第十一章空閑狀態(tài)

1、山東移動通信有限責任公司第十一章 手機空閑狀態(tài)概述當手機開機后，系統(tǒng)并不會在空閑模式下為手機分配一個固定的信道。但在空閑模式下，手機能實現(xiàn)隨時接入系統(tǒng)或被系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)是尤為重要的。手機開機后，立即試圖連接GSM網(wǎng)絡(luò)，手機將尋找合適的小區(qū)，隨即將頻率調(diào)諧到控制信道接收系統(tǒng)信息。當手機在空閑狀態(tài)時，它總是在通過信號強度算法，試圖定位最好的小區(qū)。在空閑模式下，手機通過接收系統(tǒng)BCCH信道發(fā)送的控制信息，進行相應(yīng)管理。所有主要的控制信息均通過小區(qū)中BCCH信道發(fā)送，這些信息由每個小區(qū)控制。此外，為實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中的任何地點均可接入系統(tǒng)，手機應(yīng)該能選擇一個基站，聽取系統(tǒng)信息，并向系統(tǒng)注冊當前位置區(qū)，以便手機在被

2、叫時能正常接續(xù)。高成功率接入系統(tǒng)當接入系統(tǒng)時，手機總是占據(jù)最能保證其在上下行鏈路上都能成功通信的小區(qū)。這是通過空閑模式下小區(qū)選擇和小區(qū)重選的算法實現(xiàn)的。這些算法主要根據(jù)信號強度，保證手機選擇最合適的小區(qū)。能夠滿足相應(yīng)條件的小區(qū)就是適合的。占據(jù)最合適的小區(qū)，就更能保證手機與系統(tǒng)成功通信的可能性。小區(qū)選擇和重選算法由參數(shù)設(shè)置來控制。通過參數(shù)設(shè)置，可以設(shè)定一個小區(qū)對手機有更強或更差的吸引力。這樣可以象通話模式一樣控制手機。正確的參數(shù)設(shè)置可以使手機在空閑和通話模式下都使用相同的小區(qū)?？刂茖ず糌摵稍诳臻e模式下，每當手機改變位置區(qū)時，它都會通過位置更新通知網(wǎng)絡(luò)。這樣網(wǎng)絡(luò)能夠知道手機確切的位置信息。當系統(tǒng)接

3、收到一個呼叫時，就能知道在那個位置區(qū)內(nèi)尋呼該手機。系統(tǒng)不需要在整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)尋呼手機，這樣可以減少系統(tǒng)負荷。如果手機沒有響應(yīng)第一次尋呼，網(wǎng)絡(luò)就會發(fā)送第二次尋呼消息。手機也會周期性地和在開關(guān)機時通過位置更新，來通知網(wǎng)絡(luò)它最新的狀態(tài)。這樣會制止網(wǎng)絡(luò)在手機關(guān)機或離開服務(wù)區(qū)時不必要的尋呼。這同樣也是系統(tǒng)不必要的負荷?？臻e模式低功率消耗在空閑模式下，手機有時會監(jiān)聽所在小區(qū)的系統(tǒng)信息，或測量相鄰小區(qū)的信號來決定是否小區(qū)重選。但是，在大部分時間里，手機處于“睡眠狀態(tài)”，功率消耗很低。這也稱為不連續(xù)接收（DRX）。技術(shù)描述手機在空閑模式下不斷地測量服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)的BCCH載頻，來決定選擇哪個小區(qū)。必要的話，它

4、將通過位置更新在所選小區(qū)的位置區(qū)內(nèi)登記。目的有三： 能使手機接收到系統(tǒng)信息。 通過所選小區(qū)的隨機接入信道（RACH），手機可以發(fā)起呼叫。 系統(tǒng)知道手機所在服務(wù)區(qū)（除非手機在“限制服務(wù)”狀態(tài)），這樣可以發(fā)起尋呼?？臻e模式下的任務(wù)可分成四個過程： PLMN選擇 小區(qū)選擇 小區(qū)重選 位置更新過程關(guān)系如圖11-1描述。自動/手動模式通知用戶用戶選擇PLMN服務(wù)通知用戶PLMN選擇PLMN選定PLMN可用小區(qū)選擇初始選定小區(qū)新LA小區(qū)重選位置更新響應(yīng)小區(qū)、LA改變周期性登記位置更新圖11-1全部空閑模式過程PLMN選擇當手機開機或從盲區(qū)返回時，將進行PLMN選擇。首先它將試圖選擇最后登記的PLMN。如果

