LTE小区选择重选与TAU过程.docx

1、LTE小区选择重选与TAU过程目 录1 文档介绍1.1 文档范围在E-UTRAN的系统中，根据RRC（Radio Resource Control）的连接状态，分为连接态和空闲态两大类。当UE开机，但没有与无线网络建立连接时，称为UE处于空闲态。本文档主要从提供小区驻留、小区选择、小区重选、系统消息广播与寻呼等方面描述空闲态管理，并给出相关的工程应用方面的参考内容。1.2 目标读者本文档的目标读者如下： 需要了解空闲态管理的人员 维护华为产品的人员1.3 修订记录本章节提供不同文档版本之间的变更信息，包括如下两个类别的变更： 特性变更：空闲态管理在特定产品版本中的变更。 编辑变更：修改措词或对

2、前版本描述信息的优化。文档版本本文档版本信息如下： 01（2012-05-10） Draft A（2012-03-15）01（2012-05-10）与eRAN3.0 Draft A (2012-03-15)相比，eRAN3.0 01(2012-05-10)变更内容如下表所示。变更类别变更描述参数变更特性变更无无。编辑变更语言优化了2 概述和3 空闲态管理。无。eRAN Sharing修改成了RAN Sharing。Draft A (2012-03-15) 与eRAN2.2 Draft A (2011-12-24)相比，eRAN3.0 Draft A(2012-03-15)版本的变更如下表所示。

3、变更类别变更描述参数变更特性变更增加了黑名单小区的功能，详细信息请参见“3.2.4 黑名单小区”。增加参数：PhyCellIdRange 增加在Ran sharing场景下，UTRAN和GERAN频点的专用优先级可以按照运营商设置。详细请参见“3.2.3 邻区优先级”。无。编辑变更修改“3.3 重定向”。增加参数： RedirectSwitch HoModeSwitch RimSwitch InterRatHighestPri BlindHoPriority增加： “4 相关特性”、“5 对网络的影响”。无。2 概述2.1 空闲态管理综述当UE开机，但没有与无线网络建立RRC连接时，称为UE处

4、于空闲态。空闲态管理是eNodeB通过系统广播消息下发相关配置信息，UE据此选择一个合适小区驻留并接受服务，提高UE接入的成功率和服务质量，保证UE驻留在一个信号质量更好的小区。本文档主要从以下方面描述空闲态管理： PLMN选择UE进行PLMN（Public Land Mobile Network）选择，并在所选择的PLMN注册。 小区选择UE在所选择PLMN中选择一个小区驻留，以便监听系统消息和寻呼消息，接受服务。 小区重选UE在选择小区驻留后，将根据小区重选规则选择一个更好的小区驻留，以保证正确接收系统消息和成功发起业务。 跟踪区注册UE通过跟踪区注册向EPC（Evolved Packet

5、 Core network）注册自己的位置，以使EPC能在此TA（Tracking Area）内寻呼UE，告知UE发起业务。 小区保留与接入控制小区保留与接入控制是运营商进行网络控制的两个机制。通过小区保留，可以把某些特定小区设置成只为运营商服务。通过接入控制，对UE进行分类管理，决定这些UE是否可以发起呼叫。 系统消息广播和寻呼小区选择和小区重选等相关信息通过系统消息在BCCH上向UE广播。寻呼信息会告知小区内所有的UE系统消息是否变化以及传递寻呼UE的信息。UE在空闲态下的主要活动PLMN选择，小区选择，小区重选和跟踪区注册四个过程关系如图2-1所示。图2-1 PLMN选择，小区选择，小区

6、重选和跟踪区注册四个过程关系图2.2 相关概念2.2.1 PLMNPLMN标识由MCC（Mobile Country Code）和MNC（Mobile Network Code）组成。等同PLMN列表EPLMN（Equivalent PLMN）列表，EPLMN就是可以向UE提供和本网相同服务的PLMN，当UE发生PLMN选择时，优先从这个列表中选择PLMN。EPC下发给UE，由UE保存。Home PLMNUE开户的PLMN，UE的HPLMN（Home PLMN）只有一个。Visited PLMNUE当前所在的PLMN。VPLMN（Visited PLMN）可以与HPLMN相同。EHPLMN等价

