GSM手机在移动网络中小区重选行为分析

陈保林

(华为技术有限公司网络技术经理部，上海 201206)

0 引言

随着移动用户的激增和移动网络市场竞争的加剧，运营商重组并购风起云涌，这就会导致一个运营商在一个地区拥有二个或多个网号的移动网络。另外有的运营商在经营2G网络的同时，根据业务发展需要，建设了3G网络，这往往需要启用新网号(MNC)与新号段MSISDN映射， 移动用户在小区选择、重选、PLMN 选择时，一般会选择归属PLMN 网络[1]。但是用户的归属PLMN只有一个，即一个网络只能广播一个网号，这就导致网络侧广播网号和手机侧多个网号不能匹配，网络资源无法共享，即使有多个网络，也无法正常提供业务[2]。如何解决这个问题，这里研究GSM手机在不同组网下的小区重选行为，最终确定了一种切实可行的方案。

1 小区重选

当GSM手机完成小区选择后，为保证手机在空闲模式下驻留在合适小区上，当满足一定条件时手机将重新选择其中一个邻小区作为服务小区，这个过程被称为小区重选。当发生以下情况时，将触发小区重选。

① 移动台计算某小区（与当前小区属同一个位置区）的C2值超过移动台当前服务小区的C2值连续5秒;

② 移动台计算某小区（与当前小区不属同一个位置区）的C2值超过移动台当前服务小区的C2值与小区重选滞后值（CELL_SELECTION_HYSTERESIS）之和连续5秒;

③ 当前服务小区被禁止;

④ MS监测出下行链路故障;

⑤ 服务小区的C1值连续5秒小于0。

2 不同组网方式下的小区重选分析

2.1 PLMN网内小区重选

当GSM手机驻留在一个小区上，开始小区重选时，手机将尽快同步和读取6个信号最强的非服务区的BCCH载频的信息（该BCCH载频应在BA表中）。对于多频手机，最强信号载频可能处于不同的频段。处于驻留状态的移动台会时刻注意选择比当前小区更好的小区，根据3GPP TS03.22协议[3]，同一PLMN下手机的重选根据路径损耗准则C2参数。

2.2 PLMN网间小区重选

不同 PLMN小区重选和同一 PLMN下重选不同,只有在原PLMN的信号已经非常低，手机脱网(即下行信令链路故障计数器DCS为0, 表明无线链路失败)的情况下才会登记上另外一个PLMN小区．这属于PLMN重选。根据3GPP协议TS03.22[1]中的描述．只有在四种情况下会发生PLMN的重选。

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只能在小区选择成功后的PLMN网络进行小区重选，不能跨PLMN进行小区重选，只有当服务的PLMN网络无信号时，掉网后小区选择别的PLMN。至于选择哪个PLMN是随机的，只要电平满足要求（一般大于-80 dBm）就可以了,且各个PLMN的BCCH列表是间隔开的。

2.3 EPLMN（对等PLMN）网间小区重选

EPLMN称为对等公用陆地移动网，它主要解决共享网络与原网络的用户驻留和漫游策略。从业务的角度来说，它使得不同运营商的网络资源之间，或者同一运营商定义的不同PLMN之间可以实现通信网络资源共享。比如在B网络信号好的时候，原先登记在A网络的用户的手机可以根据保存在SIM卡上的EPLMN的信息自动重选B网络。MS用户在小区选择、重选、PLMN 选择时，一般会选择归属PLMN 网络。但是用户的归属PLMN 只有一个（MS从 IMSI 号码中提取），在多个网络同时为一个用户服务时，网络侧就可以通过对等PLMN列表告诉 MS：当前网络与归属PLMN 是等同的。这样移动用户就可以有更多的选择，而在用户做位置更新时带上其当前侦听到的位置区小区信息就不会因为归属网不同或不兼容而遭到拒绝。移动用户也就不用重复地发起位置更新的请求了。这样做最大的优点就是提高了位置更新的成功率。

见协议3GPP TS 43.022[4],只要对等PLMN网络小区的C2大于本网络服务小区＋CRH就可以重选到对等网络小区上。

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).

如图1所示。说明：只要核心网支持EPLMN功能，要实现该业务的配置比较简单，不需要特殊的配置项，在配了该数据以后也不会影响到其他的业务。其命令行如下（以某设备厂家软交换为例）：

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

即46001和46002是对等的EPLMN网络，SIM卡为460001390027000的MS可以自由在这两张移动网上重选。

图1 EPLMN组网结构

3 现网模拟测试

模拟测试共选用了5部手机，测试手机3部（SEGAM OT260、SEGAM OT460、HUAWEI 626），商用手机两部（NOKIA N70、NOKIA N93）。

3.1 同一PLMN下小区重选

同一PLMN下，执行C2准则要求，5部手机小区重选都正常。

3.2 不同PLMN下（没有配置EPLMN）小区重选

不同的PLMN下且没有开启EPLMN功能的情况下，5部手机小区都不能进行小区重选；都需要先掉网再重选网络，个别手机会出现长时间掉网，无法选择网络的情况。

3.3 不同PLMN下（已配置EPLMN）小区重选

不同PLMN下并开启EPLMN功能后，Sagem OT460 、华为626、NOKIA N70和NOKIA N93 可以正常进行跨PLMN的小区重选，而Sagem OT260仍然不能跨PLMN小区重选。

通过分析信令，发现在位置更新接受的信令中有EPLMN的IE和信息，是MM消息，BSC是完全透传的。在网元具体实现上来说，用户每次作位置更新时,当 MSC侧完成位置更新的流程后，就通过位置更新接受消息把对等的 PLMN信息下发给手机，手机再把收到的对等PLMN表保存在其SIM卡中。这个功能在PHASE2+中没有描述，只是在2005年的Release6才定义，所以如果MS不是较新款的手机，是无法实现EPLMN功能的。

4 结语

开通EPLMN功能的网络可实现EPLMN网络间小区自由重选，其功能需要核心网、手机等支持。采用EPLMN技术可以实现多 PLMN网络间手机终端的自由选择和小区重选功能，它使得不同运营商的网络资源之间，或者同一运营商定义的不同PLMN之间可以实现通信网络资源共享。

[1] 高瞻,陈贤亮.TD-SCDMA/GSM双模系统两模式间小区选择的研究[J].通信技术,2008,41(09)：86-88.

[2] 汤宏超,徐洪波.异构系统中基于策略的一种小区选择方法[J].通信技术,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.