2G/3G网络共存情况下若干问题的探讨

摘要　文章以GSM/WCDMA为例，就2G/3G组网、号码携带及业务开放情况进行探讨，以期对我国移动通信事业的健康发展有所俾益。

1、前言

我国拥有世界上最大规模的两个GSM网络，由于IMT-2000即3G存在着WCDMA、CDMA2000和我国完全拥有自主知识产权的TD-SCDMA三大主流标准技术，而这三种标准都会在我国被采用，因此在3G建设中，不可避免地会出现GSM/WCDMA或者说2G/3G网络共存的情况。如何在这种情况下，通过2G/3G的有效组网，以保证2G/3G网络的合理共存，是我国移动通信运营商面对的主要现实问题之一。

2、组网情况分析

具体2G/3G无线组网可以从以下几个方面进行考虑：2G/3G共站址的可行性；2G/3G之间的相互干扰；2G/3G之间的互操作。

2.1　2G/3G共站址可行性

共站址可行性的分析首先要探讨的是各自开展业务时的大致覆盖情况。在城市中，GSM900的话音业务覆盖半径通常在1.5km～2.5km，GSM1800的覆盖半径在0.6km～1.1km，而WCDMA的话音和CS64kb/s业务覆盖半径一般在0.68km～1.26km之间。可以看出，WCDMA的语音业务和CS64kb/s业务的覆盖半径小于GSM900的覆盖半径，效果略好于GSM1800覆盖半径。

现网的一些地区平均站距情况如下：密集市区为500m～600m；一般市区为1.1km～1.2km；郊区为1.8km～2.0km；高速公路，2.0km～2.5km；国道为1.4km～1.5km。这些数据是我国局部地区站距的整体统计平均分析结果，具有一定的代表意义。但从具体统计数据来看，数据的方差较大。因此，涉及到特定地区的具体站址问题时，得具体情况具体分析。

2.2　共站址时的相互干扰问题

在WCDMA的建设过程中，将存在较多的与现有GSM基站共站址的情况，下面重点介绍共站址建设情况下系统隔离度的要求。

对于WCDMA系统来说，底噪上升小于1dB时对其产生的影响可以忽略，此时对应系统容量减少7.5%，可以计算出使底噪下降1dB所需要的外来噪声为-108.87dBm/3.84MHz。

GSM900对WCDMA的杂散干扰为26.87dB，GSM900的三阶互调产物不会落在WCDMA频段。由于GSM协议主要考虑的是GSM1800和GSM900之间共站址的问题，因此对于GSM1800的杂散要求主要是规定了其落入GSM900接收频段的杂散指标必须小于-95dBm/200kHz。而对于在WCDMA的接收频段的杂散要求，仅仅是-29dBm/2.84MHz。因此建议两系统天线间所需要的隔离距离为：垂直距离大于0.45m，水平距离大于1.2m，其中水平隔离时天线将背离一定角度。

GSM1800下行链路频带比较接近WCDMA主要工作频段上行链路的频带，偶次互调产物不会产生任何危害，但其次互调的产物则有可能在WCDMA上行链路频带中造成干扰。一般情况下GSM1800对WCDMA的杂散干扰为79.87dB。厂商提供的GSM1800基站设备的杂散指标一般都优于GSM协议规定的指标，GSM1800基站设备落入WCDMA核心频段的杂散小于-95dBm/200kHz（-82.17dBm/3.84MHz），即-82.17-（-108.87）=26.7dB。

对于WCDMA系统，f=2000MHz，考虑到馈线损耗接头损耗对于18dBi的天线取15dB，这样可以计算出GSM系统和WCDMA系统天线主瓣正对时所需要的隔离距离为8.15m，如果取10dB，则d=2.58m。

2.3　2G/3G之间的互操作

互操作的概念包括网络选择与重选以及系统间的切换和漫游，下面给予具体探讨。

（1）网络选择与重选

3G用户可以有多种网络选择方式，分别是优选3G网络、优选2G网络和无优先级。建议对3G用户采用优选3G网络的方式。要实现这种方式，对于2G、3G同PLMN的情况，可以在USIM卡中指定3G为优先接入的无线接入技术来实现，而对于异PLMN的情况，则只要在USIM卡中指定HPLMN为3G的PLMN即可。

