第十一章空闲状态

1、山东移动通信有限责任公司第十一章 手机空闲状态概述当手机开机后，系统并不会在空闲模式下为手机分配一个固定的信道。但在空闲模式下，手机能实现随时接入系统或被系统发现是尤为重要的。手机开机后，立即试图连接GSM网络，手机将寻找合适的小区，随即将频率调谐到控制信道接收系统信息。当手机在空闲状态时，它总是在通过信号强度算法，试图定位最好的小区。在空闲模式下，手机通过接收系统BCCH信道发送的控制信息，进行相应管理。所有主要的控制信息均通过小区中BCCH信道发送，这些信息由每个小区控制。此外，为实现在网络中的任何地点均可接入系统，手机应该能选择一个基站，听取系统信息，并向系统注册当前位置区，以便手机在被

2、叫时能正常接续。高成功率接入系统当接入系统时，手机总是占据最能保证其在上下行链路上都能成功通信的小区。这是通过空闲模式下小区选择和小区重选的算法实现的。这些算法主要根据信号强度，保证手机选择最合适的小区。能够满足相应条件的小区就是适合的。占据最合适的小区，就更能保证手机与系统成功通信的可能性。小区选择和重选算法由参数设置来控制。通过参数设置，可以设定一个小区对手机有更强或更差的吸引力。这样可以象通话模式一样控制手机。正确的参数设置可以使手机在空闲和通话模式下都使用相同的小区。控制寻呼负荷在空闲模式下，每当手机改变位置区时，它都会通过位置更新通知网络。这样网络能够知道手机确切的位置信息。当系统接

3、收到一个呼叫时，就能知道在那个位置区内寻呼该手机。系统不需要在整个网络内寻呼手机，这样可以减少系统负荷。如果手机没有响应第一次寻呼，网络就会发送第二次寻呼消息。手机也会周期性地和在开关机时通过位置更新，来通知网络它最新的状态。这样会制止网络在手机关机或离开服务区时不必要的寻呼。这同样也是系统不必要的负荷。空闲模式低功率消耗在空闲模式下，手机有时会监听所在小区的系统信息，或测量相邻小区的信号来决定是否小区重选。但是，在大部分时间里，手机处于“睡眠状态”，功率消耗很低。这也称为不连续接收（DRX）。技术描述手机在空闲模式下不断地测量服务小区和相邻小区的BCCH载频，来决定选择哪个小区。必要的话，它

4、将通过位置更新在所选小区的位置区内登记。目的有三： 能使手机接收到系统信息。 通过所选小区的随机接入信道（RACH），手机可以发起呼叫。 系统知道手机所在服务区（除非手机在“限制服务”状态），这样可以发起寻呼。空闲模式下的任务可分成四个过程： PLMN选择 小区选择 小区重选 位置更新过程关系如图11-1描述。自动/手动模式通知用户用户选择PLMN服务通知用户PLMN选择PLMN选定PLMN可用小区选择初始选定小区新LA小区重选位置更新响应小区、LA改变周期性登记位置更新图11-1全部空闲模式过程PLMN选择当手机开机或从盲区返回时，将进行PLMN选择。首先它将试图选择最后登记的PLMN。如果

5、登记成功，手机将在显示屏上显示PLMN，这样就可以发起和接收呼叫了。如果没有最后登记的PLMN或者它不可用，手机就会选择另外一个PLMN，自动或手动模式根据操作模式的设定。自动模式使用一个按优先级排列的PLMN名单，而在手动模式下手机提供所有可用PLMN，由用户来决定。手机通常会选择归属的PLMN。然而也可以选择其他的PLMN，比如没有网络覆盖时。当手机发现一个合适的小区并且位置更新要求被接受时，它将在此PLMN中登记。为了能使用系统，登记必须成功，如果手机在同一个PLMN的同一个位置区内则无需执行位置更新。自动模式自动模式下，如果没有最后登记的PLMN或者它不可用，手机会按照以下顺序选择一个

