第三代移動通信系統的目標是支持多種業務，從語音和低速率數據業務到高速率數據業務。對于車輛達到144Kb/s；從室外到室內達到384Kb/s；對于室內和微微蜂窩環境達到2Mb/s。支持面向電路和面向分組的業務。第三代移動通信系統將適應各種無線環境，從城區到郊區、從丘陵地區到山區;微蜂窩、微微蜂窩和室內環境向任何人在任何時間、任何地方提供業務。第三代移動通信系統要兼容第二代移動通信系統，要能夠互相漫游和切換。圖1是第三代移動通信系統UMTS的無線接入網(UTRAN)的結構。

1 各種切換簡介
　　在所有的方式中，UE都以FDD或TDD模式，通過專用或公共信道與UTRAN連接。若使用公共傳輸信道，只能進行硬切換，若使用專用傳輸信道，可以進行軟切換或硬切換。在FDD或TDD模式間只能進行硬切換。
1.1 節點B內的切換
　　(1) 蜂窩內的切換:它覆蓋了移動站不改變蜂窩，但改變頻率/碼的情況。
　　(2) 蜂窩間的切換：它是節點B內切換的另一種情況，即無線鏈路從同一節點B的一個蜂窩切換到另一個蜂窩。在節點B支持雙模式情況下，它可以包括模式間的切換。
1.2 節點B間的切換
　　(1)RNS內的切換：它涉及節點B的變化，因此在軟切換情況下，RNC對上行鏈路進行“合并”。若RNC支持雙模式，RNS內的切換可能包括模式的切換。軟切換和硬切換都由UTRAN支持。
　　(2)RNS間的切換(有Iur)：切換仍發生在UTRAN內，但在由不同RNC控制的蜂窩間。此方式可分為兩個階段，切換和重新選擇SRNS。對特定的UE，重新選擇SRNS階段是任選的。RNS內的硬切換可能包括模式的切換。此方式的軟切換和硬切換由UTRAN支持。當UE只通過一個或多個漂移RNCs連接或使用由服務RNC直接控制的無線資源進行連接時啟動重新選擇SRNS階段。在Release 99中，只支持所有無線鏈路都在一個DRNS中并且DRNC是目的RNC的情況。
　　(3)RNS間的切換(無Iur)：它適用于RNSs間無Iur接口的情況。UTRAN只能支持此方式的硬切換。此方式可能包括模式的切換。
1.3 URAN(不同的URAN類型)間的切換
　　用于連接到UMTS核心網的UTRAN和其它類型的無線接入(如BRAN)間的切換。Release 99的UTRAN不支持此方式。它不包括與GSM間的切換。
1.4 CN(相同的URAN類型)間的切換
　　用于連接到不同UMTS核心網的兩個UTRAN間的切換。UTRAN只能支持此方式的硬切換。此方式可能包括模式的切換。
1.5 CN(不同的URAN類型)間的切換
　　它是前兩種方式的組合，包括UTRAN(連接到一UMTS CN)與其它無線接入(連接到另一UMTS CN)間的切換。Release 99不支持此方式。
1.6 CN(不同的CN/URAN類型)間的切換
　　用于UMTS－GSM間的切換。它更通用于有不同的URAN類型的核心網間的切換。UTRAN只支持硬切換。一般假設UTRAN－BSS間沒有直接的接口。
1.7 CN(UTRAN－GSM/GPRS)內的切換
　　用于UTRAN與GSM BSS間的切換。UTRAN只支持硬切換。一般假設UTRAN－BSS間沒有直接的接口，因此GSM BSS與UTRAN間的切換由核心網支持。
2 基本要求
2.1 對業務能力的要求
　　· 一個應用可以接受或拒絕所提供的QoS;
　　· 應用可以處理進行切換的業務效果，如傳真的重傳；
　　· 應用可以擇優地選擇無線資源，如用于SoLSA。
　　因此需要一個應用可用的業務能力組能夠提供切換正在進行或將要進行的指示，此指示包含切換的類型及所使用的資源等信息。業務能力應支持QoS的協商。
　　UMTS業務能力組將支持局部化的服務區域(LSA)，它方便于應用的生成。此應用完成基于LSA(例如：當用戶在辦公室內，就應提供用于解決室內無線問題的無線覆蓋)的依賴于用戶的無線資源選擇。這將使切換在UMTS內或其它無線系統內進行。
2.2 一般的操作考慮
　　為支持UMTS與其它無線系統間或UTRA無線接入模式間的切換而定義的機制應有效地處理各種覆蓋方式：在其它無線系統提供的大范圍覆蓋中有限的UMTS覆蓋或有限的UTRA無線接入模式，或相反的情況；在地理位置的邊緣可選擇運行方式，邊緣的一邊是UMTS覆蓋而另一邊是其它無線系統覆蓋；地理上并置的UMTS和其它無線系統覆蓋的區域。
