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GSM网络无线参数的调整

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GSM 网络无线参数的调整
一 二 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3 3.1 4 4.1 4.2 4.3 5 5.1 5.2 前言 ................................................................................................................................................ 2 无线参数的调整 ............................................................................................................................ 3 系统控制管理参数 .................................................................................................................... 5

网络号码、地址、识别参数 ........................................................................................ 5 小区控制信道描述(control channel description) ......................................................... 9 等待指示(Wait Indication) ..................................................................................... 12 小区信道描述(Cell Channel Description) ............................................................. 13 小区描述 (Cell Description)....................................................................................... 14 邻小区描述(Neighbour Cell Description) ................................................................... 14 随机接入信道控制参数(RACH control channel).................................................. 17 信道描述参数( Channel Description).................................................................... 21
小区选择及重选参数 .............................................................................................................. 22

小区选项信息单元(Cell Option) ................................................................................ 23 小区选择参数单元(Cell Selection Parameters) ............................................... 26 小区重选参数指示(PI) .......................................................................................... 29 小区重选偏置(CELL_RESELECT_OFFSET) ....................................................... 29 临时偏置(TEMPORARY_OFFSET) ....................................................................... 30 惩罚时间(PENALTY_TIME) .................................................................................. 30 小区禁止限制(Cell Bar Qualify,CBQ) ............................................................... 31 允许的网络色码(NCC permitted) ............................................................................ 31
鉴权与加密参数 ...................................................................................................................... 32

加密模式设置信息 ...................................................................................................... 33
小区切换参数 .......................................................................................................................... 34

测量报告 ...................................................................................................................... 34 切换参数 ...................................................................................................................... 36 Hreqave 和 Hreqt ......................................................................................................... 37
双频无线参数 .......................................................................................................................... 38

小区选择和重选 .......................................................................................................... 38 小区切换 ...................................................................................................................... 38

1

一 前言
*年来,移动通信、蜂窝电话的发展趋势非常迅猛,频率资源对移动通信发 展的制约越来越大,如何在现有频率资源的情况下,尽可能提高系统容量,已成 为移动通信运营者极其关心的热点问题。从现有的角度出发,只要进行仔细的网 络规划和优化,可以大大的发掘出现有软硬件的潜力,无需进一步对系统提出更 高的配置要求,就可以利用合理的网络参数的配置,提高系统的容量与通话质量。 在 GSM 系统网络的部署中,网络参数的配置、调整是贯穿于系统生命周期始 终的连续活动,网络的正常运行需要各种参数,它们的改变可以影响小区的运行 状态。系统中有的参数只是对系统环境的某些说明,只有当环境改变时才修改。 另一些参数的选择是根据系统的配置,不必非常严格,而有些参数可以影响网络 的运行,比较容易被修改,使运行者可以动态的优化网络运行状态。移动网存在 大量的类似参数。 参数的调整可以使运行者对于网络进行不断的监控与重新配置, 以达到对现有网络资源的最大利用。 在所有的 GSM 接口中,无线接口是相当重要的,用户的移动性管理、对信道 的动态合理分配、无线链路上的连接切换等 GSM 移动通信的中心问题都与无线接 口有着紧密的联系。它也是实现 GSM 网络全球漫游的基本条件,本文主要讨论一 下 GSM 的无线参数的配置与调整。

2

二 无线参数的调整
无线参数的调整贯穿于网络规划、建立与运行维护的整个周期,例如在网络 规划时,必须选定以下参数:频率分配,功率控制参数,小区切换参数等等。整 个网络的发展工作是一项连续不断的工作,小区会发生变化,系统容量会不断增 加,有些参数在网络运营中改动很少,在网络建成的时候就已经合理配置过了, 另外有些无线参数是由移动台进行测量报告的,不是可以调整的。有些参数 GSM 规范只是进行了部分定义(如切换参数) ,具体因设备生产商的不同而不同。但是 有些参数可以很容易修改,可以在网络运行中不影响或者很少影响正常业务通信 的情况下对网络重新设置,比如功率控制参数和小区切换参数。 无线参数的定义主要分散在规范中 04.08 和 05 系列各个章节中。GSM 的无线 参数有很多,基本上在小区的广播信道上传送。根据小区的话务量对某些无线参 数做及时、恰当的调整如系统控制参数、小区选择参数等,使移动台及时的作出 调整。可以达到优化网络的目的。 我们可以根据无线参数其意义和作用分为以下几类: 一.网络识别参数 1.全球小区识别(CGI) 2.基站识别码(BSIC) 二.系统控制参数 1.IMSI 结合分离允许(ATT) 2.公共控制信道配置(CCCH-CONF) 3.接入准许保留模块(BS-AG-BLKS-RES) 4.寻呼信道复帧数(BS-PA-MFRMS) 5.周期性位置更新定时器(T3212) 6.小区信道描述(Cell Channel Description) 7.无线链路超时(Radio Link Timeout) 8.邻小区描述(Neighbour Cell Description ) 9.允许的网络色码(NCC Permitted) 10.最大重发次数(MAX retrans) 11.发送分布时隙数(TX-integer) 12.小区禁止接入(CELL-BAR-ACCESS) 13.接入的等级控制(AC)
3

14.等待指示(Wait Indication) 15.多频段指示(Multiband reporting) 三.小区选择及重选参数 1 控制信道最大功率电*(MS-TXPWR-MAX-CCH) 2 移动台允许接入的最小接收电*(RXLEV-ACCESS-MIN) 3 功率偏置(POWER OFFSET) 4 小区重选偏置(CELL-RESELECT-OFFSET) 5 临时偏置(TEMPORARY-OFFSET) 6 惩罚时间(PENALTY-OFFSET) 7 小区重选滞后(CELL SELECTION HYSTERESISZ) 8 附加重选参数指示(ACS) 9 小区重选参数指示(PI) 10 小区禁止限制(CELL BAR QUALIFY) 四.网络功能参数 1.功率控制指示(PWRC) 2.非连续发送(DTX) 3.新建原因指示(NECI) 4.呼叫重建允许(RE) 5.紧急呼叫允许(EC) 6.跳频参数 7.加密设置 五.切换参数 1. Hreqave 和 Hreqt 2.门限参数 2.1 接收电*门限(L-RXLEV-xx-H) 2.2 接收质量门限(L-RXQUAL-xx-H) 2.3 接收电*门限(小区内)(L-RXLEV-xx-IH) 2.4 MAX_MS_RANGE

4

1 系统控制管理参数
我们可以将无线参数按照许多方法分类,为了便于叙述,可以按照传送的系 统消息的内容进行分类,对于在同一个系统消息里发送的参数一起描述

1.1

网络号码、地址、 网络号码、地址、识别参数

GSM 网络中,移动台没有固定的位置,移动用户只要在服务区域内,无论移动 到何处都应该可以顺利的识别网络以及它的小区配置情况以便实现位置更新、越 区切换和自动漫游等性能。在 GSM 系统中,对每个移动用户都分配了一个唯一的 国际移动用户识别码 IMSI,IMSI 由 MCC(移动国家码) 、MNC(移动网号) 、MSIN (移动用户识别码)组成。同样,对于在全球范围内的每一个小区,GSM 也都规定 了唯一的一个编号与之相对应,以达到以下目的: 移动台可以正确识别网络,使之在任何环境下可以选择接入合适的网络 使网络实时了解移动台的位置,开展业务 使移动台可以向网络正确报告邻小区状况,进行切换