6、PLMN（如果可用并允许）：1. 归属PLMN2. 用户身份卡（SIM）里按优先级存储的PLMN。3. 随机选择接收信号强度高于-85dBm的其他PLMN。4. 按信号强度递减顺序的其他所有PLMN。手动模式手动模式下，手机首先选择登记的PLMN或归属PLMN。如果登记失败或者用户重新选择PLMN，手机会提供所有可用的PLMN。用户就能选择一个PLMN，手机就在此登记。如果所选的PLMN不允许使用，用户将被告知选择另外一个。手机用户可以随时要求手机选择和登记在另外一个可用的PLMN上。这可以通过自动或手动模式实现（根据用户的设定）。国内网间漫游如果国内网间漫游允许的话，手机可以在本国内选择和登

7、记在另一个PLMN上。在这种情况下，手机将会周期性的试图返回归属PLMN。小区选择 小区选择算法是按照特定要求在所在PLMN里找出最合适的小区。如果在尝试完所有可用和允许的PLMN后，仍然找不到合适小区的话，手机会不管PLMN而选择一个小区，进入限制服务状态，仅能拨打紧急电话。如果手机失去网络，将会返回PLMN选择状态，选择另外一个PLMN。小区选择时会使用两种不同的方法：存储名单小区选择和一般小区选择。存储名单小区选择使用一个存有BCCH配置（BA）的名单来快速选择；没有这样的名单使用时，会用一般小区选择。算法一般小区选择在一般小区选择中，手机会选择最合适的小区。一个小区被认为合适需满足以下

8、条件： 它属于选择的PLMN 它没有被禁用（一个小区如果被禁用，手机在空闲模式下不能选择，而通话模式下可以切换） 它不属于“禁止国内漫游位置区” 完全满足小区选择标准当手机没有得到使用哪个BCCH载频的信息时，它将按图10-2所示步骤执行：扫描124个频率测量强度3-5秒调谐到平均接收信号强度最强的频率上调谐到未试过的最强载频通过查找频率校正burst来判断是否BCCH是BCCH否是手机将同步此载频并解读BCCH信息否PLMN对是是禁用？否否C10是占据此小区图11-2一般小区选择（GSM900）小区选择标准图11-3在空闲模式下，手机不断计算小区选择量C1。如果C10，小区选择标准满足。C1

9、按如下方法计算：C1=（received signal level-ACCMIN）-max（CCHPWR-P，0）这里ACCMIN小区参数，描述手机接入系统时需要的最小接收信号强度。CCHPWR小区参数，描述手机接入系统时允许最大的发射功率。P是各种级别手机最大的发射功率。图11-4小区重选小区重选测量在成功选择一个小区后，手机就开始小区重选任务。它会不断地测量相邻小区，来决定是否有必要进行小区重选。在多频系统中，最强的非服务载频有可能属于不同的频段。手机不断监测BA名单里所有的相邻小区和服务小区的BCCH载频，来决定是否有更适合的小区来占据。每个定义的相邻小区最少需要五个接收信号强度的测量抽

10、样。BA名单里的每个载频都有一个接收信号强度的连续平均值。为了监视小区参数的变化，至少每30秒就必须读一次BCCH上发布的所有系统信息。至少每五分钟，手机也试图同步六个其他最强的载频（在BA名单里），来读取与小区重选有关的BCCH信息。手机还试图解码六个最强的周围小区的BSIC参数（至少每30秒钟），来确认是否还监视着同一个小区。BSIC由两部分组成：网络色码（NCC）和基站色码（BCC）。如果发现另外一个BSIC，就认为是一个新的载频，会测定此载频上的BCCH数据。如果手机发现PLMN色码为不允许，将忽略此载频。手机在倾听自己寻呼群时，只产生测量抽样。除了后面描述以外，手机在剩余时间里处于睡

11、眠状态。图13-3总结出在空闲模式下，解码服务小区和相邻小区 BSIC和BCCH数据的频率。BSICBCCH数据服务小区-至少每30秒钟相邻小区至少每30秒钟至少每5分钟图11-5解码BSIC和BCCH数据小区重选标准 为了控制小区间的话务分配，运营商可以在通话模式下倾向于某些系小区，例如定位（Locating）和分层小区结构（HCS）。在某些情况下，空闲模式也需要相同的行为。另外，在微蜂窝环境里，对于快速移动的手机需要特别控制小区重选的速率。为此，附加的小区重选参数CRO、TO和PT就在每个小区的BCCH上广播。在手机改变小区之前，必须阅读可能目标小区BCCH上的这些参数。小区重选算法包括五

