口進(jìn)行修改，不涉及用戶面，整個(gè)系統(tǒng)間切換的流程改動(dòng)不是很多，因此研發(fā)的成本和周期并不是很大。而相比創(chuàng)新型Iur-g接口方案，其用戶話音也要由Iur-g接口來承載，因此由于BSC與RNC支持的CODEC不同，在通過Iur-g承載用戶面時(shí)需要引入TC的功能，無論在BSC側(cè)還是RNC都極其復(fù)雜，并且需要終端GSM模式支持AMR格式。

3． 設(shè)備實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，兼容性強(qiáng)

從設(shè)備可實(shí)現(xiàn)的難易程度上看，Iur-g+方案僅需要軟件升級(jí)，在硬件上RNC側(cè)利用大唐移動(dòng)RNC產(chǎn)品TDR3000上已有的IP接口板即可提供與2G BSC的IP化物理連接接口，并且對(duì)終端和核心網(wǎng)均無影響，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，從而也提高了此方案與不同廠商設(shè)備間的兼容性。

三、室內(nèi)測(cè)試情況

大唐移動(dòng)在進(jìn)行了Iur-g+方案的研發(fā)后，于2009年10月在中國(guó)移動(dòng)研究院順利與2G廠商進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室功能性測(cè)試，成為業(yè)內(nèi)首個(gè)行通過Iur-g+ 異廠商間互聯(lián)互通測(cè)試的3G廠商。測(cè)試結(jié)果表明大唐移動(dòng)RNC產(chǎn)品能夠支持中國(guó)移動(dòng)Iur-g+標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)功能要求，達(dá)到明顯縮短TD/GSM切換時(shí)延的目的，主要包括如下一些測(cè)試結(jié)論：

1． 符合Iur-g標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議流程：

消息流程及定義符合規(guī)范，TD-SCDMA RNC與GSM BSC設(shè)備鄰區(qū)負(fù)荷信息同步正確。包括信息交互流程、公共測(cè)量流程、系統(tǒng)間切換正常、異常流程，并且支持不同廠家間IOT測(cè)試。

2． 切換時(shí)延明顯縮短：

對(duì)比Iur-g+切換流程與傳統(tǒng)切換方案的切換時(shí)延縮短情況，可以看到新方案明顯縮短時(shí)延。測(cè)試中的三款終端切換時(shí)延分別減少了396 ms、430 ms、530 ms，平均縮短系統(tǒng)間切換時(shí)延37.2%

3． 基于Iur-g+接口的負(fù)荷均衡：

負(fù)荷均衡過程能夠使用Iur-g+接口之間傳遞的負(fù)荷信息，選擇切換到最優(yōu)的目標(biāo)小區(qū)。RRM算法能避免由于目標(biāo)小區(qū)負(fù)荷過載導(dǎo)致的切換失敗。

根據(jù)測(cè)試記錄，基于Iur-g+的切換比傳統(tǒng)切換的時(shí)延減少300～500~500ms以上，具體數(shù)據(jù)如下：

圖3 各終端芯片切換時(shí)延縮短比較

大唐移動(dòng)作為業(yè)內(nèi)首個(gè)進(jìn)行異廠商互通測(cè)試的TD廠商，上述實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)為后續(xù)與其他異廠商的對(duì)接測(cè)試以及外場(chǎng)測(cè)試打下了良好基礎(chǔ)。目前與華為等其他廠商的兼容測(cè)試也已在中國(guó)移動(dòng)的組織下基本完成�，F(xiàn)網(wǎng)的外場(chǎng)測(cè)試將于近期在中國(guó)移動(dòng)的統(tǒng)一安排下展開，大唐移動(dòng)將繼續(xù)全力配合中國(guó)移動(dòng)的測(cè)試需求。

四、結(jié)論

綜上所述，大唐移動(dòng)在2G/3G軟件融合的Iur-g+接口方案對(duì)提升系統(tǒng)性能效果明顯，且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，兼容性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，可以說是現(xiàn)階段提升TD/GSM系統(tǒng)間網(wǎng)絡(luò)性能的最優(yōu)方案。
大唐移動(dòng)將全力支持中國(guó)移動(dòng)的“2G/3G網(wǎng)絡(luò)融合”課題，在技術(shù)和實(shí)現(xiàn)上積極探索和創(chuàng)新，為用戶提供高品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，助力TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)在中國(guó)的迅猛發(fā)展。