LTE FDD和WCDMA互操作研究

【摘要】研究了LTE FDD和WCDMA数据业务互操作策略和语音业务的CSFB策略的网络要求和时延性能，同时给出分析了各种互操作方案实际部署可能出现的问题。

【关键词】LTE FDDWCDMA切换重定向互操作电路域回落

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2015.19.000中图分类号：TN929.5 文献标识码：A文章编号：10061010（2015）19-0000-00

引用格式：李佳俊，宋甲英. LTE FDD和WCDMA互操作研究[J]. 移动通信， 2015，39（19）： 00-00.

Research on Interoperation between LTE FDD and WCDMA

LI Jia-jun1， SONG Jia-ying2

（1. China Unicom Network Technology Research Institute， Beijing 100048， China；

2. Chinese Institute of Electronics， Beijing 100036， China）

[Abstract] Data service interoperation strategy of LTE FDD and WCDMA was researched. Then， the network requirement and delay performance of voice service CSFB strategy were addressed. In addition， possible problems of different interoperation schemes in practical deployment were analyzed.

[Key words] LTE FDD WCDMA handover redirection interoperation circuit switched fallback （CSFB）

Research on Interworkingbetween LTE FDD and WCDMA

LI Jia-jun1， SONG Jia-ying2

（1. China Unicom Network Technology Research Institute， Beijing 100048， China；

2. Chinese Institute of Electronics， Beijing 100036， China）

[Abstract]Delay performance and network requirement on PS interworking andCSFB between LTE FDD and WCDMA were studied.And the interworking strategies problems that may occur in practice were also introduced.

[Key words]LTE FDDWCDMAHandoverRedirection

1 引言

在LTE建设初期，LTE覆盖很难达到2G/3G的覆盖水平，并且语音主要通过CSFB回落到2G/3G网络上进行承载，若想充分发挥2G、3G、4G融合组网优势，就必须让多张网能够有效结合，互操作方案是网络协同的关键解决手段。本文主要从网元要求和时延性能两这2个方面来研究数据业务LTE FDD和WCDMA互操作策略和语音业务LTE FDD到WCDMA的CSFB（Circuit Switched Fallback，电路域回落）策略。

2 LTE FDD和WCDMA 数据业务互操作

PS域移动性管理对于LTE FDD和WCDMA系统互操作十分关键。在空闲状态，LTE FDD和WCDMA通过双向重选实现互操作。在数据连接状态，PS域的移动主要通过PS域的切换或重定向来实现。建网初期由于LTE FDD覆盖范围要小于WCDMA网络，主要考虑LTE FDD到WCDMA的数据业务互操作。同时由于在数据连接态终端测量时间内不会导致用户数据中断，建议采用基于测量的重定向/切换策略，具体策略包括：

PS切换：当终端逐渐移出LTE区域时，LTE网络向终端发送测量控制消息，终端进行WCDMA小区测量，发现合适的WCDMA小区后向LTE网络发送测量控制消息，LTE网络和核心网确定WCDMA目标小区可用后向终端发送切换命令。

不带有系统消息的重定向（R8重定向）：与PS切换的触发条件一致，LTE网络和核心网确定WCDMA目标小区可用后向终端发送LTE RRC连接释放消息，消息中仅含有WCDMA的频点。

带有系统消息的重定向（R9重定向）：与R8重定向信令流程一致，只是LTE RRC连接释放消息中仅含有WCDMA的频点和小区广播消息。

不带系统消息的重定向（R8重定向）+DMCR：与R8重定向信令流程一致，只是终端在接入WCDMA网络建立RRC连接后才会读取SIB11/SIB12消息，以加速终端在WCDMA网络进行业务。DMCR（DeferredMeasurementControlReading，缓读测量控制）DMCR有网络控制终端和终端本身优化两种2种实现方案。

现阶段，高通、海思等多模芯片支持上述所有LTE FDD到WCDMA数据业务互操作方案。LTE FDD到WCDMA互操作策略对网络的要求以及时延如表1所示，其中时延性能在外场测试得出。

表1 LTE FDD到WCDMA数据业务互操作方案对网络的要求和时延性能

方案 涉及配置网元 数据中断时延

R8重定向 eNodeB配置R8重定向 2s～4s

R8重定向+DMCR eNodeB配置R8重定向 1.5s～4s

R9重定向 eNodeB， ，MME， ，SGW，

NodeB， ，RNC， ，SGSN

支持RIM流程 1s～3s

PS切换 eNodeB，，MME， ，SGW，

NodeB， ，RNC， ，SGSN

支持PS切换 300ms～700ms

通过表1可以发现，采用PS切换，数据中断时延最短，即用户体验最好。但相比R8重定向，需要eNodeB、Node B、RNC、MME、SGW和SGSN支持PS切换，在实际网络部署之前需要验证异厂家不同网元间的兼容性。在部署LTE FDD到WCDMA数据业务互操作策略时，使用B2事件进行触发，即LTE信号差到一定程度同时WCDMA网络信号质量好到一定程度时再进行切换或重定向，这样可以保障良好的用户数据体验。

