LTE終端多模選網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析

何 平，肖 海，劉兆元，趙子彬

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

1 引言

伴隨著全球LTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模化商用，LTE終端開始呈爆發(fā)性增長。據(jù)In-Stat最新發(fā)布的報告稱，LTE網(wǎng)絡(luò)開始在全球廣泛配置，市場對于LTE終端的需求也將大幅攀升。該公司預(yù)測2015年度LTE終端的出貨量將超過1.54億部。

LTE的價值在于：滿足高密度數(shù)據(jù)發(fā)生區(qū)域的需求，非熱點區(qū)域還是要借助3G設(shè)施；LTE不承載話音業(yè)務(wù)，話音通信要下放到2G、3G來解決，為滿足不同運營商在引入LTE網(wǎng)絡(luò)后對話音業(yè)務(wù)支持的要求，芯片需要支持話音解決方案，因此必須采用多模芯片。

另外，各國的通信水平甚至一個國家范圍內(nèi)的發(fā)展都不平衡。在歐美等發(fā)達(dá)國家2G網(wǎng)絡(luò)已關(guān)閉、4G已悄然來臨，有的國家3G發(fā)展正強勁，在不少第三世界國家以及國內(nèi)的農(nóng)村地區(qū)對2G的需求還很大，2G可能將在未來很長一段時間內(nèi)存在。也就是說，將來會出現(xiàn)2G、3G、4G多網(wǎng)并存的現(xiàn)象。LTE終端要想在不同地區(qū)和國家間具備漫游能力，需要支持多種通信模式和多個頻段，實現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)互通，終端融合是必然。

由于在2G、3G、4G時代都存在多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，所以為了漫游的需要，支持不同國家/地區(qū)移動通信網(wǎng)絡(luò)不同的工作頻段是必須的，LTE多模終端的各個模式需考慮支持多個工作頻段（即“多頻”）。LTE終端的“多模”、“多頻”支持能力將是影響其國際漫游區(qū)域的主要因素。目前，主流的LTE多模終端都是多種制式的組合：FDD LTE/WCDMA/GSM多模終端、FDD LTE/CDMA/WCDMA/GSM多模終端等。

多模終端是LTE終端的重要類型，選模選網(wǎng)在準(zhǔn)確性、便利性方面存在一些挑戰(zhàn)，本文致力于闡述標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，分析存在的問題，探討解決方案。

2 LTE多模終端產(chǎn)品現(xiàn)狀及問題

2.1 LTE多模終端分類

LTE多模終端的形態(tài)主要分為數(shù)據(jù)卡和手機兩種，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)3GPP TR21.910的多模終端分類定義，從模式支持（FDD LTE/cdma2000/GSM/WCDMA）、是否能并發(fā)、模式間的切換是否自動等方面，LTE終端又可以分成LTE多模單待手動、LTE多模單待自動、LTE多模多待多通道、LTE多模多待多通道多接入4類。上述4種類別的LTE終端具體描述見表1。

2.2 目前LTE終端多模選網(wǎng)面臨的問題

在2G/3G時代，普通手機用戶在國內(nèi)使用時，因為UIM/SIM卡中含運營商數(shù)據(jù)，第一次開機就能自動登錄到相應(yīng)運營商的網(wǎng)絡(luò)。而后的每次開機都會根據(jù)上次登錄的網(wǎng)絡(luò)信息直接登網(wǎng)。只要有信號，用戶數(shù)據(jù)正確就能順利登網(wǎng)。因而，運營商在過去很少會關(guān)注選網(wǎng)流程。

隨著LTE時代的來臨，3GPP和3GPP2的體系又走向統(tǒng)一，LTE目前的國際標(biāo)準(zhǔn)只有兩種：FDD LTE和TDD LTE。在全球范圍內(nèi)，已經(jīng)采用升級LTE網(wǎng)絡(luò)的運營商大部分采用的是FDD LTE。由于2G和3G時代全球運營商采用的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)存在多種，所以LTE終端將來必須在相當(dāng)長一段時間內(nèi)需要同時支持2G和3G的不同接入技術(shù)。

