GPRSEGPRS流程详解.docx
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GPRSEGPRS流程详解
第3章
GPRS/EGPRS信令流程详解
3.1小区选择与重选
3.1.1概述
GPRS小区选择过程与GSM一样。
在GPRS系统中，不存在切换的概念。
无论在分组传输模式下还是在分组空闲模式下，GPRS都将采用小区重选程序。
GPRS小区重选与GSM小区重选是相互独立的。
如果移动台的服务小区不存在PBCCH信道，则移动台将去监听BCCH广播的系统消息，并采用电路交换模式下的C1/C2准则进行小区重选。
3.1.2GSM小区选择与重选
3.1.2.1小区选择过程
3.1.2.1.1正常驻留小区的条件
MS要获得正常服务，必须驻留到一个适宜的小区，调谐到该小区的控制信道上，并在该PLMN进行必要的登记注册，以便接收该PLMN的系统消息、接收寻呼消息和发起呼叫。
这种为获得正常服务进行适宜小区选择的过程叫“正常驻留”。
能够被正常驻留的小区需要满足下列各项条件：
（1）该小区必须是被选择PLMN的小区
（2）该小区没有被设置为“禁止”（barred）
（3）该小区所在位置区不在MS的“禁止位置列表”中
（4）MS到BTS的无线路径损耗低于系统设置门限（即MS接收电平高于小区设置的最小接收电平）
（5）当MS支持SoLSA（SupportofLocalizedServiceArea）时，该小区必须为MS预设的小区
3.1.2.1.2小区选择的过程
当手机开机或从盲区进入覆盖区域时，手机将寻找PLMN允许的所有频点，并选择合适的小区驻留，MS根据接收电平降序排列寻找满足正常驻留条件的一个适宜小区，如果找到适宜小区，MS驻留到该小区并进行必要的登记注册。
适宜小区具有两种优先级别，低优先级别的小区只有在普通优先级小区不满足条件时才被驻留。
这个过程叫做小区选择。
手机可通过两种方法来搜寻适宜小区：
标准的小区选择和存储列表的小区选择。
（1）标准的小区选择
在MS中原先没有存储射频BCCH（或CPBCCH）载波频点的情况下，手机按照接收信号强度从大到小，至少搜索以下规定数量的载波，来判断哪些是BCCH（或CPBCCH）载波，这个规定数量对于不同频段要求不同，分别是：
GSM450和GSM480至少为15个，GSM850和GSM 900频段为至少30个，DCS1800和PCS1900为至少40个；如果还是没有发现BCCH（或CPBCCH）载波的话，手机将继续搜索直到发现一个BCCH（或CPBCCH）为止。
如果首先找到的BCCH（或CPBCCH）所在小区是一个适宜小区，并且该小区具有正常的优先级，则手机驻留在该小区。
如果规定数量（如30forGSM 900）的最强载波都被尝试，而其中符合适宜小区条件的小区都只有低优先级，则MS驻留在其中最强的一个适宜小区。
（2）存储列表小区选择（可选）
在该状态下，MS有归属的PLMN已经使用的BCCH（或CPBCCH）列表。
（该列表来自于手机原先PLMN选择期间的信息收集），BCCH（或CPBCCH）列表中的载波依照接收电平强度由高到低依次被搜索，如果最先搜索到的BCCH（或CPBCCH）载频符合所在小区是一个适宜小区，并且该小区具有正常的优先级条件时，则手机驻留在该小区。
如果MS能解码一个小区的系统消息但不能驻留该小区，则应该检查该小区的BA表，BA表中的BCCH或CPBCCH载波没有在待搜索存储表中列出的即加入该列表。
如果存储列表中所有的BCCH或CPBCCH载波都已经被尝试过，而其中符合适宜小区条件的小区只有低优先级，则MS驻留在其中最强的一个适宜小区。
当MS被要求搜寻CPBCCH时，则网络强制执行小区存储列表小区选择。
（3）其他情况