7、归属公共陆地移动网。在等价HPLMN列表中给出的PLMN，等价HPLMN列表存储在USIM卡中。UE使用此列表中的PLMN替换从IMSI中提取的HPLMN用于PLMN选择过程。RPLMN已注册PLMN。2.2.2 接入类接入类是空口传输中允许UE接入的分类，有接入类015。接入类09，1115的相关信息存储在USIM（Universal Subscriber Identity Module）卡中，接入类10通过空中接口信号通知UE。 接入类09为普通接入类，每个UE随机分配一个普通接入类。接入类09可在HPLMN，EPLMN与VPLMN接受服务。 接入类1115为特殊接入类，属于特定的高优先级

8、用户，每个UE也可能分配到一个或多个特殊接入类。特殊接入类具体对应的用户如下所述：在没有EHPLMN列表的情况下，接入类11和接入类15仅在HPLMN接受服务。 接入类11运营商使用 接入类15运营商管理使用接入类1214仅在本国内的HPLMN与VPLMN接受服务。 接入类12安全业务 接入类13公用事业业务 接入类14紧急业务 接入类10用于指示接入类09或者没有IMSI的UE是否可以发起紧急呼叫。当接入类10与接入类1115同时禁止接入时，接入类1115的UE不允许发起紧急呼叫。2.2.3 服务种类当UE处于空闲态时，可以接受的服务分为以下三种： Limited serviceLimite

9、d service就是UE驻留在acceptable cell下只能进行紧急呼叫业务。不是禁止小区且满足小区选择规则的小区称为acceptable cell。当小区所属的TA属于禁止漫游的区域，或者小区不属于已注册的PLMN，则UE将驻留在acceptable cell接受limited service。小区选择规则详细内容请参见“3.2.2 小区选择”。 Normal serviceNormal service就是UE驻留在suitable cell下接受的服务，suitable cell允许UE正常发起业务。以下条件都满足的小区称为suitable cell。 小区属于以下某个PLMN：U

10、E所选择的PLMN、UE已注册的PLMN、等同PLMN列表中的某个PLMN。 小区属于至少一个TA，TA应属于第一点中所提到的PLMN，且不在“禁止漫游的TA”的列表中。详细请参见3GPP TS 23.122。 小区不是禁止小区。 满足小区选择规则。 Operator serviceOperator service就是UE驻留在reserved cell下接受的服务，reserved cell只为运营商服务。接入类为11或15且运行在HPLMN（Home PLMN）或EHPLMN（Equivalent HPLMN）的UE，在小区选择与重选的过程中，将把reserved cell作为候选小区；其

11、他情况下的UE在小区选择与重选的过程中，将把reserved cell作为禁止小区。禁止小区不允许UE驻留，可通过参数CellBarred设定小区是否为禁止小区，该参数通过SIB1下发。Reserved cell由运营商决定，可通过参数CellReservedForOp设定小区是否为保留小区。3 空闲态管理UE处于空闲态时，为了保证接入成功率和缩短接入时间，UE将根据测量小区的信号质量和系统消息的参数来进行小区选择。UE在选择的小区驻留后，将根据小区重选规则选择一个更好的小区驻留，以保证正确接收系统消息和成功发起业务。3.1 PLMN选择UE进行PLMN选择的大体流程如图3-1所示。当UE开机

12、或者从无覆盖的区域进入覆盖区域，首先选择最近一次已注册过的PLMN（Registered PLMN）并尝试在这个RPLMN注册。如果注册最近一次的RPLMN成功，则将PLMN信息显示出来，开始接受运营商服务；如果没有最近一次的RPLMN或最近一次的RPLMN注册不成功，UE会根据USIM卡中关于PLMN的优先级信息，可以通过自动或手动的方式继续选择其它PLMN。图3-1 PLMN选择流程图3.1.1 自动PLMN选择当UE尝试注册最近一次的RPLMN失败后，若采用自动模式，UE将根据以下优先级顺序自动选择PLMN：1. HPLMN和EHPLMN。2. 在USIM文件“User Controll