网络的识别参数主要有位置区识别(LAI)小区全球识别(CGI)和基站识 别码(BSCI)几项。

位置区识别( 位置区识别(LAI) )
8 7 6 5 4 3 2 1 octet 1 octet 2 octet 3 octet 4 octet 5 octet 6

Location Area Identification IEI MCC digit 2 1 1 1 1 MNC digit 2 LAC LAC(continued)
Area Identi tification Location Area Identification information element

MCC digit 1 MCC digit 3 MNC digit 1

5

位置区识别由以下几部分组成:

MCC

MNC

LAC

Location Area Identification
Structure of Location Area Identification

MCC(mobile country code)--移动国家号,由 3 位数字组成,编码范围 为十进制的 000-999,与 IMSI 的 MCC 相同,在这儿表示 GSM PLMN 所属的 国家,MCC 的资源由国际电联(ITU)统一分配,中国的 MCC 为 460。 MNC(mobile network code)--移动网号,与 IMSI 中的 MNC 一样由 2 个 数字组成,编码范围为十进制的 00-99,在这儿识别用户归属的移动通信 网(PLMN) ,因为一个国家可能由多于一个的 GSM PLMN 组成,MNC 由国家 有关电信管理部门统一分配,目前中国有两个 GSM 网络,中国电信与中国 联通的 MNC 分别为 00 与 01。 LAC(location area code)--位置区号,用于识别 GSM 移动通信网中的 一个位置区,最多为 2 个字节长度的 16 进制编码,其中“0000” “FFFF” 为保留值,一个位置区可以包含一个或多个小区。其大小由运行部门根据 各个地区的 PCH 负荷情况及信令链路负荷情况去确定调整位置区的大小

小区识别( )全球小区识别( 小区识别(CI)全球小区识别(CGI) )
小区识别 CI(cell identity)用来唯一的表示 PLMN 中的每一个小区, CI 由两个字节组成,在十进制 0-65535 之间取值,同一位置区不可以有 两个相同的小区识别码。 8 7 6 5 4 3 2 1 octet 1 octet 2 octet 3

Cell Identity IEI CI value CI value(continued)
Cell Identity information element

6

CGI 是在所有 GSM PLMN 中用作小区的唯一识别,CGI 的信息在每个小区 广播的系统消息中发送,移动台根据 CGI 中的 MCC 与 MNC 来确定是否可 以驻留于该小区,同时判断当前的位置区是否发生,以决定是否进行位 置更新。CGI 是在位置区 LAI 的基础上再加上小区识别 CI 构成的,组成 如下:
MCC MNC LAC CI

Location Area Identification Cell Global Identification (CGI)
Structure of Cell Global Identification

基站识别码( 基站识别码(BSIC) )
基站识别码是分配给基站的一个本地色码,使移动台能够区分不同的邻小区, 在小区的同步信道(SCH)上的小区描述中发送。BSIC 一共有 6 比特长,其结构如 下:

NCC 3 bits PLMN colour code

BCC 3 bits BS colour code

Structure of BSIC

NCC(network colour code)

--网络色码,由 3 比特组成

用于识别相邻不同的 GSM PLMN:在许多情况下,不同的 GSM PLMN 采用了相同 的频率资源,为了在这种情况下移动台还能接入网络,一般相邻 GSM PLMN 选择不 同的 NCC。 BCC(base station colour code)--基站色码,由 3 比特组成 用于识别同一 GSM PLMN 中的基站和通知移动台 BCCH 的训练序列号。 BSIC 码在以下两个消息中发送: 帧同步消息
7

8

7

6 5 BSIC T1 (middle)

4

3

2 1 T1 (high)

octet 1 octet 2

T1 (low)

T2

T3’ (high) T3’ (low)

octet 3

Frame synchronization information element

FN = TDMA frame number T1 (11 bits) = FN div ( 26 x 51) T2 (5 bits) = FN mod 26 T3' (3 bits) =(T3 - 1) div 10 where T3 (6 bits) = FN mod 51 小区描述消息:

range 0 to 2047 range 0 to 25 range 0 to 4 range 0 to 50

8

7

6 5 4 3 Cell Description IEI NCC BCCH ARFCN(low part) BCC

2

1 octet 1

BCCH ARFCN (high art)

octet 3

Cell Description information element

每一个小区都分配一个 BSIC,在提供给移动台同步消息的 SCH 信道上发送, 如果移动台在一给定位置上能同时收到两个小区相同 BCCH *担 BSIC 可以提 供判断标准以避免混淆与冲突。 BSIC 主要用于区别使用相同 BCCH *档男∏饕幸韵录钢智榭觯 1. 当移动台在 RACH 上请求接入时,邻小区有可能接收到,为了避免这种情 况的发生,将 RACH 编码突发脉冲与本小区 BSIC 相异或,只有正确的小区 才可以正确的解码出突发脉冲。 2. 通知移动台本小区公共信令信道所采用的训练序列号 TSC,相应的 TSC 由该小区的 BCC 决定。 3. 连接模式下,移动台根据 BCCH 上有关邻区表的规定,进行测量,在上行
8

的测量报告中,对于每一个定标频率,都需指示相应的 BSIC,如果邻小 区有两个或两个以上含相同 BCCH *担蚧究梢砸揽 BSIC 来区分,避 免错误切换。 4. 移动台在连接模式下,要进行上行的测量报告,只报告与当前小区确实有 切换关系的小区情况,BSIC 中的 NCC 即用于该目的,运营者可以通过“允 许的 NCC”控制移动台只报告 NCC 在允许范围内的邻区情况。

1.2
8

小区控制信道描述(control channel description) 小区控制信道描述
7 6 5 4 3 2 Control Channel Description IEI ATT 0 spare BS-AG-BLKS-RES 0 spare T3212 0 spare 0 spare CCCH-CONF BS-PA-MFRMS octet 3 octet 4 1 octet 1 octet 2

0 spare 0 spare

time-out value

Description Control Channel Description information element

IMSI 结合与分离允许(attach-detach allowed,ATT) 结合与分离允许( , )
ATT 用于指示移动台在本小区内是否允许进行 IMSI 结合和分离过程,由一个 比特表示,0 表示不允许移动台启动 IMSI 结合和分离过程,1 表示移动台应该执 行 IMSI 结合和分离过程。 ATT 在同一位置区内的不同小区设置应该相同。 IMSI 结合(imsi attach)是移动台指向网络通告进入工作状态(开机) ,或 SIM 卡再次插入移动台。IMSI 分离(imsi detach)是移动台通告由工作状态进入 非工作状态(关机) ,或 SIM 卡从移动台中取出。

