手机空闲状态行为.docx
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手机空闲状态行为.docx
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手机空闲状态行为
手机空闲状态行为
1概述
无线资源的稀少不允许系统中的每个用户在所有时刻都拥有自己的业务信道(TCH),只有在用户需要时才分配给他信道。
这就产生了专用模式和空闲模式的基本区别,这两种模式是移动电话的基本概念。
当移动台能控制一个TCH时,它才被认为处于专用模式。
这对应于移动台和基站间有可能进行全双向、点对点传输的阶段,规范中把TCH和SACCH称为专用信道。
当一个移动台加了电,但不处于专用模式,则认为它处于空闲模式。
然而移动台并不是真的空闲,它必须保持与基站的联系,为了侦听寻呼消息而监听基站发送的消息,监视无线环境以估计它们的质量并选择最合适的小区。
另外小区广播短消息业务也是提供给处于空闲模式的移动台。
空闲模式和专用模式间的转换要求在移动台和基站之间交换一些信息,这个过程成为“接入过程”。
在这个过程中,移动台指示网络它需要一个连接,反过来网络指示移动台可以占用那个专用信道。
所有这些用法要求称之为“公共信道的特定传输方法”。
空闲模式下手机行为主要包括以下几个方面:
∙网络选择
∙小区选择和小区重选
∙位置更新
2网络选择
在选择服务网络和选择服务小区间的不同是:
前者由用户控制,后者是完全自动的。
对于移动台,真正要做的是选择一个服务小区。
一、什么情况下手机会进行网络选择
移动台总是优先选用归属网络(HPLMN)。
当不在归属网络的覆盖区时,手机会进行拜访网络(VPLMN)的选择。
即使在漫游情况下,移动台仍会周期性地做寻找归属网络的尝试。
∙开机或者进入覆盖区后手机自动启动网络选择;
∙用户任何时候都可以启动手工选择网络;
∙国内漫游时周期性寻找归属网络;
注意:
国内漫游时,移动台会周期性地做接入归属网络的尝试,其周期值T存在SIM卡里(如SIM卡里没有,则用缺省值30分钟)。
二、如何判断选择网络成功
移动台选择网络成功的标志是:
∙在该网络上找到了合适的驻留(Campingon)小区;
∙成功地进行了位置更新;
三、需要灵活处理的PLMN表
1、“禁止的PLMN”表(公共陆地移动网络)
这张表的内容实际是:
动态建立哪些根据预约不可接入的PLMN表,而且此表根据移动台完成的接入尝试结果而不断进行更新,并存储于SIM卡的永久内存中(不会因为移动台的关电而丢失)。
协议中将该表限制为四个条目,并不排除在ME上存储一个更长的列表(但它们在关电时会丢失)。
2、“拒绝接入的PLMN”表
该表存储于移动设备ME(而不是SIM卡)中,在自动模式中,要介入网络选择过程,它包含由于国内漫游限制,以前所拒绝接入的位置区标识。
属于表中所列位置区的所有小区都不再被选择,而且如果所有找到的小区都属于此类,该PLMN在自动模式中就不能被尝试。
这个列表是作为位置更新被合适原因拒绝的结果所填充的(但该PLMN不被列入“禁止的PLMN”表中),当移动设备关电或者SIM卡被移去时,该列表就被擦除了。
3、“可找到的PLMN”表
该表存储所找到的能提供普通业务的的PLMN,不管该PLMN是否是“禁止的PLMN”表中的内容。
这个“可找到的PLMN”表以明确的名字显示(如中国移动、中国联通等),并且明确告诉用户它们是否在“禁止的PLMN”表中。
用于手工模式进行网络选择。
4、“优选PLMN”表
该表存储于SIM卡的永久内存中,可容纳八个条目,包括按优选权顺序排列的一些PLMN标识,并由用户控制。
本地PLMN通常是优选权最高的,但并未规定它必须位于表的首位。