如果应用标准的小区选择和存储列表的小区选择过程后未找到适宜小区，则具有语音能力的MS将不再搜寻CPBCCH载波，支持数据交换业务不支持语音交换的MS可以搜寻CPBCCH。
值得注意的是：
由于CPBCCH不是连续传输模式，当测量CPBCCH载波电平时，与BCCH电平测量方法不同。
3.1.2.1.3小区选择的测量方法
（1）标准小区选择的测量方法
这里介绍MS在先前没有获得GSM或DCS1800的BCCH信息情况下执行的测量方法。
MS将搜索工作频段内所有的射频信道，读取每个射频信道的接收电平信号强度，计算其平均电平RLA_C。
这个平均过程对于每个载波至少需要分布在3～5秒期间的5个测量采样点，而对不同载波的测量采样点要求均匀分布在这段时间内（3～5秒）。
多频段MS应该象上段定义的那样搜索所有频段的所有信道，搜索信道数是各个支持频段信道数的总和。
BCCH载波可以通过搜索频率校正脉冲来识别，发现了BCCH载波，MS应尝试与之同步并解码BCCH数据。
允许同步一个BCCH载波的最大时间是0.5秒，在同步BCCH后，解码BCCH数据的最大允许时间为1.9秒。
例外的情况是系统消息，它每n倍（n>1）的8个复帧周期才广播一次（参加协议GSM05.02），这些系统消息允许解码的时间扩展到系统消息的广播安排，如n*1.9秒。
（2）存储列表小区选择的测量方法
MS可以在关机时选择存储BCCH载波信息。
例如，在GSM900或DCS1800网络中，MS可以存储最后激活的注册PLMN使用的BCCH频点。
当工作的PLMN包括不同频段时，该BCCH列表的频点也可来自多个频段。
MS也可以存储不止一个PLMN（曾经选择的）的频点，如在国家边界或在一个国家内有多个PLMN提供服务，这时，不同的BCCH频点列表之间必须隔开。
存储的BCCH载波信息可以用不同的方法得到，MS可以使用信道释放消息中所带的BA_RANGE信息单元，指示一个较大区域或整个PLMN使用的BCCH频点范围。
需要指出的是小区广播的BA（BCCH）列表只包含小区邻近使用的频点，当MS关机并移动到一个新的地区时可能这些频点信息并不适用。
BA_RANGE信息单元包括范围参数的个数NR，NR设定RANGEi_LOWER和RANGEi_HIGHER，MS应当解释这些信息并认为网络拥有下列范围的ARFCN：
Range1=ARFCN（RANGE1_LOWER）~ARFCN（RANGE1_HIGHER）；
Range2=ARFCN（RANGE2_LOWER）~ARFCN（RANGE2_HIGHER）；
RangeNR=ARFCN（RANGENR_LOWER）~ARFCN（RANGENR_HIGHER）。
如果RANGEi_LOWER比RANGEi_HIGHER大，就认为该范围是从RANGEi_LOWER到1023加上0到RANGEi_HIGHER。
如果RANGEi_LOWER等于RANGEi_HIGHER，则定义的频点只包括RANGEi_LOWER。
如果MS包含所选PLMN的BCCH载波列表，将按照标准小区选择下的测量方法进行测量。
测量过程中，只有测量到的BCCH载波可以继续包含在MS的BCCH载波列表中。
如果存储列表小区选择没有成功，将继续进行标准的小区选择。
由于一定数量的信道信息已获知，MS将对原先未尝试获取BCCH信息的最强载波设置高优先级，并优先测量，同时省略对已知信道的重复测量。
3.1.2.2小区重选过程
3.1.2.2.1触发小区重选的条件
当在选择的PLMN驻留时（正常驻留），MS可以选择一个不同的小区（一般小区重选）。
下列事件将触发小区重选：
（1）C1准则显示小区的路径损耗太高
（2）发生下行无线链路失败
（3）驻留小区（当前服务小区）被禁止
（4）同一位置区中根据C2路径损耗判决准则发现一个更好小区，或者考虑CRH参数后，另一位置区有更好小区出现