9

公共控制信道配置( 公共控制信道配置(CCCH-CONF) )
CCCH=AGCH+PCH+RACH , 对 于 下 行 来 说 , 包 含 准 许 接 入 信 道 和 寻 呼 信 道 。 CCCH-CONF 就是进行配置小区公共控制信道组合方式所需的参数。CCCH 信道可以 使用一个物理信道,也可以使用多个物理信道,并且可以和 SDCCH 信道共用一个 物理信道。CCCH-CONF 的配置必须和小区公共值信道的实际配置情况一致。 CCCH-CONF 由 3 比特组成,其结构如下

CCCH-CONF 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 其他 CCCH 独自使用一个基本的物理信道, CCCH 使用一个基本的物理信道,与 SDCCH 合用 CCCH 使用两个基本的物理信道,不与 SDCCH 合用 CCCH 使用三个基本的物理信道,不与 SDCCH 合用 CCCH 使用四个基本的物理信道,不与 SDCCH 合用

CCCH_CONF Bit 3 2 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 其他

BS_CC_CHANS

BS_CCCH_SDCCH_COMB

一个 BCCH 复帧 中 CCCH 消息块 9 3 18 27 36 --

1 1 2 3 4 --

false true false false false --

BS_CC_CHANS:指示几个物理信道供 CCCH 使用。 BS_CCCH_SDCCH_COMB:表示 CCCH 是否与 SDCCH 公用一个物理信道。

接入准许保留块数( 接入准许保留块数(BS_AG_BLKS_RES)
对于下行的 CCCH 信道来说,包含有 AGCH 和 PCH 信道,两个信道所占的块数
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是可调的, 本参数就是在小区系统消息里发送给移动台告知在 CCCH 信道消息中有 多少块时保留给 AGCH 使用的。 范围:如果 CCCH-CONF=001,则取值 0-2 CCCH-CONF 为其他值,则取值 0-7 如下所示: CCCH_CONF Bit 3 2 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 其它 BS_AG_BLKS_RES Bit 6 5 4 0 0 0 0 0 1 0 1 0 --0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 每个复帧中 AGCH 块的数目

0 1 2 --0 1 2 3 4 5 6 7

寻呼信道复帧数( 寻呼信道复帧数(BS-PA-MFRMS) )
BS-PA-MFRMS 0 0 0 0 0 1 0 1 0 同一个寻呼子信道发送寻呼消息一个循环所需的复帧数 2 3 4 ... 9


1 1 1

注意: 注意: 根据 BS-AG-BLKS-RES 和 BS-PA-MFRMS 之间的关系可以计算出在 CCCH 上的
寻呼子信道的个数。 MAX(1, (3- BS-AG-BLKS-RES)* BS-PA-MFRMS,当 CCCH-CONF=001 时 (9-BS-AG-BLKS-RES)* BS-PA-MFRMS,当 CCCH-CONF≠001 时

11

周期位置更新定时器(T3212) 周期位置更新定时器
GSM 中发生位置更新的原因有两类: 一是由于所在的位置区发生了变化, 于是 启动位置更新过程,还有就是由网络规定的使移动台周期地进行位置更新,这是 让网络与移动台保持紧密联系的重要手段。周期位置更新参数就是确认周期长度 的。位置更新的周期长度要视具体情况而定,不能太大,会降低服务性能,也不 能太小,频繁的周期更新一方面会使网络的各个接口的信令流量大大增加,对无 线资源的利用率降低,直接影响各实体的处理能力,另一方面会使移动台的功耗 增大,缩短移动台的待机时间, ,所以关于本参数的设置要视具体的网络资源利用 情况和各部分的处理能力而定, 一般而言: 在业务量和信令流量较大的地区, T3212 的取值相应较大,相反,在业务量和信令流量较小的地区,T3212 的取值可以设置 的比较小。对于业务量严重超过系统容量的地区,可以取消周期位置更新,设置 T3212 为 0。 T3212 由 8 比特组成,范围是:0-255

1.3
8

等待指示( 等待指示(Wait Indication) )
7 6 5 4 3 2 Wait Indication IEI T3122 timeout value 1 octet 1 octet 2

Waiting indication information element

等待指示由 8 比特组成,表示移动台的等待时间(以秒为单位) ,因此定时长 度为 0-255 秒。 定时参数 T3122 包含在立即指配拒绝消息中,即等待指示信息单元,用来通 知移动台在收到立即指配拒绝消息后必须经过 T3122 指示的时间后才能再发出新 的呼叫。当网络收到移动台发送的信道请求后,若没有适合的信道分配个移动台, 则网络发送立指支配拒绝消息给移动台,为了避免移动台不断进行信道请求而造 成无线信道的进一步阻塞。

12

1.4

小区信道描述( 小区信道描述(Cell Channel Description) )

小区信道描述用于让移动台知道本小区所使用的射频信道绝对频道号,每一 个小区都被分配给一个系统所允许的射频信道的子集,定义为小区配置(Cell Allocation),在有跳频信道的情况下,小区配置(若存在于消息中)被用作解码 (decode)移动配置,若不包括小区配置,则现在的小区配置(CA)为在 BCCH 上收到的 最后的小区配置。 现有的小区配置由在主信令链路上传送的包含 CA 的消息来改变, 例如:指配命令,切换命令,频率重定义等。小区配置的某个子集被分配给移动 台,就称之为 MA(mobile location) 小区信道描述在每个小区广播信道的系统消息中发送: 其一般格式为:

8 Bit 128 Bit 120 ... Bit 008

7 6 5 4 3 Cell Channel Description IEI Bit 127 Bit 119 Bit 007 0 spare Bit 118 Bit 006 0 spare Bit 117 Bit 005 Bit 124 Bit 116 Bit 004 Bit 123 Bit 115 Bit 003

2 Bit 122 Bit 114 Bit 002

1 Bit 121 Bit 113 Bit 000 octet 1 octet 2 octet 3

octet 17

information element( format) Cell Channel Description information element(general format)

其中 bit128 及以下几个比特的不同组合指示不同格式,, 称之为 format-id 如 下: Bit Bit Bit Bit Bit 128 127 124 123 122 0 0 X X X 1 0 0 X X 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 格式 bit map 0 1024 range 512 range 256 range 128 range variable bit map

13

其他的组合保留给将来的使用,对于只支持 GSM900 的移动台来说,将除了 格式:bit map 0 之外的其他格式都为保留值。 对于一般格式来说,即 GSM900, Bit124-Bit001 为 CA ARFCN ,对属于小区 配置的 ARFCN=N 的射频信道,该比特编为“1” ,对不属于小区配置的 ARFCN=N 的 射频信道,该比特编为“0” N=1,2,...124

1.5
8

小区描述 (Cell Description)
7 6 5 4 3 Cell Description IEI NCC BCCH ARFCN(low part)
Cell Description information element

