LTE終端多模選網關鍵技術分析

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網絡的規模化商用，LTE終端開始呈爆發性增長。據In-Stat最新發布的報告稱，LTE網絡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：滿足高密度數據發生區域的需求，非熱點區域還是要借助3G設施；LTE不承載話音業務，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網絡后對話音業務支持的要求，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的發展都不平衡。在歐美等發達國家2G網絡已關閉、4G已悄然來臨，有的國家3G發展正強勁，在不少第三世界國家以及國內的農村地區對2G的需求還很大，2G可能將在未來很長一段時間內存在。也就是說，將來會出現2G、3G、4G多網并存的現象。LTE終端要想在不同地區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，實現多標準的互聯互通，終端融合是必然。

由于在2G、3G、4G時代都存在多種技術標準，所以為了漫游的需要，支持不同國家/地區移動通信網絡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?！薄ⅰ岸囝l”支持能力將是影響其國際漫游區域的主要因素。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，選模選網在準確性、便利性方面存在一些挑戰，本文致力于闡述標準現狀，分析存在的問題，探討解決方案。

2 LTE多模終端產品現狀及問題

2.1 LTE多模終端分類

LTE多模終端的形態主要分為數據卡和手機兩種，根據國際標準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、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終端多模選網面臨的問題

在2G/3G時代，普通手機用戶在國內使用時，因為UIM/SIM卡中含運營商數據，第一次開機就能自動登錄到相應運營商的網絡。而后的每次開機都會根據上次登錄的網絡信息直接登網。只要有信號，用戶數據正確就能順利登網。因而，運營商在過去很少會關注選網流程。

隨著LTE時代的來臨，3GPP和3GPP2的體系又走向統一，LTE目前的國際標準只有兩種：FDD LTE和TDD LTE。在全球范圍內，已經采用升級LTE網絡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絡接入技術存在多種，所以LTE終端將來必須在相當長一段時間內需要同時支持2G和3G的不同接入技術。

LTE終端支持多種模式，但究竟以何種模式為優先？3GPP和3GPP2的2G和3G的網絡接入技術又如何兼容？

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

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

LTE終端國際漫游問題，以3G時代采用CDMA技術的運營商為例，如何保證國際漫游LTE終端選網可用？是否在歸屬LTE網絡和WCDMA漫游網絡時分別采用了卡上不同的IMSI賬戶（指USIM應用）？

3 LTE多模終端選網關鍵問題的解決方案

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中唯一識別一個移動用戶，15位十進制數，存儲在用戶卡、HLR/AUC中，參與用戶接入鑒權。IMSI與LTE多模終端選網以及終端國際漫游密切相關，對于在3G時代采用CDMA技術的運營商，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，需要根據當前所在地區以及當前優選網絡選擇卡上的CSIM或者USIM應用。如何正確選擇使用CSIM應用和2個USIM應用是關系到LTE多模終端正確選網的關鍵。目前主要有2種方案可供考慮，具體見表3。

對于方案一，國際標準3GPP規范中是支持多USIM的，但是不允許同時激活多個USIM；所以若按傳統辦法在選網時需要用戶手工切換不同的USIM應用，體驗較差，不便于用戶使用。對于方案二，由于涉及在一個USIM應用里進行2個IMSI的切換，在新舊終端之間可能會出現機卡兼容性等問題，所以考慮在方案二的基礎上設立一種網絡輔助選卡機制，由網絡平臺根據本文的策略和漫游地信息引導終端進行切換。

3.2 LTE終端多模選網解決方案

MMSS是一套多模終端進行網絡選擇的解決方案，主要解決3GPP和3GPP2體系間的多種網絡選擇，支持LTE/eHRPD/CDMA2K/UMTS等多種網絡選擇。MMSS支持移動終端在不同的無線接入技術覆蓋下接入預期的網絡。對于每個地區，MMSS可以為終端列出不同網絡的優先級順序，使終端在不同空中接口標準的網絡下進行網絡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共存的選網解決方案

MMSS本質上是一個基于標準3GPP和3GPP2網絡選擇的囊括型數據庫。MMSS中主要包括2套參數：MSPL（MMSS system priority list）和 MLPL（MMSS location associated priority list）。關于潛在網絡選擇優先級列表（如專用陸地移動網絡（PLMN）列表）使用 MMSS優先級列表（MSPL）。將當前位置與MMSS位置關聯優先級列表（MLPL）中的一個或多個條目相聯系，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終端多模選網舉例

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

·終端掃描頻點讀取MNC/MCC或SID/NID；

·發現一個GSM網絡（w/MNC1/MCC2）；

·根據MNC1/MCC2搜索MLPL條目；

·發現匹配條目；

·發現條目為10的MLPL，對應的MSPL_index為3；

·在MSPL中查找MSPL_index為3的MSPL條目；

·在MSPL條目中發現GSM網絡并不是最高優先級；

·終端檢索LTE網絡；

·如果檢索到LTE網絡，則接入LTE網絡，否則根據PRL文件檢索cdma2000網絡；

·如果檢索到cdma2000網絡，則選擇cdma2000網絡接入；否則接入最初發現的GSM網絡。

其中，MSPL Record for MSPL_INDEX定義的網絡制式優先級可以采用不同的顆粒度，可根據網絡演進、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的優先級策略方案，也可以在國際漫游時為了更好地適應不同國家和地區網絡制式的不同，只定義3GPP和3GPP2兩種網絡制式體系的優先級策略。如終端在美國、加拿大等具有CDMA網絡的地區時，優先級可采用LTE>cdma2000>3GPP或LTE>3GPP2>3GPP；終端在歐洲或者其他沒有CDMA網絡的地區時，優先級可采用LTE>3GPP。

3.4 多模選網與多IMSI組合解決方案建議

由于存在多個IMSI以及國內LTE終端在國內和國外漫游2種情況的多模選網問題，終端在選網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鍵問題。可以通過建立一套終端和卡聯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在同一個USIM應用上不同IMSI的切換功能，終端通過卡回復的IMSI進行網絡選擇和網絡注冊等功能。

4 結束語

無線通信發展到現在，經歷了2G、3G、LTE的三級跳，發展速度呈加速趨勢。作為最新的下一代通信技術，目前已有多家國外運營商建設了LTE網絡，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，對移動終端在選網方面提出更高、更多的要求，特別是在用戶體驗的優化，減少選網時間，提高選網準確率，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 張學軍，張孝林.多模移動終端芯片設計技術及多模終端發展現狀.移動通信，2006(8)