铁路GSM-R通信系统学习宝典6_小区选择;越区切换

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1、第 10 章小区选择第10章 小区选择小区选择/重选过程是指处于空闲模式的移动台选择网络中合适的小区，以实现移动台记 录网络发出的数据、做好接入网络的准备并把自己的移动情况报告给网络。一旦移动台选择 了某个小区作为服务小区，就可以在该小区上与网络进行通信。小区选择是移动台在刚开机 时进行的过程，而小区重选是在移动台已经选择了小区后进行的过程。 本章分 8 个小节介绍 GSM-R 的小区选择过程，分别是网络选择、初始化小区选择、小区 重选、门限值和覆盖范围、系统消息、广播控制信道的扩展、两种广播控制信道列表的管理 和临近小区在空闲模式的频带。本章只考虑点对点呼叫，有关集群的小区选择将在本书的第

2、二部分介绍。10.1 参数RXLEV移动台接收的平均电平，单位为 dBm。 rxLevAccessMin 移动台允许接入的最小接收电平，默认值为-100dBm， msTxPwrMaxCCH 移动台在随机接入信道上接入系统时可以使用的最大发射功率电平。 P移动台的最大 RF 发射功率。 cellReselInd 用来选择是否使用第二阶段的参数。 CellBarred如果这个属性设为0（不禁止），那么所有建立的当前呼叫都由当前小区控制，但 是以后的呼叫由BSC指定另一个小区控制。 CellBarQualify 是第二阶段移动台小区选择优先级属性，第一阶段的移动台忽略此参数。 cellReselec

3、tOffset 小区重选偏置，取值范围为0-63 ，每步 2 dBm，默认值是0 dBm。63 和 126 dBm的偏置相对应。 temporaryOffset 临时偏置，取值范围为0-70 ，每步10 dBm，默认值是0 dBm. penaltyTime 惩罚时间，取值范围为20-640 ，每步20 s，默认值是 20 s。 CellReselectHysteresis小区重选滞后参数。 standardIndicatorAdjC相邻小区的频段参数，可选设置有gsm, extended gsm, dcs 1800, pcs 1900, R gsm, gsmdcs, dcsgsm，属于相邻小区

4、越区切换单元。10.2 网络选择为了使移动台能够尽快接入网络，网络选择过程和小区选择过程应当最优化。如果 SIM 卡中没有存储信标频率列表，也就是说，既没有最近相邻小区的列表，也没有已发现网络列 表，那么移动台首先检查 GSM 频谱上的所有频点，并测量它们的功率值，测量过程最少要 在 3s 内做 5 次；然后根据包含频率校正信道和同步信道选择具有最高电平的多个频点；最后 创建已发现网络列表，网络名称根据信标频率命名，此过程如图 10-1所示。159第 10 章小区选择检查GSM频谱上的频点：测量功率值并求测量的平均根据功率值、FCCH、SCCH选择最好的频点在以前的网络选择中存储选好的信标频率

5、= 创建已发现网络列表图10-1创建已发现网络列表 一般来说，用户都是位于本地网络中的。当移动台接入到网络后，它所选择的网络就称 为本地网络，并且移动台收到的第一个信标频率就属于该网络。这种情况不需要网络选择过 程。而当用户漫游时，移动台检测到漫游网络的信标频率，由于检测到的信标频率不属于本 地网络，因此移动台会预告测量失败，这时移动台就必须选择一个新网络。 选择网络过程是为了找到一个存在的网络，移动台在所有的 GSM 频点上选择出最好的 频点，检测信标频率，并在其广播控制信道上读取网络数据。如果移动台已经完成检测过程， 就可以尝试接入列表中的第一个网络，选择网络过程如图 10-2所示。在已发

