WCDMA和GSM_GPRS移动通信系统间的漫游和切换

ＷＣＤＭＡ和ＧＳＭ／ＧＰＲＳ

移动通信系统间的漫游和切换

李文宇　　　　李　　波　　　　　　信息产业部电信研究院

１　　概述

进入２００４年，随着第三代移动通信系统的逐渐成熟和稳定，其商用化和网络建设也逐渐开始进入倒计时。作为其核心技术之一的ＷＣＤＭＡ将成为第二代移动通信系统ＧＳＭ／ＧＰＲＳ的未来主要替代技术之一。出于对成本的考虑，对已经拥有ＧＳＭ网络的运营商，在网络建设的初期，可能会考虑用ＷＣＤＭＡ技术对热点和密集市区进行连续覆盖，而原有的ＧＳＭ／ＧＰＲＳ网络，经过多年的建设和优化，已经达到了对各种地理环境进行全覆盖。这样就形成了密集城区双网覆盖，市郊和边远城市以及乡村ＧＳＭ覆盖的混合网络。如何在这样的混合网络中为用户提供无缝的业务覆盖，如何在通信网络的重复覆盖的地区优先选择业务更加丰富的ＷＣＤＭＡ网络，将成为运营商必须考虑的问题，随之而来的系统间漫游和切换（以下称为２Ｇ／３Ｇ漫游切换）也成为无缝覆盖的关键。本文从技术角度详细介绍了两种不同技术间的漫游和切换，重点讨论了测试中相互之间的主要流程和关键参数，并对工程实施中的某些重点问题进行了探讨。

能够进行自动选网除需要手机支持两种接入技术外，还需要在系统侧进行相关参数的配置。在两种网络覆盖的交界区，需要在小区的系统广播消息的异系统邻小区列表中配置另一个网络的小区信息。测试中应能从系统消息中读到接入技术类型（ＧＳＭ／ＷＣＤＭＡ）、基站识别码（ＢＳＩＣ）、频点（ＡＲＦＣＮ）、小区标识（Ｃｅｌｌ＿ＩＤ）等信息；手机收到广播消息后，会更新自己的小区列表；当手机测量到本小区信号低于某个门限或失去网络时，会根据小区列表搜索相邻小区信息，选择信号更好的另一个网络的小区，进行位置更新或路由区更新。

２Ｇ／３Ｇ间的漫游分为ＷＣＤＭＡ　ＣＳ域和ＧＳＭ间的漫游，ＷＣＤＭＡ　ＰＳ域和ＧＰＲＳ间的漫游，以下分别加以说明。

２．２　ＷＣＤＭＡ　ＣＳ域和ＧＳＭ间的漫游

ＷＣＤＭＡ　ＣＳ域和ＧＳＭ间的漫游主要涉及手机、两个系统的ＭＳＣ和原系统的ＨＬＲ。通常两个网络的ＰＬＭＮ号码是不一样的。当手机接收到另一个系统的小区广播并决定选择新的网络时，会采用相应的接入技术与新的无线网络建立连接，随后向新的ＭＳＣ发起位置更新请求。ＭＳＣ向用户登记的ＨＬＲ请求用户的鉴权信息，对用户进行鉴权。鉴权成功后，新ＭＳＣ会向ＨＬＲ请求位置更新，告知ＨＬＲ用户的最新位置。ＨＬＲ登记用户的最新位置并通知原有ＭＳＣ／ＶＬＲ删除该用户位置信息后，会向新的ＭＳＣ插入该用户的签约数据，告知ＭＳＣ用户的ＭＳＩＳＤＮ和签约业务。当新ＭＳＣ接收到ＨＬＲ发送的位置更新完成消息后，会向手机发送位置更新接受，告知用户所在的位置区（ＬＡＩ）和移动台临时标识ＴＭＳＩ。更新流程，也即漫游过程完成。测试中应注意各消息的参数完整性。

从ＷＣＤＭＡ向ＧＳＭ漫游与从ＧＳＭ向ＷＣＤＭＡ的漫游的基本流程相似，手机和核心网通信用的非接入层消息也基

２　　漫游

这里所说的２Ｇ／３Ｇ漫游，更准确的说应该叫做２Ｇ／３Ｇ的网络选择，或叫接入技术的选择，是指未发起业务的用户在两网覆盖的重叠区域，能通过适当机制采用不同的接入技术选择信号质量更好的网络。这种选择既可以是用户从手机上采用手动模式强制选网，也可是采用自动模式根据网络信号的质量进行自动选网。自动选网方式，可以满足在网络交界地区的无缝覆盖要求，给用户提供更满意的服务质量。本文主要探讨的是自动选网方式的主要流程。