四、移动台选网的方式
如果移动台已经处于普通业务模式,它只在它的服务PLMN中进行小区选择,而不管其它PLMN。
只有两种情况下PLMN会发生改变:
用户自己决定改变时,或者移动台发现这个PLMN已经不能支持普通业务了(例如移动台已经离开该PLMN覆盖区)。
有两种选择PLMN的方式可供用户进行选择:
人工模式和自动模式。
这两者都有一些共同点,例如加电时首先尝试选择的PLMN都是本地PLMN,而不管以前的历史(即使移动台通过查询SIM卡知悉,当前用户是在另一个PLMN中注册);另一个共同点就是“禁止的PLMN表”。
1、手工模式
在人工模式下,移动台通过选择“可找到的PLMN”表中的任何一个PLMN,即使它是“禁止的PLMN”表中的内容,直到找到一个能够提供普通业务的PLMN,如果所有尝试都失败,则进入“受限业务”状态。
2、自动模式
在自动模式下,完全由移动台根据“优选PLMN”表进行自动尝试选择哪一个PLMN,它是从“优选的PLMN”表中的第一个PLMN(它位于“可找到的PLMN”表中,而不在“禁止的PLMN”表中)开始尝试的。
对于失败的处理如下:
预约时不允许的PLMN将被标识,并置于“禁止的PLMN”表中,以后不在被自动选择,除非发现超过四个PLMN,但没有一个被预约允许,移动台可能以周期循环方式重写“禁止的PLMN”表。
在其它失败的情况下,移动台必须按“优选PLMN”表中的次序尝试其它可能的PLMN。
如果移动台找到的PLMN不在“优选PLMN”表中,则它不能确定该PLMN的状态,于是这些PLMN不会被选择。
这就存在如果“优选PLMN”为空的情况下,手劲会回到“受限业务”状态。
五、移动台在三种业务状态下的行为
1、普通业务状态
在这种状态下,移动台会启动网络选择,无论是手工模式,还是自动模式;
2、受限业务状态
在受限业务模式下,唯一可以使用的业务是紧急呼叫。
协议里规定,受限业务模式下小区的选择通常是独立于PLMN或者位置区的,这个一般性规定有一个例外,那就是当归属PLMN可用于受限业务时,二其它PLMN都不能提供一般业务时。
移动台在此时同时连续监视它接受到的30个强载波信号以寻找新的PLMN。
3、无业务状态
如果移动台找不到任何小区时,它就必须监视带宽内124个载波(对DCS1800,有374个载波),而不仅仅是其它情形中的30个强载波。
3小区选择与小区重选
一、概述
小区选择和小区重选是为了保证MS选择一个最合适的小区且在该小区上能可靠解译BCCH信道下行链路数据,并在上行链路上具有较高的通信率(以便具有在该小区上实现各种通信业务的能力)。
一旦MS选择了某个小区作为服务小区,就可以在该小区上与网络进行通信。
当MS选择了某个小区后,它将调谐到该小区的BCCH信道上,来接收寻呼消息和BCCH信道广播的系统消息,并可通过该小区的RACH信道发出接入请求。
移动台是通过服务小区系统广播消息中“BCCH分配(BA)”表的信息来进行小区重选的。
GSM网络有两个BA表,一个是在BCCH的系统消息中发送的,它包含了在某个物理区域内所使用的BCCH载波,用于空闲模式下MS的小区选择和重选;另一个是在SACCH上系统消息中发送的,用于在专用模式下向MS指示那个BCCH载波用于切换监测。
指的注意的是,MS进入专用模式下时,是通过BA(BCCH)来获得其相邻小区BCCH频点信息,直到收听到第一个BA(SACCH)消息才停止使用。
二、无线电路径损耗准则
1、C1准则
C1=RXLEV-RXLEV_ACCESS_MIN-MAX((MS_TXPWR_MAX_CCH-P),0)
其中:
RXLEV,移动台接受的平均电平,单位为dBm;
RXLEV_ACCESS_MIN,允许移动台接入的最小接收电平,单位为dBm;