5、登記成功，手機將在顯示屏上顯示PLMN，這樣就可以發(fā)起和接收呼叫了。如果沒有最后登記的PLMN或者它不可用，手機就會選擇另外一個PLMN，自動或手動模式根據(jù)操作模式的設(shè)定。自動模式使用一個按優(yōu)先級排列的PLMN名單，而在手動模式下手機提供所有可用PLMN，由用戶來決定。手機通常會選擇歸屬的PLMN。然而也可以選擇其他的PLMN，比如沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋時。當手機發(fā)現(xiàn)一個合適的小區(qū)并且位置更新要求被接受時，它將在此PLMN中登記。為了能使用系統(tǒng)，登記必須成功，如果手機在同一個PLMN的同一個位置區(qū)內(nèi)則無需執(zhí)行位置更新。自動模式自動模式下，如果沒有最后登記的PLMN或者它不可用，手機會按照以下順序選擇一個

6、PLMN（如果可用并允許）：1. 歸屬PLMN2. 用戶身份卡（SIM）里按優(yōu)先級存儲的PLMN。3. 隨機選擇接收信號強度高于-85dBm的其他PLMN。4. 按信號強度遞減順序的其他所有PLMN。手動模式手動模式下，手機首先選擇登記的PLMN或歸屬PLMN。如果登記失敗或者用戶重新選擇PLMN，手機會提供所有可用的PLMN。用戶就能選擇一個PLMN，手機就在此登記。如果所選的PLMN不允許使用，用戶將被告知選擇另外一個。手機用戶可以隨時要求手機選擇和登記在另外一個可用的PLMN上。這可以通過自動或手動模式實現(xiàn)（根據(jù)用戶的設(shè)定）。國內(nèi)網(wǎng)間漫游如果國內(nèi)網(wǎng)間漫游允許的話，手機可以在本國內(nèi)選擇和登

7、記在另一個PLMN上。在這種情況下，手機將會周期性的試圖返回歸屬PLMN。小區(qū)選擇 小區(qū)選擇算法是按照特定要求在所在PLMN里找出最合適的小區(qū)。如果在嘗試完所有可用和允許的PLMN后，仍然找不到合適小區(qū)的話，手機會不管PLMN而選擇一個小區(qū)，進入限制服務(wù)狀態(tài)，僅能撥打緊急電話。如果手機失去網(wǎng)絡(luò)，將會返回PLMN選擇狀態(tài)，選擇另外一個PLMN。小區(qū)選擇時會使用兩種不同的方法：存儲名單小區(qū)選擇和一般小區(qū)選擇。存儲名單小區(qū)選擇使用一個存有BCCH配置（BA）的名單來快速選擇；沒有這樣的名單使用時，會用一般小區(qū)選擇。算法一般小區(qū)選擇在一般小區(qū)選擇中，手機會選擇最合適的小區(qū)。一個小區(qū)被認為合適需滿足以下

8、條件： 它屬于選擇的PLMN 它沒有被禁用（一個小區(qū)如果被禁用，手機在空閑模式下不能選擇，而通話模式下可以切換） 它不屬于“禁止國內(nèi)漫游位置區(qū)” 完全滿足小區(qū)選擇標準當手機沒有得到使用哪個BCCH載頻的信息時，它將按圖10-2所示步驟執(zhí)行：掃描124個頻率測量強度3-5秒調(diào)諧到平均接收信號強度最強的頻率上調(diào)諧到未試過的最強載頻通過查找頻率校正burst來判斷是否BCCH是BCCH否是手機將同步此載頻并解讀BCCH信息否PLMN對是是禁用？否否C10是占據(jù)此小區(qū)圖11-2一般小區(qū)選擇（GSM900）小區(qū)選擇標準圖11-3在空閑模式下，手機不斷計算小區(qū)選擇量C1。如果C10，小區(qū)選擇標準滿足。C1