（5）随机接入重试在最大重发次数后仍未成功，“最大重发次数”是控制信道上的一个广播参数
说明：
下行无线链路失败准则基于下行链路失效计数器DSC。
当手机进入某小区后，DSC就被初始化为90/N（取整），N就等于该小区的BS_PA_MFRMS值。
手机总是尝试解码寻呼信道的信息，如果解码成功则DSC加1，但是不能超过初始值；失败则减4，当DSC小于等于0时，表明无线链路失败。
3.1.2.2.2小区重选的过程
在手机驻留到重选的目标小区之前，将尝试解码全套的小区系统消息，手机检查该小区的重选参数是否改变，如果参数改变，手机将检查该小区的重选准则是否还有效。
如果有效，手机将驻留在该小区。
如果无效，手机将对C2（或GPRS参数、SoLSA参数）次高的小区重复上述过程。
一旦MS重新调谐到选中的小区，将监听属于自己的子寻呼组；如果MS支持组呼或广播呼叫，还将监听通知信道（NCH）；GPRS手机将监听相关的GPRS控制信道。
在解码小区的系统消息以前收到寻呼消息，MS应该存储该寻呼消息，在系统消息解码后，如果允许接受寻呼，MS应该做出响应，如果不允许就不响应。
3.1.2.2.3小区重选的测量方法
在完成了小区选择后开始小区重选任务，MS应尽快同步并解码BA表中6个最强非服务载波的BCCH信息，解码的时间要求在后续章节描述。
对于多频段MS，最强非服务载波可以属于不同的频段。
如果服务小区使用系统消息2ter，并且除了系统消息2ter，MS已经解码所有服务小区相关的BCCH数据，则MS将根据BA表中已知部分信息开始小区重选测量，小区重选测量持续到系统消息2ter下发完，并且全部BA表被使用。
对于multi-RAT（多无线接入技术）MS，网络通过BCCH上广播参数Qsearch_I来控制属于其他无线接入技术小区的重选测量。
Qsearch_I定义了一个门限，此门限指示了当服务小区的RLA_C低于或高于这个门限时，MS进行小区重选测量，测量的频度可以比GSM要求的频度低，以便节约MS能耗。
在邻区列表中只有一个UTRAN频率，当它被激活后30秒内，MS应能识别并选择一个新的最好UTRAN小区。
举例说明：
GSM服务小区RXLEV=-70dBm，6个GSM邻区的RXLEV=-75dBm，其中有一个UTRANFDD邻区。
而GSM服务小区附近还有第2个UTRANFDD小区与其UTRANFDD邻区有相同的频率。
此时，第2个UTRANFDD小区重选判决的无线条件见表3-1。
表3-1UTRANFDD小区重选判决条件
参数
单位
UTRANFDD小区1
UTRANFDD小区2
T2前
T2后
T2前
T2后
CPICH_Ec/Ior
dB
-10
-10
PCCPCH_Ec/Ior
dB
-12
-12
SCH_Ec/Ior
dB
-12
-12
PICH_Ec/Ior
dB
-15
-15
DPCH_Ec/Ior
dB
-
-
OCNS
-0.94
-0.94
dB
8.0
8.0
-
11.0
dBm/3.84MHz
-70
CPICH_Ec/Io
dB
-10.6
-15.0
-
-12.0
CPICHRSCP
dBm
[TBD]
FDD_Qoffset
整数
[TBD]
Qsearch_P
整数
7（searchalways）
3G_SEARCH_PRIO
整数
1
PropagationCondition
AWGN
3.1.2.3小区选择与重选状态迁移
小区选择与重选的状态迁移如图3-1所示。
图3-1小区选择与重选状态迁移图
说明：
图中
（1）为发出或接收呼叫、
（2）为发出紧急呼叫；
任何状态下，新的PLMN的选择将导致退到1；
如果MS没有SIM卡就转到3。
