（通信与信息系统专业论文）gsmr小区选择和重选的研究.pdf

北京交通大学硕士论文 y 8 7 9 0 8 2 摘要 摘要 小区选择和重选是g s m r 和g p r s 的关键技术，是保证手机成 功接入无线网络的重要前提。铁路高速环境下小区选择和重选的可靠 性和有效性是保证语音组呼业务和数据业务传输服务质量的重要因 素。本文以g s m _ r 试验网络为基础，针对典型的铁路环境进行了小 区选择和重选的理论分析和实际测试，同时还提出了减少乒乓重选的 方法。 本文首先对g s m r 和g p r s 小区选择和重选过程进行了深入的 研究和比较，重点研究小区选择和重选的算法及参数的影响，并对包 含小区选择和重选参数的系统消息进行了分析和解译。然后针对青藏 线g s m r 试验段的测试工作，详细分析了小区重选对g s m r 组呼业 务的影响，特别是对由于小区重选造成的组呼中断时间的探讨，并从 参数设置的角度提出了解决乒乓重选问题的方法。最后针对下阶段 g p r s 的建设，提出了小区重选对g p r s 数据传输的影响以及克服影 响的方法。 关键词：g s m r 、g p r s 、小区选择和重选、c 1 准则、c 2 准则 北京交通大学硕士论文 a b s t r a c t c e l ls e l e c t i o na n dr e s e l e c t i o ni so n eo ft h ek e yt e c l l i l o l o g i e si ng s m ra n d g p r sn e 似o r k t h er e l i a b i l i t ya n da v a i l a b i l i t yo fc e l ls e l e c t i o na i l dr e s e l e c t i o n l l t l d e rh i 曲一s p e e de n s u r em eq o so fv g c sa n d si ng s m ra i l dd a t a 仃a n s m i s s i o ni ng p r s b a s e do ng s m r 仃i a l ，t h i st h e s i sa 1 1 a l y z e sc e l ls e l e c t i o n a 1 1 dr e s e l e c t i o nt h e o r yi nr a i l w a ye n v i m n m e n t ，a n dp u t sf o r w a r dm em e t h o dt o a v o i dp i n g - p a n gr e s e l e c t i o na sw e l l f i r s to fa 1 1 ，t h i st h e s i sr e s r c h e sa n dc o m p a r e so fc e ns e l e c t i o na n d r e s e l e c t i o nc r i t e r i ai ng s m ra n dg p r sn e t w o r k 也ee f r e c to fc r i t e r i a a i l d p a r a m e t e r si s t h ee m p h a s e s ，a i l da n a l y z e sa n dd e c o d et h es y s t e mi n f o m a t i o n i n c l u d i n gt h ep a r a m e t e r sw h i c ha r ei m p o r t a n tf o rc e l ls e l e c t i o na n dr e s e l e c t i o n t h e nb a s e do nm et e s t i n gi nt h et i b e tl i n e ，i ta n a l y z e st h ei n n u e n c eo fc e l l r e s e l e c t i o nt ov g c sa n dv b si nd e t a i l s ，e s p e c i a l l yt h ea b o f tt i m e ，a n dp u t s f o n a r dap r o p o s a lo fa v o i d i n gt h ep i n g 巾a n gr e s e l e c t i o n 丘o m 也ep o i n to fv i e w o f s e t t i n gs u i t a b l ep a r 锄e t e r s f i n a l l y i ts e t so u t 也ee 矗b c t so f r e s e l e c t i o nt od a r 协 t r a l l s m i s s i o ni ng p r sa i l dt h ew a yt od e c e a s et l l e s ee 舵c t s k e yw o r d s ：g s m r ，g p r s ，c e l ls e l e c t i o na n dr e s e l e c t i o n ，c 1c r i t e r i a ，c 2c r i t e r i a 2 北京交通大学硕士论文 第一章概述 第一章概述 1 1 g s m 、g s m r 和g p r s 的发展历程 1 1 1g s m 的发展历程 全球移动通信系统( g s m ) 自1 9 9 2 年开通商用话音业务以来，已在全世 界迅速发展。