2

1 octet 1

BCCH ARFCN (high art)

BCC

octet 2 octet 3

BCCH ARFCN- BCCH *岛 NCC 网络色码报 BCC 基站色码 (参见 BSIC) (参见 BSIC)

1.6

邻小区描述(Neighbour Cell Description) 邻小区描述

移动台为了切换和小区重选的需要必须始终测量本小区和邻*小区的 BCCH *档牡*。为了使移动台知道当前小区相邻有哪些邻区,在每个小区的系统消 息中都会定期广播邻小区描述信息。 各小区的相邻关系在网络建成时期已经确定, 必须设置的符合实际的*松杓*峁梗蓖绶⑸谋涫保匦胙细癜凑崭谋浜 的小区相邻关系重新设置邻区描述。该信息中列出了与当前小区相邻的小区 BCCH *档木云档篮拧R贫ū匦氪酉低诚⒅刑崛∠喙匦畔⒆魑饬苛谇 依据。
14

邻小区描述有多种格式可以表示,主要分为邻小区描述和邻小区描述 2。

邻小区描述 其格式分为: Bit map 0 format Range 1024 format Range 512 format Range 256 format Range 128 format Variable bit map format

一般格式: 8 Bit 128 Bit 120 Bit 008 7 6 5 4 3 Cell Channel Description IEI Bit EXTBABit Bit 127 IND IND 124 123 Bit Bit Bit Bit Bit 119 118 117 116 115 Bit 007 Bit 006 Bit 005 Bit 004 Bit 003 2 Bit 122 Bit 114 Bit 002 1 octet 1 Bit 121 Bit 113 Bit 000 octet 2 octet 3

octet 17

Neighbour information element( format) Neighbour Cell Description information element(general format)

EXT-IND:扩展指示(Extension indicator)范围:0-1 如果在系统消息 2,2bits,5 或 5bits 中收到,则这个比特指示此信息单元是 否携带 BCCH 频道子集的全部信息或者是否在另一个消息中发送一个补充信息单 元。对于一个只支持 GSM 900 的移动台将视这个比特为空,认为这个信息单元携 带了所有的 BA, 如果需要不止一个单元去描述 BCCH 频道子集,则此比特设置为 1 如果本单元可以包含完整的 BA,则此比特设置为 0 BA-IND:BA 指示 范围:0-1

邻小区描述 2 邻小区描述 2 与邻小区描述的区别是在“邻小区描述信元”的 octet 2 的 Bit 6、7 中为多频段指示(Multiband_Reporting) 。
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8 Bit 128 Bit 120 Bit 008

7 6 5 4 3 Cell Channel Description IEI Multiband BABit Bit Reporting IND 124 123 Bit Bit Bit Bit Bit 119 118 117 116 115 Bit 007 Bit 006 Bit 005 Bit 004 Bit 003

2 Bit 122 Bit 114 Bit 002

1 octet 1 Bit 121 Bit 113 Bit 000 octet 2 octet 3

octet 17

element(general format) Neighbour Cell Description information 2 element(general format)

多频段指示(Multiband_Reporting) 多频段指示(Multiband_Reporting) _Reporting
多频段指示(Multiband_reporting)由 2 比特构成,在每个小区广播的系统 消息 2ter、5ter 中发送,如下: Multiband_Reporting Bit 7 6
00

0 1

1 0

1 1

移动台需根据邻小区的信号强度,报告 6 个信号最强的 NCC 已知的且是允许的邻区测量结果,而不管邻区处于哪个频 段。 移动台需报告邻区表中包含的每一个频段(不包含当前服务 区所用的频段)的、信号强度最强、NCC 已知且是允许的一 个邻区测量结果。在剩余的位置上报告当前服务区所用频段 中的邻区,若还有 NCC 剩余位置,则报告其余邻区的情况, 而不管邻区处于哪个频段。 移动台需报告邻区表中包含的每一个频段(不包含当前服务 区所用的频段)的、信号强度最强、NCC 已知且是允许的两 个邻区测量结果。在省余的位置上报告当前服务区所用频 中的邻区,若还有 NCC 剩余位置,则报告其余邻区的情况, 而不管邻区处于哪个频段。 移动台需报告邻区表中包含的每一个频段(不包含当前服务 区所用的频段)的、信号强度最强、NCC 已知且是允许的三 个邻区测量结果。在省余的位置上报告当前服务区所用频 中的邻区,若还有 NCC 剩余位置,则报告其余邻区的情况, 而不管邻区处于哪个频段。

16

“多频段指示(Multiband_reporting) ”即用于通知移动台需报告多个频段 的邻区内容。对于 GSM 单频段系统来说,移动台向网络报告邻区测量结果时,只 需报告一个频段内信号最强的 6 个邻区的内容。当多频段共同组网时,运营者通 常根据网络的实际情况希望移动台在越区切换时,优先进入某一频段,因此希望 移动台在报告测量结果时不仅仅根据信号的强弱,还需根据信号的频段,

1.7
8

随机接入信道控制参数( 随机接入信道控制参数(RACH control channel) )
7 6 5 4 3 2 1 RE octet 1 octet 2

RACH Control Parameters IEI Max retrans Tx-integer

AC C15 AC C07

AC C14 AC C06

AC C13 AC C05

AC C12 AC C04

AC C11 AC C03

CELL BAR ACCESS EC AC C10 C09 AC AC C02 C01

AC C08 AC C00

octet 3

octet 4

RACH Control Parameters information element

最大重发次数( 最大重发次数(Max retrans) )
Max 8 0 0 1 1 retrans, 最大重发数

Bits 7 0 1 0 1

重发 1 次 重发 2 次 重发 4 次 重发 7 次

发送分布时隙数(Tx-integer) 发送分布时隙数(Tx-integer)
发送分布时隙数由 4 比特组成, 在每个小区广播信道上的系统消息 1、 2bis、 2、 3、4、9 中发送,如下:

17

Tx-integer, Bits 6 5 4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1

重发时隙的间隔 3 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 16 20 25 32 50

TX-integer 3,8,14,50 4,9,16 5,10,20 6,11,25

信道组合方式 CCCH与SDCCH共用 55 76 109 217 CCH不与SDCCH共用 41 52 58 115

GSM 系统中移动台相互独立的发送信道申请报文, 当两个或两个以上的移动台 在同一时隙里传送时会引起碰撞,为了提供满意的成功接入率,必须使用重发技 术,GSM 应用的是 Aloha 协议,RACH 信道是一种 Aloha 信道,为了减少移动台接 入时 RACH 信道上的冲突次数, 提高 RACH 信道的效率, GSM 中移动台的接入算法中 应用了三个参数,即发送时隙数 T(Tx_integer)、最大重发次数 M(MAX retrans) 、 及相关的有关的参数 S。 当移动台在 RACH 信道上向网络发送“信道请求(Paging Request)以启动立即 指配过程(如移动台需位置更新、 启动呼叫或响应寻呼时)。 由于 RACH 是一个 ALPOH 信道。为了提高移动台接入的成功率,网络允许移动台在收到立即指配前发送多

