（通信与信息系统专业论文）lte终端空闲模式协议研究与实现.pdf

重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 据全球移动供应商联合会( g l o b a lm o b il es u p p li e r sa s s o c i a t i o n ，g s a ) 2 0 1 0 年8 月底发布的数据显示，全世界5 6 个国家及地区的1 3 2 家移动通信运营商目前正 在或者准备研究部署l t e 网络，而全球最大移动运营商中国移动已决定采用t d - l t e 标准。网络的发展离不开终端，然而终端一直是移动产业发展的瓶颈，因此研究 l t e 终端使其满足用户更高需求势在必行。本文正是产生于这样的背景下，以重邮 信科公司的“t d l t e 终端基带芯片研发 项目为依托，从协议栈软件开发的角度 系统地阐述了l t e 终端空闲模式的过程，从协议分析到实现，再到测试验证的完整 开发过程。 首先，介绍了l t e 系统架构及l t e 终端的研究现状，从而引出研究l t e 终端空闲 模式的必要性。根据本文研究主题，对l t e 终端空闲模式相关协议进行了深入分析， 选取了空闲模式下的几个重点过程分析，包括小区选择、小区重选和选网过程， 介绍了重点过程的触发场景，并着重分析了无线资源控制层( r a d i or e s o u r c e c o n t r o l ，r r c ) 的空闲模式下的过程。 然后，基于有限状态机的原理，对协议栈软件的整体设计架构进行了介绍说明， 对r r c 模块与其他模块之间的接口和原语定义进行设计，并且在软件的整体设计框 架下，提出r r c 空闲模式下的重点过程的设计思想，并根据设计思想对重点过程的 正常流程和异常流程进行了实现，特别之处，对于小区重选提出一种新的评估方案。 最后，运用t t c n i 煲u 试工具对所设计的重点过程的流程设计进行测试验证，包 括测试方法的介绍，测试需求分析，测试用例的构造等，通过分析测试产生的消 息序列图( m s c ) 中交互的信号以及信号中所携带的数据，验证了流程设计满足一 致性测试要求，从而验证了开发设计的正确性。 关键词：l t e ，空闲模式，无限资源控制，有限状态机，t t c n 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ed a t ar e l e a s e db yt h eg l o b a lm o b i l es u p p l i e r sa s s o c i a t i o n ( g l o b a l m o b i l es u p p l i e r sa s s o c i a t i o n ) i nl a t ea u g u s t2 010 ，13 2m o b i l ec o m m u n i c a t i o n o p e r a t o r so f5 6c o u n t r i e sa n dt e r r i t o r i e sa r o u n dt h ew o r l da r ec u r r e n t l yp r e p a r i n gt o d e p l o yl t en e t w o r k s ，a st h ew o r l d sl a r g e s tm o b i l eo p e r a t o r , c h i n am o b i l eh a sd e c i d e d t oa d o p tt h et d l t es t a n d a r d n e t w o r kd e v e l o p m e n ti si n s e p a r a b l ef r o mt h et e r m i n a l ， b u tt h et e r m i n a lh a sb e e nt h eb o t t l e n e c ko ft h em o b i l ei n d u s t r y , s ot h a ti ti si m p e r a t i v et o s t u d yo nl t et e r m i n a lt om e e th i g h e rd e m a n d s 砸sa r t i c l e i sd e r i v e df r o ms u c ha b a c k g r o u n d , i tt a k e st h ec y i tp r o j e c t ”l t et e r m i n a lb a s e b a n dc h i pr e s e a r c h ”a st h e b a s i s ，e l a b o r a t e si d l em o d ep r o c e s so ft h el t et e r m i n a lf r o mt h ep e r s p e c t i v eo f p r o t o c o ls t a c ks o f t w a r ed e v e l o p m e n t , f r o ma n a