如果采用优选2G网络或无优先级的方式，在目前2G覆盖良好的情况下，3G用户可能会长时间驻留2G网络。当发起业务的时候，2G系统判定是3G特有业务的情况下需要发起定向重试，以便将手机切换到3G网络，保持业务的正常接入。采用这一过程无论从协议的角度或是各厂家的实现来看目前都未有定论，需要现网2G系统做出较大的升级，并且增加2G跟3G系统之间的信令交互次数，增大2G系统的负荷，实现的风险较大。同时，采用该方式会使用户从终端的网络或天线标识发现自己长时间处于2G网络，给用户造成3G网络覆盖差的误解。

采用优选3G网络的方式可以使3G用户在3G覆盖区域内始终驻留在3G网络，减轻给2G网络带来的额外负荷，当终端离开3G覆盖区域的时候，可以通过系统间切换或小区重选等方式驻留到2G网络，保证业务的连续性。对这种方式，在网络运营的初期，网络容量充裕的情况下，完全可行；至于中后期，用户增长迅速，容量受限的情况下，运营商可以采取增加载频，采用发射分集等技术增加相应的容量。即使在容量一时无法增加时，也可利用接入定向重试、系统间负荷均衡或基于测量的系统间切换等技术将2G系统可承担的AMR12.2k和PS低速业务切换到2G系统，以保证3G系统的服务质量和平稳运行。

（2）系统间的切换和漫游

由于GSM网络的广覆盖，在3G网络建设和运营的初期，对于话音业务的通话连接状态，双模终端从3G系统向GSM系统的切换功能，其重要性要大于从GSM系统向3G系统的切换功能。

现阶段，在2G/2.5G和3G之间的切换还存在很多问题。3GPP只制定了R99版本的3G/2G之间的切换，因此，要求对原有的2G网络进行升级为R99，才能够支持系统间的切换；而升级原有的网络，对于移动运营商来讲是个巨大的风险。为解决以上问题，可以采取3G MSC兼容2G MSC，2G MSC可以不升级的做法。根据目前有关方面3G网络的经验，除按协议3G MSC应作的适配外，由于在具体组网中存在3G MSC下挂RNC、R99/R98 BSC和2G MSC（V3和V2版本）下挂R99/R98 BSC等不同情况，需要对3G MSC提出更多具体的特殊要求。

3GPP对于2G/3G之间漫游、小区重选，对于系统设备、终端制定了详细的规范。但要求原有的BSS进行协议升级，以支持3G邻近小区的广播、系统间切换等特性。另外，为了支持系统间切换，MSC设备也需要进行相应的软件升级。

2G/3G双重覆盖时，我们倾向于3G用户优先接入3G网络，并保持在3G网络中。这样一方面可以给用户提供更优质的服务，另一方面还可以分担2G网络的负荷。当3G用户离开3G覆盖区时，才进行3G到2G的重选过程，进入到2G网络。一旦用户重新进入3G覆盖区，马上进行2G到3G的重选。

重要的一点是：此时，2G的BSC必须进行软件升级，否则无法自动漫游回3G；而对于漫游而言，2G MSC可以不升级，3G MSC也不用进行任何适配处理。

3、移动用户手机的号码可携带问题

庞大的用户资源是2G运营商最宝贵的财富，3G网络的建设应该能够将对用户的影响降到最低，包括：不换号、不换卡、业务受理方便等。号码携带可以使GSM网用户转网成为3G用户时，仍保留原来的电话号码。移动电话具有很高的个性化特征，移动电话号码作为个人的身份识别标志之一对于用户来说具有重要的意义。在3G网络实现号码可携带将有助于促进2G用户平滑的向3G网络转移。同时从竞争的角度考虑，实现GSM网用户的号码可携带将减少用户再次选择运营商的可能性，增加了用户的忠诚度。

2G/3G之间的"号码携带"实际上涉及到如何建设HLR设备的问题。3G HLR如何和2G HLR融合不论采用什么方式，都要受到了号码携带方式、设备处理能力、用户分布等诸多因素的影响，但方案选择的焦点集中在如何解决2G用户转为3G用户时的号码携带问题上。

