GSM手機在移動網絡中小區重選行為分析

陳保林

(華為技術有限公司網絡技術經理部，上海 201206)

0 引言

隨著移動用戶的激增和移動網絡市場競爭的加劇，運營商重組并購風起云涌，這就會導致一個運營商在一個地區擁有二個或多個網號的移動網絡。另外有的運營商在經營2G網絡的同時，根據業務發展需要，建設了3G網絡，這往往需要啟用新網號(MNC)與新號段MSISDN映射， 移動用戶在小區選擇、重選、PLMN 選擇時，一般會選擇歸屬PLMN 網絡[1]。但是用戶的歸屬PLMN只有一個，即一個網絡只能廣播一個網號，這就導致網絡側廣播網號和手機側多個網號不能匹配，網絡資源無法共享，即使有多個網絡，也無法正常提供業務[2]。如何解決這個問題，這里研究GSM手機在不同組網下的小區重選行為，最終確定了一種切實可行的方案。

1 小區重選

當GSM手機完成小區選擇后，為保證手機在空閑模式下駐留在合適小區上，當滿足一定條件時手機將重新選擇其中一個鄰小區作為服務小區，這個過程被稱為小區重選。當發生以下情況時，將觸發小區重選。

① 移動臺計算某小區（與當前小區屬同一個位置區）的C2值超過移動臺當前服務小區的C2值連續5秒;

② 移動臺計算某小區（與當前小區不屬同一個位置區）的C2值超過移動臺當前服務小區的C2值與小區重選滯后值（CELL_SELECTION_HYSTERESIS）之和連續5秒;

③ 當前服務小區被禁止;

④ MS監測出下行鏈路故障;

⑤ 服務小區的C1值連續5秒小于0。

2 不同組網方式下的小區重選分析

2.1 PLMN網內小區重選

當GSM手機駐留在一個小區上，開始小區重選時，手機將盡快同步和讀取6個信號最強的非服務區的BCCH載頻的信息（該BCCH載頻應在BA表中）。對于多頻手機，最強信號載頻可能處于不同的頻段。處于駐留狀態的移動臺會時刻注意選擇比當前小區更好的小區，根據3GPP TS03.22協議[3]，同一PLMN下手機的重選根據路徑損耗準則C2參數。

2.2 PLMN網間小區重選

不同 PLMN小區重選和同一 PLMN下重選不同,只有在原PLMN的信號已經非常低，手機脫網(即下行信令鏈路故障計數器DCS為0, 表明無線鏈路失敗)的情況下才會登記上另外一個PLMN小區．這屬于PLMN重選。根據3GPP協議TS03.22[1]中的描述．只有在四種情況下會發生PLMN的重選。

① ROMING NOT ALLOWED;

② USER RESELECTION;

③ LOSS OF RADIO COVERAGE OF SELECTED PLMN;

④ ON VPLMN OF HOME COUNTRY AND TIMEOUT OCCURS。

MS只能在小區選擇成功后的PLMN網絡進行小區重選，不能跨PLMN進行小區重選，只有當服務的PLMN網絡無信號時，掉網后小區選擇別的PLMN。至于選擇哪個PLMN是隨機的，只要電平滿足要求（一般大于-80 dBm）就可以了,且各個PLMN的BCCH列表是間隔開的。

2.3 EPLMN（對等PLMN）網間小區重選

EPLMN稱為對等公用陸地移動網，它主要解決共享網絡與原網絡的用戶駐留和漫游策略。從業務的角度來說，它使得不同運營商的網絡資源之間，或者同一運營商定義的不同PLMN之間可以實現通信網絡資源共享。比如在B網絡信號好的時候，原先登記在A網絡的用戶的手機可以根據保存在SIM卡上的EPLMN的信息自動重選B網絡。MS用戶在小區選擇、重選、PLMN 選擇時，一般會選擇歸屬PLMN 網絡。但是用戶的歸屬PLMN 只有一個（MS從 IMSI 號碼中提取），在多個網絡同時為一個用戶服務時，網絡側就可以通過對等PLMN列表告訴 MS：當前網絡與歸屬PLMN 是等同的。這樣移動用戶就可以有更多的選擇，而在用戶做位置更新時帶上其當前偵聽到的位置區小區信息就不會因為歸屬網不同或不兼容而遭到拒絕。移動用戶也就不用重復地發起位置更新的請求了。這樣做最大的優點就是提高了位置更新的成功率。