3 LTE FDD到WCDMA的CSFB

CSFB是LTE建网初期大多数运营商选择的语音解决方案。LTE FDD到WCDMA的CSFB的方案与数据业务互操作方案相同，并且高通、海思等多模芯片已支持所有LTE FDD到WCDMA的CSFB方案。

CSFB的所有方案分为基于测量和不测量两种2种方式。对于PS切换方案，由于在LTE覆盖范围内可能存在多个WCDMA邻区，采用盲PS切换可能会导致切换失败，从而会增加1s～2s的单端回落时延，因此建议采用基于测量的PS切换方案。WCDMA网络中所有小区优先采用同一频点承载语音，带有系统消息的重定向可以最多包含16个WCDMA小区的系统消息，因此相比基于测量重定向，盲重定向可以减少LTE FDD到WCDMA的回落时延，同时并不影响CSFB的成功率。

表2给出了LTE FDD到WCDMA CSFB互操作方案对网络要求和时延性能。采用基于终端优化的R8重定向+DMCR方案只需LTE侧开通R8重定向功能即可，无需核心网和3G无线做任何升级改造，因此可以作为CSFB的基本方案；采用R9盲重定向和基于测量的PS HO的CSFB增强方案时延性能差别不大，但PS切换和R9重定向分别需要eNodeB、Node B、RNC、MME、SGW以及SGSN支持PS切换和RIM流程，在实际网络部署之前需要验证无线和核心网异厂家不同网元的兼容性来选择CSFB增强方案。

表2 LTE FDD到WCDMA CSFB互操作方案对网络的要求和时延性能

方案 涉及配置网元 主叫语音回落增加时延

（激活态）

R8重定向 eNodeB配置R8重定向 1.5s～2s

R8重定向+DMCR 网络配置方案：eNodeB配置R8重定向、RNC配置DMCR；

终端优化方案：eNodeB配置R8重定向 1s～1.5s

R9重定向 eNodeB，，MME， ，SGW，

NodeB， ，RNC， ，SGSN

支持RIM流程 600ms～850ms

PS切换 eNodeB，，MME， ，SGW

NodeB， ，RNC， ，SGSN

支持PS切换 800ms～1s

在语音通话结束时，可采用快速返回（Fast Return）方案使终端快速回到LTE FDD网络，即用户挂断电话后WCDMA网络释放WCDMA RRC连接，并在释放消息中携带LTE频点，加速终端回到LTE FDD网络。在LTE FDD建设初期，LTE FDD网络覆盖能力要小于WCDMA网络，若用户在通话结束后中已移出LTE FDD覆盖区，采用Fast Return方案WCDMA网络也会控制终端释放WCDMARRC连接，终端将有20s左右的搜网时间再重新回到WCDMA网络。

4 结束语

本文主要研究了LTE FDD和WCDMA数据业务互操作方案和语音业务的CSFB方案。对于数据业务，LTE FDD到WCDMA采用PS HO方案数据中断时间最短；对于CSFB语音解决方案，采用基于测量的PS切换和R9盲重定向的增强方案时延性能较好。但PS切换和R9重定向方案对现有网络改造要求也高，实际部署中同时也要综合考虑无线和核心网异厂家的兼容性问题。

目前网络中WCDMA返回LTE仅采用空闲态小区重选方案，当用户从3G覆盖区移动到3G/4G共覆盖区，且用户终端的应用心跳包周期较短时，需要较长的时间才能返回LTE，后续需要研究连接态WCDMA到LTE互操作解决方案，提升用户业务体验。

参考文献：

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[10] 3GPP TS 25.331. Radio Resource Control （RRC）； Protocol Specification[S]. 2012.

作者简介：

李佳俊：工程师，博士毕业于北京交通大学，目前任职于中国联合网络通信有限公司网络技术研究院无线技术研究部，主要从事3G和LTE移动通信系统研究。

宋甲英：博士毕业于北京交通大学，2012―2013年在新加坡南洋理工大学从事博士后研究，现任中国电子学会绿色数据中心项目组项目主管，主要研究方向为无线移动通信和无线自组织网络的QoS管理、智能照明以及数据中心的能耗分析。