　　PLMNs間的切換在執行時應具有任選的特性。改變無線條件可能引起切換。在PLMNs間切換的過程可能涉及到下列網絡：
　　· 用戶的原籍網絡，即可以知道用戶預訂業務的運營商；
　　· 用戶現在登記的訪問網絡，即用戶最近完成位置更新過程的網絡；
　　· 為訂戶提供服務的、覆蓋蜂窩的服務網絡。在成功地完成位置更新過程后，服務網絡等同于訪問網絡；
　　· 覆蓋PLMNs間切換的候選目的蜂窩的目的網絡。目的網絡和服務網絡的覆蓋有重疊，但不一定和訪問網絡有重疊。
2.3 對PLMNs間切換的最低要求
　　· 在切換過程中要保持正在進行的呼叫的連續性；
　　· PLMNs間切換的記費，支付和統計應根據UMTS22.15定義的原理；
　　· 能夠和原籍網絡一起檢查是否允許用戶從訪問網絡切換到目的網絡；
　　· 目的網絡決定是否接受切換請求；
　　· 只有目的網絡提供呼叫所需的無線信道類型時才發起切換過程；
　　· 避免“網絡的跳動”，即對同一呼叫，在鄰近的網絡間進行連續的切換過程；
　　· 當進行PLMNs間切換時，有可能進行用戶通告。
　　在PLMNs間切換的情況下，允許記費記錄含有切換時間的方法應標準化。記費記錄必須能夠反映出UTRA無線接入的級別，運行模式和切換后的網絡類型。應具有提供和切換頻率及類型有關的網絡管理信息的能力。
　　無論在網絡側還是在終端側，UTRAN標準應便于有效地進行GSM與UMTS間的多模式操作。對GSM網絡的影響應盡量小。切換不需要用戶的干預。
　　和切換有關的安全特性在UMTS33.21中定義，但切換不用兼顧下列安全：網絡提供的新的無線資源；網絡提供的原來的無線資源；終端UE。安全機制應迎合適當的驗證過程并滿足用于合法竊聽的國家管理的需要。
3 UMTS間進行切換的要求
　　對由于UE的移動而引起的切換，有可能提供理想的技術實現，即在切換時對任何業務都不會產生可感覺到的質量影響。這并不意味所有的UMTS切換都能實現理想的情況。但標準應定義至少在一種UTRA無線接入模式下，在下列情況下可實現理想的切換：對給定的業務，UE的速度在限度內；在單一的UTRAN的UMTS覆蓋內，UE的速度保持恒定。
　　標準應允許無線接入模式間切換的技術實現，盡管在切換期間有可能暫時影響承載業務的QoS。
　　必須考慮涉及使用多承載的多媒體業務。如對蜂窩負載，可能出現目的蜂窩不支持現服務蜂窩提供的組合承載業務的情況。對應用應提供指示在切換后最低可接受的業務QoS的方法。盡管不是所有的UMTS承載業務都可以切換，也不能排除切換到其它UMTS蜂窩。
4 UMTS與GSM及其它無線系統間的切換
　　UMTS是向無線終端提供通信和信息業務的“第三代”移動蜂窩無線通信系統。移動蜂窩系統具有當無線終端在由不同基站控制的無線覆蓋區域內移動時，能夠保持提供給移動終端業務的連續性的特性。此功能稱為“切換”。在沒有改變基站的情況下，由于改變了提供業務所使用的無線資源也發生切換。特別是當提供業務所需的無線資源從一種UTRA無線接入模式轉換到另一種UTRA無線接入模式(UTRA－FDD和UTRA－TDD)時，也稱為切換。允許多模式終端在UMTS和其它無線系統間進行切換是對UMTS的基本要求。
　　從用戶方面來看，切換和漫游是透明的，重復使用現有的預定描述。這將使新的UMTS網絡的使用和管理更容易。UMTS｀系統支持GSM與UMTS間的雙向切換。為了有效地支持這些切換，在GSM/UMTS中，同時支持ISDN/PTSN和分組業務的雙模式MS/UE需要下列條件：
　　根據采用的GSM－UMTS切換方式，一旦GSM與UMTS間的切換完成，根據UE的活動性需要同時支持ISDN/PTSN和分組業務的雙模式MS/UE在CN內完成適當的更新。此更新是為了避免在切換后接入分組業務時出現嚴重的中斷。切換后進行雙向更新，根據UE的活動性以下列方式更新：
　　ISDN/PSTN連接：只更新RA(如果RA已變化)；
　　分組連接：更新RA和LA(如果RA和LA已變化)；
　　ISDN/PSTN和分組連接：只更新RA(如果RA已變化)；
