摘要：SR-LTE通信方式是一種LTE與CDMA的混合通信方式，在國(guó)內(nèi)外的的運(yùn)營(yíng)商都有這種應(yīng)用。如中國(guó)電信，美國(guó)運(yùn)營(yíng)商Version Wireless均采用這種技術(shù)進(jìn)行LTE與CDMA混合組網(wǎng)。以本文介紹SR-LTE終端測(cè)試中的基本信令流程，并以中國(guó)電信的A芯片和B芯片終端為例，分析兩種終端的不同信令行為。

SR-LTE（Single Radio LTE）是LTE與CDMA 1xRTT的一種混合模式，SR是單射頻的簡(jiǎn)稱(chēng)，顧名思義SR-LTE的技術(shù)特點(diǎn)是使用一套接收機(jī)硬件，實(shí)現(xiàn)LTE與1xRTT同時(shí)待機(jī)，通信時(shí)分復(fù)用。在SR-LTE出現(xiàn)之前，業(yè)界普遍采用的是SVLTE（simultaneous voice and LTE）通信模式，SVLTE通信模式的特點(diǎn)是具有兩套獨(dú)立射頻收發(fā)機(jī)，實(shí)現(xiàn)LTE與1xRTT的獨(dú)立通信，LTE與1xRTT是兩個(gè)完整的獨(dú)立模塊，可以獨(dú)立工作同時(shí)通信，互不干擾。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行簡(jiǎn)單，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)側(cè)變動(dòng)小。但這種方案有其缺點(diǎn)之處，由于LTE和1xRTT需要兩套獨(dú)立的硬件，其運(yùn)行功耗較高，對(duì)終端續(xù)航時(shí)間造成較重負(fù)擔(dān)，而且終端的成本上升。由于用戶(hù)應(yīng)用的復(fù)雜化，用戶(hù)體驗(yàn)的瓶頸日益轉(zhuǎn)移到終端側(cè)，SVLTE的缺點(diǎn)就更加明顯。SR-LTE采用單射頻硬件，在LTE連接態(tài)和空閑態(tài)下，SR-LTE終端會(huì)周期性地，短暫終端與LTE的連接，而轉(zhuǎn)去監(jiān)聽(tīng)1xRTT尋呼信道。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是使用同一套接收機(jī)硬件，功耗小，成本低，在目前業(yè)界逐漸成為代替SVLTE的首選方案。SR-LTE技術(shù)需要LTE與CDMA工作信令相互配合， 而且由于在LTE工作過(guò)程中需要周期性監(jiān)聽(tīng)CDMA尋呼，對(duì)LTE數(shù)據(jù)性能會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

1 SR-LTE典型工作流程

下面以一個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景為例子，介紹SR-LTE的基本信令流程。在這個(gè)例子中，先后完成以下的信令過(guò)程：1）網(wǎng)絡(luò)搜索，2）LTE注冊(cè)，3）CDMA 1xRTT注冊(cè)，4）CDMA尋呼，5）終端觸發(fā)LTE ESR過(guò)程，6）終端接通CDMA 1XRTT通話(huà)，7）經(jīng)過(guò)一段時(shí)間CDMA 1XRTT通話(huà)掛斷，8）終端恢復(fù)到LTE連接狀態(tài)，LTE數(shù)據(jù)得以繼續(xù)。

1）終端初始化后進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)搜索狀態(tài)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)對(duì)SR-LTE的支持情況，終端通過(guò)獲取

LTE SIB8廣播消息中的 csfb-SupportForDualRxUEs和csfb-RegistrationParam1xRTT來(lái)判斷。若csfb-SupportForDualRxUEs=true，則UE工作在1xCSFB模式，若csfb-SupportForDualRxUEs=false，且csfb-SupportForDualRxUEs=true，則UE工作在SR-LTE模式。