MS_TXPWR_MAX_CCH,控制信道最大功率电平,单位为dBm;
P,移动台的最大输出功率,单位为dBm;
对于DCS1800的3类手机,则为:
C1=RXLEV-RXLEV_ACCESS_MIN-MAX((MS_TXPWR_MAX_CCH+POWER_OFFSET-P),0)
其中:
POWER_OFFSET,DCS1800的3类手机所使用的与MS_TXPWR_MAX_CCH相关联的功率偏移值;
2、C2准则
当PENALTY_TIME不等于11111(31)时:
C2=C1+CELL_RESELECT_OFFSET-TEMPORARY_OFFSET×H(PENALTY_TIME-T)
当PENALTY_TIME等于11111(31)时:
C2=C1-CELL_RESELECT_OFFSET
其中:
CELL_RESELECT_OFFSET,小区重选偏置CRO,用来人为地修正小区重选参数C2;
TEMPORARY_OFFSET,临时偏置TO,从计数器T开始计数到计数器T的值达到PENALTY_TIME规定的时间期间,给C2一个负作用的修正;
PENALTY_TIME,惩罚时间PT,决定TO的作用时间;
T,是一定时器,它的初始值为0,当某小区被移动台记录在信号电平最大的六个小区表中时,则对应该小区的计数器T开始计数,精度为一个TDMA帧(约4.62毫秒)。
当该小区从移动台信号电平最大的六个邻区表中去除时,相应的计数器T被复位;
函数H(x)=0,当x<0时;H(x)=1,当x_0时;
三、满足驻留小区的条件
为了获得普通业务,移动台必须驻留在具备以下条件的一个小区里:
∙必须插入SIM卡,并且相应的用户已在小区所属的PLMN签约过;
∙小区不是被“禁止”的;
∙小区的C1值必须大于0;
∙该小区的C1值必须比移动台在同一位置区中发现的其它小区的C1值大;(附加条件)
∙该小区必须是移动台在同一PLMN的不同位置区中发现的任何一个小区经滞后因子加权校正后,C1值最大的一个;(附加条件)
四、小区选择过程
当手机开机或者由盲区进入覆盖区时,手机将寻找PLMN允许的所有频点,并选择合适的小区进行驻留,这个过程称之为“小区选择”。
1、在MS无存储BCCH信息情况下的小区选择
如果移动台并无存储的BCCH消息,它将首先搜索完所有的124个RF信道(如果是双频手机还应搜索374个GSM1800的RF信道),并在每个RF信道上读取接收到的信号强度,计算出平均电平,整个测量过程将持续3~5秒,在这段时间内将至少分别从不同的RF信道上抽取5个测量样点。
MS调谐到接收电平最大的载波上后,将首先来判断载波是否为BCCH载波(通过搜寻FCCH突发脉冲)。
如果是,MS将尝试解码SCH信道来与该载波同步并读取BCCH上的系统广播消息。
若MS可正确解码BCCH数据,并通过数据证实该小区满足驻留小区条件,移动台便可驻留在该小区。
否则,MS将调谐到次高的载波上直到找到可用的小区。
若30个最强的RF信道都被搜索后仍未找到合适的小区,MS将继续监测所有RF信道的信号强度并搜索C1>0且未被禁止接入的BCCH信道,当找到该载波后,MS将选择该小区,而不考虑PLMN识别,在这种情况下,移动台只能进行紧急呼叫。
情况一:
当MS的接入等级被该小区禁止时,并不影响小区选择算法,即当该小区符合要求时,MS仍会选择它为驻留小区。
情况二:
当MS所选小区属于PLMN,但被禁止接入(参数CBA设为“禁止”)或算法C1<0,MS则使用从该小区获得的BA(BCCH)表去搜索这些BCCH载波。
2、在MS有存储BCCH信息情况下的小区选择
若MS在上次关机时,存储了BCCH载波的消息,它将首先搜索已存储的BCCH载波。