　　如果RA，LA或LA與RA都沒有變化，MS/UE的動作有待于進一步研究。
4.1 電路交換域切換和漫游的原理
　　在兼容現有網絡和使用雙模式手持終端的情況下，UMTS應以最簡單的方式完成它與其它網絡的切換和漫游，對傳統的網絡和標準盡量少地改動，即MSC間的切換功能。從用戶的觀點來看，這些原理提供了切換和漫游的透明性。另外，提供UMTS業務的運營商也允許使用現有的用戶描述(profile)和網絡接口接入到傳統的網絡。
　　從圖2中可以看出，Iu上的信息交換必須提供必需參數以使核心網能夠通過MAP接口進行用于切換的通信。連接HLR的現有接口允許使用已定義的用戶描述進行預定管理，在第二代系統與UMTS間提供無縫漫游。

　　應使用現在的GSM切換過程以減小對現有GSM設備的影響：
　　· UMTS和GSM間的切換應使用GSM的MSC間切換的歸屬(anchor)概念。
　　· A接口和MAP/E接口上的信令應和GSM phase 2+的相同，在某些信令信息中可能有些新的或修改的信息單元。
　　· 在UMTS與GSM切換時，Iu接口上的控制信令基于GSM中MSC間切換A接口上的信令。
　　· 在呼叫建立時，與雙模式UMTS/GSM移動站間的Iu接口上的信令應包括UMTS切換到GSM所需的GSM信息單元。相應地，在呼叫建立時，與雙模式UMTS/GSM移動站間的A接口上的信令應包括GSM切換到UMTS所需的UMTS信息單元。
　　· 在從UMTS切換到GSM時，基于CGI的目的蜂窩從UTRAN發送到MSC。CGI指明了目的MSC和目的蜂窩。
　　· 在從GSM切換到UMTS時，基于CGI的目的蜂窩從BSS發送到MSC。CGI指明了目的UMTS MSC和目的RNC。
　　如果UMSC和MSC位于同一“物理”節點，UMSC與MSC間不需要MAP和ISUP信令。
4.2 分組交換域切換和漫游的原理
　　即使現在沒有GPRS，運營商也可以在建立UMTS網前先建立GPRS網絡。因此UMTS核心網需要和傳統的分組網相連。和電路交換的情況一樣，UMTS應以最簡單的方式完成它與其它網絡的切換和漫游，對GPRS網絡和標準盡量少地改動，即GSN間的切換功能。另外，提供UMTS業務的運營商也允許使用現有的用戶描述(profile)和網絡接口接入到GPRS網絡。
　　從圖3中可以看出，在傳統分組交換和UMTS分組交換業務間提供交互功能，Iu上的信息交換必須提供必需參數以使核心網能夠通過Gn接口進行用于切換的通信。和電路交換一樣，在第二代系統與UMTS間提供無縫漫游。

　　即使在GSM與UMTS間切換后，激活的PDP上下文仍駐留在相同的GGSN中。它相應于電路交換的歸屬概念，但要注意到分組會話長期保持活躍，而歸屬 MSC只在呼叫期間保持。
　　假設UMTS CN有一內部結構包含邏輯的GGSN和SGSN節點，系統間GGSN－SGSN接口上的信令應是GSM系統和UMTS的Gn的共同進化，即當Gn在GSM中進化時，Gn應包括互操作所需任意新的或更新的信息。
　　相應的SGSN－SGSN系統間的接口也應一起進化。
4.3 從UMTS切換到GSM的要求
　　當UE完成切換到GSM后，和在不同位置區域的不同蜂窩間的切換有關的GSM業務要求就作為基準。對UMTS到GSM的切換，不需要它有比已普遍接受的GSM內的切換更嚴格的業務要求。應定義允許UE和GSM基準一樣快速檢測性能的方法，即象GSM移動站完成GSM內的切換那樣，快速地檢測出潛在的GSM切換的候選者。應有方法允許UE和GSM基準一樣檢測出相同數量的GSM切換的候選者，即象GSM移動站完成GSM內的切換那樣，檢測出一樣多的GSM切換的候選者。若UMTS到GSM的切換引起連接損耗，它應滿足相應于GSM內切換的業務要求。從UMTS切換到GSM期間引起業務性能的下降應不大于GSM內切換引起的業務性能下降。
　　UMTS語音信道切換到GSM將引起GSM語音終端業務連接。任何基于缺省UMTS語音編譯碼器的呼叫應映射到FR GSM語音編譯碼器。在終端和GSM網絡支持AMR/EFR/HR的情況下，由運營者選擇適當的映射。此原則也適用于緊急呼叫。
　　短消息業務和蜂窩廣播對切換沒有要求。在切換期間不進行傳真業務的傳輸。切換對USSD業務的影響應不大于GSM內的切換對其的影響。