18

个信道请求消息,具体个数由最大重发次数 M(MAX retrans)确定。 一般 M 设置越大,接入网络的成功率越高,接入率也越高,但同时 RACH 信道 和 SDCCH 信道的负荷也随之增大,尤其在业务量大的小区,容易引起无线信道的 过载和拥塞, 从而降低接通率和无线资源利用率。 如果设置过小则会影响接入成 M 功率,因此要适中的设置。移动台接入网络需启动一次立即指配过程,从该过程 开始,移动台将在 RACH 信道上发送(M+1)个信道请求消息。为了减少 RACH 信道 上的冲突次数,移动台发送信道请求消息的时间遵循以下准则: 移动台启动立即指配开始到第一个信道请求消息发送之间的时隙数(不包括 发送消息的时隙)是一个随机数。这个随机数属于集合{0,1, ,MAX(T,8)-1}中的 一个元素。移动台每次启动立即指配过程时,从中随机取数。 任意两次相邻的信道请求之间的间隔时隙数(不包括发送的时隙)由移动台 随机的从集合{S,S+1,…,S+T-1}中取出。

小区禁止接入( 小区禁止接入(CELL_BAR_ACCESS) )
小区接入禁止(CELL_BAR_ACCESS) 即为一比特信息指示该小区是否用来吸收 快速运动的移动台的业务量,仅仅作为切换使用,不允许小区接入。 CELL_BAR_ACCESS Bit 2 0 1

不禁止 禁止

本参数与小区禁止限制(CBQ)一起组成小区的优先级状态。

呼叫重建允许( ) 呼叫重建允许(RE) :
RE 1 0

允许呼叫重建; 不允许呼叫重建。

19

紧急呼叫允许( ) 紧急呼叫允许(EC)
紧急呼叫允许 Emergency Call(EC)由 1 个比特组成,在每个小区广播信道 上的系统消息 1、2、2bis、3、4、9 中发送,如下: EC 1 0 允许紧急呼叫; 除了接入等级属于 11-15 的移动台,不允许紧急呼叫。

一般情况下,GSM 网络中任何移动台必须含有用户识别模块卡(SIM)才能获 得网络的各种业务支持。紧急呼叫允许通知移动台在没有 SIM 卡或有 SIM 卡但其 接入等级(C0-C9)被当前小区禁止而不能接入网络时,移动台是否允许进行紧急 呼叫(如匪警,火警等) 。

接入等级控制( ) 接入等级控制(AC)
接入等级控制参数由 16 比特组成, 分别为 C0-C15(不包括 C10, C10 为紧急呼 叫),以比特映射的方式分别对应于 15 个接入等级。某一比特为 0 表示不允许具 有相应接入等级的移动台接入本小区,为 1 表示允许相应等级的移动台接入。必 须注意 Ci 的值不影响移动台的小区选择和重选过程。 在某些情况下,营运者希望在某些特殊区域中禁止全部或部分移动台发出接 入请求或寻呼响应请求。例如,在某些地区出现紧急状态或某个 GSM 公用陆地移 动网发生严重故障等等。本参数的利用是用来防止紧急情况下接入信道有可能发 生的过载的出现。接入等级分为等级 0-15 等 15 个等级(第 10 级不用) ,它们存 储于移动台的 SIM 卡中,0-9 为一般用户,无优先次序之分;11-15 位特殊用户, 具有较高的接入优先级(相对于 0-9 的用户) 。 如当网络业务量过大而引起信道阻塞时,可只允许接入等级为奇数的移动台 接入网络,隔一段时间再允许偶数的接入。

20

1.8
8

信道描述参数( 信道描述参数 Channel Description)
7 6 5 4 3 2 1 octet 1 octet 2

Channel Description IEI

Channel type TN And TDMA offset octet 3 H=1-> MAIO (high part) TSC H 0 ARFCN H=0-> spare (high part) octet 4 MAIO HSN (low part) ARFCN (low part)
Channel Description information element

偏置( number) 信道类型和 TDMA 偏置(Channel mode and TDMA number)
5 个比特: 0 0 0 0 1 0 0 0 1 T 0 0 1 T T 0 1 T T T TCH/F + ACCHs TCH/H + ACCHs SDCCH/4 + SACCH/C4 SDCCH/8 + SACCH/C8 or CBCH (SDCCH/4) or CBCH (SDCCH/8)

TN( number) 时隙号 TN(TDMA number)
所有的时隙号可以分解为 8*(integer)+n。N=0,1,2..7 对应于 8 个 BP.我们 把 0-7 的编码称为时隙号 TN,8 个 BP 构成的周期称为 TDMA 帧。

TSC( code) 训练序列码 TSC(Training sequence code)
训练序列是接收机已知的一个比特序列。 GSM 中定义了几种训练序列。 传输此 训练序列产生的信号允许接收机能精确地确定有用信息在接受窗内的位置,以及 传输引起的失真。这些信息对于获得较好的解调性能是很重要的。

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TSC

Training sequence bits (BN61, BN62 .. BN86) 0 1 2 3 4 5 6 7 (0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1) (0,0,1,0,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,0,1,0,1,1,0,1,1,1) (0,1,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,1,0) (0,1,0,0,0,1,1,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0) (0,0,0,1,1,0,1,0,1,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,0,1,0,1,1) (0,1,0,0,1,1,1,0,1,0,1,1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,1,0,1,0) (1,0,1,0,0,1,1,1,1,1,0,1,1,0,0,0,1,0,1,0,0,1,1,1,1,1) (1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0)

跳频参数 跳频应用 跳频应用(H) 跳频参数 1-跳频应用
跳频参数(H)由 1 个比特组成, H 1 0 允许采用跳频; 不采用跳频。

2 小区选择及重选参数
用户是移动的,当用户在各自独立运行的网络之间漫游时,移动台必须考虑 如何选择网络与小区。当移动台开机后,在空闲模式下,它必须从希望接收到呼叫 的小区中选择一个。 它会试图与一个 PLMN 取得联系, 监听寻呼信道和准许接入信 道,选择一个适合的小区,并从中提取控制信道的参数和其它的系统消息。这种 选择过程为“小区选择” 。所谓适合的小区受许多因素限制,如给小区是否属于所 选的网络、小区是否被禁止接入、小区的优先级、移动台的接入等级是否被该小 区禁止及无线信道的质量是否能满足通信的需要等。在空闲模式下选择一个小区 的准则是将移动台在 BCCH *瞪系慕邮盏*, 移动台的最大发射功率以及几个依 赖于小区的参数结合起来。

22

小区选择及重选的参数在小区选项信息单元和小区选项参数单元发送

2.1

小区选项信息单元(Cell Option) 小区选项信息单元

小区选项信元”根据其传输信道的不同而分两类。一类是 2 个比特在每个小 区广播信道上的系统消息中发送,为 Cell Option(BCCH) ;另一类 3 个比特在慢 速随路信道上发送,为 Cell Option(SDCCH) 。

