通信人家园

 找回密码
 注册

只需一步,快速开始

搜索
查看: 1171|回复: 2

[技术讨论] 5G系统网络选择 [复制链接]

军衔等级:

  上等兵

注册时间:
2009-11-7
发表于 2020-10-17 17:10:50 |显示全部楼层
摘要

终端接入时的网络选择可以分为NAS的PLMN选择和AS的小区选择,本文主要也分为PLMN选择和小区选择两部分。


1 基本概念

A/Gb mode only: 仅支持A/Gb模式的GSM系统;其又可以分为三种操作模式:

MS operation mode A:手机支持同时附着(Attach)在 PS 域和 CS 域,并支持并发 PS 与 CS 业务。

MS operation mode B:手机支持同时附着在 PS 域和 CS 域,不支持并发 PS 与 CS 业务。

MS operation mode C:手机只附着在 PS 域。

Iu mode only:仅支持UMTS(也就是WCDMA、TDS-CDMA)系统;Iu mode下又分为三种操作模式(TS23.060 5.4.6):

CS/PS mode of operation:CS和PS域都注册,CS和PS业务可以同时进行。

PS mode of operation:只注册PS域,只能进行PS业务。

CS mode of operation:只注册CS域,只能进行CS业务。

S1 mode only:仅支持EPS(4G)系统。

EHPLMN:等效PLMN,多个EPLMN组组成一个EHPLMN LIST。

Equivalent HPLMN list:等效PLMN列表,其存在USIM卡中(称为"EHPLMN List"),EHPLMN List可以包含HPLMN;如果EHPLMN List存在,但又不包含HPLMN,那么HPLMN应该当作拜访PLMN(也就是漫游PLMN)处理;EHPLMN的优先级比HPLMN的优先级高;EHPLMN列表是在注册流程中网络推送下来给终端的,终端本地会将其保存下来。

HPLMN:和IMSI里的MCC和MNC相匹配的PLMN;匹配的具体操作见TS23.122附录A。简单来说就是HPLMN等于IMSI的MCC+MNC;当EHPLMN存在时,HPLMN是不能使用的。

RPLMN(Registered PLMN):注册PLMN,表示之前成功注册过的PLMN。

VPLMN(Visited PLMN):如果EHPLMN不存在时,则VPLMN为不同于HPLMN的PLMN;如果EHPLMN存在,则VPLMN就是不同于EHPLMN的PLMN。

Allowable PLMN:不属于“forbidden PLMNs”列表的PLMN。

Acceptable Cell: UE可以驻留、也可以发起紧急呼叫业务。

Current serving cell:当前正驻留在的小区。

Suitable Cell:

参考:TS23.122《 NAS functions related to Mobile Station (MS) in idle mode 》


2 PLMN选择

关于PLMN的选择,在TS23.122第四章有详细的描述,但其核心精华都浓缩到如下两个流程图上了,只要完全理解这两张图就基本掌握了终端PLMN选择的原理了。

2.1 自动选网模式

PLMN选择的一个基本原则是按照优先级排序,优先选择高优先级的网络注册,协议规定了各种PLMN优先级的顺序,优先级如下(由高到低)【TS23.122   4.4.3.1.1】:

1)EHPLMN(如果EHPLMN存在),或者HPLMLN(EHPLMN不存在时)。

2)EFPLMNwAcT (User controlled PLMN selector with Access Technology),这个参数烧录在USIM卡中,具体见TS32.102  4.2.5章。

3)EFOPLMNwACT (Operator controlled PLMN selector with Access Technology),这个参数烧录在USIM卡中,具体见TS32.102  4.2.53章。

4)其它的可以搜到的PLMN,优先级按信号从高到低排序。


上图就是自动模式下的PLMN选择状态图,下面我们就认真学习一下这个状态图,首先了解一下图中各个图形的意义。

长方形:表示一个动作,长方形里面的文字描述就是这个动作的描述。

弧边长方形:表示一个状态,UE处于某个状态时,就会等到一个相关事件的发生了才会执行对应的动作,然后切换到下一个状态去。

小圆圈:表示一个流程的入口。

1)关机时,进入NULL状态;