2）終端在網(wǎng)絡(luò)搜索成功后開(kāi)始LTE注冊(cè)過(guò)程，如圖1所示，為標(biāo)準(zhǔn)LTE注冊(cè)流程，在此流程中，網(wǎng)絡(luò)需要獲知手機(jī)對(duì)SR-LTE的支持情況，以判斷終端下一個(gè)過(guò)程的信令行為。終端上報(bào)的UE Capability Information消息會(huì)攜帶終端對(duì)SR-LTE的支持情況，網(wǎng)絡(luò)通過(guò)檢查此消息中interRAT_Parameters的cdma2000_1xRTT參數(shù)，若rxConfig1xRTT=dual，則表示終端當(dāng)前工作在SR-LTE狀態(tài)，若rxConfig1xRTT=single，則表示終端當(dāng)前工作在非SR-LTE狀態(tài)。如圖2所示，這個(gè)終端在第一次LTE注冊(cè)時(shí)處于非SR-LTE狀態(tài)。LTE附著完成后，激活默認(rèn)承載，進(jìn)入LTE Connected狀態(tài)（LTE在線）。

圖1

圖2

3）在SR-LTE注冊(cè)完成后，終端進(jìn)行CDMA注冊(cè)。

4）在1xRTT注冊(cè)完成后，網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起CDMA尋呼消息。

5）根據(jù)3GPP TS 23.272定義，當(dāng)終端收到1xRTT尋呼，UE應(yīng)在發(fā)送1xRTT尋呼消息前，通知LTE網(wǎng)絡(luò)中斷LTE數(shù)據(jù)通信，這是通過(guò)UE向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送Extended Service Request消息來(lái)實(shí)現(xiàn)，流程如如圖3所示。UE發(fā)起LTE連接請(qǐng)求，在UE發(fā)送的ESR消息中，攜帶ServiceType=Mobile Terminating CS Fallback（或者1xCS fallback），如圖4所示。如呼叫是終端發(fā)起的，則ServiceTpye=Mobile Originating CS Fallback（或者1xCS fallback）。在ESR消息發(fā)送完成后，網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送RRCConnectionRelease消息，釋放LTE RRC信令。

圖3

圖4

6）終端接通CDMA呼叫，這時(shí)LTE連接中斷。

7）終端保持CDMA通話(huà)一段時(shí)間后，掛斷CDMA通話(huà)。

8）終端在結(jié)束CDMA通話(huà)后，重新發(fā)起LTE注冊(cè)，之后觸發(fā)Tracking Area Update過(guò)程，并重新建立PDN連接。如圖5所示。

圖5

2.1 A芯片終端與B芯片終端的SR-LTE信令行分析

A芯片與B芯片是當(dāng)前SR-LTE技術(shù)的主流芯片解決方案，兩種芯片的SR-LTE工作流程有所差異，以下我們以中國(guó)電信的A芯片與B芯片 SR-LTE終端為例，分析兩種終端的信令行為差異。

2.2 A芯片終端與B芯片終端開(kāi)機(jī)選網(wǎng)的差異

開(kāi)機(jī)注冊(cè)過(guò)程，A芯片終端采用LTE優(yōu)先注冊(cè)，LTE注冊(cè)完后再做CDMA注冊(cè)。B芯片終端選網(wǎng)注冊(cè)沒(méi)有優(yōu)先關(guān)系，先注冊(cè)到LTE網(wǎng)絡(luò)或者1xRTT網(wǎng)絡(luò)都可能發(fā)生。一般來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)注冊(cè) 會(huì)采取LTE優(yōu)先，因?yàn)榭梢栽贚TE注冊(cè)流程中可以判斷LTE網(wǎng)絡(luò)是否支持VoLTE，進(jìn)而決定是否需要回落到1xRTT進(jìn)行語(yǔ)音通話(huà)。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，一般采用先LTE后1xRTT注冊(cè)的方式。

B芯片終端開(kāi)機(jī)注冊(cè)過(guò)程可以先注冊(cè)LTE，也可以先CDMA。如果先進(jìn)行LTE注冊(cè)，在LTE注冊(cè)完成后，B芯片終端會(huì)中斷LTE連接，進(jìn)行1xRTT注冊(cè)，在1xRTT注冊(cè)完成后，發(fā)起第二次LTE注冊(cè)，重新回到LTE網(wǎng)絡(luò)。如果終端先注冊(cè)CDMA，在終端完成CDMA注冊(cè)后再進(jìn)行LTE注冊(cè)，則LTE注冊(cè)可以一次完成。兩種工作方式都是正常行為，取決于終端所在網(wǎng)絡(luò)的情況而異。