LTE終端支持多種模式，但究竟以何種模式為優(yōu)先？3GPP和3GPP2的2G和3G的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)又如何兼容？

開機搜網(wǎng)順序問題，開機時CDMA和LTE（GSM/WCDMA）是否并行搜網(wǎng)，如果不并行則搜選網(wǎng)順序是什么，是否存在記憶選網(wǎng)優(yōu)先？

LTE與eHRPD切換問題，LTE終端是否需要支持切換？支持的是非優(yōu)化切換還是優(yōu)化切換？

LTE終端國際漫游問題，以3G時代采用CDMA技術(shù)的運營商為例，如何保證國際漫游LTE終端選網(wǎng)可用？是否在歸屬LTE網(wǎng)絡(luò)和WCDMA漫游網(wǎng)絡(luò)時分別采用了卡上不同的IMSI賬戶（指USIM應(yīng)用）？

3 LTE多模終端選網(wǎng)關(guān)鍵問題的解決方案

3.1 多IMSI共存的解決方案建議

IMSI（international mobile subscriber identity，國際移動用戶識別碼）用于在全球的移動通信網(wǎng)中唯一識別一個移動用戶，15位十進制數(shù)，存儲在用戶卡、HLR/AUC中，參與用戶接入鑒權(quán)。IMSI與LTE多模終端選網(wǎng)以及終端國際漫游密切相關(guān)，對于在3G時代采用CDMA技術(shù)的運營商，由于運營策略的不同，故會面臨有多個IMSI的情況，具體見表2。

表2 多IMSI共存舉例

終端開機時，需要根據(jù)當(dāng)前所在地區(qū)以及當(dāng)前優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)選擇卡上的CSIM或者USIM應(yīng)用。如何正確選擇使用CSIM應(yīng)用和2個USIM應(yīng)用是關(guān)系到LTE多模終端正確選網(wǎng)的關(guān)鍵。目前主要有2種方案可供考慮，具體見表3。

對于方案一，國際標(biāo)準(zhǔn)3GPP規(guī)范中是支持多USIM的，但是不允許同時激活多個USIM；所以若按傳統(tǒng)辦法在選網(wǎng)時需要用戶手工切換不同的USIM應(yīng)用，體驗較差，不便于用戶使用。對于方案二，由于涉及在一個USIM應(yīng)用里進行2個IMSI的切換，在新舊終端之間可能會出現(xiàn)機卡兼容性等問題，所以考慮在方案二的基礎(chǔ)上設(shè)立一種網(wǎng)絡(luò)輔助選卡機制，由網(wǎng)絡(luò)平臺根據(jù)本文的策略和漫游地信息引導(dǎo)終端進行切換。

3.2 LTE終端多模選網(wǎng)解決方案

MMSS是一套多模終端進行網(wǎng)絡(luò)選擇的解決方案，主要解決3GPP和3GPP2體系間的多種網(wǎng)絡(luò)選擇，支持LTE/eHRPD/CDMA2K/UMTS等多種網(wǎng)絡(luò)選擇。MMSS支持移動終端在不同的無線接入技術(shù)覆蓋下接入預(yù)期的網(wǎng)絡(luò)。對于每個地區(qū)，MMSS可以為終端列出不同網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級順序，使終端在不同空中接口標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)下進行網(wǎng)絡(luò)初始選擇和重新選擇，如圖1所示。

表1 LTE多模終端類型

表3 多IMSI共存的選網(wǎng)解決方案

MMSS本質(zhì)上是一個基于標(biāo)準(zhǔn)3GPP和3GPP2網(wǎng)絡(luò)選擇的囊括型數(shù)據(jù)庫。MMSS中主要包括2套參數(shù)：MSPL（MMSS system priority list）和 MLPL（MMSS location associated priority list）。關(guān)于潛在網(wǎng)絡(luò)選擇優(yōu)先級列表（如專用陸地移動網(wǎng)絡(luò)（PLMN）列表）使用 MMSS優(yōu)先級列表（MSPL）。將當(dāng)前位置與MMSS位置關(guān)聯(lián)優(yōu)先級列表（MLPL）中的一個或多個條目相聯(lián)系，使得能夠縮減PLMN列表中條目的范圍，指示MSPL適用于存儲在接入終端中的整個PLMN列表還是該PLMN列表的某個子集。

