淺談TD Small Cell與宏網CS域雙向切換的實現

劉生定

摘要：文章首先介紹了TD Small Cell與宏網互操作的必要性，從網絡層面的宏觀角度總結了TD Small Cell與宏網CS城實現雙向切換的操作方法，其中重點分析了虛擬網關組網模式下cs域由宏切換的兩種實現手段，并給出了相關應用建議。

關鍵詞：雙向切換；CS域；虛擬網關；MSC POOL

1引言

TD Small Cell是近年來根據3G發展和移動寬帶化趨勢推出的超小型化移動基站，作為大網覆蓋弱信號區和盲區的一種有效補充手段，其提供了一種區別于現網NodeB的全新的基站模式。從網絡拓撲來看，TD Small Cell屬于異系統，用戶在Small Cell區域與宏網區域之間移動時，如何保證蜂窩網業務服務的連續性對Small Cell的成功應用至關重要。蜂窩網業務服務的連續性指實現終端的移動連續性，即Small Cell需良好地融入大網，實現與宏網的可靠互操作。互操作主要包含重選和切換兩個部分，對于雙向重選，由于重選是手機行為，只需要Small Cell和相關NodeB（BTS）各自互相配置了鄰區關系，即可實現雙向重選；對于雙向切換，涉及小區間、RNC間甚至是MSC（SGSN）間的多方協助和配合，相對于重選配置復雜許多，如何實現微基站與宏基站的良好切換，提升用戶感知，是本文研究的重點。

本文著重介紹在TD Small CeIl廣東建網模式下，與宏網實現CS域雙向切換的思路，并側重于描述TD Small Cell完成CS域雙向切換于網絡層面需要做的相關配置，從一個較為宏觀的角度分析了廠家和運營商要做的工作。對于實現與宏網PS域的雙向切換。現網一直存在問題，廣分正與運營商做進一步研究，尚未有明確結論，文章暫不涉及Ps域切換研究。

2廣東移動TD Small Cell組網方集介紹7tCS域雙向切換需求

廣東TD Small Cell現網建設以省為單位進行，即網關系統實體安裝在廣州，采用虛擬網關技術在全省21個地市共享網關、SeGW、網管、AAA/HLR鑒權服務器。網關luh接口接入廣州IP城域網（CMNET），家庭網關或企業級eNB通過多種IP回傳方式與網關互通，并使用1PSec加密傳輸；網關lu-CS（CS或）接口。

通過CE（省級lP承裁網）連接各地市指定唯一的MSC，lu_-PS（PS域）接口通過cE連接廣州大區指定唯一SGSN，即語音業務由各地市發起匯聚到廣州再通過網關轉發到指定各地核心交換，數據業務由各地發起匯聚到廣州再通過網關統一送至廣州大區指定SGSN；網管和AAA/HLR通過移動內部網絡分別與省級網管、BOSSN通。

TD Small Cell與傳統TD宏網共用核心網。從網絡架構來看，Small Ceil提供了一種新的RAN接入方式，為UE用戶提供TD業務。由于Small Ceil小區覆蓋范圍較小，很容易發生uE用戶通話進入或走出Small Cell小區現象，即而產生跨RNC的硬切換。因此，為保證Small Cell與大網的切實融合，真正將其規模應用子網絡·廣東移動要求Small Cell小區與宏網需優先實現cs域的雙向切換。

考慮到3G與2G網絡的互操作，宏網要求支持TD語音到GSM語音的切換，對子2G語音切換至3G和2/3G數據業務雙向切換，由子涉及GSM Nss和BSS網絡升級和新增對TD目標小區觸發算法及系列龐大的參數更新，投資巨大，且UE優先選擇TD信號駐留原則，宏網不開啟2G到3G的語音切換功能，其數據業務也僅滿足2/3G系統間的雙向重選。因此，對于TDSmall Cell小區來說，至少要實現的切換包括CS域與TD宏網的雙向切換，與GSM宏網的單向切換。

3CS域切換的實現方法

廣東移動采用虛擬網關方案，即Small Cell網關cs域通過核心網專用承載網以1P的方式接入各地唯一指定的MSC。

3.1TD SmalI Cell小區向TD/GSM宏網的切換實現

對子TD Small Cell小區向TD宏網的切換，需滿足以下條件：

（1）Small Cell的鄰區列表中需要配置相應的向符合測量和判決條件的宏網切換所使用的頻點和擾碼。

（2）當地連接的MSC Server中需定義Small Cell網關所用當地LAC為內部LAC，以用子系統網關向合適的MSC發送切換請求。

由于TD Small Cell基站本身可通過SON自配置/手動添加的方式將周邊TD宏網相關參數信息配置到自己的鄰區列表，且通過鄰區列表，在Msc定義了Small Cell當地使用的LAC區基礎上，Small Cell可以告知核心網其需要和哪個小區互操作，核心網與宏小區無需再做任何配置即可實現向宏切換。

對于TD Small Cell小區向GSM宏網的切換，需滿足條件與向TD宏網切換類似。不同的是，由于TD Small Cell基站無法自動配置GSM鄰區，需手動添加GsM宏網小區頻點至其鄰區列表。

需要特別說明的是，以上切換的實現基于Small Ceil網關與RNC在同一MSC或MSC POOL內，若出現跨MSC或MSC POOL的局間切換，需運營商在另一MSC或MSC POOL中所有MSC上定文Small Cell當地LAC為外部小區。

3.2TD宏網向TD Small Cell小區的切換實現

TD宏網切向Small Ceil小區，NodeB配置Small Cell小區主頻、擾碼和cl等參數為先決條件，但由于廣東虛擬網關組網于現網核心網采用MSC POOL組網有差異，導致NodeB無法添加Small Cell鄰區參數。因此，實現由宏切換，需先解決MSC的切換數據配置。