6、现网络列表中选 择网络有两种方法： 自动模式：SIM 卡中存储了按优先级排列的可用网络列表，移动台可以选择列表中 优先级最高的网络。 手动模式：移动台列出已发现网络列表，由用户选择网络。是否有最新的已发 现网络列表否创建一个网络列表是手动 模式用户从显示的网络中 选择一个是自动 模式MS 从可用网络列表中选择第 一个 PLMN(其中的可用列表没 有被禁止)否（手动）小区选择成功 选择下一个可用 的网络否（自动）结束网络选择160是1 W / 30 dBm0.25 W / 24 dBm4 W / 36 dBm1 W / 30 dBm0.25 W / 24 dBm4 W / 36 dBm8 W /

7、 39 dBm5 W / 37 dBm2 W / 33 dBm0.8 W / 29 dBm第1类第2类第3类第4类第5类GSM 1900GSM 1800GSM功率等级第 10 章图10-2小区选择网络选择流程图10.3 初始化小区选择移动台必须在开机时选择一个合适的小区，以便能够进行通话业务和聆听系统消息（比 如公共控制信道上的接入消息和小区重选消息）。初始化小区选择过程的依据是无线衰减（C1 准则）和所选择的优先级（禁止的，正常的或低优先级的）。因此移动台需要计算若干可用小 区的 C1 值并且解译它们所选择的优先级。小区选择和重选算法存储在无线设备中，因此算 法也和这些设备有关。10.3.1

8、C1 准则移动台只有在空闲模式下才使用小区选择和重选过程。这个过程能保证移动台锁定在一 个小区上，以便能解译下行链路数据并能成功通信。C1 准则是供小区选择和重选的路径损耗 准则，它考虑了接收信号电平、移动台的最大传输功率和小区的一些特殊参数，其公式如下： C1 = RXLEV - rxLevAccessMin - MAX (msTxPwrMaxCCH - P), 0 式中： RXLEV移动台接收的平均电平，单位为 dBm。 rxLevAccessMin 移动台允许接入的最小接收电平，默认值为100dBm，此信息从广播控 制信道中获取。 msTxPwrMaxCCH 移动台在随机接入信道上接入系

9、统时可以使用的最大发射功率电平。对 于 GSM900 默认值为是 33dBm，对于 GSM1800 和 GSM1900 是 30 dBm。 此信息也是从广播控制信道中获取的。 P移动台的最大 RF 发射功率，P 的值与移动台在小区上的功率等级以及小区的频带都有关 系，见表 10-1。 C1 的定义是为了将传输质量最大化，在小区选择/重选过程中，移动台搜索 C1 大于 0 的 小区，并选择出 C1 最大的小区。表10-1参数 P 的取值注：1 个双频的移动台有 2 个功率等级，每个频带一个。 C1 首先决定了小区是否有可能被选择，只有大于 0 的小区才有被选择的可能性，移动台 最终要选择具有最大

10、 C1 的小区，但如果没有 C1 大于 0 的小区，那么移动台的接入就会受到 限制。另外，C1 还决定了： 每个小区的覆盖范围限制，覆盖区域外 C1 大于 0 的小区对于移动台来说是不存在的。 在空闲模式中两个可选的相邻小区的边界，如图 10-3所示，垂直线代表了两个小区的 C1 值相同。161第 10 章C1(x)C1(y)小区选择C1(x)0C1(X)0图10-3相邻小区边界的 C1对于 GSM900 的移动台来说，由于使用了不同的移动台等级，由 C1 准则决定的覆盖范 围限制根据 msTxPwrMaxCCH 的值有所不同。在偏远地区，由于相邻小区几乎没有重叠区， 当移动台在小区的边界上时

11、不容易选择到小区，因此建议不要选用低功率的移动台（2W）。10.3.2根据移动台的阶段选择优先级初始化小区选择的另一个依据是所选择的优先级，参数设置有禁止的，正常的或低优先 级的。对于第一阶段的移动台只能使用唯一一个第一阶段的参数 cellBarred，根据 cellBarred 得出小区的选择优先级参数只有正常的和禁止的，它不能解释第二阶段参数如 cellBarQualify，见表 10-2所示。表10-2cellBarQualify0011cellBarred不禁止禁止不禁止禁止小区的选择优先级正常的优先级没有选择低优先级低优先级选择优先级参数的设置第一阶段移动台当 cellReselIn