見協議3GPP TS 43.022[4],只要對等PLMN網絡小區的C2大于本網絡服務小區＋CRH就可以重選到對等網絡小區上。

While camped on a cell of the registered PLMN("camped normally"), the MS may need to select a different cell ("normal cell reselection" state). The following events trigger a cell reselection：

① The path loss criterion parameter C1 (see subclause 3.6) indicates that the path loss to the cell has become too high;

② There is a downlink signalling failure(subclause 3.6);

③ The cell camped on (current serving cell) has become barred;

④ There is a better cell (in terms of the path loss criterion C2) in the same registration area, or a much better cell in another registration area of an equivalent PLMN (using the CRH parameter, subclause 3.4);

⑤ A random access attempt is still unsuccessful after "Max retrans" repetitions; "Max retrans" being a parameter broadcast on control channel;

⑥ Upper layers have determined that the network has failed an authentication check (see subclause 3.5.5).

如圖1所示。說明：只要核心網支持EPLMN功能，要實現該業務的配置比較簡單，不需要特殊的配置項，在配了該數據以后也不會影響到其他的業務。其命令行如下（以某設備廠家軟交換為例）：

ADD EPLMN：IMSIPFX=k'460001390027000,LIST1=46001f,LIST2=46002f,

即46001和46002是對等的EPLMN網絡，SIM卡為460001390027000的MS可以自由在這兩張移動網上重選。

圖1 EPLMN組網結構

3 現網模擬測試

模擬測試共選用了5部手機，測試手機3部（SEGAM OT260、SEGAM OT460、HUAWEI 626），商用手機兩部（NOKIA N70、NOKIA N93）。

3.1 同一PLMN下小區重選

同一PLMN下，執行C2準則要求，5部手機小區重選都正常。

3.2 不同PLMN下（沒有配置EPLMN）小區重選

不同的PLMN下且沒有開啟EPLMN功能的情況下，5部手機小區都不能進行小區重選；都需要先掉網再重選網絡，個別手機會出現長時間掉網，無法選擇網絡的情況。

3.3 不同PLMN下（已配置EPLMN）小區重選

不同PLMN下并開啟EPLMN功能后，Sagem OT460 、華為626、NOKIA N70和NOKIA N93 可以正常進行跨PLMN的小區重選，而Sagem OT260仍然不能跨PLMN小區重選。

通過分析信令，發現在位置更新接受的信令中有EPLMN的IE和信息，是MM消息，BSC是完全透傳的。在網元具體實現上來說，用戶每次作位置更新時,當 MSC側完成位置更新的流程后，就通過位置更新接受消息把對等的 PLMN信息下發給手機，手機再把收到的對等PLMN表保存在其SIM卡中。這個功能在PHASE2+中沒有描述，只是在2005年的Release6才定義，所以如果MS不是較新款的手機，是無法實現EPLMN功能的。

4 結語

開通EPLMN功能的網絡可實現EPLMN網絡間小區自由重選，其功能需要核心網、手機等支持。采用EPLMN技術可以實現多 PLMN網絡間手機終端的自由選擇和小區重選功能，它使得不同運營商的網絡資源之間，或者同一運營商定義的不同PLMN之間可以實現通信網絡資源共享。

[1] 高瞻,陳賢亮.TD-SCDMA/GSM雙模系統兩模式間小區選擇的研究[J].通信技術,2008,41(09)：86-88.

[2] 湯宏超,徐洪波.異構系統中基于策略的一種小區選擇方法[J].通信技術,2007,40(12)：319-321.

[3] 3GPP TS 24.008 V6.3.0.3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Core Network; Mobile radio interface Layer 3 specification; Core network protocols[S].[s.l.]：3GPP,2003.

[4] 3GPP TS 43.022, V4.3.0. Functions Related to MS in Idle Mode and Group Receive Mode[S].[s.l.]：3GPP,2001.