当MS离开空闲模式进入连接模式（如发起一个呼叫），在呼叫结束返回空闲模式时，需要选择一个小区，在该小区上要允许尽快进行呼叫，此时选择的小区可以与呼叫发起时的小区不一样（例如呼叫过程中MS移动一定距离）。
进入空闲模式有两种情况，算法略有不同：
（1）普通情况
用户或网络侧终止呼叫，或者发生无线链路断并且没有尝试进行呼叫重建。
（2）呼叫重建
发生无线链路断并且尝试进行呼叫重建。
（MS返回空闲模式启动呼叫重建尝试，需要在选择新小区尽快建立尝试，以便将通话中断时间减少到最小。
）
如果手机通过存储列表、标准的小区选择、小区选择（有限制的频点搜索）还是没有适宜的小区，重新启动搜索所有射频信道的小区选择任务。
通过标准的小区选择没有发现适宜小区或者因为没有插SIM，手机将尝试寻找一个“可接受”的能够进行紧急呼叫的小区（任意小区选择状态）。
此时手机将忽略PLMN的信息以及不再进行位置区的登记。
如果位置登记拒绝的原因是以下任一情况时，就启动选择“可接受”小区过程：
（1）在HLR中“IMSI”未知
（2）非法的MS
（3）非法的ME
（4）PLMN不允许（但在手机设置为自动模式时，将触发新的PLMN选择）
（5）GPRS不允许
如果找到一个“可接受”小区，MS将驻留在该小区。
如果上述触发小区重选的5种情况发生，MS将寻找新的“可接受”小区去驻留（但不考虑CRH），如果没有“可接受”的小区，则重新进入“任意小区选择”任务。
当驻留在“可接受”小区，MS可以发起紧急呼叫，在呼叫结束后，继续选择一个“可接受”小区，以便发起下一个紧急呼叫。
在所有情况下，如果选择一个新的PLMN，MS将搜索该PLMN的适宜小区。
如果MS最近已搜索过该PLMN的最强信道，MS会拥有该PLMN的信息。
用户也可以手动发起射频信道搜索来决定哪个PLMN可用，这可以减少搜索过程而中断监听寻呼的时间。
3.1.2.4小区选择与重选算法准则
3.1.2.4.1接收信号电平测量与BCCH数据监测
在空闲模式下，MS应不停地监测BA表指示的BCCH载波。
对于BA表中每个载频的接收信号的平均电平（RLA_C）的计算，该平均过程必须持续5到Max{5,（（5*N+6）DIV7）*BS_PA_MFRMS/4}秒，其中N为BA表中非服务区小区的BCCH载波数，BS_PA_MFRMS为相同寻呼间帧数编码。
BA表中所有非服务小区BCCH载波中，对每个载频进行测量所需要的采样数应一样，每个载频的采样点在平均计算过程中应均匀地分布。
计算每个RLA_C至少需要5个采样点，新的RLA_C数值应尽可能快的计算。
对于服务小区，MS的每个寻呼块必须至少进行一次接收信号电平测量采样，RLA_C的计算取决于5s到Max{5s,该MS5个连续寻呼块时间}的采样点，采样点在计算周期内应均匀分布，每个RLA_C的计算至少需要5个采样点，新的RLA_C也应尽可能快的测量。
6个最强非服务载波列表应至少在平均计算一次BA表中的电平时更新一次，也可以以更高频率更新。
为减少功率损耗，MS使用DRX（即寻呼块未到达时关闭功率）在需要监听的寻呼块的期间来监测非服务小区BCCH载波接收电平，在这个测量过程中MS同时测量服务小区（驻留小区）的BCCH载波，即每个寻呼块的期间可以同时对几个非服务小区和服务小区BCCH载波进行接收电平采样测量。
MS应至少每30秒解码服务小区全部BCCH数据。
如果SI13广播，且MS支持SI13中的更新标志（changemark），MS只需确认服务小区的系统消息中SI13的更新标志是否指示。
MS至少每5分钟解码出6个最强非服务小区BCCH载波中包括影响小区重选的参数的BCCH数据。
当MS发现一个新的BCCH载波成为6个最强邻区时，应在30秒内解出其BCCH数据。
MS应至少每30秒检查一次6个最强邻区的BSIC，来确认监测的是否是同一个小区。
如果BSIC发生改变，就认为该载波是一个新载波并重新检测其BCCH数据。