9、按如下方法計算：C1=（received signal level-ACCMIN）-max（CCHPWR-P，0）這里ACCMIN小區(qū)參數(shù)，描述手機接入系統(tǒng)時需要的最小接收信號強度。CCHPWR小區(qū)參數(shù)，描述手機接入系統(tǒng)時允許最大的發(fā)射功率。P是各種級別手機最大的發(fā)射功率。圖11-4小區(qū)重選小區(qū)重選測量在成功選擇一個小區(qū)后，手機就開始小區(qū)重選任務(wù)。它會不斷地測量相鄰小區(qū)，來決定是否有必要進行小區(qū)重選。在多頻系統(tǒng)中，最強的非服務(wù)載頻有可能屬于不同的頻段。手機不斷監(jiān)測BA名單里所有的相鄰小區(qū)和服務(wù)小區(qū)的BCCH載頻，來決定是否有更適合的小區(qū)來占據(jù)。每個定義的相鄰小區(qū)最少需要五個接收信號強度的測量抽

10、樣。BA名單里的每個載頻都有一個接收信號強度的連續(xù)平均值。為了監(jiān)視小區(qū)參數(shù)的變化，至少每30秒就必須讀一次BCCH上發(fā)布的所有系統(tǒng)信息。至少每五分鐘，手機也試圖同步六個其他最強的載頻（在BA名單里），來讀取與小區(qū)重選有關(guān)的BCCH信息。手機還試圖解碼六個最強的周圍小區(qū)的BSIC參數(shù)（至少每30秒鐘），來確認是否還監(jiān)視著同一個小區(qū)。BSIC由兩部分組成：網(wǎng)絡(luò)色碼（NCC）和基站色碼（BCC）。如果發(fā)現(xiàn)另外一個BSIC，就認為是一個新的載頻，會測定此載頻上的BCCH數(shù)據(jù)。如果手機發(fā)現(xiàn)PLMN色碼為不允許，將忽略此載頻。手機在傾聽自己尋呼群時，只產(chǎn)生測量抽樣。除了后面描述以外，手機在剩余時間里處于睡

11、眠狀態(tài)。圖13-3總結(jié)出在空閑模式下，解碼服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū) BSIC和BCCH數(shù)據(jù)的頻率。BSICBCCH數(shù)據(jù)服務(wù)小區(qū)-至少每30秒鐘相鄰小區(qū)至少每30秒鐘至少每5分鐘圖11-5解碼BSIC和BCCH數(shù)據(jù)小區(qū)重選標準 為了控制小區(qū)間的話務(wù)分配，運營商可以在通話模式下傾向于某些系小區(qū)，例如定位（Locating）和分層小區(qū)結(jié)構(gòu)（HCS）。在某些情況下，空閑模式也需要相同的行為。另外，在微蜂窩環(huán)境里，對于快速移動的手機需要特別控制小區(qū)重選的速率。為此，附加的小區(qū)重選參數(shù)CRO、TO和PT就在每個小區(qū)的BCCH上廣播。在手機改變小區(qū)之前，必須閱讀可能目標小區(qū)BCCH上的這些參數(shù)。小區(qū)重選算法包括五

12、個不同的條件。滿足任何一個條件都會引起小區(qū)重選。小區(qū)重選過程使用小區(qū)選擇量C2。每次滿足一個小區(qū)重選標準，手機都將改變到C2值最高的小區(qū)上。C2按如下方法計算：C2 = C1 + CRO TO *H（PT-T） for PT31 （2） C2 = C1 CRO for PT=31 （3）這里：C1在等式1中定義。H（x）= 0 x 01 x 0T是一個記時器，CRO，TO和PT是參數(shù)。手機不停地計算服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)的C1和C2的值。如果以下任何一個標準滿足，它會重新選擇、占據(jù)另外一個小區(qū)。 服務(wù)小區(qū)被禁用。 在規(guī)定時間內(nèi)，手機接入系統(tǒng)失敗。 手機發(fā)現(xiàn)下行信令解碼失敗。 服務(wù)小區(qū)的C1值連續(xù)5

13、秒鐘低于0，表示此小區(qū)的路徑衰落太大而需要改變。 非服務(wù)小區(qū)的C2超過服務(wù)小區(qū)的C2五秒鐘。下行信令失敗判斷標準下行信令失敗判斷標準使用下行信令失敗計數(shù)器。它的算法為“l(fā)eaky bucket”，基于成功解碼尋呼信息的結(jié)果。當手機選中一個小區(qū)，計數(shù)器初始化為接近90/N的整數(shù)值，這里N是此小區(qū)的復(fù)幀參數(shù)MFRMS。這樣，當手機試圖解碼它的尋呼群信息未成功時，計數(shù)器減4，反之加1。但是計數(shù)器不能超過接近90/N的整數(shù)。每次尋呼群的信息發(fā)布，手機都要求解碼。如果計數(shù)器達到零，就會產(chǎn)生一次下行信令失敗。一次下行信令失敗會導致一次小區(qū)重選。每次手機改變所占小區(qū)，下行信令失敗計數(shù)器會初始化為接近90/N