若MS可以译码该小区的BCCH数据,但不能驻留该小区,则检查该小区的BA(BCCH)表,若表中所有的BCCH载波都被搜索后,仍未找到合适的小区,则执行无存储BCCH信息的小区选择过程。
五、小区重选过程
当移动台选择某小区为当前服务小区后,在各种条件变化不大的情况下,移动台将驻留在所选的小区中,并继续监测由服务小区的BCCH上系统消息所指示的小区重选邻小区频点配置表中的所有BCCH载波,并在5s至Max{5,((5*N+6)DIV7)*BS_PA_MFRMS/4}s时间内,对每一接收到的BCCH载频的电平进行平均,其中N为BA表中非服务小区的BCCH载频的个数。
在对这些BCCH载波进行监测时,对它们接收电平的测量至少需要5个测来能够样点来进行平均,并应对所有的BCCH载波取同样的测量样点数目,而且分配给每个载波的样点在每个测量周期内应该尽量平均,至少在每分钟内更新最强的6个BCCH载波。
为了降低功耗、节省MS的耗电量,MS还还应在译码寻呼组时测量BA(BCCH)表中各载波的接收电平。
在MS寻呼组出现的期间可获得一些BA(BCCH)表中所包含的BCCH频点和服务小区BCCH频点上的接收电平测量样本值。
在MS例行测量程序中还包括测量目前服务小区BCCH载波的任务。
MS在至少30s内应试图去解码服务小区的BCCH广播的全部系统消息。
MS至少在5分钟内对6个最强的非服务小区的BCCH载波进行BCCH数据块的解码,该数据块包含影响小区重选的参数。
当MS认为一个新的BCCH载波变为六个最强的载波之一时,则至少在30s内对新载波的BCCH数据进行解码。
MS至少在30s内检查新载波的BSIC,以证实监测的是同一个小区,BSIC若发生了变化,MS则认为该载波是一个新载波,并将重新解码该BCCH数据。
在以上情况,MS尽量不中断对PCH的监听。
1、小区重选的触发条件
当发生以下情况时,将触发小区重选(若C2算法尚未激活,则C2=C1):
∙移动台计算某小区(与当前小区属同一位置区)的C2值超过当前服务小区的C2值连续5s;
∙移动台计算某小区(与当前小区不属同一位置区)的C1值超过当前服务小区的C2值与小区重选滞后值(CELL_SELECTION_HYSTERESIS)之和连续5s;若此前15s内有小区重选则不立刻发生小区重选,在新小区的C2值减去5dB后在5s内一直高于服务小区的C2值,启动小区重选;
∙当前服务小区被禁止;
∙MS监测出下行链路故障;
∙服务小区的C1值连续5s小于0;
∙MS随机接入时,在最大重试次数接入尝试仍不成功的情况下;
注意:
在MS进行小区重选之后,并在驻留该小区之前,应译码新小区所有的BCCH数据,根据结果MS将检查影响小区重选的参数是否发生了变化。
当有变化时,MS应判决此时是否依然符合小区重选准则,当条件满足时,MS将驻留该小区。
此时若发现LAI(位置区码)发生了变化,则立即触发位置更新流程。
2、下行链路故障准则
下行链路故障准则基于下行信令链路故障计数器DSC。
当手机驻留在一个小区时,DSC初始化为最接近于90/N的一个整数(N为BS_PA_MFRMS--相同寻呼间复帧数,为基站传输寻呼消息给同一寻呼组MS之间的51TDMA帧复帧数,取值范围:
2~9)。
因而,每当手机试图解码它的寻呼子信道上的消息时,每成功解码一个消息,DSC增加1,但不能超过初始设定的值;若解码消息失败,DSC减4。
若DSC<=0,则发生下行信令链路故障。
下行信令链路故障会导致小区重选。
4参数介绍
小区选择和小区重选主要是手机的行为,所有与时间相关的参数是MS的内部参数,依手机可能各异。
除对PENALTY_TIME的容忍为盻 2 s,其他时间要求的容忍为:
盻 10 %。
但BSC可以通过调整相应的参数来影响手机的小区选择和小区重选。