l y s i st oi m p l e m e n t a t i o no f t h ep r o t o c o l s ， a n dt h e nt ot e s ta n dt ov e r i f yo ft h ec o m p l e t ed e v e l o p m e n tp r o c e s s f i r s to fa l l ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h el 1 陋s y s t e ms t r u c t u r ea n dr e s e a r c hs t a t u so f l t et e r m i n a l ，w h i c hl e a d st on e c e s s i t yo fs t u d yo ni d l em o d eo ft h el t et e r m i n a l a c c o r d i n gt ot h et h e m eo f t h i sa r t i c l e ，i tm a k e sa ni n d e p t ha n a l y s i so ft h ep r o t o c o l so f t h el t et e r m i n a li d l e m o d e ，f o c u s i n go ns e v e r a lk e yp r o c e s s e si ni d l em o d e ，i n c l u d i n g t h ec e l ls e l e c t i o n , r e s e l e c t i o na n dn e t w o r ks e a r c h , i n t r o d u c e st r i g g e r i n gs c e n e so ft h e c r i t i c a lp r o c e s s ，a n df o c u s e so na n a l y s i so fp r o c e s s c 熔i ni d l em o d eo f r a d i or e s o u r c e c o n t r o l ( r a d i or e s o u r c ec o n t r o l ，r r c ) t h e n ，b a s e do nt h ep r i n c i p l eo ff i n i t es t a t em a c h i n e ，t h i sa r t i c l eg i v e sa no v e r a l l d e s i g no fp r o t o c o ls t a c ks o f t w a r e ，d e f i n e st h esi n t e r f a c ea n dm e s s a g eb e t w e e nr r c m o d u l ea n do t h e rm o d u l e s ，a n di nt h ec o n t e x to ft h eo v e r a l ld e s i g no ft h es o t w a r e ，i t p u t sf o r w a r dt h ed e s i g ni d e ao ft h ec r i t i c a lp r o c e s si ni d l em o d e ，a n df o c u s e so nt h e i m p l e m e n t a t i o no fn o r m a la n da b n o r m a lp r o c e s s e sa c c o r d i n g t ot h ed e s i g n l a s t l y , i td o e s t e s tv a l i d a t i o nt o w a r d st h ed e s i g no f t h ec r i t i c a lp r o c e s su s i n gt t c n t e s tt o o l s ，i n c l u d i n gd e s c r i p t i o no ft e s tm e t h o d ，t e s tr e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，c o n s t r u c t i o n o ft e s tc 冒i s e sa n ds oo n , t h e ni tv e r i f i e st h a tt h ed e s i g no ft h ep r o c e s si ssi nc o n s i s t e n c y 、砘t l lt h er e q u i r e m e n to ft h ec o n s i s t e n c yt e s tb ya n a l y s i so fm e s s a g es e q u e n c ef i g u r ea n d d a t af l o wi nt h er e s