3G与PHS融合的实现方式

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　　截至2005年年底，我国PHS网络已经拥有近9000万的用户，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网络能够更早放号运营、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，因此3G与PHS的融合和补充便成为业界探讨的重点之一。
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网、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1所示。图1中，Node B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；MSC Server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。

图1　融合核心网的组网结构

　　(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.931，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。

图2　增强SHLR的组网结构

　　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MSC Server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。

图3　增强SHLR的位置登记过程

　　(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。

图4　增强SHLR的被叫流程

　　3G网络的MGW设备接收到外网呼入的一个呼叫时，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。

图5　双振铃的组网结构

　　(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。

图6　双振铃业务呼叫过程

　　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，其投资将不断减少，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网络投入资金减少的情况下以及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)。