为了实现2G/3G之间运营"号码携带"，可以采取以下两种方式来实现：

◆将全网2G HLR全部升级为3G HLR。将全网2G HLR全部升级为30 HLR，可以实现2G用户向3G转网时的号码携带。对开放3G业务的所有HLR设备升级，使其支持与GSM网MSC/VLR和R99网络MSC/VLR之间MAP消息的互通，且2G和3G用户的用户信息存储在同一套HLR设备中。此方案的优点是：保护现网设备投资，平滑升级；2G网元不需要修改信令路由数据；可方便的实现号码携带等。缺点是：若需要升级的HLR数量比较多则初期投资相对较大；随着用户数量的增加，将给HLR的容量造成压力等。

◆采用网关位置寄存器GLR方式。采用本方案后，用户数据同时存在于2G的HLR和3G的HLR中，2G HLR中只存放2G相关的业务数据，3G的HLR存放2G/3G相关的业务数据，3G HLR中的用户2G相关的业务数据和2G HLR中的保持同步。此方案的优点是：不需要进行信令路由数据的调整。缺点是：用户数据同时存在于2个HLR中，用户数据的维护很困难；2G HLR的软件也需要升级，才能满足各种业务处理的要求；增加了HLR中业务处理的复杂度，业务实现的细节需要仔细论证。所以，本方案应适合在3G网络建设初期作为号码携带的过渡方案。

4、业务开展问题

网络建设就是为了更好的开放业务，但是在2G/3G共同存在的情况下，也有许多方面的问题需要探讨。下面就各种业务的开放情形分别作出探讨：

◆基本语音业务开放策略，话音业务属于会话类业务，2G系统可以完全支持，效果上比3G略差，但是用户也完全可以接受。因此，在3G网络建设初期，开放3G到2G话音业务的切换，以充分利用2G网络资源，弥补3G初期话音覆盖和容量的不足。该类业务的切换质量和切换掉话用户主观感受明显，切换成功率很重要。因此不建议开放反向切换（2G到3G的话音切换），避免交叠覆盖区域的乒乓切换导致切换成功率下降。如果用户回到3G覆盖区域，本次通话仍然在2G系统中完成。待通话结束，通过小区重选等方式返回3G网络。

◆可视电话业务的开放策略。可视电话也属于会话类业务，但2G系统不能支持此类业务。在切换时可以考虑将此类业务转变为AMR业务进行切换，以保证用户基本的语音通话。在RNC发给CN的请求消息中要求释放CS64k业务。CN收到该消息后发现本业务为CS64k，则下发消息将CS64修改为AMR12.2业务，CN需要对主被叫同时修改。RNC通过RB重配流程将当前业务修改为AMR，然后可以发起基于AMR业务的3G到2G的切换。当用户重返3G覆盖区时，同样建议不开放2G到3G的切换，使用户在2G网络完成本次呼叫。

◆流媒体业务的开放策略。承载网络通过协商类型和协商速率来区分高速和低速业务。如果协商类型为流类，并且协商速率高于系统设置的速率判断门限，则认为是高速流类业务，由于2G系统只能支持低速的PS业务，不能支持有保证速率要求的高速流类业务，因此此类业务不进行3G到2G的切换。在实际网络运营过程中，运营商可以在提供业务时提供说明告诉业务的分布区域（即3G的覆盖区），这样出了指定区域发生电视点播掉话，用户也可以理解。如果协商类型为背景类和交互类，或者协商类型虽然为流类但是协商速率低于系统设置的判断门限，则认为2G系统有可能能支持该类业务，按照交互类/背景类业务的方式进行处理。对于流类业务的情况，由于2G能支持较低速率的流类业务，可以通过降低QoS的方式实现。

◆交互类和背景类业务的开放策略。本类业务由于具有速率小或可以忍受小速率带宽的特点，可以将其切换到2G系统。从2G系统返回3G系统时建议开放2G到3G的切换，以获得较好的用户体验。由于GPRS能够支持背景类和交互类业务，因此从2G回到3G系统基本可以恢复为原来的QoS。

5、结论

本文通过对GSM/WCDMA共同融合组网情况下的各种问题的探讨，对2G/3G共同存在时2G向3G转网时的号码可携带问题以及各种类型业务的开放策略给出了具体的解决问题的方法和步骤，相信本文所做的工作对我国在不远的将来即将兴起的3G系统的建设将起到积极的促进作用，对于业务的开放也将起到积极的促进作用。本文对于3G的规划也具有一定程度的指导意义。