u l t ，p r o v e st h ec o r r e c t n e s so f t h ed e s i g ni nt h i sa r t i c l e k e yw o r d s ：l t e ，i d l em o d e ，r a d i or e s o u r c ec o n t r o l ，f i n i t es t a t em a c h i n e ，t t c n 重庆邮电大学硕士论文缩略表 3 g 3 g p p a s a s n 1 a s p b c c h c c c h c n c s c r n r i c s g d l s c h d c c h d c h d l d r x d s p d i m e p c e p s e u t r a n e n o d e b e g w f d d g p r s i m s i m t l t e l c r l 1 l 2 l 3 缩略表 3 r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n 硼 1 i 】r dg e n e r a t i o np a r m e r s h i pp r o je c t a c c e s ss t r a t u m a b s t r a c ts y n t a xn o t a t i o n o n e a b s t r a c ts e r v i c ep r i m i t i v e s b r o a d c a s tc o n t r o lc h a n n e l c o m m o nc o n t r o lc h a n n e l c o r en e t w o r k c i r c u i ts w i t c h e d c e l l r n l l c l o s e ds u b s c r i b e rg r o u p d o w n l i n ks h a r e dc h a n n e l d e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l d e d i c a t e dc h a n n e l d a t al i n k d i s c o n t i n u o u sr e c e p t i o n d i 西t a ls i g n a lp r o c e s s s o r d a t ar a d i ob e a r e r e v o l v e dp a c k e tc o r en e t w o r k e v o l v e dp a c k e ts y s t e m e v o l v e dl n r a n e v o l v e dn o d e b e v o l v e dg a t e w a y f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e i n t e r n a t i o n a lm o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i t y i m p l e m e n t a t i o nu n d e rt e s t l o n gt e r me v o l u t i o n l o wc h i pr a t e l a y e rl ( p h y s i c a ll a y e r ) l a y e r2 ( d a t al i n kl a y e r ) l a y e r3 ( n e t w o r kl a y e r ) v 第三代移动通信 第三代合作项目 接入层 抽象语法符号 抽象服务原语 广播控制信道 公共控制信道 核心网 电路交换 小区无线网络临时标识 封闭用户群 下行共享信道 专用控制信道 专用信道 数据链路 非连续接收 数字信号处理 数据无线承载 演进型分组核心网 演进型分组系统 演进型u t ra n 演进型结点b 演进型网关 频分双工 通用分组无线业务 国际移动用户识别码 被测实体 长期演进 低码片速率 第一层( 物理层) 第二层( 数据链路层) 第三层( 网络层) 重庆邮电大学硕士论文缩略表 m m e m a c m i b m m m s c m c c c n a s p s p c h p c o p d u p d c p p l d 、i q o s r b i 也c r a t r n l l r p l m n r a c h r r c r s i 己p r s s i s r b s g w s a p s 烈 s i s i b s s s d l t a c t 鲥 m o b i l i t ym a n a g e m e n te n t i t y m e d i u ma c c e s sc o n t r o l m a s t e ri n f o r m a t i o nb l o c k m o b i l i t ym a n a g e m e n t m e s