另外，支持SoLSA的MS还应解码BSIC和包含影响6个最强邻区SoLSA小区重选参数的BCCH数据，这6个最强邻区既包含在BA表中，也包含在最新CHANNELRELEASE消息中的BA_PREF中。
每个载波至少每5分钟被搜索一次。
在用户要求下，由MS决定哪些PLMN可用（手工模式）或者哪些PLMN可用并允许（自动模式）。
各个频段中，该监测时间不同。
GSM450为10秒，GSM480为10秒，GSM850和GSM900为15秒，DCS1800和PCS1900为20秒。
多频段MS执行同样过程的时间是各个频段操作时间总和。
两种模式下，均应执行这些监测要求，以便将PCH的监听中断减至最少。
3.1.2.4.2小区选择与重选参数及算法
（1）C1
MS利用路径损耗判决参数C1来决定一个小区是否可以被驻留。
路径损耗C1计算方法如下：
C1=（A–Max（B,0））
其中：
A=RLA_CRXLEV_ACCESS_MIN（不存在PBCCH时的情况）；
B=MS_TXPWR_MAX_CCH–P；
对于DCS 18003类手机，B=MS_TXPWR_MAX_CCH+POWEROFFSET–P；
RXLEV_ACCESS_MIN为最小接入电平门限；
MS_TXPWR_MAX_CCH为MS在系统的最大发射功率；
POWEROFFSET为手机的功率偏移；
P为手机的最大发射功率。
（2）C2
参数C2定义如下：
当PENALTY_TIME<>31时，
C2=C1+CELL_RESELECT_OFFSETTEMPORARYOFFSET
H（PENALTY_TIMET）；
当PENALTY_TIME=31时，
C2=C1CELL_RESELECT_OFFSET。
其中：
对非服务小区：
H（x）=0，当x<0；
H（x）=1，当x≥0。
对服务小区：
H（x）=0。
当一个新小区根据RLA_C排序进入最强6邻区列表时，对应该邻区的定时器T开始从0计时，当一个小区从最强6邻区列表中去除时，对应该小区的定时器T复位。
当发生小区重选后，原服务小区成为新服务小区的邻区时，对应T设为PENALTY_TIME（原服务小区的参数），即不对原服务小区进行惩罚。
TEMPORARY_OFFSET为计算C2的一个负偏移，持续时间为PENALTY_TIME。
（3）C4
信号强度门限准则参数C4用于确定具有LSA优先级小区重选，C4的定义如下：
C4=A-PRIO_THR
其中：
A=RLA_CRXLEV_ACCESS_MIN；
PRIO_THR就是LSA小区重选的信号门限，该参数在BCCH信号上广播；在以下情况下参数PRIO_THR缺省为：
●在IDLE模式下网络不支持LSA方式
●小区不支持LSA方式（即使手机支持）
●BCCH没有广播该参数
3.1.2.4.3小区选择与重选准则
MS至少每5秒计算一次服务小区的C1和C2值，并重新计算非服务小区的C1和C2值（如果必要）。
（1）小区选择准则
小区选择的准则是C1>0。
（2）小区重选准则
MS需要进行下列测量，以便确认服务小区的路径损耗是可接受的。
通过下述测量来判断是否需要小区重选：
●服务小区的路径损耗（C1）低于0达5秒，表明小区的路径损耗过高；
●非服务小区的C2超过服务小区C2达5秒，除了新小区在不同的位置区，或者前小区重选后15秒内，新小区的C2值必须大于服务小区C25dB达5秒。
满足上述判决后，表明有一个更好小区。
若存在其他适宜小区，小区重选将立即发生，但MS小区重选后在5秒内不会返回原先驻留的小区。
如果无有效RLA_C值，MS应等到这些值可用，然后根据需要执行小区重选。
MS可以加速空闲情况下的测量过程以减少小区重选的延迟。
若10秒内没有发现适宜小区，将执行小区选择过程。