g s m 数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营商和制造厂家 组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成的。目 前，世界上已经有上百个运营商在g s m 分配的频带内运行，可以想象，g s m 能向用户提供相当范围的覆盖，使用户在众多国家内实现漫游，是名副其实 的“全球移动通信系统”。我国目前不仅拥有世界最大的移动通信网，而且 网络质量也已超过欧洲发达国家，移动通信在中国的发展势头令人吃惊。 1 1 2g s m r 的发展历程 近1 0 年来，我国铁路经历了重载运输、电气化改造、既有线提速、秦 沈客运专线建设等一系列的技术进步，推动了铁路通信信号的发展。在这样 庞大的铁路交通运输网中，要想大幅度提高铁路复线率、电气化率、自动闭 塞比重，实现主要繁忙干线客货分线运输，只能选择一种新的铁路数字移动 通信技术。铁路提速和客运专线网络化、智能化、综合化的行车调度指挥系 统需要高度可靠、高度安全、快速接入的综合移动通信系统，以及透明、双 向、大容量的车一地安全和调度指挥的信息传输通道。在新的形势下，如何 根据我国铁路的实际情况，融合世界先进通信与网络技术，快速而又高效的 建设与形成我国铁路通信网络，对于加快铁路信息化建设步伐，促进铁路现 代化发展，提高铁路的竞争能力，更好地为社会提供运输服务都具有非常重 北京交通大学硕士论文 第一章概述 要的意义。 g s m - r 是一种基于目前世界最成熟的、最通用的公共无线通信系统 g s m 平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式无线通信系统，针对 铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制 附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统。由于g s m r 可实现跨越国 界的高速列车和一般列车之间的通信，能将现有的铁路通信应用融合到单一 网络平台中，而且g s m 已经提供了大量的业务，g s m r 在引入铁路专用功 能时只需进行最低限度的改动，故能保证价格低廉、网络的性能可靠性。 g s m r 在欧洲取得了巨大的成功，g s m r 的基本特性已在铁路网的 m o r a n e ( 欧洲铁路移动无线系统) 试验中得到安装、测试和验证。目前 超过3 0 个铁路公司已承诺在其国际铁路网中使用该技术。截至2 0 0 3 年6 月底，有德国、瑞典、瑞士、意大利、西班牙、英国、比利时、荷兰、芬兰 等国家签订了全国铁路商用化合同，预计在2 0 0 5 年至2 0 0 8 年完成全国网络 的建设。 与世界其他国家铁路相比，中国铁路运输无论在运输模式、客货运输量、 行车指挥和控制方式等方面，都存在着不同程度的差别。这就决定了我国铁 路部门在引入g s m r 系统的同时必须使其适应中国铁路应用的需要，在借 鉴和吸收欧洲各国铁路发展的成功经验的同时，形成满足中国铁路实际需要 的网络标准，使中国铁路综合数字移动通信系统蓬勃、持续的发展下去。 2 0 0 3 年1 2 月，铁道部与华为公司签定了大秦铁路g s m r 工程合作框 架。华为公司将承建大同至秦皇岛铁路的g s m r 系统工程，为全长6 0 0 余 公里的晋煤东运主干线提供综合通信服务保障。一时间，g s m - r 这项针对 铁路通信所设计和使用的技术在经历了多年的争议之后，终于在中国落地。 2 0 0 4 年3 月，铁道部与北电网络签署了青藏铁路g s m r 网络的试用协 议。该试验网覆盖长达1 8 6 公里的铁路线，是亚洲第一条采用g s m r 来传 北京交通大学硕士论文 第一章概述 输用于列车控制的安全数据的试验网，并采用双网覆盖的解决方案来增强系 统的可靠性，而无需传统的模拟系统作为后备支持。北电网络将提供先进的 无线网络设备，其中包括i n 、m s c 、b s c 和b t s ，并将g p r s 引入g s m r 的网络中。g p r s 是g s m r 的主要组成部分，可支持车次号和调度命令等 数据传输应用。该项目已于2 0 0 4 年的1 1 月中旬完成g s m r 系统的建设和 测试工作，g p r s 系统的建设将于2 0 0 5 年2 月完成。 大秦铁路和青藏铁路g s m r 工程的建设和试验的开展，无疑会加快 g s m r 系统在中国的实现和发展，加快铁路信息化建设的步伐，促进铁路 现代化的发展，提高铁路的竞争能力，更好地为社会提供运输服务。