8 0 spare

7

6

5

4

3

2

1 octet 1 octet 2

Cell Option(BCCH)IEI DTX RADIO-LINK-TIMEOUT PWRC

Options(BCCH) Cell Options(BCCH)information element

8 DTX

7

6

5

4

3

2

1 octet 1 octet 2

Cell Option(BCCH)IEI PWRC DTX RADIO-LINK-TIMEOUT

Options(SACCH) Cell Options(SACCH)information element

功率控制指示( 功率控制指示(PWRC) )
功率控制指示 (PWRC) 1 个比特组成, 由 可以在 BCCH 上发送, 也可以在 SDCCH 上发送。 PWRC 0 1 移动台按一般方式进行测量 移动台用 PWRC 定义的方式进行下行功率测量。

非连续发送( 非连续发送(DTX) ) :
非连续发送(DTX)在 Cell Option (BCCH)中 octet 2 的 bit 6、5 中由 2

23

个比特组成,其编码如下: DTX 0 0 0 1 1 0 1 1 移动台可以使用 DTX 移动台必须使用 DTX 移动台不允许使用 DTX 保留

非连续发送(DTX)在 Cell Option (SDCCH)中 octet 2 的 bit8、6、5 中。 其编码如下: DTX Bit 8 6 5 0 0 0 MS 可以使用上行的 DTX 来传送 TCH/F 但 MS 不能使用上行的 DTX 来传送 TCH/H 0 0 1 MS 应使用上行的 DTX 来传送 TCH/F 但 MS 不能使用上行的 DTX 来传送 TCH/H 0 1 0 MS 不能用上行的 DTX 来传送 TCH/F 且 MS 不能使用上行的 DTX 来传送 TCH/H 0 1 1 MS 应使用上行的 DTX 来传送 TCH/F 且 MS 可以使用上行的 DTX 来传送 TCH/H 1 0 0 MS 可以使用上行的 DTX 来传送 TCH/F 且 MS 可以使用上行的 DTX 来传送 TCH/H 1 0 1 MS 应使用上行的 DTX 来传送 TCH/F 且 MS 应使用上行的 DTX 来传送 TCH/H 1 1 0 MS 不使用上行的 DTX 来传送 TCH/F 且 MS 应使用上行的 DTX 来传送 TCH/H 1 1 1 MS 可以使用上行的 DTX 来传送 TCH/F 且 MS 应使用上行的 DTX 来传送 TCH/H 设置意义

24

无线链路超时( 无线链路超时(radio link timeout) )
无线链路超时用来判断无线链路的恶化程度,确定移动台是否发生无线链路 故障,是基于在下行 SACCH 上对消息成功解码的速率,监测无线链路故障的目的 是保证通话有可以接受的语音/数据质量,当通过功率控制或者切换都无法改善 时,就移动台启动呼叫需要重建或释放链路。 无线链路故障监测基于移动台的无线链路计数器 S, 在通话初被赋予一个初 S 值,若每次移动台无法译出一个正确的 SACCH 消息时,S 减 1;反之,移动台收到 一个正确的 SACCH 时,S 加 2,但 S 不可超过无线链路超时的初值。当 S 的之减至 0 时,移动台报告无线链路故障。 无线链路超时运算当接收到信道改变命令时需停止。 当移动台切换到一个新的信道(包括出现指配和切换错误的原来信道) ,一旦 信令连接建立,就需要重新初始化,开始运算。 重新初始化的无线链路超时值应该是原先信道的值(在立即支配中,该值在 BCCH 上接收到)如果移动台在初始化以前在新的信道上接收到了一个无线链路超 , 时值,则设为在 SACCH 上接收到的值。 如果在初始化后, 在新的信道上接收到了第一个 SACCH 上的无线链路超时值, 则计数应该以新值重新初始化。 在网络侧,基站系统(BSS)同样可以监测无线链路的故障,方式是基于上行 SACCH 的误码率或对接收信号电*、接收信号质量的测量来判断无线链路的故障。 Radio_Link_Timeout Bits 4 0 0 0 3 0 0 0 : : 1 1 1 1 1 1 0 1 63 64 2 0 0 1 1 0 1 0 对应的值 4 8 12

无线链路超时的大小会影响网络的断话率和无线资源的利用率,应按各小区

25

的话务量及覆盖大小具体设置。如果设置较小,很容易在启动越区切换前就引起 无线链路故障,造成掉化;如果设置过大,则在无线链路通话质量已无法忍受时, 网络的无线链路还没有超时,造成对网络资源的浪费,因此要合理设置。在业务 量大的地区,该参数设置较小,以避免通话质量差的移动台占用无线信道,提高 资源利用率;在业务量稀少的地区,该参数应设置较大。

2.2
8

小区选择参数单元( 小区选择参数单元 Cell

Parameters) Selection Parameters)

7 6 5 4 3 2 1 Cell Selection Parameters IEI CELL RESELET MS_TXPWR_MAX_CCH HYSTERESIS ACS NECI RXLEV_ACCESS_MIN

octet 1 octet 2 octet 3

Cell Selection Parrameters information element

小区重选滞后( 小区重选滞后(Cell Reselect Hysteresisz) )
小区重选滞后(Cell Selection Hysteresisz)由 3 比特组成, 如下: CELL-RESELECT-HYSTERESIS (octet 2) Bits 8 7 6 滞后电*值 RXLEV hysteresis for LA re-selection 0 0 0 0 dB 0 0 1 2 dB 0 1 0 4 dB 0 1 1 6 dB 1 0 0 8 dB 1 0 1 10 dB 1 1 0 12 dB 1 1 1 14 dB 移动台如果在小区重选后进入不同位置区的目标小区,则需要重新启动一次 位置更新过程, 在相邻小区交界处的 C2 值由于无线信道的衰落, 会有较大的波动, 产生较频繁的小区重选。所引起的位置更新会使网络的信令流量大大增加,降低 接通率。本参数的作用是定义一个值,要求不同位置区的邻小区的信号电*必须 至少大于本小区信号电*达到这个值,才启动小区重选。

26

控制信道最大功率电*( 控制信道最大功率电*(MS_TXPWR_MAX_CCH): )
控制信道最大功率电*由 5 比特组成,对应于规定的移动台输出功率等级, 在每个小区广播信道上的系统消息 3、4 中发送,如下: 。

MS_TXPWR_MAX_CCH 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 – 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1

GSM900(dBm) 39 37 35 33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5 -

GSM1800(dBm) 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -

功率控制是指在一定范围内,用无线方式改变移动台或基站传输功率的可能 性,当接收端的接收质量很好时,可以适当降低发送功率,减轻对其他呼叫的干 扰, 移动台的传输功率在与 BTS 的通信过程中,是受网络控制的, 并以其规定的 发射功率作为输出功率,若移动台的功率等级无法输出该功率值,则以能输出的 最相*的发射功率输出。控制信道最大功率电*(MS_TXPWR_MAX_CCH)就用来决 定移动台在发送 RACH 请求时的发射功率。