14、的整數(shù)值。舉例：假設(shè)下面的條件：MFRMS N=4下行信令失敗計數(shù)器初始化值：D = roud（90/N）= N = 4 = 22。如果手機成功解碼一尋呼信息，于是：D = D + 1 = 23。如果手機解碼尋呼信息失敗，于是：D = D 4 = 18。位置區(qū)間邊界如果手機移動在位置區(qū)的邊界，可能在不同位置區(qū)小區(qū)間重復(fù)改變。每次位置區(qū)的改變都要求執(zhí)行一次位置更新，這樣會加重信令鏈路負荷，增加了丟失尋呼信息的風險。為了阻止這種情況發(fā)生，要使用一個小區(qū)重選遲滯參數(shù)，CRH。如果一個不同位置區(qū)的小區(qū)“較好”而被選中，要滿足C2值高出當前位置區(qū)所有小區(qū)至少CRH。CRH參數(shù)在BCCH上廣播。既然每個小

15、區(qū)的CRH值可以不同，使用目前服務(wù)小區(qū)所廣播的CRH值。限制服務(wù)狀態(tài)還存在手機不能得到PLMN正常的服務(wù)，從而進入一種限制服務(wù)狀態(tài)的情況。這包括：l 在登記的PLMN內(nèi)無法找到一個適合的小區(qū)。l 對位置更新的一個“PLMN不允許”響應(yīng)。l 對一個位置更新的幾種相應(yīng)，如“非法用戶”，“非法移動設(shè)備”（例如手機無SIM卡）或者“在HLR內(nèi)不知道IMSI”等。在以上任一情況下，手機都會試圖占據(jù)一個合意的小區(qū)，而不管小區(qū)所屬PLMN的身份，以便在需要時進行緊急呼叫。在限制服務(wù)狀態(tài)下，PLMN不需要知道手機占據(jù)哪個小區(qū)?？臻e信道測量介紹空閑信道測量功能的主要目的，是為信道管理功能提供上行接口每個空閑信道

16、（TCH或SDCCH）的相關(guān)信息。此信息就用來在信道分配過程中，為一個呼叫連接選擇最適合的信道?？臻e信道測量也用于干擾統(tǒng)計，能給出一個小區(qū)信道質(zhì)量的大體情況。統(tǒng)計還可以用于評估頻率規(guī)劃。性能通過使用空閑信道測量，可以提高網(wǎng)絡(luò)無線連接的整體質(zhì)量。在每個信道分配上，信道管理功能可以通過空閑信道測量的信息來選擇最合適的信道。 在空閑信道測量中，定義了五個干擾等級，它們一起覆蓋了整個信號強度測量范圍?？臻e信道測量把每個空閑信道歸類為五個干擾等級之一。這些等級的范圍決定了測量的結(jié)果。每個小區(qū)的干擾級別范圍可以從默認值起調(diào)整，以便把此功能調(diào)整到最佳性能。例如，微蜂窩小區(qū)內(nèi)可忍受的干擾程度要高于農(nóng)村地區(qū)，因

17、為通常前者載頻信號強度要高些。因此，把干擾范圍壓縮，達到每個小區(qū)干擾級別的臨界值的做法是有益的?？梢砸詥蝹€小區(qū)的方式來激活和關(guān)閉空閑信道測量。還可以只激活空閑信道測量，不用于信道分配。這種情況下，信道測量僅用于統(tǒng)計。這些統(tǒng)計顯示出每個小區(qū)的信道在各個干擾等級的數(shù)目。因為測量是以每信道方式執(zhí)行的，所以網(wǎng)絡(luò)使用跳頻時，就不能獲取特定頻率上的干擾信息。技術(shù)描述概要一個信道的質(zhì)量是根據(jù)載波和干擾的信號強度比值，C/I，來衡量的。干擾增加時質(zhì)量就減小。如果每個信道干擾級別可以得知的話，在分配信道的時候這些信息就頗有價值。一個信道的干擾分短期和長期兩種。短期變化干擾由同頻小區(qū)信道占用和釋放引起。長期變化干