2.3 A芯片終端與B芯片終端開(kāi)機(jī)狀態(tài)的差異

A芯片終端和B芯片終端開(kāi)機(jī)時(shí)的狀態(tài)有所差異。A芯片終端開(kāi)機(jī)時(shí)，有可能處于兩種狀態(tài)，一種是SR-LTE狀態(tài)，另一種是非SR-LTE狀態(tài)。如果終端處于SR-LTE狀態(tài)，則在UE LTE注冊(cè)過(guò)程中，UE Capability Information中攜帶的cdma2000_1xRTT參數(shù)，rxConfig1xRTT=dual，網(wǎng)絡(luò)收到此消息后，知道終端已處于SR-LTE模式。若UE Capability Information中攜帶的cdma2000_1xRTT參數(shù)，rxConfig1xRTT=single，則表示終端處于非SR-LTE狀態(tài)，終端在完成LTE注冊(cè)后，會(huì)重置modem進(jìn)行模式切換，進(jìn)入SR-LTE模式并發(fā)起第二次LTE接入。所以，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)收到Capability Information中攜帶的cdma2000_1xRTT參數(shù)，rxConfig1xRTT=single，注冊(cè)完成后，應(yīng)下發(fā)RRCConnectionRelease消息，使網(wǎng)絡(luò)側(cè)處于RRC IDLE狀態(tài)，等待終端的第二次接入，避免終端發(fā)起RRCConnectionRequest消息時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)仍處于RRC CONNECTED狀態(tài)，出現(xiàn)狀態(tài)機(jī)錯(cuò)誤。對(duì)于B芯片終端，則每次開(kāi)機(jī)的時(shí)候，都是處于SR-LTE狀態(tài)，不會(huì)有模式切換的情況。

2.4 從LTE注冊(cè)過(guò)渡到CDMA注冊(cè)之間的差異

如果A芯片終端和B芯片終端都采取先LTE后CDMA的注冊(cè)方式，兩者的初始狀態(tài)都是SR-LTE模式，則終端在LTE注冊(cè)過(guò)程中終端上報(bào)的UE Capability Information消息interRAT_Parameters的cdma2000_1xRTT參數(shù)均為rxConfig1xRTT=dual。

A芯片終端在LTE注冊(cè)完成后，轉(zhuǎn)入進(jìn)行CDMA注冊(cè)，LTE鏈路不中斷。在完成CDMA注冊(cè)后，LTE仍處于原來(lái)的狀態(tài)，不會(huì)重新接入LTE。

B芯片終端開(kāi)機(jī)后直接進(jìn)入SR-LTE模式，在完成第一次LTE注冊(cè)后，B芯片終端會(huì)中斷LTE的通信而進(jìn)行1xRTT的注冊(cè)，而這個(gè)過(guò)程沒(méi)有任何消息通告給網(wǎng)絡(luò)側(cè)，這會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)側(cè)認(rèn)為B芯片終端還是注冊(cè)在網(wǎng)絡(luò)中。而當(dāng)B芯片完成1xRTT注冊(cè)后，會(huì)重新發(fā)起LTE注冊(cè)請(qǐng)求，在RRCConnectionRequest消息中攜帶的注冊(cè)類(lèi)型為“MO Signaling”，由于網(wǎng)絡(luò)側(cè)認(rèn)為B芯片終端仍然注冊(cè)在網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)它收到注冊(cè)類(lèi)型為“MO Signaling”的RRCConnectionRequest消息會(huì)認(rèn)為UE狀態(tài)錯(cuò)誤。針對(duì)這種情況，網(wǎng)絡(luò)側(cè)需要對(duì)這種行為進(jìn)行識(shí)別。