12、个不同的条件。满足任何一个条件都会引起小区重选。小区重选过程使用小区选择量C2。每次满足一个小区重选标准，手机都将改变到C2值最高的小区上。C2按如下方法计算：C2 = C1 + CRO TO *H（PT-T） for PT31 （2） C2 = C1 CRO for PT=31 （3）这里：C1在等式1中定义。H（x）= 0 x 01 x 0T是一个记时器，CRO，TO和PT是参数。手机不停地计算服务小区和相邻小区的C1和C2的值。如果以下任何一个标准满足，它会重新选择、占据另外一个小区。 服务小区被禁用。 在规定时间内，手机接入系统失败。 手机发现下行信令解码失败。 服务小区的C1值连续5

13、秒钟低于0，表示此小区的路径衰落太大而需要改变。 非服务小区的C2超过服务小区的C2五秒钟。下行信令失败判断标准下行信令失败判断标准使用下行信令失败计数器。它的算法为“leaky bucket”，基于成功解码寻呼信息的结果。当手机选中一个小区，计数器初始化为接近90/N的整数值，这里N是此小区的复帧参数MFRMS。这样，当手机试图解码它的寻呼群信息未成功时，计数器减4，反之加1。但是计数器不能超过接近90/N的整数。每次寻呼群的信息发布，手机都要求解码。如果计数器达到零，就会产生一次下行信令失败。一次下行信令失败会导致一次小区重选。每次手机改变所占小区，下行信令失败计数器会初始化为接近90/N

14、的整数值。举例：假设下面的条件：MFRMS N=4下行信令失败计数器初始化值：D = roud（90/N）= N = 4 = 22。如果手机成功解码一寻呼信息，于是：D = D + 1 = 23。如果手机解码寻呼信息失败，于是：D = D 4 = 18。位置区间边界如果手机移动在位置区的边界，可能在不同位置区小区间重复改变。每次位置区的改变都要求执行一次位置更新，这样会加重信令链路负荷，增加了丢失寻呼信息的风险。为了阻止这种情况发生，要使用一个小区重选迟滞参数，CRH。如果一个不同位置区的小区“较好”而被选中，要满足C2值高出当前位置区所有小区至少CRH。CRH参数在BCCH上广播。既然每个小

15、区的CRH值可以不同，使用目前服务小区所广播的CRH值。限制服务状态还存在手机不能得到PLMN正常的服务，从而进入一种限制服务状态的情况。这包括：l 在登记的PLMN内无法找到一个适合的小区。l 对位置更新的一个“PLMN不允许”响应。l 对一个位置更新的几种相应，如“非法用户”，“非法移动设备”（例如手机无SIM卡）或者“在HLR内不知道IMSI”等。在以上任一情况下，手机都会试图占据一个合意的小区，而不管小区所属PLMN的身份，以便在需要时进行紧急呼叫。在限制服务状态下，PLMN不需要知道手机占据哪个小区。空闲信道测量介绍空闲信道测量功能的主要目的，是为信道管理功能提供上行接口每个空闲信道

16、（TCH或SDCCH）的相关信息。此信息就用来在信道分配过程中，为一个呼叫连接选择最适合的信道。空闲信道测量也用于干扰统计，能给出一个小区信道质量的大体情况。统计还可以用于评估频率规划。性能通过使用空闲信道测量，可以提高网络无线连接的整体质量。在每个信道分配上，信道管理功能可以通过空闲信道测量的信息来选择最合适的信道。 在空闲信道测量中，定义了五个干扰等级，它们一起覆盖了整个信号强度测量范围。空闲信道测量把每个空闲信道归类为五个干扰等级之一。这些等级的范围决定了测量的结果。每个小区的干扰级别范围可以从默认值起调整，以便把此功能调整到最佳性能。例如，微蜂窝小区内可忍受的干扰程度要高于农村地区，因

