GSM手機(jī)在移動網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)重選行為分析

陳保林

(華為技術(shù)有限公司網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)理部，上海 201206)

0 引言

隨著移動用戶的激增和移動網(wǎng)絡(luò)市場競爭的加劇，運(yùn)營商重組并購風(fēng)起云涌，這就會導(dǎo)致一個運(yùn)營商在一個地區(qū)擁有二個或多個網(wǎng)號的移動網(wǎng)絡(luò)。另外有的運(yùn)營商在經(jīng)營2G網(wǎng)絡(luò)的同時，根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需要，建設(shè)了3G網(wǎng)絡(luò)，這往往需要啟用新網(wǎng)號(MNC)與新號段MSISDN映射， 移動用戶在小區(qū)選擇、重選、PLMN 選擇時，一般會選擇歸屬PLMN 網(wǎng)絡(luò)[1]。但是用戶的歸屬PLMN只有一個，即一個網(wǎng)絡(luò)只能廣播一個網(wǎng)號，這就導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)側(cè)廣播網(wǎng)號和手機(jī)側(cè)多個網(wǎng)號不能匹配，網(wǎng)絡(luò)資源無法共享，即使有多個網(wǎng)絡(luò)，也無法正常提供業(yè)務(wù)[2]。如何解決這個問題，這里研究GSM手機(jī)在不同組網(wǎng)下的小區(qū)重選行為，最終確定了一種切實(shí)可行的方案。

1 小區(qū)重選

當(dāng)GSM手機(jī)完成小區(qū)選擇后，為保證手機(jī)在空閑模式下駐留在合適小區(qū)上，當(dāng)滿足一定條件時手機(jī)將重新選擇其中一個鄰小區(qū)作為服務(wù)小區(qū)，這個過程被稱為小區(qū)重選。當(dāng)發(fā)生以下情況時，將觸發(fā)小區(qū)重選。

① 移動臺計算某小區(qū)（與當(dāng)前小區(qū)屬同一個位置區(qū)）的C2值超過移動臺當(dāng)前服務(wù)小區(qū)的C2值連續(xù)5秒;

② 移動臺計算某小區(qū)（與當(dāng)前小區(qū)不屬同一個位置區(qū)）的C2值超過移動臺當(dāng)前服務(wù)小區(qū)的C2值與小區(qū)重選滯后值（CELL_SELECTION_HYSTERESIS）之和連續(xù)5秒;

③ 當(dāng)前服務(wù)小區(qū)被禁止;

④ MS監(jiān)測出下行鏈路故障;

⑤ 服務(wù)小區(qū)的C1值連續(xù)5秒小于0。

2 不同組網(wǎng)方式下的小區(qū)重選分析

2.1 PLMN網(wǎng)內(nèi)小區(qū)重選

當(dāng)GSM手機(jī)駐留在一個小區(qū)上，開始小區(qū)重選時，手機(jī)將盡快同步和讀取6個信號最強(qiáng)的非服務(wù)區(qū)的BCCH載頻的信息（該BCCH載頻應(yīng)在BA表中）。對于多頻手機(jī)，最強(qiáng)信號載頻可能處于不同的頻段。處于駐留狀態(tài)的移動臺會時刻注意選擇比當(dāng)前小區(qū)更好的小區(qū)，根據(jù)3GPP TS03.22協(xié)議[3]，同一PLMN下手機(jī)的重選根據(jù)路徑損耗準(zhǔn)則C2參數(shù)。

2.2 PLMN網(wǎng)間小區(qū)重選

不同 PLMN小區(qū)重選和同一 PLMN下重選不同,只有在原PLMN的信號已經(jīng)非常低，手機(jī)脫網(wǎng)(即下行信令鏈路故障計數(shù)器DCS為0, 表明無線鏈路失敗)的情況下才會登記上另外一個PLMN小區(qū)．這屬于PLMN重選。根據(jù)3GPP協(xié)議TS03.22[1]中的描述．只有在四種情況下會發(fā)生PLMN的重選。

① ROMING NOT ALLOWED;

② USER RESELECTION;

③ LOSS OF RADIO COVERAGE OF SELECTED PLMN;

④ ON VPLMN OF HOME COUNTRY AND TIMEOUT OCCURS。

MS只能在小區(qū)選擇成功后的PLMN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行小區(qū)重選，不能跨PLMN進(jìn)行小區(qū)重選，只有當(dāng)服務(wù)的PLMN網(wǎng)絡(luò)無信號時，掉網(wǎng)后小區(qū)選擇別的PLMN。至于選擇哪個PLMN是隨機(jī)的，只要電平滿足要求（一般大于-80 dBm）就可以了,且各個PLMN的BCCH列表是間隔開的。