虽然我 国的g s m r 尚处于初期建设阶段，但是随着高速铁路建设的迅速发展，对 铁路信息化水平要求不断提升，大规模部署g s m r 将是迟早的事情，同时 新技术的发展和应用也将为g s m r 带来更广阔的发展空间。 1 1 3g p r s 的发展历程 g p r s 网是在g s m 网络的基础上增加g p r s 业务支持节点( s g s n ) 和 g p r s 网关支持节点( g g s n ) 两个功能实体构成的移动分组数据网络，可 以提供比g s m 网络更高的数据传输。g p r s 利用g s m 的基础设施，最大限 度的保护了既有资源。但基站要进行软件更新，并采用新的g p r s 移动台； g p r s 要增加新的m m 程序；g p r s 骨干网通过路由器实现互联；g s m 网 络系统要进行软件更新和增加新的m a p 信令和g p r s 信令等。 g p r s 突破了现有g s m 数据业务最高速率仅9 6 k b s 的限制，数据速率 最高可至1 7 0 k b s 。它允许用户以端到端的分组传送模式发送和接收数据， 不需要使用电路交换模式下的任何网络资源，从而可以自主运营，并且最适 合突发数据的业务特性。 在交通运输领域中，车流量和信息传送如路况与天气情况、行车路线指 南、停车管理等，都可以由g p r s 来提供服务。我国青藏铁路试验段也将 北京交通大学硕士论文 第一章概述 g p r s 引入g s m - r 网络中，支持车次号和调度命令等数据传输应用。 1 2 小区选择和重选的重要性 小区选择和重选是保证手机成功接入无线网络的重要前提，对小区选择 和重选算法及参数的研究有利于提高整个系统的可靠性和有效性。在普遍应 用的g s m 网络中，小区选择和重选算法理论研究已经相对比较成熟，并且 只有空闲模式的移动台才会进行小区选择和重选过程，对电路域数据传输和 话音质量不会造成太大的影响。 青藏铁路g s m r 试验段是亚洲第一条采用g s m _ r 系统来传输用于列 车控制的安全数据的试验网，采用双网覆盖的解决方案来增强系统的可靠 性，并在g s m r 系统中引入了g p r s 作为数据传输的手段。和g s m 相比， g s m r 的小区选择和重选算法基本相同，而g p r s 引入了新的算法加强了 小区选择和重选的可靠性。其中，小区重选对g s m r 特殊的组呼业务和 g p r s 数据传输的影响较大，因此如何将小区选择和重选的理论研究应用到 青藏铁路g s m r 和g p r s 工程中是一个富有挑战性的课题。 1 3 本文的主要工作和贡献 小区选择过程是处于空闲模式的移动台选择网络中合适小区的过程，而 小区重选是在移动台已经选择了小区后进行的过程。本文的第二章和第三章 对g s m 、g s m r 和g p r s 小区选择和重选算法进行了深入的研究和比较。 首先在介绍了g s m 、g s m r 和g p r s 网络结构的基础上分别给出了小区选 择和重选的一般过程，包括电平测量过程、触发过程等，然后重点研究小区 选择和重选的算法及参数的影响，最后对包含小区选择和重选参数的系统消 息进行了分析和解译。 文章的重点在第四章，基于作者在青藏线g s m r 试验段测试的经验和 圭室奎望查兰! ! 主垒苎 兰二望塑堕 所做的工作完成的。详细分析了小区重选对g s m r 组呼业务的影响，特别 是对由于小区重选造成的组呼中断时间的探讨，并从参数设置的角度提出了 解决乒乓重选问题的方法。由于g p r s 在下阶段的工程建设中，将引入青藏 线g s m r 试验段，最后作者从理论分析的角度提出了小区重选对g p r s 数 据传输的影响以及克服影响的方法。 北京交通大学硕士论文 第二章g s m ，g s m r 小区选择和重选原理 第二章g s m g s m r 小区选择和重选原理 2 1 网络结构及移动台的工作模式 2 1 1g s m 网络结构 g s m 网络包括网络子系统( n s s ) 、基站子系统( b s s ) 和操作子系统 ( o s s ) 。其中，网络子系统由移动交换中心( m s c ) 、访问位置寄存器( v l r ) 、 归属位置寄存器( h l r ) 、鉴权中心( a u c ) 和移动设备识别器( e i r ) 组成， 用来管理用户、移动台和与固网p s t n 的接口；基站子系统管理无线连接， 包括基站收发信机( b t s ) 和基站控制器( b s c ) ；操作子系统包括n s s 操 作与维护中心( o m c s ) 和b s s 操作与维护中心( o m c r ) ，与所有的交 换系统设备和b s c 相连。g s m 的网络结构如图2 一l 所示。 图2 1g s m 网络结构 2 1 2g s m r 网络结构 与g s m 相比，g s m r 的系统结构中增加了用于调度通信呼叫的组呼寄 与g s m 相比，g s m r 的系统结构中增加了用于调度通信呼叫的组呼寄 北京交通大学硕士论文 第二章g s m g s m r 小区选择和重选原理 存器( g c r ) 和确认中心( a c ) ，其网络结构如图2 2 所示。g c r 存储与每 个组i d 相关的m s c 区、可以由用户建立语音组呼的小区、用于建立一个 语音组呼的组呼参考和指示主叫m s c 是否是组呼主控m s c 的标识符等组 呼属性。