17、为通常前者载频信号强度要高些。因此，把干扰范围压缩，达到每个小区干扰级别的临界值的做法是有益的。可以以单个小区的方式来激活和关闭空闲信道测量。还可以只激活空闲信道测量，不用于信道分配。这种情况下，信道测量仅用于统计。这些统计显示出每个小区的信道在各个干扰等级的数目。因为测量是以每信道方式执行的，所以网络使用跳频时，就不能获取特定频率上的干扰信息。技术描述概要一个信道的质量是根据载波和干扰的信号强度比值，C/I，来衡量的。干扰增加时质量就减小。如果每个信道干扰级别可以得知的话，在分配信道的时候这些信息就颇有价值。一个信道的干扰分短期和长期两种。短期变化干扰由同频小区信道占用和释放引起。长期变化干

18、扰是由蜂窝网络以外的干扰引起的。对于长期变化干扰，对一个空闲信道的测量将提供一个很好的干扰描述。对于短期变化干扰，信道分配前的测量值是最有用的信息，至少能对呼叫起始阶段的上行干扰给出一个很好的评估。如上所述，信道的干扰级别是决定呼叫连接质量的一个因素。因此，评估小区信道质量的一个方法是监测信道干扰级别的统计。当一个小区的空闲信道测量功能被激活时，基站将连续对全部空闲信道的上行信号强度进行测量。对TCH和SDDCH的测量同于通话状态下信道的测量。信道按照干扰递增的顺序分类。根据测量的信号强度，每个信道被归类与五个干扰等级之一。在信道分配时，信道管理功能可以根据信道所属的干扰级别来选择信道。算法基

19、本算法当一个信道空闲时，BSC将根据所描述的过程来把它归类于不同的干扰等级。信道空闲时，基站不断进行上行信号强度测量。基站通过取几个SACCH间隔的测量平均值 ，来确定这个信道的干扰值。每个SACCH间隔都执行一次，SACCH间隔的数目取决于参数INTAVE。当一个空闲信道的干扰等级发生改变时，基站才报告给BSC。于是在BSC中此信道就被移到相应的干扰等级。干扰等级每个小区定义五个干扰等级。这五个不同的干扰等级一起覆盖了从0（低干扰）到63（高干扰）rxlev的取值范围。干扰等级可以通过改变参数LIMIT1到LIMIT4来改变。这些参数定义了最低四个干扰等级的上限取值。第一个干扰等级范围总是从

20、0到LIMIT1，第二个干扰等级从LIMIT1+1到LIMIT2，如此类推，第五个干扰等级从LIMIT4+1到63。参数取值必须按如下顺序递增：LIMIT1LIMIT2LIMIT395%）的空闲信道干扰级别为1，则表明网络中的上行干扰方面没有问题。如果一个地方存在严重的临时干扰，应加强空闲信道测量功能。建议在跳频环境里使用在无跳频环境里使用的空闲信道测量功能，可以不冒降低级别的风险而提高系统性能。在存在信道干扰的小区里，空闲信道测量可以阻止这些高干扰小区的分配。当此功能打开用于分配信导时，与用于测量相比空闲信道的干扰级别统计会发生轻微的偏移。这是因为使用空闲信道测量的情况和不使用情况相比，高干

21、扰信道的数量是不一样的。因此将会有大量高干扰等级（2到5）的空闲信道。若使用手机动态功率控制功能，平均的上行干扰级别就会减小。参数设置LIMIT1是最重要的参数。此参数将空闲信道分成两部分：优先用于信道分配、干扰等级1的空闲信道，和干扰等级为2到5的空闲信道。当然，如果没有干扰等级1的空闲信道，会使用等级为2的空闲信道，然后是3，如此类推。此功能的目的通过“剔除”高干扰（空闲信道的干扰等级为2到5）的空闲信道，来提高单个呼叫的质量，这些过程由信道管理功能来实现。这对于较低信号强度的呼叫连接非常重要。LIMIT1设置原则是，保证5%到10%的强干扰信道从干扰等级1种剔除。存在高干扰的网络里，使空闲信道更均匀的分布在不同干扰等级上是有益的。LIMIT1到LIMIT4的默认值如下设置：干扰等级干扰电平值I所测量的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：当使用手机功率控制时，剔除恶于-110 dBM的干扰信道非常重要。那些存在干扰低于-110 dBM的信道无需剔除，因为它们都设为rx