27

移动台允许接入的最小接收电*(RXLEV_ACCESS_MIN) 移动台允许接入的最小接收电*(RXLEV_ACCESS_MIN) _ACCESS_MIN
移动台允许接入的最小接收电*由 6 比特组成,范围:0-31 RXLEVACCESSMIN bit 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 : 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 POWER Level(dBm)

-110 -109 -47 -48 ≥-48

移动台需接入网络时,其接收电*必须大于一个门限电*,即:以动态的允 许接入的最小接收电*(RXLEV_ACCESS_MIN) 。避免移动台在电*很低的情况下接 入系统,无法提供用户满意的通信质量且无谓地浪费网络的无线资源

新建原因指示( 新建原因指示(NECI) ) :
格式: 新建原因指示 (NECI) 1 个比特组成, 由 在每个小区广播信道上的系统消息 3、 4 中周期性发送。范围:0-1 NECI 0 1 本小区不支持半速率业务的接入; 本小区支持半速率业务的接入。

业务信道可分为全速率和半速率信道。新建原因指示(NECI)通知移动台本 小区是否支持半速率信道。

28

附加重选参数指示( 附加重选参数指示(ACS) ) :
格式: 附加重选参数指示(ACS)由 1 比特组成, 在系统消息 3 中: ACS 比特无意义,为空。置为 0。 在系统消息 4 中: ACS 为 0 表示:若系统消息 4 的剩余字节存在,则移动台应从中提取有关小区 重选的参数 PI 与计算 C2 有关的参数;ACS 为 1 表示:移动台应从系统消息 7 或 8 的剩余字节中提取有关小区重选参数 PI 和计算 C2 有关的参数。

2.3

小区重选参数指示( ) 小区重选参数指示(PI)

小区重选参数指示(PI)由 1 比特组成,包含在系统消息 4 的剩余字节(SI 4 Rest Octets)中,在小区的广播信道中发送。 PI 为0 为1 移动台用 C1 作为小区重选的标准,用 C1 来替代 C2。 移动台计算 C2 的值,作为小区重选的标准;

2.4

小区重选偏置( 小区重选偏置(CELL_RESELECT_OFFSET) )

小区重选偏置(CELL_RESELECT_OFFSET)为 6 比特,包含在系统消息 3、4 的 剩余比特中,如下: 小区临时偏置(CELL_RESELECT_OFFSET) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 : 1 1 1 1 1 1 126 dB 偏置值 0 dB 2 dB

小区重选偏置(CELL_RESELECT_OFFSET)可人为设置,当移动台在计算 C2 时,通过加上或减去此参数来达到鼓励或抑制移动台接入某个小区。
29

2.5

临时偏置( 临时偏置(TEMPORARY_OFFSET) )

临时偏置(TEMPORARY_OFFSET)为 3 比特,包含在系统消息 3、4 的剩余比 特中,如下: 临时偏置(TEMPORARY_OFFSET) 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 偏置值 0 dB 10 dB 20 dB 30 dB 40 dB 50 dB 60 dB 无穷大

临时偏置(TEMPORARY_OFFSET)表示在惩罚时间内人为的加一个负的偏置给 C2(当 PENALTY_TIME 不等于 11111 时) 。

2.6
格式:

惩罚时间( 惩罚时间(PENALTY_TIME) )

惩罚时间(PENALTY_TIME)为 5 比特,包含在系统消息 3、4 的剩余比特中, 如下: 惩罚时间(PENALTY_TIME) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 : 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 620 忽略临时偏置 时间(秒) 20 40

30

惩 罚 时 间 ( PENALTY_TIME ) 给 出 一 个 临 时 偏 置 作 用 于 C2 的 时 间 , 是 TEMPORARY_OFFSET 作用于参数 C2 的时间。 。

2.7

小区禁止限制( 小区禁止限制(Cell Bar Qualify,CBQ) , )

小区禁止限制(Cell Bar Qualify,CBQ)由 1 比特组成,包含在系统消息 3 或 4 的剩余字节(SI 4 Rest Octets)中,与参数“小区接入禁止”共同组成小 区的优先级,如下: 小区禁止限制 0 0 1 1 小区接入禁止 0 1 0 1 小区选择优先级 正常 禁止 低 低 小区重选优先级 正常 禁止 正常 正常

对于小区重叠覆盖的地区,根据每个小区容量的大小、业务量的大小及各个 小区的)功能差异,希望移动台在小区选择中优先选择某些小区。通过调整小区 禁止限制(Cell Bar Qualify)参数用来实现小区的优先级。

2.8

允许的网络色码(NCC 允许的网络色码

permitted)

允许的网络色码由 8 比特组成,每个小区广播信道上的系统消息 2、6 中发送。 8 7 6 5 4 3 2 1 NCC Permitted IEI Octet 1 Octet 2 NCC Permitted
NCC Permitted information element

在连续模式下(通话过程中),移动台需向基站报告它测量到的邻小区的信号 情况,但每次的报告最多只能容纳 6 个邻小区,因此尽可能使移动台报告又可能 成为切换目标小区的情况,而非毫无选择余地,仅按信号电*大小来报告,通常 使移动台不报告其它 GSM PLMN 的小区。上述功能可以通过限制移动台仅测量网络

31

色码为某些固定的小区来实现。允许的网络色码(NCC Permitted)列出了移动台 需测量的小区的 NCC 码的集合。 网络色码(NCC)范围 000-111,一一对应于允许网络色码(NCC Permitted) 中的 bit N(N=1,2,…,8),即 NCC=N-1 当 bit N 为 0 时,移动台不测量对应的 NCC 代码的小区电*; bit N 为 1 时, 当 移动台允许测量对应的 NCC 代码的小区电*。 在每个地区一般分配几个网络色码,所以在该地区所有的小区种的参数“允 许网络色码”中必须包含本地区的所有的网络色码,并且在本地区的边缘的小区 应该包含临*其它地区小区的网络色码,否则会引起移动台的越区掉话和小区重 选失败。

3 鉴权与加密参数
GSM 的数字通信系统采用了数字加密手段,具有很好的保密性。例如通过校 对 SIM 卡的表示防止无权用户的接入,对于无线路径上的数据流加密,加密的数 据可以是用户信息(语音、数据…) 、与用户相关的信令,甚至是与系统相关的 信令(如携带准备切换的无线测量结果的消息) 。用户无法干预鉴权和加密过程 的应用与否。GSM 规范对此的定义留有很大余地。 鉴权过程是由鉴权中心(AC)产生一个随机数(RAND) ,共 128 比特,通过 无线路径送至移动台的 SIM 卡,SIM 卡的用户密钥 Ki 和 RAND 经过 A3 加密算法, 得到一个 32 比特的 Sres。MSC 可以从 VLR 或 HLR 中得到 Ki,做同样的运算,并与 收到的以动态发送的结果进行比较, 通过核实上报的 Sres 的值来鉴权移动台的身 份。 加密是对 114 个无线突发脉冲编码与一个由特殊算法产生的 114 比特加密序 列进行异或运算。加密序列(即 A5 算法)是对两个输入进行计算:一个是帧号, 另一个是 Kc(Kc 由 Ki 和 BAND 用 A8 算法计算得出) 。上行链路和下行链路使用两 个不同的序列:对每一个突发,一个序列用于移动台的加密,并作为 BTS 的解密 序列;而另一个用于 BTS 的加密,并作为移动台的解密序列。

