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【摘 要】本文分析了LTE切换的主要流程以及策略。
【关键词】LTE；切换
前言
在世界范围内，很多LTE商用或者试商用网络已开始建设，然而，LTE网络的建设不可能一蹴而就，建设初期无法实现全网覆盖，必须依托现有的GSM网络或TD-SCDMA网络。因此，切换技术不论是在LTE网络内部还是在LTE网络与2G/3G网络之间，都有着非常重要的意义。
本文主要讨论LTE系统的切换技术，包括LTE系统内部的切换，LTE系统与2G/3G系统间的切换，以及LTE系统间的切换策略。
1.LTE系统内部的切换
根据源eBodeB 和目标eNodeB是否连接到同一个MME池（MME Pool）以及他们之间是否存在X2连接。LTE系统内部的切换，可以划分为基于X2的切换和基于S1的切换。LTE系统中，当源eNodeB和目标eNodeB之间不在同一个MME（池）的范围，或者不存在X2连接，亦或源eNodeB已配置成需要进行基于S1的切换这几种情况下，将进行基于X2的切换。
a） 基于无SGW重定位的X2口切换
当eNodeB间存在X2接口且不需要更改SGW时，系统内的切换为基于无SGW重定位的X2口切换。
b） 基于SGW重定位的X2口切换
当eNodeB之间存在连接且MME认为需要重新定位SGW时，则系统触发基于SGW重定位的X2口切换。
2.LTE与2G/3G混合网络PS切换
以下主要分析从E-UTRAN到UTRAN的PS切换过程。该过程用于连接状态下的UE移动性管理，被分为两个阶段：准备阶段和执行阶段。
在准备阶段eNodeB向MME发起切换请求，MME与目标SGSN进行通信，目标SGSN向目标SGW、目标RNC申请PDP、RAB等承载资源。
当准备阶段完毕后将进入执行阶段，MME把目标RNC、目标SGW的资源通过切换命令带给UE，UE向UTRAN发起接入过程，期间数据通过GTP隧道缓存到目标RNC。当UE接入到UTRAN后，SGSN向PDN GW发起更新承载请求，UE也会发起RA update过程。切换完成后，MME将释放eNodeB资源及EPS承载。
3.系统间切换策略
3.1基于覆盖的切换策略
考虑到用户对电路域业务和分组域业务的感受不同，所以在跨系统切换的时候必须针对不同的业务采取不同的策略。
对于CS业务（主要指语音业务），掉话对用户的感受非常明显，所以要求提供比较可靠的CS域业务，需要高的切换成功率，以及完善的覆盖。
对于PS业务，TD-LTE可提供更大的业务带宽，更好的用户感受，但是用户对PS业务的掉话感受并不明显，且PS业务掉话后会自动重新链接，其主要要求的是整体的平均带宽。
基于这样的特征，建议在切换中采取如下策略：
CS域业务：TD-LTE用户采用CSFB切换到UTRAN或GSM网络中，原UTRAN用户尽量驻留在原网络中，这种策略可以充分保证切换成功率，获得语音业务的最大覆盖。
PS域业务：支持TD-LTE/UTRAN网络进行双向切换，优选UTRAN/GSM用户切换到LTE网络，切换时以尽可能保证用户的带宽为主。
并发业务：先进行CS业务的切换，然后进行PS业务小区重选，重建PS业务，也就是说，用户从LTE/UTRAN/GSM同覆盖区向UTRAN/GSM覆盖区移动时，CS域切换发生较早，PS域切换发生较晚。
3.2基于业务的切换策略
对于业务的切换控制，主要是在发生切换（覆盖原因或负荷原因）时对切换决策产生影响，通过对业务参数的控制，运营商可以针对不同的业务制定不同切换策略。GSM、LTE、TD混合组网的情况或者任意两种系统混合组网，可以根据需要发挥不同网络的优势，控制不同业务的切换策略。
GSM/LTE网络：GSM只支持GSM和TD间的业务切换控制参数，因此GSM和LTE间无法控制某些业务的切换策略。
LTE/TD网络：语音业务尽可能基于TD网络提供承载，数据业务优先基于LTE网络提供承载，当然根据TD网络的容量和负荷，可以有选择的将数据业务根据速率、时延等Qos要求进行分类，部分数据业务用LTE承载，另外部分由TD承载。
LTE/TD/GSM混合组网：语音业务基于TD/GSM的网络承载，数据业务基于LTE网络承载或基于LTE/TD网络承载，TD可以控制某些业务往GSM、LTE的切换策略。
3.3基于负荷的切换策略