18、擾是由蜂窩網(wǎng)絡(luò)以外的干擾引起的。對于長期變化干擾，對一個空閑信道的測量將提供一個很好的干擾描述。對于短期變化干擾，信道分配前的測量值是最有用的信息，至少能對呼叫起始階段的上行干擾給出一個很好的評估。如上所述，信道的干擾級別是決定呼叫連接質(zhì)量的一個因素。因此，評估小區(qū)信道質(zhì)量的一個方法是監(jiān)測信道干擾級別的統(tǒng)計。當一個小區(qū)的空閑信道測量功能被激活時，基站將連續(xù)對全部空閑信道的上行信號強度進行測量。對TCH和SDDCH的測量同于通話狀態(tài)下信道的測量。信道按照干擾遞增的順序分類。根據(jù)測量的信號強度，每個信道被歸類與五個干擾等級之一。在信道分配時，信道管理功能可以根據(jù)信道所屬的干擾級別來選擇信道。算法基

19、本算法當一個信道空閑時，BSC將根據(jù)所描述的過程來把它歸類于不同的干擾等級。信道空閑時，基站不斷進行上行信號強度測量?；就ㄟ^取幾個SACCH間隔的測量平均值 ，來確定這個信道的干擾值。每個SACCH間隔都執(zhí)行一次，SACCH間隔的數(shù)目取決于參數(shù)INTAVE。當一個空閑信道的干擾等級發(fā)生改變時，基站才報告給BSC。于是在BSC中此信道就被移到相應(yīng)的干擾等級。干擾等級每個小區(qū)定義五個干擾等級。這五個不同的干擾等級一起覆蓋了從0（低干擾）到63（高干擾）rxlev的取值范圍。干擾等級可以通過改變參數(shù)LIMIT1到LIMIT4來改變。這些參數(shù)定義了最低四個干擾等級的上限取值。第一個干擾等級范圍總是從

20、0到LIMIT1，第二個干擾等級從LIMIT1+1到LIMIT2，如此類推，第五個干擾等級從LIMIT4+1到63。參數(shù)取值必須按如下順序遞增：LIMIT1LIMIT2LIMIT395%）的空閑信道干擾級別為1，則表明網(wǎng)絡(luò)中的上行干擾方面沒有問題。如果一個地方存在嚴重的臨時干擾，應(yīng)加強空閑信道測量功能。建議在跳頻環(huán)境里使用在無跳頻環(huán)境里使用的空閑信道測量功能，可以不冒降低級別的風險而提高系統(tǒng)性能。在存在信道干擾的小區(qū)里，空閑信道測量可以阻止這些高干擾小區(qū)的分配。當此功能打開用于分配信導時，與用于測量相比空閑信道的干擾級別統(tǒng)計會發(fā)生輕微的偏移。這是因為使用空閑信道測量的情況和不使用情況相比，高干

21、擾信道的數(shù)量是不一樣的。因此將會有大量高干擾等級（2到5）的空閑信道。若使用手機動態(tài)功率控制功能，平均的上行干擾級別就會減小。參數(shù)設(shè)置LIMIT1是最重要的參數(shù)。此參數(shù)將空閑信道分成兩部分：優(yōu)先用于信道分配、干擾等級1的空閑信道，和干擾等級為2到5的空閑信道。當然，如果沒有干擾等級1的空閑信道，會使用等級為2的空閑信道，然后是3，如此類推。此功能的目的通過“剔除”高干擾（空閑信道的干擾等級為2到5）的空閑信道，來提高單個呼叫的質(zhì)量，這些過程由信道管理功能來實現(xiàn)。這對于較低信號強度的呼叫連接非常重要。LIMIT1設(shè)置原則是，保證5%到10%的強干擾信道從干擾等級1種剔除。存在高干擾的網(wǎng)絡(luò)里，使空閑信道更均勻的分布在不同干擾等級上是有益的。LIMIT1到LIMIT4的默認值如下設(shè)置：干擾等級干擾電平值I所測量的rxlev1I = -108 dBM0 到22-180 I = -104 dBM3 到63-104 I = -98 dBM7 到124-98 I = -88 dBM13到225-88 dBM I23到63 例如：當使用手機功率控制時，剔除惡于-110 dBM的干擾信道非常重要。那些存在干擾低于-110 dBM的信道無需剔除，因為它們都設(shè)為rx