廣東現網各地市核心網MSC均接入了POOL，“MSC POOL”基于3GPP TS23.236規范，是指將若干個和RNC相連的MSCServer放在一個池（P001）內，組成一個大的服務區域。對于RNC來說，每一個RNC都需要于POOL內的Server作信令面的連接，uE用戶第一次進入池區，RNC節點按負荷均衡算法將其分配到池內的某個MSC節點，此節點稱為用戶的歸屬MSC或服務MSC。當用戶在MSC池區內漫游時，始終由其歸屬MSC節點提供服務，直到該MSC節點故障失效或用戶離開該池區。這樣做的好處是，uE在整個POOL內服務區發生的切換，僅僅為局內切換（LAC切換），各NodeB之間做好鄰區關系，POOL內的MSC之間無需再做數據配置，大大減少了核心網的開銷和負擔。

對于small Cell來說，其僅僅連接了當地的一個MSCServer，而這個Server又同時屬于當地核心網的一個POOL內網元，該Server定義的Small Cell內部LAC對于POOL內的其他Server不可見，POOL內的RNC無法向合適的MSC Server發送切換請求，也導致Node B無法添加Small Cell鄰區參數。

解決以上問題有兩種方案，一是虛擬網關入POOL；二是在現有條件下，POOL內所有MSC Server對Small Ceil做POOL外小區配置。

（1）虛擬網關入POOL。對于以IP方式接入核心網的虛擬網關來說，入POOL的關鍵點需實現NRl路由機制，并開發基于IU-Flex的NNSF代理功能。

NRl指網絡資源標識（Net work ResourceIdentifier），用于標識服務于一個特定uE的MSC節點。當UE初次注冊到Msc POOL內的一個MSC時，這個MSC將分配含有本局NR1的TMS1（臨時移動臺標識）給uE。

NNSF指非接入層節點選擇功能（NAs Node SelectionFunction），具備該功能的實體下掛UE第一次注冊到MSCPOOL中，根據負荷分擔算法選擇一個合適的歸屬MSC，當uE繼續在MSC POOL移動和使用業務，NNSF實體解析初始的NAS層信令消息或LLC幀，提取NRl值，路由和選擇管理歸屬MSC。也就是說，Small CelI虛擬網關實現NNSF功能主要是通過從TMSl中獲取MSC POOL內的MSC Server的NR1值，然后通過讀取網關內部根據NNSF負荷分擔算法獲取的預先配置好的MSC Server節點與NRl值的對應關系表，找到與獲取的NRl值相對應MSC Server的地址、信令點和狀態信息，即可實現用戶于MSC POOL內相應的MSC Server節點的業務交互。

另一方面，虛擬網關入POOL，除了考慮NNSF功能的實現，還應考慮網關所能承受的最大M3UA信令鏈路數量。由于網關入POOL需與POOL內所有Server～生邏輯連接，網關啟用的M3UA鏈路數量由網關內部處理能力所決定。

Small Cell網關M3UA能路由內部網絡模塊負責建立，影響網關處理能力的主要內部模塊邏輯連接鏈路。每一條M3UA能路建立時，根據“名字服務通信流程”，Net網絡模塊會生成一個對象，使用UDP協議將其注冊到名字服務器程序寄存，并廣播到其他模塊告知其狀態的改變；其他模塊也會發起注冊，并廣播至另外的模塊告知其狀態的改變，整個流程在很短的周期內周而復始，以便各個模塊隨時知道彼此工作狀態正常與否，協同完成對每一條M3UA鏈路的處理。M3uA鏈路越多，各個模塊的處理信息就越大，使得網關對基站業務接入能力就越飽和。根據實驗室現有條件仿真測試結果，當M3UA鏈路達到100條時，存在基站接入網關進行業務在uE接入時延、通話質量等方面急劇惡化的較大風險。

廣東移動各個地市都實現了MSC POOL功能，且平均每個POOL內的Server數量為6個，虛擬網關若連接所有地市MSC POOL，需至少建立2×6×21=252條M3uA鏈路。因此，在廣東現有網絡中，虛擬網關即使開發了NNSF功能，也不建議入POOL，但對于其他地市較少的省份，在不大于100條M3UA鏈路建立的條件下，虛擬網關入POOL比較容易快速實現TD宏網切換回TD Small Cell小區。

（2）POOL外小區配置。在虛擬網關僅連接地市移動唯一MSC server的組網條件下，要實現由宏切換，需先在當地核心網和RNC一側進行相關POOL外配置，總結廣東愛立信和華為兩大核心網廠家的配置共性，主要有如下幾步：

①在與Small Cell網關直連的server上定義網關所用LAC為內部LAC.。在其他server上定義網關所用LAC為外部LAC，在Pool內定義Server與Server間的相鄰關系。

②在RNC上定義宏網RNC與網關全局鄰區關系。

③在RNC上為宏基站添加Small Cell小區為切換鄰區。

因此，在未來深入推廣TD Small Cell業務時，建議公司能優化網關處理能力，提升虛擬網關M3UA能路建立數量。保證網關的入POOL能力；另一方面，也可開發低成本小容量且具備NNSFX POOL功能的小網關產品，幫助分公司推動現有虛擬網關拆分到地市建設。

4結語

文章介紹了TD Small CeLL與宏網CS域雙向切換在廣東實際建設時于網絡層面的實現方案。文章研究的內容，旨在摸索和完善TD Small Cell的工程的應用思路，希望能對還未開展TD Small Cell相關研究的分公司有所參考和幫助。