s a g es e q u e n c ec h a r t s m o b i l ec o u n t r yc o d e m o b i l en e t w o r kc o d e n o na c c e s ss t r a t u m p a c k e ts w i t c h e d p a g i n gc h a n n e l p o i n t so fc o n t r o la n do b s e r v a t i o n p r o t o c o ld a t au n i t p a c k e td a t ac o n v e r g ep r o t o c o l p u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k q u a l i t yo fs e r v i c e r a d i ob e a r e r r a d i ol i n kc o n t r o l r a d i o a c c e s st e c h n o l o g y r a d i on e t w o r kt e m p o r a r yi d e n t i t y r e g i s t e rp u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k r a n d o ma c c e s sc h a n n e l r a d i or e s o u r c ec o n t r o l r e f e r e n c es i g n a lr e c e i v ep o w e r r e c e i v e ds i g n a ls t r e n g t hi n d i c a t i o n s i g n a l i n gr a d i ob e a r e r s e r v i c e - g a t e w a y s e r v i c ea c c e s sp o i n t s y s t e mf r a m en u m b e r s y s t e mi n f o r m a t i o n s y s t e mi n f o r m a t i o nb l o c k s u p p l e m e n t a r ys e r v i c e s p e c i f i c a t i o nd e s c r i p t i o nl a n g u a g e t r a c k i n ga r e ac o d e t r a c k i n ga r e ai d e n t i t y v i 移动性管理实体 媒质接入控制 主信息块 移动性管理 消息序列图 移动国家码 移动网络码 非接入层 分组交换 寻呼信道 控制观察点 协议数据单元 分组数据汇聚协议 公共陆地移动网络 服务质量 无线承载 无线链路控制 无线接入技术 无线网络临时标识 注册的p 删 随机接入信道 无线资源控制 参考信号接收功率 接收信号强度指示 信令无线承载 服务网关 业务接入点 系统帧序号 系统信息 系统信息块 补充业务 规范描述语言 跟踪域码 跟踪域标识 重庆邮电大学硕士论文缩略表 t d s c d m a t d d u e t t c n u s m t i m ed i v i s i o n - s y n c h r o n i z a t i o nc o d e t i m ed i v i s i o nd u p l e x u s e re q u i p m e n t t r e ea n d 乃6 u l a rc o m b i n e dn o t a t i o n u m t ss u b s c r i b e ri d e n t i t ym o d u l e i 时分同步码分多址接入 时分双工 用户终端 协议测试规格语言 u m t s 用户识别模块 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 1 1 l t e 研究背景 第一章绪论 世博t d l t e 演示网的建成和开通，标志着我国通信技术已迈上了一个新的台 阶【l 】。相对于网络设备，在l t e 的产业链上，业务和终端的发展仍然相对滞后， 如何利用好l t e 网络更高的带宽，促进数据业务更全面的发展，是目前推动 t d l t e 整个产业链走向成熟的重要课题之一。相对于2 g 3 g 网络业务和终端的发 展，l t e 将会有很大的差别。其主要原因是：长期以来，用户已习惯了2 g 良好的 语音业务质量，另外3 g 网络带来了一定带宽的增长，有效的提升了用户对于移动 数据业务的体验，同时3 g 网络产业链也相对成熟，价格适中，基本可以满足用户 在移动状态下对于中速数据业务的需要1 2 叫。这无疑对l t e 的业务和终端质量提出 了更严苛的要求，即良好的业务体验和更高速的数据传输。 作为产业链上与用户最密切相关的一环，业务和终端技术的发展是推动网络 走向市场的最重要因素。