a c 用于高优先级呼叫特别是紧急呼叫的确认，以便网络确认有哪 些用户参与了呼叫。 巨习 岁 e _ _ _ ， - a 搀 船 f s 图2 2g s m r 网络结构 2 1 3 移动台的工作模式 g s m 定义了两种无线资源管理( r r ) 的操作模式：空闲模式和专用模 式。g s m r 在g s m 的基础上增加了两种工作模式：组接收模式和组发送模 式。 空闲模式下，网络不会移动台分配任何专用信道，移动台只能收听 c c c h ( 公共控制信道) 和b c c h ( 广播控制信道) 上的信息。 专用模式下，网络会给移动台分配至少两条专用信道，其中一条是 s a c c h ( 慢速随路控制信道) 。 当正在参与组呼或广播呼叫时，移动台作为听者所处的状态称为组接收 模式，该模式下网络不会给移动台分配专用信道，移动台只能收听组呼或广 北京交通大学硕士论文 第二章g s m g s m r 小区选择和重选原理 播呼叫的下行链路，有时移动台也收听当前服务小区的b c c h 。 组发送模式下，网络会给移动台分配两条专用信道，其中一条是 s a c c h ，这两条信道只分配给讲话用户的移动台。组发送模式只适用于语 音组呼业务( v g c s ) 。 2 2 g s m g s m r 小区选择 2 2 1 g s 删g s m r 小区选择过程 小区选择是移动台的行为，当移动台选择一个新的p l m n ( 公用陆地移 动网) 后会尝试驻留在一个该p l m n 内合适的小区。此时，移动台可以接 收该p l m n 网的系统消息和寻呼消息并且可以接入合适的小区发起呼叫建 立过程或其他行为。 搜索合适小区的方式有两种：正常的小区选择和存储列表内的小区选 择。小区选择过程是为了确保移动台驻留在下行链路解码可靠且上行链路通 信质量好的小区。 正常的小区选择：移动台不知道b c c h 载波的信道号，需要搜索所有 的r f 信道，并测量每个i 强信道上的接收信号强度，计算平均电平，每个 测量过程持续3 5 s ，在这段时间内每个r f 信道上至少提取5 个测量样点， 平均接收电平以降序排列。当移动台找到具有正常优先级的合适小区后驻留 在该小区，若只有低优先级的合适小区，则驻留在信号最强的小区。与其他 载波不同的是，b c c h 载波上具有频率校正突发。 存储列表的小区选择：若移动台内存储了一个b c c h 载波列表，则开 机后移动台执行存储列表的小区选择过程。移动台搜索列表内的b c c h 载 波，并以接收电平的降序排列，找到具有正常优先级的合适小区并驻留在该 小区，若只有低优先级的合适小区，则移动台驻留在信号最强的小区。如果 移动台可以解译某小区的b c c h 数据，但不能驻留在该小区，则重新搜索 北京交通大学硕士论文 第二章g s m g s m r 小区选择和重选原理 m e v a c c e s s m i n 时，将扩大小区允许接入的范围，在小区边缘的通 话质量会很恶劣，容易引起掉话，而且此时由于上行信号很弱，会导致在功 率控制下移动台以最大功率发射，从而增加上行信号的干扰。 2 2 4 小区选择优先级 小区选择优先级是为了鼓励移动台优先选择某些合适的小区。由于优先 级的比较仅针对合适的小区之间，因此优先级信息并不影响小区覆盖。 对于第一阶段的移动台或参数c e l lr e s e l e c tp a r a mi n d 设为 “0 ”的第二阶段移动台，只能使用参数c e l lb a ra c c e s s ，小区选择的 优先级只有正常和禁止；对于参数c e l lr e s e l e c tp a r a mi n d 设为“1 ” 的第二阶段移动台，可以使用参数c e l lb a ra c c e s s 和c e l lb a r q u a l i f y ，小区选择优先级分为禁止、正常和低优先级。当某小区的优先 级被设定为低优先级时，只有当没有正常的小区可选时才可选择该小区。小 区选择优先级的设置如表2 2 所示。 表2 2 小区选择优先级 c e l lb a r q u a l i f y c e l l b a r a c c e s s 小区选择优先级 oo 正常 01 禁止 1o低优先级 l l 低优先级 由小区选择优先级可以看出，如果没有c l 0 且优先级为正常的合适小 区，对于第一阶段的移动台就无法选择小区，而第二阶段的移动台会寻找低 优先级的小区，并选择其中一个接收电平最高的小区。 2 3g s 删g s m r 小区重选 2 3 1g s m 小区重选过程 移动台选择小区后，在各种条件不发生重大变化的情况下，移动台将驻 北京交通大学硕士论文 第二章g s m ，g s m r 小区选择和重选原理 留在所选的小区中，同时监测相邻小区b c c h 载波的接收电平，每个接收电 平的测量至少需要5 个样值进行平均。对当前服务小区来说，移动台需要测 量每个寻呼块的接收电平，平均接收电平应在m a x 5 s ，5 个连续寻呼块 时 间内，对测量样值取平均得到；对邻小区来说，平均接收电平应在m a x f 5 ，( ( 5 n + 6 ) d i v 7 ) b sp am f r m s 4 时间内，对测量样值取平均得到，其中 d i v 表示求商，n 是b a 列表中非服务小区b c c h 载波的个数，b sp am f r m s 表示寻呼子组循环所需要的5 l 复帧的数量。 