浅析3G与PHS的融合

所属栏目:电子技术论文 发布日期:2010-08-14 15:46 热度:

  摘要:主要阐述了3G与PHS融合的3种实现方式.各自的组网结构和业务实现过程.比较了3种融合实现方式的优缺点。
  关键词:3G,PHS,组网方式,业务实现,网络融合
  截至2009年3月份,我国PHS网络仍然拥有近7000万的用户,网络投资巨大,无线网络覆盖已达到了一定的水平;PHS网络经过了多次网络优化,网络质量达到了一定的水平;经历了多次大话务量的冲击,网络健壮性得到了考验。随着固定电话业务的萎缩,3G网络的建设是固网通信运营商持续发展的关键。然而3G网络的建设需要一定的时间,而且建成后还需要长时间的优化,可见在一定时期内,3G网络的覆盖不会超过PHS的覆盖范围。为了使3G网络能够更广泛的覆盖、发展业务和保证用户的通信质量,可考虑采用现有的PHS网络覆盖补充3G新网络的覆盖。
  1融合方式
  3G与PHS的融合是采用PHS网络的覆盖补充3G新网络的覆盖,实现3G用户不但在3G网络覆盖的区域能够正常通信,而且在3G网络覆盖区域之外的PHS网络覆盖区域也能够正常通信。3G与PHS融合方式一般有融合核心、增强SHLR和双振铃3种方式。这3种融合方式的前提是采用“双模”手机终端。
  1.1融合核心网方式(1)组网方式
  其主要思路是采用3G核心网络管理和控制PHS无线网络。即丢弃原来PHS网络的核心部分,把PHS无线接入网络直接接入到3G的MGW设备,通过3G网络的MGW设备升级,适配PHS无线网络接入。组网结构如图l
  所示。
  
  核心网.jpg
  图l中,NodeB是3G网络的基站设备;RNC是3G网络的基站控制设备;MGW是3G网络电路域核心交换部分的媒体网关;MSCServer是3G控制业务和信令的服务器;HLR是移动网络中的归属位置寄存器;CS是PHS网络的基站设备。
  (2)业务融合能力
  基于这种方式,在同一个核心网络的管理下,3G网络和PHS网络可实现最大程度的融合。通过3G核心网络可以寻呼PHS网络的所有用户,实现业务上的融合。例如,普通话务融合,不管手机终端在PHS覆
  盖范围还是3G覆盖范围,都能够正常作为主被叫;短消息业务融合,不管手机终端在PHS覆盖范围还是3G覆盖范围,都能正常发送短信和接收短信;数据业务融合,在3G覆盖范围,用户采用3G数据方式进行数据业务通信,在PHS覆盖范围,用户采用PHS数据方式进行数据业务通信。由于3G网络实现了全网的漫游,借助3G核心网络,PHS用户的异地漫游也变得简单可行。
  (3)存在的问题
  这种融合方式的实现难度较大。原因在于PHS网络无线接入网与核心网的接口协议不是标准协议,各个PHS厂商设备采用的接口协议不同。例如,中兴通讯PHS网络的ANU与核心网对接是采用A协议,是中
  兴通讯设备的内部接口;UT公司PHS网络的CSC与核心网络对接是改良的Q.93l,也是UT公司设备的内部接口。3G核心网络要与PHS无线接入网络对接,需要改造且实现难度大。
  1.2增强SHLR方式
  1.2.1组网方式
  其主要思路是3G和PHS网络的基本架构不变,用增强SHLR管理3G网络和PHS网络的用户信息。所谓增强SHLR,就是一个综合性能的HLR,该HLR具备管理3G和PHS用户信息的能力。采用增强SHLR方式时,网络结
  构需要稍加调整,但基本保持3G网络和PHS网络各自的组网结构;要求SHLR能够实现管理PHS用户信息和支持PHS—MAP协议,PHS网络把SHLR当作一个新的HLR。组网结构如图2所示。
  网结构1.jpg
  1.2.2业务融合能力
  在3G信号覆盖不到的地方,用户可以在PHS网络下实现普通语音的主被叫、短信业务的主被叫以及PHS网络所提供的数据业务等。当用户作为主叫时,无论手机终端在任何一个网络登记,其主叫的呼叫流程与普通用户在各自网络的呼叫一样,不再赘述。下面具体说明用户作为被叫和位置登记的过程。
  (1) 位置登记过程
  不管用户在3G网络还是PHS网络,SHLR将详细记录其具体位置,以备顺畅寻呼。当用户从3G网络到PHS网络时,位置登记过程(省略了鉴权和其他过程)如图3所示。用户通过PHS无线网络向核心网发起位置登记,然后PHS网络向SHLR发起位置登记请求。SHLR接收到位置登记请求消息后,清除3G网络MSCServer原来VLR中该用户的位置信息,并修改SHLR的位置信息(登记为PHS网络的位置信息),完成PHS网络的位置登记过程。
  过程图.jpg
  