TD网络和GSM网络同覆盖的情况下，TD网络出现负荷过载，可以选择部分用户，强制均衡到2G网络，TD、LTE、GSM混合组网，同覆盖情况下，特别是LTE提供热点覆盖，TD可以选择部分用户切换到LTE网络，或者对于特定的PS业务，选择在LTE网络进行，LTE负荷较大，可以将部分低速用户强迁到TD网络。根据业务和个人意愿选择发起业务的网络，操作比较复杂。
基于2G/3G提供语音服务，3G分流2G用户的CS业务，TD和LTE网络分流数据业务，同时LTE网络着重分流TD中具有较高Qos要求的用户，例如大速率、实时性强的媒体业务。LTE网络的引入，使2G、3G间负荷均衡的策略更加复杂。
基于上述的考虑，先从TD网络着眼，当TD负荷过高时，可以采用下述两种方案：
a）基于信令重定向
网络检查RRC建立原因，区分业务类别，对于PS业务，如果此时网络负荷超过一定门限，提前将UE重定向到同覆盖LTE网络，对于CS业务在2G和3G系统间均衡。
这种方式不确知业务的具体信息情况下，提前分流，可能会造成分流的不准确。
b）基于负荷的均衡
TD网络负荷超过一定门限时，对于双模或三模终端接入时，优先选择PS业务切换到LTE网络。
GSM切换或TD本系统内的切换进入TD小区的PS用户，可以均衡到LTE网络，对于语音业务尽量保证在TD网络提供服务，而有选择性的将PS用户均衡到LTE。
从GSM侧考虑，小区负荷过高时，可以将部分GPRS用户迁移到LTE网络，不支持LTE的终端迁移到TD网络，对于新接入用户可以采用同样的策略重定向到LTE、TD小区。
建网初期，LTE網络出现负荷过载可能性不高，其过载策略可以类同于目前TD和GSM的策略，至于均衡到TD或GSM网络，受限于终端类型、网络改造以及TD、GSM小区的负荷情况。
基于负荷的切换重要前提是获取异系统同覆盖邻区当前的负荷水平，如果均衡的目的小区负荷比较高，可能存在均衡失败或反复切换的问题，造成掉话或业务中断时间较长，影响用户感受。2G、3G间负荷均衡可以通过Iurg接口提前获取，2G/LTE可以通过RIM的方案获取对方的负荷信息，LTE和TD间目前没有获取的方式。
参考文献：
[1]赵训威，林辉.3GPP长期演进（LTE）系统架构与技术规范.人民邮电出版社 2010年1月第1版.
作者简介：
刘泉，高级工程师，湖北邮电规划设计有限公司无线通信咨询设计院 副院长，主要研究方向无线通信规划与优化。
罗肖，工程师，湖北邮电规划设计有限公司无线通信咨询设计院 设计经理，主要研究方向无线通信规划与优化。
【关键词】LTE；切换
前言
在世界范围内，很多LTE商用或者试商用网络已开始建设，然而，LTE网络的建设不可能一蹴而就，建设初期无法实现全网覆盖，必须依托现有的GSM网络或TD-SCDMA网络。因此，切换技术不论是在LTE网络内部还是在LTE网络与2G/3G网络之间，都有着非常重要的意义。
本文主要讨论LTE系统的切换技术，包括LTE系统内部的切换，LTE系统与2G/3G系统间的切换，以及LTE系统间的切换策略。
1.LTE系统内部的切换
根据源eBodeB 和目标eNodeB是否连接到同一个MME池（MME Pool）以及他们之间是否存在X2连接。LTE系统内部的切换，可以划分为基于X2的切换和基于S1的切换。LTE系统中，当源eNodeB和目标eNodeB之间不在同一个MME（池）的范围，或者不存在X2连接，亦或源eNodeB已配置成需要进行基于S1的切换这几种情况下，将进行基于X2的切换。
a） 基于无SGW重定位的X2口切换
当eNodeB间存在X2接口且不需要更改SGW时，系统内的切换为基于无SGW重定位的X2口切换。
b） 基于SGW重定位的X2口切换
当eNodeB之间存在连接且MME认为需要重新定位SGW时，则系统触发基于SGW重定位的X2口切换。
2.LTE与2G/3G混合网络PS切换
以下主要分析从E-UTRAN到UTRAN的PS切换过程。该过程用于连接状态下的UE移动性管理，被分为两个阶段：准备阶段和执行阶段。
在准备阶段eNodeB向MME发起切换请求，MME与目标SGSN进行通信，目标SGSN向目标SGW、目标RNC申请PDP、RAB等承载资源。
当准备阶段完毕后将进入执行阶段，MME把目标RNC、目标SGW的资源通过切换命令带给UE，UE向UTRAN发起接入过程，期间数据通过GTP隧道缓存到目标RNC。当UE接入到UTRAN后，SGSN向PDN GW发起更新承载请求，UE也会发起RA update过程。切换完成后，MME将释放eNodeB资源及EPS承载。
3.系统间切换策略
3.1基于覆盖的切换策略
考虑到用户对电路域业务和分组域业务的感受不同，所以在跨系统切换的时候必须针对不同的业务采取不同的策略。