移动台至少每5 s 计算一次当前服务小区及邻小区的c 1 和c 2 的值，当发 生以下情况时，将触发小区重选： 1 ) 当前服务小区的c l 值连续5 s 小于o ，即意味着该小区的路径损耗已经 很大： 2 1 邻小区( 与当前服务小区属于同一位置区) 的c 2 值超过当前服务小 区的c 2 值连续5 s ，若此前1 5 s 内发生过小区重选则邻小区的c 2 值超 过当前服务小区的c 2 值至少5 d b 以上连续5 s ； 3 ) 邻小区( 与当前服务小区不属于同一位置区) 的c 2 值超过当前服务 小区的c 2 值与当前服务小区b c c h 上定义的c e l lr e s e l e c t h y s t e r e s i s 之和连续5 s ： 4 ) 当前服务小区被禁止； 5 ) 移动台检测到下行链路失败； 6 ) 移动台随机接入时，在经过最大重传次数后仍不能接入网络。 下行链路失败是根据下行链路信令失败计数器d s c 的值来判定的。移动 台驻留在某个小区后，赋给d s c 一个初始值9 0 n ( 取整) ，n 是该小区的b s p am f r m s 值，该参数在b c c h 上广播。移动台对其寻呼子信道上的消息进 行译码，若译码成功，则d s c 加1 ，但不能超过初始值：若译码不成功，则 d s c 减4 。当d s c 毋时，判定下行链路失败。 北京交通大学硕士论文 第二章g s m g s m - r 小区选择和重选原理 在移动台进行小区重选之后，并驻留该小区之前，应解译新小区所有的 b c c h 数据，检查影响小区重选的参数是否发生了变化。当有变化时，移动 台应判决此时是否仍然满足小区重选准则。如果仍满足小区重选准则，移动 台将驻留在该小区；如果不满足小区重选准则，移动台将对下一个具有最大 c 2 值的小区重复本过程。 为了保证小区重选的可靠性和有效性，移动台除了需要周期性的检测当 前服务小区和邻小区的接收电平外，还需要周期性的解译一些对小区重选非 常重要的参数并进行及时的更新。对于当前服务小区，移动台至少每隔3 0 s 解译一次b c c h 数据；对于6 个接收电平最强的非服务小区，移动台至少每 隔5 分钟解译一次每个小区的b c c h 数据，其中包含影响小区重选的参数。 当移动台发现一个新的b c c h 载波进入6 个接收电平最强的非服务小区列表 中时，至少3 0 s 内解译新载波的b c c h 数据。移动台至少3 0 s 内检查6 个接收电 平最强的b c c h 载波之一的b s i c ，以证实监测的是同一个小区，若b s i c 发 生了变化，移动台则认为该b c c h 载波是一个新的b c c h 载波，将重新解译 该载波的数据。 当移动台释放t c h 或s d c c h 并返回空闲模式时，应驻留在t c h 或 s d c c h 被释放的小区，若该小区不合适，则移动台可以选择驻留在合适的 小区。如果返回空闲模式之前的3 0 s 内没有解译全部的b c c h 数据，则移动 台应先解译b c c h 数据。直到移动台解译完与寻呼组相关的b c c h 数据后， 才能响应相应的寻呼。否则，移动台应存储寻呼信息，在解译完所有的b c c h 数据后立即响应该寻呼。 当移动台被限制服务时，只能发起紧急呼叫，此时移动台的小区选择和 重选与正常情况不同。进行小区选择时，移动台应监测所有r f 信道的接收 电平，并搜索c 1 o 且c e l lb a r _ a c c e s s = 0 的b c c h 载波，无论移动台是 否选择了该小区的p l m n ，都可以驻留在该小区。进行小区重选时，移动台 北京交通大学硕士论文 第二章g s m ，g s m r 小区选择和重选原理 只能选择与当前服务小区的p l m n 相同的小区，重选算法仍是c 1 或c 2 准则， 但是参数c e l l j 也s e l e c t _ _ h y s t e r e s i s 总是被当作0 值计算。 2 3 2 g s m r 小区重选过程 对g s m r 网络中处于空闲模式的移动台来说，其小区重选过程和时间 与g s m 网络的小区重选过程和时间相同。但是，g s m r 网络比g s m 网络 增加了特定的集群调度功能，包括增强优先级与强拆业务、语音组呼业务以 及语音广播业务，其中语音组呼业务和语音广播业务的小区重选具有一定的 特殊性。对于语音组呼或语音广播呼叫来说，讲话用户跨小区时使用的是与 g s m 普通呼叫相同的越区切换过程，而聆听用户跨小区时使用的是类似于 g s m 空闲模式下的小区重选过程。当发生以下情况时，将触发组呼或广播 呼叫接收模式的小区重选： 1 ) 当前服务小区的c l 值小于0 ，即该小区的路径损耗已经很大： 2 ) 移动台检测到下行链路失败； 3 ) 邻小区( 与当前服务小区属于同一位置区) 的c 2 值超过当前服务小 区的c 2 值： 4 ) 邻小区( 与当前服务小区不属于同一位置区) 的c 2 值超过当前服务 小区的c 2 值与当前服务小区b c c h 上定义的c e l lr e s e l e c t h y s t e r e s i s 之和。 