  图4双振铃业务呼叫过程图
  (2)被叫过程描述
  当用户登记在PHS网络时,作为被叫的流程如图4所示。3G网络的MGW设备接收到外网呼入的—个呼叫时,MGW向SHLR查询用户信息,若位置信息登记在PHS网络,则向PHS网络建立呼叫。SHLR向PHS网络获得漫游号码给MGW,MGW根据漫游号码向PHS网络建立呼叫;PHS网络接收到漫游号码呼叫号,向该用户发起寻呼。短消息的接收同样可以实现,首先在SHLR查询用户登记的网络信息,然后向该网络发送短消息,完成短消息的正常被叫接续。
  1、3双振铃方式
  (1)组网方式
  “双振铃业务”就是网络接收到一个呼叫请求后,触发两个呼叫,分
  别呼叫不同的用户号码。“双振铃业务”在PHS系统已经成熟应用,通常用于PHS用户和移动用户双振,以弥补PHS的覆盖不足。采用双振铃方式时,3G与PHS各自独立组网。3G网络建设不需要考虑,PHS的现网情况,只要提供“双振铃业务”就能实现融合。
  PHS网络建设也不需要随3G的组网方式而变动。网络的改造成本比较低,不需要对网络之间的通信协议和设备功能兼容进行改造处理。双振铃方式的组网结构如图5所示。
  (2)业务融合能力
  采用双振铃方式可以实现普通语音业务、短信业务和普通数据业务的融合。当3G设备MGW接收到一个呼叫时发出两个呼叫,一个呼叫在3G网络中进行寻呼接续,另外一个呼叫在PHS网络中进行寻呼接续。只要有一个网络完成寻呼和呼叫接续,即可建立通话。当完成一个呼叫建立后,拆除另外一个呼叫。普通语音业务的流程如图6所示,
  此时用户在PHS网络,MGW(黑点标志)发起双振铃,红色流程表示到3G网络的寻呼无效。短消息的发送过程也是采用“双振铃”方式。当短消息中心收到一个需要发送给3G和PHS融合用户时,产生两条短信消息,分别发送到3G网络和PHS网络。只要有一个网络返回发送成功的消息,短消息中心则认为该短消息发送成功,不再重发该短消息。
  (3)存在的问题
  由于双振铃方式对每次被叫都产生两个呼叫,即分别呼叫3G与PHS网络。因而会对系统的负荷带来一定的影响。为了减少多余无用的呼叫,可以在手机终端增加一个功能。当手机终端从一个网络登记到另外一个网络时,手机终端首先向原来的网络发送一个消息(关机或其他),通知原网络该用户不在此网络,双振铃发生后呼叫建立只需要在一个网络寻呼,减少了网络资源的浪费。
  2融合方式评估
  2、1实现难度评估
  融合核心网方式:PHS无线接入网络的接口协议没有统一的标准,网络之间对接困难且兼容性差。另外,融合核心网络涉及所有无线网络的割接,工程量大。目前PHS网络的历史使命逐渐完成,工信部已要求PHS三年内退网,若采用融合核心网络方式实现3G和PHS的融合将更加困难。
  增强SHLR方式:3G与PHS相对独立组网,共用HLR,其实现比融合核心网方式简单。增强SHLR需要管理PHS和3G的用户信息,它必须具备与PHS核心交换网络通信的PHS—MAP协议,该协议已有相关标准。
  双振铃方式:实现3G与PHS融合最简单。3G与PHS各自组网,不需要改造现有的PHS网络,3G网络的建设也不受PHS网络现状的制约。