3.3 LTE終端多模選網(wǎng)舉例

LTE多模終端選網(wǎng)使用MMSS進行多模選網(wǎng)時，主要包含掃描頻點、確定合適的MLPL以及MSPL，選擇合適的網(wǎng)絡(luò)接入等步驟。圖2所示為LTE終端多模開機選網(wǎng)接入，具體步驟如下介紹。

·終端掃描頻點讀取MNC/MCC或SID/NID；

·發(fā)現(xiàn)一個GSM網(wǎng)絡(luò)（w/MNC1/MCC2）；

·根據(jù)MNC1/MCC2搜索MLPL條目；

·發(fā)現(xiàn)匹配條目；

·發(fā)現(xiàn)條目為10的MLPL，對應(yīng)的MSPL_index為3；

·在MSPL中查找MSPL_index為3的MSPL條目；

·在MSPL條目中發(fā)現(xiàn)GSM網(wǎng)絡(luò)并不是最高優(yōu)先級；

·終端檢索LTE網(wǎng)絡(luò)；

·如果檢索到LTE網(wǎng)絡(luò)，則接入LTE網(wǎng)絡(luò)，否則根據(jù)PRL文件檢索cdma2000網(wǎng)絡(luò)；

·如果檢索到cdma2000網(wǎng)絡(luò)，則選擇cdma2000網(wǎng)絡(luò)接入；否則接入最初發(fā)現(xiàn)的GSM網(wǎng)絡(luò)。

其中，MSPL Record for MSPL_INDEX定義的網(wǎng)絡(luò)制式優(yōu)先級可以采用不同的顆粒度，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)演進、漫游策略等多個方面定義該表格。可以采用如圖3所示的LTE、cdma2000以及3GPP的優(yōu)先級策略方案，也可以在國際漫游時為了更好地適應(yīng)不同國家和地區(qū)網(wǎng)絡(luò)制式的不同，只定義3GPP和3GPP2兩種網(wǎng)絡(luò)制式體系的優(yōu)先級策略。如終端在美國、加拿大等具有CDMA網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)時，優(yōu)先級可采用LTE>cdma2000>3GPP或LTE>3GPP2>3GPP；終端在歐洲或者其他沒有CDMA網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)時，優(yōu)先級可采用LTE>3GPP。

3.4 多模選網(wǎng)與多IMSI組合解決方案建議

由于存在多個IMSI以及國內(nèi)LTE終端在國內(nèi)和國外漫游2種情況的多模選網(wǎng)問題，終端在選網(wǎng)時究竟要使用哪一個IMSI，這是一個LTE多模終端需要解決的關(guān)鍵問題。可以通過建立一套終端和卡聯(lián)動的機制解決該問題，即終端向卡上報位置信息（MNC和MCC），卡可使用位置信息觸發(fā)在同一個USIM應(yīng)用上不同IMSI的切換功能，終端通過卡回復(fù)的IMSI進行網(wǎng)絡(luò)選擇和網(wǎng)絡(luò)注冊等功能。

4 結(jié)束語

無線通信發(fā)展到現(xiàn)在，經(jīng)歷了2G、3G、LTE的三級跳，發(fā)展速度呈加速趨勢。作為最新的下一代通信技術(shù)，目前已有多家國外運營商建設(shè)了LTE網(wǎng)絡(luò)，并開始大力推廣LTE多模終端。隨著移動終端支持的模式越來越多，對移動終端在選網(wǎng)方面提出更高、更多的要求，特別是在用戶體驗的優(yōu)化，減少選網(wǎng)時間，提高選網(wǎng)準(zhǔn)確率，國際漫游等方面。

1 3GPP2 C.S0016-D Over-the-Air Service Provisioning of Mobile Stations in Spread Spectrum Standards Release D

2 3GPP TR 21.910.Multi-mode UE issues;categories,principles and procedures,1999

3 張學(xué)軍，張孝林.多模移動終端芯片設(shè)計技術(shù)及多模終端發(fā)展現(xiàn)狀.移動通信，2006(8)