过去5 年，中国的运营商在网络技术的选择上非常谨慎， 希望3 g 技术2 g 化，4 g 技术2 g 化，充分挖掘2 g 网络的潜力。然而，2 g 在移动 宽带方面的瓶颈必须通过演进到下一代网络才能得以打破，建立适应移动宽带发 展的网络和业务模式势在必行【5 】【矾。同时，中国移动通信产业所扮演的角色正从追 赶者向领跑者过渡，下一代移动通信的竞争已经开始，因此在全力建设3 g 的同时， 加快l t e 发展步伐是十分必要的1 7 j 。 t d l t e 是3 g 技术t d s c d m a 的后续演进，是我国具有自主知识产权的准 4 g 技术标准。在3 g 标准方面，我国自主研发了t d s c d m a 技术，然而由于我国 3 g 商用较晚，在2 0 0 8 年4 月，t d s c d m a 才实验商用，这相比w c d m a 、 c d m a 2 0 0 0 这些技术标准，留给t d s c d m a 的时间太短。 要想t d s c d m a 标准超越w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 已经非常困难，首先在芯 片成熟度和手机终端匮乏方面，就是很难逾越的两座大山。l t e 是下一代移动通 信技术，包括两种制式l t et d d 和l t ef d d ，更为重要的是l t e 作为下一代移 动通信技术并未有哪个国家运营商实现真正的商用，如果中国能够在l t e 标准上 获得话语权，这意味着中国通信技术与国际实现了同步，提早做准备，未雨绸缪 至关重要。 对比国际国内l t e 发展局面，我们存在着良好的机遇，也面对着掌握l t e 这 一未来趋势和抢占通信产业整体战略先机的可能，这是对于中国在新世纪用技术 创新驱动经济战略发展的重要机会。 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 2l i e 系统简介 1 2 1l t e 系统架构 如图1 1 所示，l t e 对传统3 g 网络架构进行了优化，采用扁平化的网络结构， 接入网e u t r a n 仅包含e n o d eb ，不再有r n c 引。与2 g 和3 g 的无线网络相 比，l t e 网元省略r n c 节点，只是由若干e n o d eb 组成，这样就省略了对接入 点进行汇集，减少了网元数目，使网络更加扁平化，部署简单，容易维护。取消 r n c 的集中控制，有利于避免单点故障，从而提高网络稳定性。l t e 网络中的 e n o d e b 直接链接m m e 和服务s - g w ，有助于降低系统的整体时延，便于开展更 多的业务。整个l t e 系统由核心网( e p c ) 、基站( e n o d e b ) 和用户设备( u e ) 三部分组成。其中，e p c ( e v o l v e dp a c k e tc o r e ) 负责核心网部分，e p c 信令处理 部分称为m m e ，数据处理部分称为s h eg a t e w a y ( s g w ) ；e n o d e b 负责接入网部 分，也称e u t r a n ；u e 指用户终端设备。 图1 1l t e 系统架构图 e n o d e b 与e p c 通过s 1 接口连接；e n o d e b 之间通过x 2 接口连接；e n o d e b 与u e 通过u u 接口连接。和u m t s 相比，由于n o d e b 和r n c 融合为网元 e n o d e b ，所以t d l t e 少了i u b 接口。x 2 接口类似于u m t s 的i u r 接口，s 1 接口 类似于u m t s 的i u 接口，但相比u m t s 有较大简化。 e n b 的功能包括：r r m 功能、口头压缩及用户数据流加密、u e 附着时的m m e 选择、寻呼信息的调度传输、广播信息的调度传输以及设置和提供e n b 的测量等。 2 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 m m e 的功能包括：寻呼消息发送、安全控制、i d l e 状态的移动性管理、s a e 承载管理、以及n a s 信令的加密及完整性保护等。 s - g w 的功能包括：数据的路由和传输以及用户面数据的加密。原来的c s 域 被取消，取而代之的是p s 域，在l t e 中，仅存在p s 域，原来的语音及其他业务 均通过p s 域实现。 1 2 2l t e 技术特征和优势 3 g p p 从系统性能要求、网络的部署场景、网络架构、业务支持能力等方面对 l t e 进行了详细的描述。与3 g 相比，l t e 具有如下关键技术特征： 1 通信速率有了提高，下行峰值速率为1 0 0 m b p s 、上行为5 0 m b p s 。 2 提高了频谱效率，下行链路5 ( b i t s ) h z ，( 3 _ 4 倍于r 6 h s d p a ) ；上行链路 2 5 ( b i t s ) h z ，是r 6 h s u p a 2 3 倍。 3 简单的网络架构和软件架构，以信道共用为基础，以分组域业务为主要目 标，系统在整体架构上将基于分组交换。 