对于CS业务（主要指语音业务），掉话对用户的感受非常明显，所以要求提供比较可靠的CS域业务，需要高的切换成功率，以及完善的覆盖。
对于PS业务，TD-LTE可提供更大的业务带宽，更好的用户感受，但是用户对PS业务的掉话感受并不明显，且PS业务掉话后会自动重新链接，其主要要求的是整体的平均带宽。
基于这样的特征，建议在切换中采取如下策略：
CS域业务：TD-LTE用户采用CSFB切换到UTRAN或GSM网络中，原UTRAN用户尽量驻留在原网络中，这种策略可以充分保证切换成功率，获得语音业务的最大覆盖。
PS域业务：支持TD-LTE/UTRAN网络进行双向切换，优选UTRAN/GSM用户切换到LTE网络，切换时以尽可能保证用户的带宽为主。
并发业务：先进行CS业务的切换，然后进行PS业务小区重选，重建PS业务，也就是说，用户从LTE/UTRAN/GSM同覆盖区向UTRAN/GSM覆盖区移动时，CS域切换发生较早，PS域切换发生较晚。
3.2基于业务的切换策略
对于业务的切换控制，主要是在发生切换（覆盖原因或负荷原因）时对切换决策产生影响，通过对业务参数的控制，运营商可以针对不同的业务制定不同切换策略。GSM、LTE、TD混合组网的情况或者任意两种系统混合组网，可以根据需要发挥不同网络的优势，控制不同业务的切换策略。
GSM/LTE网络：GSM只支持GSM和TD间的业务切换控制参数，因此GSM和LTE间无法控制某些业务的切换策略。
LTE/TD网络：语音业务尽可能基于TD网络提供承载，数据业务优先基于LTE网络提供承载，当然根据TD网络的容量和负荷，可以有选择的将数据业务根据速率、时延等Qos要求进行分类，部分数据业务用LTE承载，另外部分由TD承载。
LTE/TD/GSM混合组网：语音业务基于TD/GSM的网络承载，数据业务基于LTE网络承载或基于LTE/TD网络承载，TD可以控制某些业务往GSM、LTE的切换策略。
3.3基于负荷的切换策略
TD网络和GSM网络同覆盖的情况下，TD网络出现负荷过载，可以选择部分用户，强制均衡到2G网络，TD、LTE、GSM混合组网，同覆盖情况下，特别是LTE提供热点覆盖，TD可以选择部分用户切换到LTE网络，或者对于特定的PS业务，选择在LTE网络进行，LTE负荷较大，可以将部分低速用户强迁到TD网络。根据业务和个人意愿选择发起业务的网络，操作比较复杂。
基于2G/3G提供语音服务，3G分流2G用户的CS业务，TD和LTE网络分流数据业务，同时LTE网络着重分流TD中具有较高Qos要求的用户，例如大速率、实时性强的媒体业务。LTE网络的引入，使2G、3G间负荷均衡的策略更加复杂。
基于上述的考虑，先从TD网络着眼，当TD负荷过高时，可以采用下述两种方案：
a）基于信令重定向
网络检查RRC建立原因，区分业务类别，对于PS业务，如果此时网络负荷超过一定门限，提前将UE重定向到同覆盖LTE网络，对于CS业务在2G和3G系统间均衡。
这种方式不确知业务的具体信息情况下，提前分流，可能会造成分流的不准确。
b）基于负荷的均衡
TD网络负荷超过一定门限时，对于双模或三模终端接入时，优先选择PS业务切换到LTE网络。
GSM切换或TD本系统内的切换进入TD小区的PS用户，可以均衡到LTE网络，对于语音业务尽量保证在TD网络提供服务，而有选择性的将PS用户均衡到LTE。
从GSM侧考虑，小区负荷过高时，可以将部分GPRS用户迁移到LTE网络，不支持LTE的终端迁移到TD网络，对于新接入用户可以采用同样的策略重定向到LTE、TD小区。
建网初期，LTE網络出现负荷过载可能性不高，其过载策略可以类同于目前TD和GSM的策略，至于均衡到TD或GSM网络，受限于终端类型、网络改造以及TD、GSM小区的负荷情况。
基于负荷的切换重要前提是获取异系统同覆盖邻区当前的负荷水平，如果均衡的目的小区负荷比较高，可能存在均衡失败或反复切换的问题，造成掉话或业务中断时间较长，影响用户感受。2G、3G间负荷均衡可以通过Iurg接口提前获取，2G/LTE可以通过RIM的方案获取对方的负荷信息，LTE和TD间目前没有获取的方式。
参考文献：
[1]赵训威，林辉.3GPP长期演进（LTE）系统架构与技术规范.人民邮电出版社 2010年1月第1版.
作者简介：
刘泉，高级工程师，湖北邮电规划设计有限公司无线通信咨询设计院 副院长，主要研究方向无线通信规划与优化。
罗肖，工程师，湖北邮电规划设计有限公司无线通信咨询设计院 设计经理，主要研究方向无线通信规划与优化。