2.3 EPLMN（對等PLMN）網(wǎng)間小區(qū)重選

EPLMN稱為對等公用陸地移動網(wǎng)，它主要解決共享網(wǎng)絡(luò)與原網(wǎng)絡(luò)的用戶駐留和漫游策略。從業(yè)務(wù)的角度來說，它使得不同運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)資源之間，或者同一運(yùn)營商定義的不同PLMN之間可以實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)資源共享。比如在B網(wǎng)絡(luò)信號好的時候，原先登記在A網(wǎng)絡(luò)的用戶的手機(jī)可以根據(jù)保存在SIM卡上的EPLMN的信息自動重選B網(wǎng)絡(luò)。MS用戶在小區(qū)選擇、重選、PLMN 選擇時，一般會選擇歸屬PLMN 網(wǎng)絡(luò)。但是用戶的歸屬PLMN 只有一個（MS從 IMSI 號碼中提取），在多個網(wǎng)絡(luò)同時為一個用戶服務(wù)時，網(wǎng)絡(luò)側(cè)就可以通過對等PLMN列表告訴 MS：當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)與歸屬PLMN 是等同的。這樣移動用戶就可以有更多的選擇，而在用戶做位置更新時帶上其當(dāng)前偵聽到的位置區(qū)小區(qū)信息就不會因?yàn)闅w屬網(wǎng)不同或不兼容而遭到拒絕。移動用戶也就不用重復(fù)地發(fā)起位置更新的請求了。這樣做最大的優(yōu)點(diǎn)就是提高了位置更新的成功率。

見協(xié)議3GPP TS 43.022[4],只要對等PLMN網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的C2大于本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)小區(qū)＋CRH就可以重選到對等網(wǎng)絡(luò)小區(qū)上。

While camped on a cell of the registered PLMN("camped normally"), the MS may need to select a different cell ("normal cell reselection" state). The following events trigger a cell reselection：

① The path loss criterion parameter C1 (see subclause 3.6) indicates that the path loss to the cell has become too high;

② There is a downlink signalling failure(subclause 3.6);

③ The cell camped on (current serving cell) has become barred;

④ There is a better cell (in terms of the path loss criterion C2) in the same registration area, or a much better cell in another registration area of an equivalent PLMN (using the CRH parameter, subclause 3.4);

⑤ A random access attempt is still unsuccessful after "Max retrans" repetitions; "Max retrans" being a parameter broadcast on control channel;

⑥ Upper layers have determined that the network has failed an authentication check (see subclause 3.5.5).

如圖1所示。說明：只要核心網(wǎng)支持EPLMN功能，要實(shí)現(xiàn)該業(yè)務(wù)的配置比較簡單，不需要特殊的配置項，在配了該數(shù)據(jù)以后也不會影響到其他的業(yè)務(wù)。其命令行如下（以某設(shè)備廠家軟交換為例）：

ADD EPLMN：IMSIPFX=k'460001390027000,LIST1=46001f,LIST2=46002f,

即46001和46002是對等的EPLMN網(wǎng)絡(luò)，SIM卡為460001390027000的MS可以自由在這兩張移動網(wǎng)上重選。

圖1 EPLMN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

3 現(xiàn)網(wǎng)模擬測試

模擬測試共選用了5部手機(jī)，測試手機(jī)3部（SEGAM OT260、SEGAM OT460、HUAWEI 626），商用手機(jī)兩部（NOKIA N70、NOKIA N93）。

3.1 同一PLMN下小區(qū)重選

同一PLMN下，執(zhí)行C2準(zhǔn)則要求，5部手機(jī)小區(qū)重選都正常。

3.2 不同PLMN下（沒有配置EPLMN）小區(qū)重選

不同的PLMN下且沒有開啟EPLMN功能的情況下，5部手機(jī)小區(qū)都不能進(jìn)行小區(qū)重選；都需要先掉網(wǎng)再重選網(wǎng)絡(luò)，個別手機(jī)會出現(xiàn)長時間掉網(wǎng)，無法選擇網(wǎng)絡(luò)的情況。

3.3 不同PLMN下（已配置EPLMN）小區(qū)重選

不同PLMN下并開啟EPLMN功能后，Sagem OT460 、華為626、NOKIA N70和NOKIA N93 可以正常進(jìn)行跨PLMN的小區(qū)重選，而Sagem OT260仍然不能跨PLMN小區(qū)重選。

通過分析信令，發(fā)現(xiàn)在位置更新接受的信令中有EPLMN的IE和信息，是MM消息，BSC是完全透傳的。在網(wǎng)元具體實(shí)現(xiàn)上來說，用戶每次作位置更新時,當(dāng) MSC側(cè)完成位置更新的流程后，就通過位置更新接受消息把對等的 PLMN信息下發(fā)給手機(jī)，手機(jī)再把收到的對等PLMN表保存在其SIM卡中。這個功能在PHASE2+中沒有描述，只是在2005年的Release6才定義，所以如果MS不是較新款的手機(jī)，是無法實(shí)現(xiàn)EPLMN功能的。

4 結(jié)語

開通EPLMN功能的網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)EPLMN網(wǎng)絡(luò)間小區(qū)自由重選，其功能需要核心網(wǎng)、手機(jī)等支持。采用EPLMN技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多 PLMN網(wǎng)絡(luò)間手機(jī)終端的自由選擇和小區(qū)重選功能，它使得不同運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)資源之間，或者同一運(yùn)營商定義的不同PLMN之間可以實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)資源共享。

[1] 高瞻,陳賢亮.TD-SCDMA/GSM雙模系統(tǒng)兩模式間小區(qū)選擇的研究[J].通信技術(shù),2008,41(09)：86-88.

[2] 湯宏超,徐洪波.異構(gòu)系統(tǒng)中基于策略的一種小區(qū)選擇方法[J].通信技術(shù),2007,40(12)：319-321.

[3] 3GPP TS 24.008 V6.3.0.3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Core Network; Mobile radio interface Layer 3 specification; Core network protocols[S].[s.l.]：3GPP,2003.

[4] 3GPP TS 43.022, V4.3.0. Functions Related to MS in Idle Mode and Group Receive Mode[S].[s.l.]：3GPP,2001.