　　應允許面向連接的UMTS數據承載業務切換為GSM中適當的GSM/GPRS承載業務。UMTS數據承載業務映射為適當的GSM/GPRS承載業務依賴于許多因素，如數據的速率，時延的限制，差錯率等。對應用應提供指示在切換后最低可接受的業務QoS的方法。應定義限制切換時暫時的性能下降的方法，使其滿足GSM對面向連接的數據承載業務的性能要求。在GPRS和UMTS間需要切換用戶的上下文(context)。獨立于所使用的空中接口，用戶應保持和外部網絡的連接。多媒體業務涉及多個承載業務，當某些UMTS承載業務不能切換為GSM/GPRS時，應允許其它的承載業務切換來保持多媒體業務。
　　當UMTS支持GSM的補充業務時，切換應不影響補充業務，至少在GSM和UMTS網絡是同一個運營商時要滿足此條件。
4.4 從GSM切換到UMTS的要求
　　從GSM切換到UMTS所引起的暫時性能下降應不大于GSM間切換所引起的暫時性能下降。AMR、EFR、FR和HR呼叫應映射為缺省的UMTS語音編譯碼器。短消息業務和蜂窩廣播對切換沒有要求。在切換期間不進行傳真業務的傳輸。在GSM中，USSD是連接模式的終端業務，來自UE的USSD可以終止于局部MSC、VLR或HLR，因此不需要切換到UMTS。
　　GSM數據承載業務包括電路交換數據承載和分組交換數據承載。應允許GSM電路交換數據承載切換為UMTS面向連接的數據承載業務。對應用應提供指示在切換后最低可接受的業務QoS的方法。若UMTS網絡不能提供，就不進行切換。應定義限制切換時暫時的性能下降的方法，使其滿足GSM對電路交換數據承載的性能要求。對分組交換數據承載，在GPRS和UMTS間需要切換用戶的上下文。獨立于所使用的空中接口，用戶應保持和外部網絡的連接(internet,intranet)。QoS的任何改變都應在業務接入點上看到，作為網絡重新協商的QoS。如果支持的QoS不能接受，終端可以終止連接。應定義限制切換時暫時的性能下降的方法，使其滿足GSM對分組交換數據承載的性能要求。
　　當UMTS支持GSM的補充業務時，切換應不影響補充業務，至少在GSM和UMTS網絡是同一個運營商時要滿足此條件。
4.5 PS域在GPRS/UMTS切換時對數據檢索的要求
　　在GPRS與UMTS間切換時要提供與2G－SGSN間RA更新時同樣的可靠性。因此2G－GSGN與SRNC間的數據檢索應保證和兩個2G－SGSNs間的數據檢索一樣。在兩個2G－SGSNs間，數據檢索由Gn接口執行，即通過GTP－u/UDP/IP。為了不改動2G－SGSN與SRNC間的數據檢索，2G－SGSN應保持相同的協議棧。
　　在GPRS/UMTS切換時對數據檢索所采用的解決辦法：
　　對控制平面：由于通過GTP－c傳輸的一些參數只與CN有關，因此在3G－SGSN內需要終止GTP－c與2G－SGSN間的信令交換，在3G－SGSN與SRNC間使用Iu接口的RANAP信令。
　　對用戶平面：由于數據檢索的計費由3G－SGSN執行，所以SRNC與2G－SGSN間的數據交換也由3G－SGSN處理(兩個GTP通道：SRNC與3G－SGSN及3G－SGSN與2G－SGSN)。這將保證：在2G－SGSN向SRNC發送用戶數據時3G－SGSN能增加計費計數；在SRNC向2G－SGSN發送用戶數據時3G－SGSN能減少計費計數，以避免此數據兩次計費。
　　我國電信對第三代移動通信系統的希望是：全球統一的標準、頻率利用率高、覆蓋效率好、建網要經濟、要有足夠的靈活性、良好的EMC性能、容易從第二代過渡。與第二代移動通信系統間互相漫游和切換的問題是第三代移動通信系統必須解決的問題。必須根據兩種系統的不同特點，提出簡單有效的切換方式，保證通信的質量。
參考文獻
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4 3G TS 23.121 Architectural Requirements for Release 1999 3GPP 99.10
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