13、ed PLMN Selector with Access Technology”中的PLMN，这些PLMN在USIM中是按照UE支持RATs（Radio Access Technology）的优先级排列的。3. 在USIM文件“Operator Controlled PLMN Selector with Access Technology”中的PLMN，这些PLMN在USIM中是按照UE支持RATs的优先级排列。4. 信号质量高的PLMN，这些PLMN的排列是随机的。一个PLMN的小区的RSRP（Reference Signal Received Power）值如果大于等于-110dBm，则这

14、个PLMN被认为是信号质量高的。5. 其他的PLMN，这些PLMN以信号质量从高到低的顺序排列。当按照以上顺序选择PLMN时，选择到的PLMN有一个suitable cell时，UE将会在该PLMN上注册。如果注册成功，则UE在该suitable cell驻留；如果不成功，则尝试下一个PLMN。如果所有的PLMN都没有注册成功，则UE进入limited service状态。如果没有搜索到PLMN，则UE不能接受任何服务。3.1.2 手动PLMN选择当UE尝试注册最近一次的RPLMN失败后，若采用手动选择PLMN时，UE会将PLMN的清单显示给用户。PLMN清单的显示顺序与UE自动选择PLMN的

15、顺序一致。手动选择PLMN时，对于禁止的PLMN，UE也会尝试选择。如果UE在选定的PLMN上面注册成功，对于UE来说，该PLMN不再是禁止PLMN。哪些PLMN是禁止的由核心网决定。3.1.3 漫游漫游是UE在不同于HPLMN的VPLMN接受服务，例如从其它国家的PLMN（国际漫游区域)获得服务。通过漫游，当UE移出HPLMN覆盖区域时，可以根据USIM卡里存储的关于PLMN的信息，选择其他的PLMN接受服务。UE是否可以通过漫游获得服务，由运营商决定。当UE通过漫游，注册到一个VPLMN（Visited PLMN）后，会周期的搜索HPLMN，尝试重新回到HPLMN。周期搜索HPLMN的时间

16、长度由运营商控制，存储在USIM卡中。3.2 小区选择与重选本章节描述基本特性TDLBFD-00201803 Cell Selection and Re-selection。当UE选择了一个PLMN之后，就会在该PLMN中选择一个小区驻留。UE在该小区驻留后，通过监听系统消息，根据邻区测量规则和小区重选规则，对当前小区以及邻区进行测量，选择一个信号质量更好的小区进行驻留。在选择小区驻留时，UE首先进行小区搜索，搜索到小区后，UE将进行小区选择与重选，小区选择与重选的相关参数通过系统消息与RRC Connection Release消息下发。小区选择与小区重选流程如图3-2所示，小区选择可以采用

17、Stored Information Cell Selection和Initial Cell Selection两种方式，先采用Stored Information Cell Selection选择小区，如果搜索不到suitable cell时，则启用Initial Cell Selection进行小区选择。详细请参见3GPP TS 36.304。图3-2 小区选择与小区重选流程图3.2.1 小区搜索小区搜索就是UE与小区取得时间和频率同步，得到物理小区标识，并根据物理小区标识，获得小区信号质量与小区其他信息的过程。在选择或重选小区时，UE将会在所有频点上搜索小区。在LTE系统中，同步信道是专

18、门用于小区搜索的信号，分为主同步信道与辅同步信道。UE在同步信道上进行小区搜索的过程如下：1. UE检测到主同步信道，获得5ms时钟同步。小区ID组内编号和主同步信号是一一映射关系，所以UE通过主同步过程获得物理小区标识所属的小区ID组内编号。2. UE检测到辅同步信号，完成帧同步即完成小区时间同步。小区ID组和辅同步信号是一一映射关系，所以通过辅同步过程UE确定物理小区标识所属的小区ID组编号。3. UE检测下行参考信号，获得小区信号质量。4. UE读取BCH，获得小区其他信息。在E-UTRAN系统中，对小区ID进行了分组，可以减少相关性检测的次数，在每个小区ID组中包含3个小区ID。通过小

19、区ID组编号和小区ID组内编号就可以确定物理小区标识。3.2.2 小区选择当UE从连接态转移到空闲态时，或当UE选择一个PLMN后，都需要进行小区选择，选择一个小区驻留。当UE从连接态转移到空闲态时，UE将会选择在连接态中的最后一个小区驻留，或者根据在RRC Connection Release信息中分配的频率选择Suitable Cell驻留。若没有满足以上条件的小区，则采用Stored Information Cell Selection选择小区，寻找Suitable Cell驻留。搜索不到suitable cell时，则启用Initial Cell Selection进行小区选择。Sto