由于一定数量的信道信息已获知，MS将对原先未尝试获取BCCH信息的最强载波设置高优先级，优先测量，省略对已知信道的重复测量。
3.1.3GPRS小区选择与重选
3.1.3.1与GSM小区选择与重选的关系
3.1.3.1.1GPRS小区选择与GSM小区选择的关系
在空闲模式下，GPRS手机仅执行小区选择过程。
GPRS的小区选择过程与GSM是一样的，在分配GPRS专用信道之前，GPRS移动台一直在利用GSM信令资源。
3.1.3.1.2GPRS小区重选与GSM小区重选的关系
在网络不提供PBCCH和PCCCH信道，并且采用NC0控制模式时，GPRS小区重选与GSM小区重选过程基本一致，只是在以下几点有一些区别：
（1）触发条件判断方面
与GSM不同的是，READLY状态的GPRS手机，在登记的区域内进行小区重选时，参数READY_STATECELLRESELECTIONHYSTERESIS和路径损耗准则一起使用。
在登记区域内手机通过小区更新过程通知网络小区重选情况。
在GPRSREADLY状态下，存在网络控制小区重选的情况。
另外，在GPRS中，由于手机在分组空闲模式下具有与GSM相同的过程，当手机离开分组传输模式时计数器DSC将被初始化。
若支持DRX周期划分，DSC将初始化为max（10,90*NDRX）取整，其中NDRX为该寻呼组每复帧平均监听的块数。
在非DRX模式下，手机将依据寻呼组的DRX周期增加/减少DSC一个块,这些寻呼块的精确位置是不重要的，这里仅指平均速率。
需要注意：
网络为给定手机发寻呼信道数为每复帧BS_PA_MFRMS（或者在支持DRX周期分离模式下，每1/NDRX复帧数1次）。
（2）重选过程方面
在小区重选过程中，GPRS手机使用GPRS小区重选参数替代GSM中的C2参数，这些参数可用在BA（GPRS）列表中广播。
支持并且签约了SoLSA功能的手机，将使用SoLSA小区重选参数。
（3）算法准则方面
对于GPRSMS在一个不同的路由区，或者对于处于就绪（READY）状态的GPRSMS，新小区C2值至少大于服务小区C2＋CELL_RESELECT_HYSTERESIS dB且达5秒
3.1.3.2小区重选过程
移动台处于GPRSStandby或Ready状态时，由MS执行小区重选。
只有当A类移动台处于电路交换模式时，网络将按照切换程序选择小区。
当电路交换释放后，MS就重新开始小区重选。
若PBCCH不存在，GPRS小区重选参数由“分组小区改变命令（PacketCellChangeOrder）”或“分组测量命令（PacketMeasurementOrder）”获得；在这种情况下，MS将根据下表转换空闲模式（idlemode）小区重选参数以及接收邻区信息，作为GPRS的小区重选参数，小区重选的过程是相同的。
而空闲模式与分组空闲模式下，对接收信号电平的强度测量方式是不同的。
表3-2从空闲模式到GPRS转换小区重选参数表
GPRS小区重选参数
空闲模式下小区重选参数
GPRS_RXLEV_ACCESS_MIN
RXLEV_ACCESS_MIN
GPRS_MS_TXPWR_MAX_CCH
MS_TXPWR_MAX_CCH
C31
0
GPRS_RESELECT_OFFSET（n）
CELL_RESELECT_OFFSET（n）-CELL_RESELECT_OFFSET（s）
GPRS_TEMPORARY_OFFSET
TEMPORARYOFFSET
GPRS_PENALTY_TIME
PENALTY_TIME
PRIORITY_CLASS
0
C32_QUAL
0
GPRS_CELL_RESELECT_HYSTERESIS
CELL_RESELECT_HYSTERESIS
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