对于各个厂商而言,由于相关参数设置不一样,导致在相邻小区地段,手机不容易发生小区重选。
影响小区选择和小区重选的参数主要如下:
1、CELL_BAR_QUALIFY
对应数管台“小区”菜单下《小区系统消息表》中“小区禁止允许”,置为“否”时为0;置为“是”为1
2、CELL_BAR_ACCESS
对应数管台“小区”菜单下《小区系统消息表》中“小区存取允许”,置为“是”时为0;置为“否”为1
3、RXLEV_ACCESS_MIN
对应数管台“小区”菜单下《小区系统消息表》中“MS最小接受信号等级”,取值范围:
0~63dB
4、MS_TXPWR_MAX_CCH
对应数管台“小区”菜单下《小区系统消息表》中“MS最大发射功率控制等级”,取值范围:
0~31
5、POWEROFFSET
对应数管台“小区”菜单下《小区系统消息表》中“功率偏移”,取值范围:
0~3(相当于0~6dB)
6、CELL_RESELECT_PARAM_IND
对应数管台“小区”菜单下《小区系统消息表》中“小区重选参数指示”,若置为“是”,表明小区重选参数:
小区禁止允许、小区重选偏移、小区重选临时偏移、小区重选惩罚时间在BCCH上广播,MS以此作为小区重选的依据。
7、CELL_RESELECT_OFFSET
对应数管台“小区”菜单下《小区系统消息表》中“小区重选偏移”,取值范围:
0~63,每级代表2dB。
8、TEMPORARY_OFFSET
对应数管台“小区”菜单下《小区系统消息表》中“小区重选临时偏移”,取值范围:
0~7,每级代表10db。
0→0db,1→10db...6→60db,7→无穷大。
9、PENALTY_TIME
对应数管台“小区”菜单下《小区系统消息表》中“小区重选惩罚时间”,取值范围:
0~31。
每级代表20秒。
0→20秒,...30→620秒。
当取值为31时有另外的含义,此时表明小区重选临时偏移被忽略,且小区重选偏移以一负偏作用于C2。
10、CELL_RESELECT_HYSTERESIS
对应数管台“小区”菜单下《小区系统消息表》中“小区重选滞后参数”,取值范围:
0~14,步长2dB。
11、BS_PA_MFRMS
对应数管台“小区”菜单下《小区系统消息表》中“相同寻呼间帧数编码”,取值范围:
2~9个复帧周期。
如果确认电平波动主要与手机频繁发生小区重选有关,则我们应主要调整上述参数,减少手机发生小区重选的次数。
由于小区选择和重选主要是手机的行为,我们通过调整参数是可以影响手机的行为的。
在主机程序里,没有专门的小区选择和小区重选算法,上述所有参数均是通过系统消息下发给手机的。
至于在NOKIA的小区,手机难以选到我方BSC下的小区,也应主要是上述相关参数设置不合理所致。
在小区重选时主要计算的是C2值,现在我方BSC开局的数据一般CELL_RESELECT_OFFSET和TEMPORARY_OFFSET均设为0,计算得到手机对我方小区的C2=C1。
当手机在NOKIA小区时,尽管服务小区的C1值较低,由于CELL_RESELECT_OFFSET和CELL_RESELECT_HYSTERESIS均是NOKIA小区的系统消息中下发,若上述两值配得较大,最终服务小区的C2值虽小于我方小区的C2值,也难以选上我方小区。
另外,非服务小区的C2值超过服务小区的C2值有一定的时间,一般为5s,是否不同的手机有不同的要求?
这会导致有些手机容易发生小区重选,有些手机却不容易。
当手机选上我方手机时,要减少手机发生重选的次数:
1)增大小区的CELL_RESELECT_OFFSET
2)增大小区的CELL_RESELECT_HYSTERESIS
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