20、red Information Cell Selection当UE采用Stored Information Cell Selection方式进行小区选择时，会根据USIM卡上保存的关于PLMN载波频点的信息，以及测量控制信息或者以前侦测到的小区参数。这些信息可以加快小区选择。Stored Information Cell Selection的小区选择过程如下：根据已知的载波频点，搜索该频点上信号最强的小区。如果搜索到suitable cell，UE将会选择驻留在该小区。如果没有搜索到suitable Cell，UE将会启动Initial Cell Selection。Initial Cell

21、Selection 当UE采用Initial Cell Selection方式进行小区选择时，UE事先不需要知道哪个频点是E-UTRAN的载波频点。Initial Cell Selection的小区选择过程如下：扫描UE支持的E-UTRAN带宽内的所有载波频点，搜索suitable Cell。在每个载波频点上，UE仅会搜索信号最强的小区。如果搜索到suitable Cell，UE将会选择驻留在该小区。如果没有搜索到suitable Cell，UE将选择一个acceptable cell驻留。小区选择规则UE进行小区选择时，需要判断小区是否满足小区选择规则。小区选择规则的基础是E-UTRAN小区

22、参考信号的接收功率测量值，即RSRP。在小区选择时，小区的RSRP值必须高于配置的小区最小接收电平Qrxlevmin，且RSRQ（reference signal received quality）必须高于配置的小区最小接收信号质量Qqualmin，UE才能够选择该小区驻留。小区选择规则的判决公式为：Srxlev0 且 Squal 0。其中：Srxlev = Qrxlevmeas-(Qrxlevmin+ Qrxlevminoffset)- PcompensationSqual = Qqualmeas (Qqualmin + Qqualminoffset) Qrxlevmeas：测量得到的小区接

23、收信号电平值，即RSRP。单位为dBm。 Qrxlevmin：在eNodeB中配置的小区最低接收电平值。单位为dBm。 Qrxlevminoffset：小区最小接收信号电平偏置值。这个参数只有在UE尝试更高优先级PLMN的小区时才用到，就是当UE驻留在VPLMN的小区时，将根据更高优先级PLMN的小区留给它的这个参数值，来进行小区选择判决。 Pcompensation：max(PMax UE Maximum Output Power，0)，单位为dB。 PMax：小区允许UE的最大发射功率，用在小区上行发射信号过程中。单位为dBm。 UE Maximum Output Power：UE本身的最

24、大射频输出功率。单位为dBm。 Qqualmeas：测量得到的小区接收信号质量，即RSRQ。单位为dB。 Qqualmin：在eNodeB中配置的小区最低接收信号质量值。单位为dB。 QQualminoffset：小区最小接收信号质量偏置值。这个参数只有在UE尝试更高优先级PLMN的小区时才用到，就是当UE驻留在VPLMN的小区时，将根据更高优先级PLMN的小区留给它的这个参数值，来进行小区选择判决。3.2.3 邻区优先级当UE正常驻留在一个小区时，UE会根据小区重选规则，重选一个小区进行驻留。小区重选是对邻区进行信号质量等级的测量，对不同优先级的小区，UE按不同的重选规则进行评估，重选一个小

25、区。在UE进行测量和小区重选时，都需要获取邻区的优先级信息。UE只对在系统消息中给出的具有优先级别的E-UTRAN频点和异系统频点进行小区重选，且不会对系统消息中列在黑名单的小区进行重选。不同RAT之间的频点不允许有相同的优先级。在进行同频小区重选时，UE将忽略频点优先级信息，也就说同频小区都是同优先级的，不存在不同优先级。E-UTRAN频点和异系统频点的优先级分为两种： 一种是绝对优先级（Absolute Priorities），该优先级通过参数CellReselPriority设置，并通过系统消息在小区广播中下发给UE。 一种是专用优先级（Dedicated Priorities），在UE