为了使组呼或广播呼叫的业务用户可以从组呼区的一个小区选择到另 一个小区，属于该组呼区的邻小区列表会在下行s a c c h 上周期性的广播。 进入一个新小区的移动台会按照c 2 准则执行小区重选。如果移动台想要接 入某个小区必须先收听该小区的b c c h 和n c h ，以确定接入哪个信道继续收 听语音组呼或广播呼叫。经过小区重选后，移动台的状态可能是以下几种情 况之一： 1 ) 如果移动台收到当前的语音组呼或广播呼叫的通知消息及相应的组 北京交通大学硕士论文 第二章g s m g s m r 小区选择和重选原理 呼信道位置( 新小区与当前服务小区属于同一位景区) ，则转移到该 组呼信道上并一直处于组接收模式： 2 ) 如果移动台收到当前的语音组呼或广播呼叫的通知消息，但没有收 到相应的组呼信道位置( 新小区与当前服务小区属于同一位置区) ， 则离开组接收模式，进入空闲模式以建立与网络的专用链接，获知 相应的组呼信道位置后再次进入组接收模式： 3 1 如果新小区有n c h ( 组呼信道) ，但移动台没有收到当前的语音组 呼或广播呼叫的通知消息，则离开组接收模式，进入空闲模式； 4 1 如果新小区没有n c h ，则移动台离开组接收模式，进入空闲模式； 5 ) 如果新小区与当前服务小区不属于同一位置区，则移动台离开组接 收模式，进入空闲模式以建立与网络的专用链接，完成位置更新后 进入1 ) 一4 ) 中的某个状态； 6 ) 如果新小区与当前小区不属于同一p l m n ，则移动台离开组接收模 式，进入空闲模式。 移动台进入专用模式获得组呼信道位置的消息流程如图2 3 所示， c h m 州e lr e l e a s e 消息里包含关于组呼信道的描述，通知移动台释放信 道离开专用模式后进入组呼信道。 图2 3 进入专用模式获得组呼信道位置的消息流程 北京交通大学硕士论文 第二章g s m g s m - r 小区选择和重选原理 组呼或广播呼叫接收模式的小区重选过程使用的仍然是c 2 准则，重选 参数与g s m 空闲模式下的小区重选参数相同。如果没有合适的小区，移动 台立即返回空闲模式，选择小区的过程与g s m 移动台释放t c h 或s d c c h 返 回空闲模式的过程相同。 对于正在接收语音组呼或广播呼叫的移动台来说，b a 列表包含在 s a c c h 信道上传输的s y si n f o5 、5 b i s 或5 t e r 中，其中包含邻小区的b c c h 列 表，移动台应测量该列表中b c c h 载波的信号接收电平，测量样值数及测量 周期与g s m 移动台处于空闲模式的测量相同。若s a c c h 上没有可用的b a 列 表，则移动台根据在b c c h 上最近一次收到的b a 列表测量b c c h 载波的信号 电平。同时，移动台应监测影响小区重选的所有参数r x l e va c c e s sm i n 、 m s j x p w r - _ m a k _ c c h 、c e l l j 也s e l e c t o f f s e t 、p e n a l t y 二t i m e 、 t e m p o r a r yo f f s e t 和位景区识别符。移动台进行小区重选时并不考虑 新小区是否支持正在进行的语音组呼或广播呼叫。 处于组接收模式的移动台在选择一个小区之前，由于s y si n f ol 和3 中包 含了n c h 和小区重选参数的信息，因此移动台必须解译该小区的这两个系 统消息。在进行小区重选的过程中，移动台可能无法收听到组呼或广播呼叫， 此时下行链路处于静音状态。 2 3 3g s m g s m r 小区重选算法 对于小区选择，g s m g s m r 所有的移动台都使用c 1 准则。而对于小区 重选，第一阶段的移动台或参数c e l lr e s e l e c t 艄r a mi n d 设为“o ” 的第二阶段移动台使用c l 准则；参数c e l l - r e s e l e c tp a r a mi n d 设为 “1 ”的第二阶段移动台才使用c 2 准则。移动台通过计算每个合适小区的c 1 和c 2 值，最终选择c l o 且c 2 值最大的小区。 c 2 准则由b c c h 载波的信号接收电平和重选参数决定，计算公式如下： c 2 = c 1 + c e l l 北京交通大学硕士论文 第二章g s m ，g s m r 小区选择和重选原理 h ( p e n a 【j yt i m e t )f 2 | 3 1 对于当前服务小区来说，h ( p e n a l t yt i m e t ) = 0 。对于邻小区来说， 当p e n a l l yt i m e 设为全1 时，c 2 = c 卜c e l lr e s e l e c to f f s e t ： 当 p e n a l t yt i m e 不为全1 时，t p e n a l t yt i m e 时，h f p e n a l t yt i m e t ) = o ；t 聋e n a u y t i m e 时，h ( p e n a l ，t y t i m e t ) = l 。 