4 q o s 保证，通过系统设计和严格的q o s 机制，保证实时业务( 如v o m ) 的 服务质量。 5 系统部署灵活，能够支持1 4 - 2 0 m h z 间的多种系统带宽，不必要分组残 片过滤技术可支持“p a i r e d ”和“u n p a i r e d 的频谱分配。保证了将来在系 统部署上的灵活性。 6 非常低的网络时延：子帧长度0 5 m s 和0 6 7 5 m s ，解决了向下兼容的问题 并降低了网络时延，时延可达u - p l a n 小区重选 当终端通过周期性测量发现了更好小区或者服务小区不可用的情况下，需 要重新选择一个小区，并且该小区的p l m n 与n a s 层指定的p l m n 匹配 才能正常驻留，如果p l m n 不匹配则要选择下一个小区。 丢失覆盖回到服务区 当终端丢失了网络覆盖重回服务区时，需要选择小区驻留，此过程伴随着 网络选择。 2 2 1 4 选网原理 选网过程是基于非接入层的请求，接入层搜索p l m n ，并上报给非接入层， 非接入层选取合适p l m n 的过程。选网成功意味着在此p l m n 上可以注册成功， 而注册成功必须满足下面两个条件： ( 1 ) 终端已经在此p l m n 上找到了合适的小区； 1 0 重庆邮电大学硕士论文第二章l t e 终端空闲模式协议研究 ( 2 ) 在所选的小区上发起跟踪区注册成功。 接入层r r c 收到选网要求时，发起测量过程，终端在支持的l t e 频段内的载 波上搜索小区，在每个载波上只搜索信号最强的小区，读取小区s i b l 获得p l l v i n 标识。如果终端在小区上读到多个p l m n 标识，则将小区r s r p 测量值大于1 1 0 d b m 的p l m n 上报为高质量p l m n ，不需要上报其r s r p 值，而对于r s r p 值小于 1 1 0 d b m 的小区，连同测量值r s r p 和p l m n 一起上报为低质量p l m n 。非接入 层在所有上报的p l m n 中，按照优先级对p l m n 进行排序，在开机或丢失覆盖重 返服务区时，结合选网方式和接入技术，进行p l m n 的选择。 自动选网的原理如图2 3 所示： 图2 3 自动选网原理图 终端关机时处于空状态，开机后首先判断有无r p l m n ，若存在r p l m n 则在 该p l m n 上选择一个合适小区驻留，并完成注册，注册成功后即可驻留在该 p l m n 。若不存在r p l m n 则选择n a s 维护的p l m n 列表中第一个p l m n ，然后 选取该p l m n 上的合适小区驻留，完成注册后驻留在该p l m n 。 当终端丢失覆盖时，如果此时有可用的p l m n 存在，则尝试在该p l m n 上选 择小区驻留。如果不存在可用的p l m n ，则等待p l m n 出现，如果出现r p l m n 则驻留在该p l m n 上，反之选择p l m n 列表中第一个p l m n ，在该p l m n 上选取 小区驻留并完成注册。当终端发生了小区重选时，将上次所选的p l m n 临时放到 重庆邮电大学硕士论文 第二章l t e 终端空闲模式协议研究 p l m n 列表中，然后选择p l m n 列表的第一个p l m n 尝试驻留。选网成功意味着 小区选择成功，两个过程是相伴进行的，下节将对小区选择过程进行分析。 2 2 2 小区选择过程研究 2 2 2 1 小区选择场景 小区选择过程即终端选择一个小区驻留的过程1 4 】【1 5 1 ，以下三种场景下终端都 会进行小区选择过程： 用户开机：终端开机后，须尽快找到一个合适的小区驻留下来。 丢失覆盖回来：当终端进入一个没有网络覆盖的地区后，相当于终端处于 关机状态。当重新回到服务区后，需要重新寻找小区驻留。 r r c 连接释放：当终端从连接状态回到空闲状态的时候，需要选择一个 合适的小区驻留。网络可能通过r r c 连接释放消息指定终端选择到某频 点上，此时终端首先要尝试在指定频点上搜索小区进行驻留。如果指定频 点上搜索不到小区或者搜索到的小区都不满足驻留条件，那么终端需要在 m 支持的频点上再次搜索小区。仍然找不到小区驻留，则要进行与开机 类似的小区选择过程。 2 2 2 2 小区选择标准 小区选择标准： s r x l e v = q r x l e v m e a s 一( q r x l e v m i n + q r x l e v m i n o f f s e t ) 一p c o m p e n s a t i o n ： 参数如下表2 2 所示： 表2 2 小区选择标准 名称 说明 s r x l e v小区选择的接收功率，只有该值大于0 的小区，才能当作候选的小区。 q r e v m e a s 测得的小区的参考信号接收功率( r s r p ) 。 小区要求的最小接收功率，该参数值由s 1 b i 给出。 q r x l e v r n i n 设置该值的目的是避免终端在信号很差的情况下接入系统，而接入后不 能提供用户满意的通信质量且无谓的浪费网络的无线资源。 q r x l e v m i n o f f s e t 仅当u e 驻留在v p l m n 小区的时候才使用该参数。 