26、释放无线资源时，通过系统内部专用优先级算法直接生成，针对单个UE，通过RRC Connection Release消息下发。专用优先级也可由参数Priority决定，当专用优先级由参数Priority决定时，不同系统间的Priority不能交叉，即某个系统内所有频点的Priority应同时高于或低于另外一个系统的频点Priority。eNodeB灵活用户策略特性使Spid与Priority绑定。非配置Priority产生的专用优先级只在定时器T320ForLoadBalance或T320ForOther期间有效。这两个定时器均通过RRC Connection Release消息下发。前者用于释

27、放原因为“load balancing TAU required”，后者是在“other”释放原因下采用。定时器超时或UE进入连接态，专用优先级即不再有效。Priority定义的专用优先级有效时间为180分钟。有关定时器的具体介绍请参见3GPP TS 36.331，SPID的具体介绍请参见灵活用户策略特性参数描述。在Ran sharing场景下，UTRAN和GERAN频点的专用优先级可以按照运营商设置：在MO UTRANRANSHARE和GERANRANSHARE中设置CellReselPriority。确定UE的专用优先级时，优先使用UE的SPID对应的专用优先级；如果UE没有配置SPID则

28、使用UTRANRANSHARE和GERANRANSHARE中配置的对应运营商的专用优先级。在小区重选过程中，当UE驻留在一个suitable cell时，如果专用信令提供了专用优先级，则UE将丢弃系统信息内的绝对优先级信息。如果UE只有其他频点的优先级，而没有当前服务频点的优先级，则UE会认为当前服务频点的优先级最低。在小区重选过程中，当UE驻留在一个acceptable cell时，UE仅会采用系统消息中提供的绝对优先级信息。即使有专用优先级的情况下，UE只保存专用优先级信息，并不使用专用优先级进行重选。重定向是当E-UTRAN小区由于过载原因释放UE了，eNodeB根据各个频点配置的优先级

29、，选择一个优先级最高的频点，在系统信息中下发给UE。若当前服务频点就是最高优先级频点，eNodeB将另一个优先级次高的频点和当前服务频点的优先级交换，将两者和其它频点的专用优先级信息在专用信令中下发给UE，并且为这些专用优先级设定有效时间T320ForLoadBalance。重定向是为了减轻当前频点的负载，确保UE再次接入时，不在当前这个负载很重的小区接入。重定向功能由参数HoModeSwitch中的子开关控制。在以下情况之一，UE将会丢弃由专用信令提供的专用优先级： UE的PLMN是手动选择的。 UE进入连接态。 专用优先级有效时间T320ForLoadBalance或T320ForOthe

30、r超时。3.2.4 黑名单小区UE在进行小区重选时，不会对在系统消息中广播的黑名单小区进行测量和选择。黑名单小区分为同频黑名单小区和异频黑名单小区： 同频黑名单小区在SIB4中下发。 异频黑名单小区在SIB5中下发。黑名单小区通过PCI标识。同频黑名单小区通过MO INTRAFREQBLKCELL配置，其中PhyCellId指定同频黑名单小区列表的起始PCI，PhyCellIdRange指示以PhyCellId为起始PCI的连续n个PCI组成此黑名单小区列表。异频黑名单小区通过MO INTERFREQBLKCELL配置，其中DlEarfcn指示此黑名单小区列表所属的下行频点，PhyCellId

31、指定此黑名单小区列表的起始PCI，PhyCellIdRange指示以PhyCellId为起始PCI的连续n个PCI组成此异频黑名单小区列表。3.2.5 邻区测量UE在进行小区重选以前，首先根据当前服务小区的信号质量和邻区的优先级信息，对邻区进行测量。同频小区测量同频小区测量启动的规则如下： 如果当前服务小区信号质量很好，Srxlev值大于同频测量启动门限SIntraSearch，并且 Squal值大于同频RSRQ测量启动门限SIntraSearchQ时，UE不进行同频小区测量。 如果当前服务小区的Srxlev值小于或等于同频测量启动门限SIntraSearch，或者当前服务小区的Squal值小于或等于同频RSRQ测量启动门限SIntraSearchQ时，UE将进行同频小区测量。 如果参数同频测量门限配置指示SIntraSearchCfgInd为不配置NOT_CFG时，则不管当前服务小区信号质量如何，UE都将进行同频小区测量。