其中，t 是一个定时器，初始值为0 ，当某小区被移动台记录在信号接 收电平最强的6 个邻小区列表中时，则对该小区的定时器t 开始计时；当该 小区从信号接收电平最强的6 个邻小区列表中删除时，相应的计数器t 被复 位。c e l lr e s e l e c to f f s e t 的作用是人为的修正小区重选c 2 值。 t e m p o r a r y0 f f s e t 的作用是从定时器t 开始计时后，到t 的值达到 p e n a l t yt i m e 规定的时间内，给c 2 值一个负作用的修正。p e n a l t y t i m e 是t e m p 0 凡u wo f f s e t 作用于c 2 值的时间，但p e n a l t yt i m e 的 全1 编码用于改变c e l li 也s e l e c t0 f f s e t 对c 2 值的作用，即给c 2 值一个 负作用。 当参数c e l lr e s e l e c t 涨mi n d 设为“o ”时，重选参数c e l l r e s e l e c to f f s e t 、t e m p o r a r yo f f s e t 和p e n a l r yt i m e 取值为 o ，此时这三个参数不需要在b c c h 上进行广播，由公式2 2 可得c 2 = c 1 ， 即小区重选直接使用c 1 准则。 2 3 4g s m g s m r 小区重选参数的作用 下面依次分析c 2 准则中各参数的具体作用： c e l lr e s e l e c to f f s e t 的作用 由于无线信道质量引起的小区重选以c 2 作为准则，c 2 准则是基于c l 准 则并加入一些人为偏置而形成的，加入这些人为偏置是为了鼓励移动台优先 进入某些小区或阻碍移动台进入某些小区，通过这种方式来平衡网络中的业 务量。其中，小区重选偏置c e l l r e s e l e c t - _ 0 f f s e t 取较大值时就可赋予 北京交通大学硕士论文 第二章g s m g s m r 小区选择和重选原理 小区较高的接入优先级。 t e m p o ra r yo f f s e t 的作用 当g s m g s m r 网络采用分层结构时，上层宏小区主要处理快速移动台 的业务，下层微小区主要处理慢速移动台的业务。对于在微小区中的低速移 动台，当定时器t 超过p e n a l l yt i m e 后，不再对c 2 准则使用负作用的 t e m p o i 认1 wo f f s e t ，因此小区有更多的机会被选择。但是对于高速移 动台来说，它们可能在定时器到达p e n a l l l yt 蹦e 之前就离开这个微小区。 这样，为了避免高速移动台选择微小区，并尽量使慢速移动台停留在微小区， 就人为定义了t e m p o r a r yo f f s e t 临时修正值，使得在p e n a l t yt i m e 规定的时间内，给c 2 值一个负的修正，超过p e n p 衄y - t i m e 后，修正值不 起作用。 参数c e l lr e s e l e c t0 f f s e t 和t e m p o ra r yo f f s e t 者5 是用来通 过c l 值计算c 2 值，并且只对第二阶段移动台的小区重选有效( 参数c e l l r e s e l e c tp a r a m i n d = 1 ) 。其中，c e l l r e s e l e c t o f f s e t 更适合于 双频小区和分层小区优选的调整，而t e m p o r a r yo f f s e t 可以避免乒乓 重选。 小区重选偏置c e l l j 也s e l e c t _ o f f s e t 的调整必须结合p e n a i _ ，t y 二 t i m e 和t e m p o m 珏o f f s e t 一同进行，调整可以分为以下三种情况： 1 ) 当业务量很大或由于某种原因致使小区中的通信质量较低时，一般 希望移动台尽可能不要工作于该小区。此时，可以设置p e n a l r l t i m e 为全l ，使t e m p o r a r yo f f s e t 失效，c 2 值等于c 卜c e u l r e s e l e c to f f s e t 。这就相当于该小区的c 2 值被人为的降低，从 而使移动台重选到该小区的困难性增大。此外，还可以通过设置适 当的c e l lr e s e l e c t0 f f s e t 调整对该小区的排斥程度。 2 1 对于业务量很小，设备利用率较低的小区，一般鼓励移动台尽可能 北京交通大学硕士论文 第二章g s h “g s m - r 小区选择和重选原理 工作于该小区。根据对小区的倾向程度，设置c e l lr e s e l e c t 0 f f s e t 的大小，但不可将c e l lr e s e l e c to f f s e t 设置的过大， 否则会影响网络的稳定性。