  2.2业务开展评估
  融合核心网方式:该方式可以满足普通话务、短消息业务、普通数据业务的互相融合,而且3G的新业务和增值业务也可以通过PHS网络
  承载,实现融合。融合核心网方式也为异地PHS网络补充3G网络提供了有利条件,因为PHS用户的漫游已经不成问题,通话过程的网络间切换基本上也能实现。
  增强SHLR方式:两个网络用户采用同一个HLR管理,可以满足普通话务、短消息业务以及普通数据业务的互相融合。
  双振铃方式:该方式可以满足普通话务、短消息业务、普通数据业
  务的互相融合。用户位于PHS网络时,使用PHS网络的相关业务功能;
  用户位于3G网络时,使用3G网络的相关业务。
  2.3附带影响评估
  融合核心网方式:存在接口标准和兼容的问题,改造过程中不可预知的问题比较多。由于所有无线PHS网络设备需要割接,增加了3G核心网络负荷,增大资本投入。原有的PHS核心网设备将成为不可利用的废品,造成较大程度的浪费。
  增强SHLR方式:SHLR需要向不同的PHS核心网络建立信令路由管理PHS用户,从而使3G网络结构变得复杂,可能的故障点增加。由于需要管理PHS网络的用户信息,SHLR的每一个用户数据的字段长度将会增加,加大了SHLR数据库的容量负荷。
  双振铃方式:产生两个呼叫,一个发向PHS网络,另外一个发向3G网络。每一次被叫都至少有一个无效呼叫,无形中增大了系统的呼叫
  处理压力。
  2.4综合评价
  融合核心网方式的实现难度最大,设备改造和设备割接工程庞大。在PHS网络不再投入资金以及PHS网络设备日趋老化的条件下,改造整个PHS无线接入网络的可行性很小。增强SHLR方式和双振铃方式能实现基本业务的融合,包括短信、语音和数据业务。增强SHLR方式需要对3G网络的部分设备进行改造和升级,需要投入一部分网络改造成本。而双振铃方式可以保持现有的PHS网络结构,不需要进行网络改造,但是双振铃业务会产生一个无效呼叫,从而增加系统负荷。
  因此,综合评估各种3G与PHS融合方式,融合核心网方式可行性较差,不建议采用。当网络资源比较空闲时,可以采用双振铃方式;当网
  络资源比较紧张、话务负荷较高时,可以采用增强SHLR方式。
  3终端要求
  3G与PHS融合需要采用“双模”手机终端。当PHS网络支持异地漫游
  时,PHS模式下的手机终端还需要配置多套网络参数。PHS手机终端与基站建立通信的前提是这些参数相同,否则手机终端无法与网络建立通信。目前国内PHS网络的无线参数还不一致,这些参数包括无线控制载频、国家代码、运营商代码等。手机终端还需实现一个功能,即向另外一个网络登记之前需要报告原来的网络。若手机终端实现了此功能,那么在双振铃方式下,可以减少无效呼叫的发生(由于原来的
  核心网络已经获知用户不在该网络,就不会在该网络建立寻呼呼叫,只要产生一个呼叫到用户所在的目标网络即可)。

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