２．１　自动选网的条件

本相同。不同之处有两点，一是与接入网络建立无线承载时采用的底层技术和协议不同；二是对用户进行鉴权的机制和算法不同。在向ＧＳＭ网络漫游的过程中，ＨＬＲ把该用户的鉴权三元组（ＲＡＮＤ、ＳＲＥＳ、Ｋｃ）发给ＭＳＣ，ＭＳＣ用这些鉴权信息对手机进行合法鉴权。而在向ＷＣＤＭＡ网络漫游的过程中，ＨＬＲ就会把该用户的鉴权五元组（ＲＡＮＤ、ＸＲＥＳ、ＣＫ、ＩＫ、ＡＵＴＮ）发给ＭＳＣ，ＭＳＣ用这些鉴权信息对手机进行合法鉴权。这是在测试中应重点注意的方面。

整个漫游的流程如图１所示：

图１　　　　２Ｇ＿３Ｇ电路域间的漫游

２．３　　ＷＣＤＭＡ　ＰＳ域和２Ｇ　ＧＰＲＳ间的漫游

由于３ＧＰＰ　Ｒｅｌ．９９的分组域和２Ｇ的分组域核心网基本相同，因此尽管接入技术不同，但手机与分组域核心网之间的高层信令交互是基本相同的。从高层信令流程上看，手机在３Ｇ和２Ｇ系统间漫游与在相同接入技术的２个ＳＧＳＮ之间漫游基本类似，只在某些方面会有一些区别，测试中应予以重视。

ＷＣＤＭＡ　ＰＳ域和２Ｇ　ＧＰＲＳ间的漫游主要涉及手机、两个ＳＧＳＮ和原系统的ＨＬＲ。手机在原有系统的小区下附着成功后，会在手机和ＳＧＳＮ侧建立ＭＭ上下文，随着手机向小区边缘移动，信号质量不断恶化，并会接收到另一个系统的小区广播并决定选择新的网络。和电路域类似，手机会向新的ＳＧＳＮ发起路由区更新请求。ＳＧＳＮ会根据其路由区标识ＲＡＩ，寻址到手机原来的ＳＧＳＮ，并通过ＳＧＳＮ上下文请求消息把手机信息发给老的ＳＧＳＮ，查询手机原有的ＰＤＰ上

下文和ＭＭ上下文。原来的ＳＧＳＮ将用ＳＧＳＮ上下文响应消息响应新的ＳＧＳＮ，表示接受请求，否则会给出错误原因。新的ＳＧＳＮ　会用确认消息向原ＳＧＳＮ做出响应。由于手机现在处在无业务的空闲阶段，其ＭＭ　上下文更加重要，里面含有用户的鉴权信息、ＤＲＸ参数。但是由于２个系统一个用的是２Ｇ的鉴权算法（三元组）、一个是３Ｇ的鉴权算法（五元组），通常得到的鉴权信息是不可用的。ＳＧＳＮ会重新向用户的归属位置寄存器ＨＬＲ索要用户的鉴权信息并对用户鉴权，这个过程和电路域是类似的。鉴权完成后，ＳＧＳＮ会向ＨＬＲ发起ＧＰＲＳ位置更新请求，告知ＨＬＲ用户的新位置——ＳＧＳＮ地址和号码。ＨＬＲ登记用户的最新位置并通知原有ＳＧＳＮ删除该用户的ＰＤＰ和ＭＭ上下文后，会向新的ＳＧＳＮ插入该用户的签约数据，告知ＳＧＳＮ该用户的ＭＳＩＳＤＮ和签约业务。当新ＳＧＳＮ接收到ＨＬＲ发送的位置更新完成后，会向手机发送路由区更新接受，告知用户所在的新路由区标识（ＲＡＩ）和移动台临时标示Ｐ－ＴＭＳＩ，得到手机响应后更新流程完成。

通过和电路域的漫游相比，大家可以看到分组域的漫游增加了两个ＳＧＳＮ之间的上下文传送的流程。因此３Ｇ到２Ｇ的ＧＰＲＳ漫游和２Ｇ到３Ｇ的ＧＰＲＳ漫游之间的区别，除了电路域中的２点之外，还增加了在ＳＧＳＮ上下文请求流程中的区别。第一，在上下文响应消息中，２Ｇ　ＳＧＳＮ发给３Ｇ的ＳＧＳＮ的ＭＭ上下文中Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｔｙｐｅ为３，说明所携带的鉴权消息是用于ＧＳＭ／ＧＰＲＳ

鉴权的，是鉴权三元组，而２Ｇ

图２　　　　　２Ｇ＿３Ｇ分组域间的漫游

ＳＧＳＮ发给３Ｇ的ＳＧＳＮ的ＭＭ上下文中Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｔｙｐｅ为２，说明是给ＵＭＴＳ鉴权的，是鉴权五元组。第二，ＧＴＰ版本的不同。在３Ｇ分组域中用的ＧＴＰ版本为１，而２Ｇ　ＧＰＲＳ系统，既可以使用ＧＴＰ１，也可以使用ＧＴＰ０的版本。ＧＴＰ１向下兼容ＧＴＰ０，从而保证了３Ｇ和２Ｇ　ＧＰＲＳ的业务互通。但需要说明的是，ＧＴＰ０是不支持鉴权五元组的。

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