同时设置适当的t e m p o r a r yo f f s e t 和p e n a l t yt i m e ，以避免小区重选过于频繁。 3 ) 对于业务量一般的小区，可以设置c e l lr e s e l e c to f f s e t 为0 ， p e n a l t y t i m e 为全1 ，从而使c 2 = c l ，即不对小区施加人为影响。 4 ) 若应用了双频网或分层网技术，那么优选频段或优选小区的c e l l r e s e l e c to f f s e t 应比其他频段或小区大，系统利用该参数为频 带或某些小区设定优先级。 c e l lr e s e l e c th y s t e r e s i s 的作用 移动台进行小区重选时，若原小区和目标小区属于不同的位置区，则移 动台在小区重选后必须启动一次位置更新过程。由于无线信道的衰落特性， 通常在相邻小区的交界处测量得到的两个小区的c 2 ( 或c 1 ) 值会有较大的 波动，从而使移动台频繁地进行小区重选。频繁的小区重选和位置更新不但 使网络的信令流量大大增加、无线资源得不到充分利用，并且由于移动台在 位置更新的过程中无法响应寻呼而使系统的接通率降低。为了降低这一问题 的影响，g s m g s m r 规范定义了个小区重选滞后参数c e l lr e s e l e c t h y s t e i 也s i s ，要求邻小区( 与当前小区不属于同一位置区) 信号电平必须 比当前服务小区的信号电平大，且其差值必须大于c e l lr e s e l e c t h y s t e r e s i s 规定的值时，移动台才能启动小区重选，如图2 4 所示。增添 参数c e l lr e s e l e c th y s t e i 也s i s 的目的就是为了减少位置更新的波动 和避免乒乓重选。 j ! 塞茎望奎兰堡圭笙苎 兰三兰璺! 型曼! 兰：垦! ：垦垄量塑差垄星堡 图2 5 小区选择和重选流程图 2 5 g s m g s m r 系统消息的分析与解译 系统消息是一组非常重要的数据，包含了主要的无线参数，移动台通过 2 6 北京交通大学硕士论文 第二章g s m g s m r 小区选择和重选原理 接收和分析系统消息的内容可以获知本小区和相邻小区的有关信息。尤其对 于小区选择和重选来说，系统消息中包含了主要的小区选择和重选参数。 2 5 1 g s m g s m - r 系统消息 g s m g s m r 系统信息只能在b c c h 或s a c c h 上发送，对于b c c h 信道，复帧结构可以是b c c h + c c c h 或b c c h + c c c h + s d c c h 4 ，循环周 期是5 l 复帧2 3 5 3 8 5 m s ；对于s a c c h 信道，复帧结构可以是s d c c h 8 或 b c c h + c c c h + s d c c h ，4 ，其中每个s d c c h ( 独立专用控制信道) 都对应 一个s a c c h ，循环周期是1 0 2 复帧4 7 0 7 7 m s 。g s m g s m r 网络的系统消 息主要包括1 4 类，包含的主要内容如表2 - 4 所示。 表2 4g s m g s m r 系统消息的主要内容 系统消息类型发送信道主要信息内容 当前小区信道分配和r a c h 随机接入信 s v s i n f 0 1b c c h 道控制参数。 相邻小区b c c h 信道分配、准许的n c c s v s i n f o2b c c h 网络色码和r a c h 控制参数。 相邻小区扩展b c c h 信道分配和i h c h s y s i n f o2 b i s b c c h 控制参数。 s v s i n f o2 t e rb c c h 相邻小区扩展b c c h 信道分配。 小区识别码、位置区识别码、控制信道消 s v s i n f o3b c c h 息、r a c h 控制参数、小区b c c h 选项 和小区选择和重选的参数。 位置区识别码、r a c h 控制参数、小区选 s v s i n f 0 4b c c h 择和重选的参数、c b c h ) 小区广播控制 信道分配。 s v s i n f 05s a c c h 相邻小区b c c h 信道分配。 s v s i n f o5 b i ss a c c h相邻小区扩展b c c h 信道分配。 s v s i n f o5 t e rs a c c h 相邻小区扩展b c c h 信道分配。 小区识别码、位置区识别码、小区s a c c h s y s i n f o6 s a c c h 选项、准许的n c c 。 s v s i n f o7b c c h 小区选择和重选的参数。 s v s i n f o8b c c h小区选择和重选的参数。 北京交通大学硕士论文第二章g s m ，g s m r 小区选择和重选原理 可选的系统消息，可以提供附加的b c c h s v s i n f o9b c c h上的时隙安排，由系统消息类型3 决定是 否发送该系统消息。 只有支持v g c s 或v b s 的移动台需要解 译该系统消息，用于铁路的a s c i 业