上述兩者行為的區(qū)別在于，A芯片與B芯片在第一次注冊(cè)LTE網(wǎng)絡(luò)后的信令行為不一樣，A芯片終端會(huì)做直接做1xRTT注冊(cè)而不會(huì)把LTE中斷（無(wú)需重做LTE接入），而B(niǎo)芯片終端會(huì)中斷LTE連接做1xRTT注冊(cè)，在1xRTT注冊(cè)完成后，重新接入LTE。所以網(wǎng)絡(luò)側(cè)必須對(duì)這兩種方式進(jìn)行適配，否則會(huì)產(chǎn)生狀態(tài)錯(cuò)誤。我們?cè)趯?shí)現(xiàn)中采用延時(shí)監(jiān)控的方式解決這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)LTE注冊(cè)完成后，網(wǎng)絡(luò)側(cè)暫時(shí)不釋放RRC信令（不發(fā)RRCConnectionRelease），然后等待1xRTT的注冊(cè)，如果是B芯片終端，終端完成1xRTT注冊(cè)后會(huì)重新發(fā)起LTE隨即接入，向網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送preamble消息。這時(shí)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)捕捉到preamble消息，在回應(yīng)RAR消息前，網(wǎng)絡(luò)側(cè)內(nèi)部釋放掉RRC信令（注意，此時(shí)的操作是網(wǎng)絡(luò)側(cè)內(nèi)部釋放RRC信令，而不發(fā)送RRCConnectionRelease消息給終端），使得網(wǎng)絡(luò)側(cè)RRC狀態(tài)機(jī)恢復(fù)到RRC IDLE狀態(tài)，然后再發(fā)送RAR消息。這樣就保證了了在收到終端的RRCConnectionRequest消息時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)處于正確的狀態(tài)。針對(duì)A芯片終端，由于終端不會(huì)中斷LTE，所以在1xRTT注冊(cè)完成后，終端是不會(huì)重新發(fā)起LTE隨機(jī)接入的，網(wǎng)絡(luò)側(cè)在完成1xRTT注冊(cè)后，開(kāi)始定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器超時(shí)后，如在這個(gè)過(guò)程中，沒(méi)有收到preamble消息，則表明終端并非B芯片終端，網(wǎng)絡(luò)側(cè)會(huì)認(rèn)為SR-LTE整個(gè)注冊(cè)流程已經(jīng)完成。

3 羅德與施瓦茨的SR-LTE協(xié)議測(cè)試解決方案

羅德與施瓦茨公司的LTE協(xié)議測(cè)試儀CMW-PCT是一種通用的協(xié)議測(cè)試解決方案，不但能支持2G/3G/4G的協(xié)議一致性測(cè)試，還能廣泛支持世界主流運(yùn)營(yíng)商的定制化協(xié)議測(cè)試。R&S SR-LTE協(xié)議測(cè)試方案，使用CMW500 PCT作為網(wǎng)絡(luò)仿真器，如圖6所示。CMW-PCT協(xié)議測(cè)試儀的特點(diǎn)是能支持多種不同制式小區(qū)的模擬，SR-LTE解決方案可以同時(shí)模擬FDD-LTE小區(qū)，TDD-LTE小區(qū)，1xRTT小區(qū)以及eHRPD小區(qū)，實(shí)現(xiàn)不同的通信場(chǎng)景，模擬運(yùn)營(yíng)商真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀況。能對(duì)SR-LTE終端的選網(wǎng)，注冊(cè)，數(shù)據(jù)通信，語(yǔ)音呼叫，4G-3G切換等場(chǎng)景進(jìn)行仿真模擬。羅德與施瓦茨的SR-LTE信令測(cè)試方案已成為中國(guó)電信、美國(guó)Verizon Wireless等主流SR-LTE方案運(yùn)營(yíng)商官方認(rèn)證的測(cè)試平臺(tái)，用于運(yùn)營(yíng)商終端入網(wǎng)測(cè)試（Operator Acceptance Test）。

圖6

羅德與施瓦茨公司的CMWmars協(xié)議分析工具，具有強(qiáng)大的日志分析功能，可以分析LTE、1xRTT、eHRPD的空口信令，以及調(diào)試打印信息。這個(gè)工具具有強(qiáng)大的可視化功能，以直觀的方式顯示信令消息流程，顯示消息內(nèi)容結(jié)構(gòu)以及原始數(shù)據(jù)。CMWmars還具有強(qiáng)大的消息過(guò)濾，檢索，消息關(guān)聯(lián)分析等能力，并支持編輯腳本對(duì)消息進(jìn)行分析和提取。

圖7

4 小結(jié)

本文介紹了SR-LTE的基本信令流程，并分析對(duì)比了A芯片終端與B芯片終端的信令行為差異。最后，我們簡(jiǎn)單介紹了羅德與施瓦茨公司的SR-LTE協(xié)議測(cè)試方案。