p c o m p e n s a t i o n - - m a x ( p e m a x p u m a x 0 ) p c o m p e n s a t i o n 当p e m a x 大于p u m a x 时，表明u e 的实际发射能力达不到系统允许 的最大发射功率。 小区选择标准是衡量一个小区是否满足驻留的最基本条件，对于小区重选和 选网过程的判断也具有重要意义。 终端只有选择一个合适的小区才能正常驻留，发起网络的业务，而对于合适 1 2 重庆邮电大学硕士论文第二章l t e 终端空闲模式协议研究 的小区，协议上有明确规定：小区满足s 准则，小区属于n a s 指定的p l m n 或等 价p l m n 、小区没有被阻、小区的跟踪域不在漫游被禁止的跟踪域列表中。而可 接受的小区仅满足s 准则且该小区没有被阻( b a r ) 。在可接受的小区上只能进行受 限业务，即紧急呼叫。具体的小区分类如下表2 3 所示： 表2 3 小区分类 小区分类需满足条件是否可以驻留提供的服务类型 a c c p t a b l ec e l l 没有被b a r ，s 0受限驻留紧急呼叫 s u i t a b l ec e l l1 、属于r p l m n正常驻留正常服务 或e p l m n 2 、小于所属的t a 不在禁止列表 中 3 、没有被b a r 4 、s 0 b a r r e dc e l l系统消息广播不能驻留无 r e s e r v e dc e l l系统消息广播特殊u e 可以驻留运营商特殊业务 2 2 2 3 小区选择流程 l 1 屯小区选择的过程。可以分为如下两种情况： ( 1 ) 初始小区选择：终端没有存储关于e u t r a 载波的信息，此时需要根据自 身的能力和设置进行进行全频段搜索，在每个频点上搜索最强的小区，判断小区 满足驻留条件后即可以选择该小区进行驻留。 ( 2 ) 存储小区信息的小区选择：此时终端优先对这些小区做测量，按照测量值 大小依次尝试驻留这些小区，判断满足驻留条件后，便选择此小区进行驻留。否 则的话，需进行初始小区选择的过程。 根据对协议的理解，小区选择具体过程如下图2 4 所示： 1 3 重庆邮电大学硕士论文 第二章l t e 终端空闲模式协议研究 一r 频瓣副呕 否 将搜索到的小区捧序。读 取最强小区的系统消息 读取次强小区的 系统消息 n a s 指定p l m n 搜索小区 愫寥 区信息 按照存储信息测量小区 将测量结果排序，读取 最强小区的系统消息 是 读取下一个小区 的系统消息 i 收芫其它系统渭思，上报小区相i l 关信息到n a s ，驻留该小区 i 图2 4 小区选择流程图 流程图说明： ( 1 ) 终端开机时，n a s 读取u s i m 卡，判断是否保存了载频信息以及小区信息 等，如果保存了这些信息，则只需在已知的频点上搜索小区或直接对存储的小区 进行测量，反之则需要全频段搜索，在每个频点上搜索信号最强的小区。 ( 2 ) 无论是哪种情况的小区选择，物理层都将搜索到的小区上报给高层协议栈， 由协议栈将这些小区按照测量值从高到低排序，首先发送命令读取最强小区的系 统消息，判断小区是否满足s 准则、该小区所属的网络是否与n a s 指定的匹配、 小区是否被b a r 等。 ( 3 ) 如果最强小区不满足这些驻留条件，则尝试读取次强小区的系统消息，依 次进行下去，直到找到一个合适的小区驻留。当终端驻留到小区上，就开始周期 性地对服务小区和邻小区进行测量，为小区重选提供测量值依据。 2 2 3 小区重选过程研究 2 2 3 1 小区重选场景 终端驻留到合适的小区，停留时间超过1 秒钟后，就可以进行小区重选的过 程【1 5 】【1 6 1 。小区重选的最高宗旨就是最大程度地保证空闲模式下的终端驻留在合适 1 4 重庆邮电大学硕士论文 第二章l t e 终端空闲模式协议研究 的小区，即信号最好且优先级最高的小区。根据服务小区是否可用，将空闲模式 的小区重选场景分为以下两种情况： 更好小区触发：在空闲模式下，通过对服务小区和临近小区的周期性的测 量，发现比服务小区更好的小区，则开启重选定时器对更好的小区进行监 控，如果更好小区在定时器超时之前这段时间内一直好于服务小区，则触 发重选。由于此种场景下服务小区仍然可用，因此开启定时器来评估邻小 区，可以更好保证重选到一个好的小区。 事件触发：一种是服务小区s 值连续n s e r v 个d r x 周期均不满足小区选 择s 标准( d r x 与n s e r v 关系如下表2 4 所示) i l7 1 ，另外一种是通过读取 系统消息得知小区被b a r 不能继续驻留。这两种情况下服务小区都不可用， 终端都会立即触发重选，尽快寻找一个好的小区驻留下来。 表2 4n s e r v 与d r x 关系 d r x 的长度( 秒)d l 的倍数( n s e r v ) o 3 24 0 6 44 1 2 8 2 2 5 62 2 2 3 2 小区重选优先级 l t e 系统只针对具有小区重选优先级的小区进行测量。不同的l t e 异频或者 异系统的频点优先级信息是可以通过系统消息广播或者是r r c 连接释放消息提 址 l ，、o 网络通过系统消息配置取值范围为0 7 的小区重选优先级，其中0 代表优先 级最低。