12、d 参数选择为“1 ”时，第二阶段的移动台可以使用第二阶段的参数 cellBarQualify，这时 cellBarQualify 和其他的第二阶段参数都不广播，当 cellBarQualify 选择 “1”时，小区被设为低优先级小区，这种小区只有当没有正常的小区可选时才可用。当 Abis OML（Abis 管理和维护链路）丢失时，BTS 就禁止这个小区。cellBarQualify 和 cellReselInd 的默认值都是“0”。由于引入了新参数 cellBarQualify 和 cellReselInd，小区禁止最终由三个 参数决定：一个旧参数 cellBarred（默认值：不禁止），两

13、个新参数 cellBarQualify （默认值：0）和 cellReselInd （默认值：0）。 综上所述，根据移动台的阶段来选择小区的优先级有以下结论： 对于小区禁止，第二阶段和第一阶段的移动台操作是不一样的。 第一阶段的移动台只解译cellBarred 参数，小区的优先级选择只有两种，正常的和禁止的。 对于第二阶段的移动台，如果cellReselInd 参数选择为“0”，它们就和第一阶段移动台具 有相同的操作并只解译cellBarred 参数。如果cellReselInd 参数选择为“1”，它们能解译 cellBarred 和cellBarQualify两个比特的参数。这两个参数的组合

14、可以决定三种可能的小区 优先级，分别是正常的、禁止的和低优先级的。 对于双频网络的情况，为了阻止双频移动台接入到小区中，cellBarQualify 和cellBarred参162第 10 章小区选择 数都设为0，每个小区的BTS单元都广播这些参数。在选择阶段，移动台根据小区选择优先级 建立第一个可用小区列表，调整小区优先级的原则是使用更好的一个频带来节省另一个频带 的资源。移动台用cellBarQualify 参数选定更好的小区 ，根据操作规则和移动台的类型锁定在 正确的频带上。 如果没有C10的正常优先级可用小区，对于第一阶段的移动台不能选择小区，而第二阶 段的移动台会寻找低优先级的小区，

15、并选择其中一个C1最大的小区。对于双频移动台，如果 其中一个频带选择的小区是低优先级小区，移动台将选择使用另一个频带。10.3.3初始化小区选择过程合格小区: C1 0已选择网络的小区非禁止小区可用小区初始化小区选择的整个过程如下图10-4所示。已选择网络的频率列表是可用小区吗？是选择另一个网络 否计算可用小区的C1是合格小区吗?是寻找C1最大的小区列表IMSI 接入是否将此网络放入禁止网络列表中结束小区选择拒绝吗？否图10-4初始化小区选择流程图 对于第一阶段的移动台，它首先在先前的频率列表中搜索合适的小区，频率列表中的第 一个频率是第一个搜索到的最好信标频率。所谓合适小区是指在指定网络中选

16、择的并且是非 禁止的小区，最重要的是它必须符合C1准则（C10）。当发现了合适小区时，如果有必要的话 就执行移动台IMSI接入。对于第二阶段移动台，根据选择的优先级别（正常或低优先级）创 建两个小区列表。在两个列表中，小区都是依照接收到的C1大小由高到低排列。移动台首先 扫描正常优先级的列表，如果没有合适小区，移动台将考虑第二个低优先级列表。由于双频 移动台至少是第二阶段的移动台，因此，这个过程也可在双频网络中使用，但是移动台选择 最好的小区与频带没有关系。应用在每个小区上的原则都和第一阶段移动台中描述的相同。10.4 小区重选移动台选择小区后，在各种条件不发生重大变化的情况下，移动台将停留在所选的小区 中，同时移动台开始测量临近小区的广播控制信道的信号电平，记录其中信号电平最大的6个163第 10 章小区选择 相邻小区，并从中提取出每个相邻小区的各类系统消息和控制消息，在满足一定条件的时候， 移动台将从当前停留的小区转移到另一个小区，这个过程就是小区重选。所谓的一定条件是 指当发生了以下事件的任何一