UMTS与GSM网络中移动性管理探讨

UMTS 和GSM 两个网络之间的移动性管理包括空闲模式下和连接模式下的管理。空闲模式下的移动性过程对终端用户来说是不知不觉中完成的, 因而空闲模式下的移动性对UMTS网络的建设和未来两个网络管理不会有实质的影响。
　　
　　但在连接模式下的UMTS移动特性却和GSM截然不同, 例如CDMA技术下的软切换可以利用其他小区的强干扰信号获得软切换增益, 对正在进行的业务尤其是高速数据业务有着至关重要且硬切换无法超越的优势。 优秀的连接模式下UMTS和GSM间移动管理意味着要保证业务在两个网络的小区间顺畅切换,无掉话并且不会影响两个网络的运营质量。
　　
　　UMTS/GSM间切换的场景分析
　　GSM网络经过10年以上的建设和优化, 已经是一个覆盖相当完善, 运行稳定的网络, 对于UMTS投入使用的初期, 可能会有以下情形导致两网间切换。
　　
　　场景1.初期出于成本控制的考虑UMTS 网络只进行热点覆盖,UMTS 覆盖的不连续性导致UMTS覆盖的空洞,在空洞区发生与GSM的切换。
　　
　　场景2.考虑到远郊,农村地区的业务需求基本已话音为主,控制投资可以从这些地区入手。利用完善的GSM覆盖作为UMTS网的延续。这样在远郊两个网络的交界处发生切换。
　　
　　场景3.初期在城市部署UMTS时, 没有考虑室内的UMTS覆盖, 或者就打算用已有的室内GSM覆盖代替UMTS室内覆盖以节省用于室内UMTS覆盖的投资。这样每一个缺少UMTS覆盖的建筑就像一个个孤岛,随着用户的进进出出不断的发生硬切换。
　　
　　场景4.采用基于网络间负荷平衡的UMTS/GSM切换算法,在两个网络重叠覆盖区,在某一时刻只要UMTS小区的负荷达到了预设的门限值且下层GSM网负荷低于预设门限, 就将一部分用户切换至下层的GSM小区,反之亦然。
　　
　　UMTS/GSM切换的分析
　　在UMTS和GSM网络间的切换为硬切换, 即在与新小区的无线连接建立之前原有的连接已经被释放掉。 因而评估两网间的切换行为, 一个很重要的指标就是切换的成功率, 这一点同评估GSM小区间切换一致, 另外由于UMTS是基于WCDMA接入技术和面向语音数据混合业务的网络, 因而还需要考虑两网间切换对UMTS网络容量, 稳定性及对业务质量的影响。
　　
　　3G/2G 硬切换成功率
　　从技术角度, 成功完成一个UMTS/GSM间的硬切换的前提是RNC要从周围相邻的若干个GSM小区中确定一个最合适的小区作为切换对象。 通常有两种办法解决, 一种是根据网络预定的设置进行两个网络间的盲切换, 另一种是启动3GPP规范定义的压缩模式 ( Compress Mode )进行测量
　　
　　在实际情况下通常一个UMTS小区周围会有若干个GSM小区, 因而很难通过盲切换的方式确定适当的目标小区,这样就导致无法通过盲切换的办法进行至2G小区的硬切换, 而压缩模式的测量由于其自身的特点也会对CDMA切换成功率,网络容量和业务质量造成相当的影响。
　　
　　UMTS网络容量, 稳定性及QOS
　　上面谈到了启用压缩模式会对UMTS网络容量和业务质量有明显的影响。除此之外, 对场景1,2,3 引起的UMTS至GSM间切换, 如果用户在3G网络上使用的是较高速率的PS域业务, 由于GPRS网络只能提供低带宽且"尽力而为"的QOS能力, 用户会非常明显的感受到业务质量的下降。
　　
　　对于场景4而言, 其切换不是用于覆盖因素而是基于UMTS小区的负荷到达了拥塞的程度。当UMTS小区的业务量到达切换触发点时:
　　
　　第一,为执行GSM目标小区的确定, 必须使用压缩模式进行测量,而压缩模式的启动会进一步加重UMTS小区的负荷甚至阻塞小区, 从而导致测量失败。
　　
　　第二,基于负荷切换成功的前提是对方的网络没有拥塞。也就是说在决定切换以前,两个网络间应该交流相关小区的负荷情况。3GPP 已经考虑到了此种需要并在R5的规范中定义了标准的方法。在UMTS和GSM产品满足R5规范以前, 没有其他的标准方法可以在多厂商的环境下使用。
　　
　　第三, RNC必须决定切换什么样的业务和多少用户至GSM才能达到缓解UMTS小区阻塞的目的。从无线承载的角度, 高数据的无线承载( RAB )比低速的RAB 会占用更多的无线资源。如果切换的业务选择是语音业务, 则需要切换很多的语音用户才相等于释放一个高数据承载占用的资源, 可以想象在瞬间切换这么多用户的行为是很剧烈的, 而且至少要求GSM小区有很多空闲的信道来支持, 这将对两个网络都是一个挑战; 若切换对象是高速率的无线承载, 由于GPRS实际上无法支持 如此之高的数据业务,那么事实上是以牺牲高级用户的满意度为代价。
　　
　　UMTS/GSM切换的分析结论及对UMTS/GSM移动性管理的建议
　　
　　通过以上分析可以看出,UMTS和GSM在连接模式下的移动性完全不同于单系统间的切换,这是由于UMTS和GSM采用了完全不同的接入技术所致,两个网络间的切换并不像想象中的那样平滑而有效。
　　
　　由此,为保证建设一个性能可靠稳定,用户满意的UMTS网络,运营商应尽量减少两个网络间的切换行为。最重要的就是采用合适的UMTS网络建设策略来限制切换发生的可能性,平衡好投资成本与网络性能的关系。在上述四种会发生UMTS/GSM移动性场景中, 我们建议限制场景1,3, 4的发生。具体的建议是:
　　
　　● 在城市中密集城区,中心城区,部分近郊应建立连续覆盖的UMTS网络,避免热点覆盖再利用GSM过渡的策略,避免在城区中出现UMTS覆盖空洞
　　
　　● 在初期就应考虑采用合理的手段对写字楼,大商场,饭店等关键的建筑进行UMTS室内覆盖。这些地区对业务的推广和用户满意度至关重要
　　
　　● 在初期不采用基于负荷或业务分类的UMTS/GSM移动性管理,这种策略会人为的增加切换的可能性,其负面效益会大于预期的结果。