2)用户开机,检查SIM卡是否可用;2.1)如果SIM卡不可用则进入“NO SIM”状态;2.2)如果SIM卡可用,那么先判断RPLMN(Registered PLMN)是否存在(注:MS本地会保存上一次成功注册驻留的PLMN),2.2.1)如果RPLMN存在,则用用RPLMN尝试注册,进入“Trying RPLMN”状态,2.2.2)如果RPLMN不存在,从PLMN选择列表选择(按优先级从高到底的顺序)一个PLMN去尝试注册,进入"Trying PLMN"状态。

3)在"Trying RPLMN”状态下,如果注册成功,进入"On PLMN"状态;如果注册失败,则在PLMN选择列表中选择一个PLMN去尝试注册,进入"Trying PLMN"状态。

4)在“Tryng PLMN”状态下,如果注册成功,则进入“On PLMN”状态,如果注册失败,则在PLMN选择列表中选择下一个PLMN去尝试注册,状态还是"Trying PLMN"。

5)在"On PLMN"状态下,如果当前驻留网络为VPLMN,且高优先级网络搜索定时器(EFHPPLMN (Higher Priority PLMN search period)  TS31.102  4.2.6)超时,则触发高优先级网络搜索流程,进入背景搜网状态“PLMN background search”。如果位置更新失败且原因为“Roaming not allowed”,则触发重新选网流程,从PLMN选择列表中选择一个PLMN尝试注册,进入"Trying PLMN"状态。如果当前选择驻留的网络没有无线信号覆盖了,则看还有没有可用的PLMN,如果有则发起新的PLMN尝试注册,进入“Trying PLMN”状态,否则进入“wait for PLMNs to appear”状态。

6)在"PLMN background search"状态下,如果没有搜到更高优先级的网络,则进入“On PLMN”状态,否则搜到更高优先级的网络,就会进行更高优先级的网络进行注册,进入“Trying PLMN”状态。

2.2 手动选网模式

上图是手动选模式的选网和状态图,来源于TS23.122  第五章;相比较于自动模式,手动模式非常简单,对于用户选择的PLMN,MS能注册上就驻留,注册不上就提示给用户知道。

2.3 接入层(AS)的搜网

NAS层给AS层发送搜网请求,请求消息一般会携带PLMNs和对应的制式等信息,这都是取决于厂商的具体实现;AS会将其搜到的PLMN结果上报给NAS;为了加快搜网接入流程,AS层一般都会存储有之前搜索出来的小区频点信息,每次搜网时都将这些频点信息利用起来(优先搜索这些历史频点)。

3 小区选择

5G NR的小区选择在TS38.304 5.2章节有详细的描述,如果需要更深入细致的学习请参考,本章节讨论的是5G NR的小区选择流程和准则。

acceptable cell:UE可以驻留获取非常有限的服务(发起紧急呼叫、接收ETWS和CMAS消息),还必须满足小区选择准则,并且不能是barred的小区。

suitable cell:这就是能正常做业务的小区,其必须满足这几个条件:1)满足小区选择准则 2)不是被barred的小区 3)小区的TAC不属于“Forbidden Tracking Areas” 4)

barred cell:在系统信息SIB1会指示出当前小区是否是barred cell;普通终端是无法接入barred小区的,barred小区一般是运营商用于测试的小区,只有专门的测试SIM卡才能接入。

reserved cell:保留小区

小区选择流程有两种:

a)初始小区选择(对应的场景是没有之前保存的NR小区频点信息,比如首次开机)流程:

1. UE根据其支持的频段能力扫描所有的频点

2. 对于每个频点,UE只需要搜索最强信号的小区即可

3. 一旦有suitable小区被找到,则选择该小区

b)利用存储信息进行的小区选择(对应的场景是保存有之前搜索到的NR小区频点信息)流程:

1. 读取之前存储的小区频点信息,对这些频点进行小区搜索

2. 一旦有suitable小区被找到,则选择该小区

3. 如果所有的存储小区频点信息都搜索完也没有找到suitable小区,则触发a)初始小区选择流程

3.1 小区选择准则(S准则)

这个准则公式来源于TS38.304 5.2.3.2,其意义是终端接收信号RSRP大于某个门限值并且接收信号的质量值大于某个门限时,终端才能接入该小区。公式中具体的参数见下表。

Srxlev小区选择接收信号强度值
Squal小区选择信号质量值
小区的补偿值(offset),在系统信息会带下来
终端测量出来的小区同步信号强度值(SS-RSRP 参考TS38.133 4.2.2)
终端测量出来的小区同步信号质量值(SS-RSRQ 参考TS38.133 4.2.2)
接入小区要求的最小接收信号强度值,这参数在基站网管上可配置的。如果在这个小区上UE支持SUL,就取值于SIB1的q-RxLevMin-sul参数,否则取之于SIB1的q-RxLevMin参数
接入该小区要求的最低信号质量值。这个参数在基站网管上可配置。终端可从SIB1消息的q-QualMin参数获取该值
接收信号强度补偿值,基站网管可配置。终端可从SIB1消息的q-RxLevMinOffset参数读取该值;注意:只有在周期性高优先级PLMN搜索时进行S准则计算时这个参数才起作用,其它场景下该参数无需参与计算。

接收信号质量补偿值,基站网管可配置。终端可以SIB1消息的q-QualMinOffset参数读取该值;注意:只有在周期性高优先级PLMN搜索时进行S准则计算时这个参数才起作用,其它场景下该参数无需参与计算。


3.2 小区重选

UE处于RRC_IDLE或者RRC_INACTIVE状态时,需要检测邻区信号,以便移动到更好的小区上获取服务;为了UE省电,UE只有满足一定条件下才会进行邻小区信号检测。

a)启动同频小区小区重选测量:

当前服务小区(serving cell)的信号质量满足如下条件,则启动同频测量;否则不启动同频测量。

       ,或者  

b)启动异频或异系统小区重选测量:

如果当前服务小区的信号质量满足如下条件,且有比当前服务小区更高优先级的异频点存在,则启动异频测量,仅测量比当前小区更高优先级的异频频点。

\mathbf{S}_{nonIntraSearchP}" class="mathcode" src="https://private.codecogs.com/gif.latex?%5Cmathbf%7BSrxlev%7D%3E%20%5Cmathbf%7BS%7D_%7BnonIntraSearchP%7D" style="box-sizing: border-box; outline: none; border: 0px; max-width: 100%; height: auto; cursor: zoom-in;">,并且  \mathbf{S}_{nonIntraSearchQ}" class="mathcode" src="https://private.codecogs.com/gif.latex?%5Cmathbf%7BSqual%7D%20%3E%20%5Cmathbf%7BS%7D_%7BnonIntraSearchQ%7D" style="box-sizing: border-box; outline: none; border: 0px; max-width: 100%; height: auto; cursor: zoom-in;">

否则,则启动异频或者异系统测量,测量优先级高于、等于、低于当前服务小区的优先级的频点。

基站会在系统信息(SIB3、SIB5)、RRCRelease消息携带不同频点的优先级信息;SIB3携带的“cellReselectionPriority ”表示当前小区的频点优先级,SIB5携带的"InterFreqCarrierFreqList"会携带各个不同频点的优先级。


军衔等级:

  中士

注册时间:
2020-8-21
发表于 2020-10-18 10:56:41 |显示全部楼层
谢谢分享!学习!

军衔等级:

  新兵

注册时间:
2020-10-17
发表于 2020-10-18 16:28:47 |显示全部楼层
感谢分享

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册 |

Archiver|手机版|C114 ( 沪ICP备12002292号 )|联系我们 |网站地图  

GMT+8, 2020-10-22 06:09 , Processed in 0.046875 second(s), 16 queries , Gzip On.

Copyright © 1999-2020 C114 All Rights Reserved

Discuz Licensed

回顶部