服务小区的重选优先级通过s i b 3 广播，异频频点小区的重选优先级通过 s i b 5 广播。通过与服务小区的小区重选优先级比较，可以判断l t e 各异频小区的 小区重选优先级是高优先级、等优先级还是低优先级。 网络也可以通过专用信令r r c 连接释放消息中的移动控制信息陋 i d l e m o d e m o b i l i t y c o n t r o l i n f o 指定小区重选优先级，该优先级有效时间由定时器 t 3 2 0 来控制，定时器超时后使用系统消息提供的小区重选优先级信息。 如果终端处于任意小区驻留状态( 受限状态) ，那么仅使用当前小区的系统消 息广播的优先级信息。以下情况下终端将删除专用信令提供的优先级： ( 1 ) 进入r r c 连接状态； ( 2 ) 维护专用信令优先级有效性的定时器t 3 2 0 超时； ( 3 ) n a s 请求选择p l m n 。 1 5 重庆邮电大学硕士论文第二章l t e 终端空闲模式协议研究 小区重选优先级的高低与空闲模式下的小区重选过程密切相关，只有结合重 选优先级与重选准则，才能评断一个小区是否满足重选评估。 2 2 3 3 小区重选准则 重选是为了选择一个更好的小区，而更好小区在协议上是有精确定义的。对 于l 1 、e 同频小区及相等优先级异频小区、高优先级及低优先级小区分别有不同的 小区重选标准。 同频及等优先级异频的重选r 准则如下，参数如下表2 5 所示： 表2 5r 准则参数表 参数名称说明 q m e a s ，s 测量得到的服务小区的r s r p 值； q m e a s ，1 1 测量得到的相邻小区的r s r p 值； q h y s t 为了防j l - j 、反重诜的“乒乓效应”： q o f f s e t 服务小区和邻小区的偏移值。 对于高优先级小区，需要满足以下条件的重选准则： ( 1 ) 小区s 值满足标准l ，即s n o n s e r v i n g c e l l ，x t h r e s h x ，h i 曲； ( 2 ) 在服务小区至少驻留1 秒。 参数说明：s n o n s e r v i n g c e l l ，x 是指高优先级异频小区的s 值，t h r e s h x ，h i g l a 是 指高优先级小区重选门限值。 对于低低优先级异频小区，重选准则如下： ( 1 ) 高优先级异频小区不满足标准l ； ( 2 ) 同频和等优先级异频小区不满足重选r 准则； ( 3 ) 服务小区s 值s s e r v i n g c e l l t h r e s h x ，l o w ； ( 5 ) 至少在服务小区驻留1 秒。 参数说明：t h r e s h s e r v i n g ，l o w 是指低优先级小区重选时，服务小区需要满足的 重选门限值，t h r e s h x ，l o w 是指低优先级小区重选门限值。 2 2 3 4 小区测量准则 所谓测量准则是指终端在满足什么样的条件下开启测量，由于本文的主要研 究方向为l t e 单模的测量，所以在此只分析协议中关于l t e 系统内的测量准则。 1 6 重庆邮电大学硕士论文 第二章l t e 终端空闲模式协议研究 当终端成功驻留一个小区后，就应该对服务小区和邻小区进行周期性测量。 具体触发哪些小区的测量，由系统消息广播的参数s i n t r a s e a r c h ，s n o n i n t r a s e a r c h 以及该小区的接收值s r x l e v 和小区重选优先级共同决定。 l t e 同频小区的测量条件：如果s r x l e v s i n t r a s c a r c h ，u e 不必进行同频的小 区测量：如果s r x l e vss i n t r a s e a r c h ，则必须执行同频小区测量；如果系统消息没有 广播参数s i n t r a s e a r c h ，也必须执行同频小区的测量。 对于l t e 异频小区的测量规则，需要结合小区的重选优先级来判决。 l t e 高优先级小区测量条件：只要存在比服务小区重选优先级高的l t e 异频 频点，就必须对这些高优先级小区进行周期性测量。 l t e 等、低优先级异频小区测量条件：如果s r x l e v s n o n i n t r a s e a r c h ，u e 不必进 行等、低优先级异频的小区测量；如果s r x l e vss n o n i n t r a s e a r c h ，则必须执行等、 低优先级异频小区测量；如果系统消息没有广播参数s n o n i n t r a s e a r c h ，也必须执行 等、低优先级异频小区的测量。 不论是哪种情况触发的小区重选，都需要重新选择信号最好的小区驻留，而 最好小区是通过测量值来决定的，因此测量是与小区重选密切相关的。 2 2 3 5 小区重选流程 图2 5 同频小区重选原理图 l 1 正终端的小区重选包括同频重选和异频重选，而根据异频频点的优先级不 同，分为高优先级重选、等优先级重选和低优先级重选。同频重选原理如图2 5 所 示。当终端正常驻留在小区时，通过系统消息中广播的同频测量参数s i n t r a s e a r c h 的配置来决定是否进行同频测量