32

3.1
8

加密模式设置信息
4 3 2 algorithm identifier 1 SC octet 1

7 6 5 Ciph Mod Set IEI

Cipher Mode Setting information element

加密设置( ) 加密设置(SC)
SC 为 1 比特, 0 1 表示不加密 表示加密。

加密算法设置( 加密算法设置(algorithm identifier) )
加密算法设置(algorithm identifier)为 3 个比特,编码如下: algorithm identifier 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 使用 A5/1 算法 使用 A5/2 算法 使用 A5/3 算法 使用 A5/4 算法 使用 A5/5 算法 使用 A5/6 算法 使用 A5/7 算法 保留

GSM 的加密是通过对一个伪随机比特序列与普通突发脉冲的 114 个有用比特 (即信息比特,除了两个挪用标志)作“异或”操作实现的。解密则准循完全相

33

同的操作,因为与相同的数据异或两次又得到原始值。

4 小区切换参数
切换的目的是保证当通话中的移动台越出其当前小区的无线覆盖时,避免丢 失现有的通话(援救切换) 。另一种情况下,如果与另一个小区联系,可以改进干 扰电*,能够明显避开强干扰而触发的切换(边缘切换) 。还有由业务量引起的切 换,当前小区拥塞,而临*小区较空闲,因为在网络规划时总要保证一些重复覆 盖,所以可以将一些呼叫从拥挤小区切换到较空闲的小区(业务量切换) 。 切换技术是保证移动用户进行正常通信的非常重要的手段。 按时间同步可分为 同步切换,异步切换;按其切换位置分可分为 MSC 内部切换和 MSC 外切换,其中 MSC 内切换分为 BSC 内切换,BSC 外切换,而 BSC 内切换又分为 BTS 内切换和 BTS 外切换。 切换过程可分为两步,首先测量数据(即来自 MS 和 BTS 的测量报告)的收集 与评估;然后切换的启动和执行。发生切换的原因很多,实际情况大都是建立在 测量报告的基础之上。 无线子系统下行链路的性能和邻区信号强度的测量在 MS 中 进行,然后被送往 BSS,BSS 测量 MS 所使用的上行链路的性能,并估计 BSS 的空 闲业务信道的干扰信号电*。测量结果的处理(门限的定义和切换的决定)由 BSS 进行,决定如何测量、触发切换需要基于一些参数其(如门限只等) ,由这些参数 再做出相应的决策,具体实现可由运行者和各厂商决定。

4.1

测量报告 测量报告

MS 测量当前小区下行链路的接收信号的电*和质量并根据小区广播的系统 信息中的邻区描述来测量邻区 BCCH 上的接收电*和基站识别码(BSIC)最终形成 向 BTS 汇报的测量报告。

34

8

7

6

5

4

3

2

1

Measurement_Results_IEI BA-US ED 0 spare 0 spare DTX-US RXLEV-FULL-SERVING-CELL ED MEAS-V RXLEV-SUB-SUBVING-CELL ALID RXQUAL-FULL SERVING-CELL

NO-NCELLM(high part)

NO-NCELL-M(hig RXLEV-NCELL 1 h part) BCCH-FREQ-NCELL 1 BSIC-NCELL 1 RXLEV-NCELL 2 (low part) (high part) RXLEV BCCH-FREQ-NCELL 2 NCELL 2(low part) . . . (continued…)

BSIC-NCELL 1(high part)

BSIC-NCELL 2 (high part)

BA-USED:表示邻*小区描述信息单元的 BA-IND 字段之值,该值定义了 BCCH-FREQ-NCELL 字段编码的 BCCH 配置。 范围:0-1 DTX-USED:表示移动台在前一个测试周期是否使用 DTX。范围:0-1 DTX-USED = 0 :未使用 DTX =1 :使用了 DTX RXLEV-FULL-SERVING-CELL: RXLEV-FULL-SERVING-CELL 上收到的 在 信号强度,分别在所有时隙和时隙的某个子集上测试。 以二进制编码,范围:0-63 RXLEV-SUB-SERVING-CELL:在 RXLEV-SUB-SERVING-CELL 上收到的信 号强度,分别在所有时隙和时隙的某个子集上测试。 以二进制编码,范围:0-63 NO-NCELL-M:邻*小区测量的数目 RXLEV-NCELL 表示第 I 个邻区的信号强度。 I, I=(1,2,. . .,6) 含六个比特,

以二进制编码,范围:0-3 BCCH-FREQ-NCELL I,I=(1,2,. . .,6) 含五个比特
35

表示第 I 个邻*小区的 BCCH *担 BCCH 信道表的第 I 个邻*小区 BCCH 载 即 频的位置。 BCCH 信道表是一个绝对射频信道表, 在邻小区描述信息单元中 BA ARFCN 被编码为 1,绝对射频信道号在表中是顺序增加的,最低频率置 0。

4.2

切换参数

RXLEV_ L): RXLEV_XX(XX=DL or UL) 即上、下行链路的接收电*。 对于每一个连接, 双向都要至少存储最后 32 个样本, 一个样本值就是在 480ms 期间 MS 和 BSS 计算所得的值。每 480ms,BSS 会由参数 Hreqave、Hreqt 的定义来 计算这些样本的*均值。

RXLEV_ L(RXLEV_NCELL(n)): RXLEV_NCELL(n)) BCCH 载波的 RXLEV_DL(RXLEV_NCELL(n)): 即邻小区的下行链路接收电*。最多可存储 16 个邻小区的最后 32 个样 本,BSS 会由参数 Hreqave、Hreqt 的定义来计算这些样本的*均值。

RXQUAL_XX(XX=DL UL) RXQUAL_XX(XX=DL or UL) (XX : 即上、下行链路的接收质量。 RXQUAL 分为 8 层,对应于信道解码前不同的误码率 BER(bit error rate) 对于每一个连接, 双向都要至少存储最后 32 个样本, 一个样本值就是在 480ms 期间 MS 和 BSS 计算所得的值。每 480ms,BSS 会由参数 Hreqave、Hreqt 的定义来 计算这些样本的*均值。 之间的距离: MS 和 BTS 之间的距离: 对于每一个连接, BSS 都要按参数 Hreqave、 Hreqt 的定义来*均适应帧阵列, 从而导出 MS 和 BTS 之间的距离。 未指配时隙的干扰电*: 未指配时隙的干扰电*: BSS 在未分配时隙上求干扰电*的*均值, 结果放入 O&M 设置的五个干扰电* 表 0-X5。 功率预算: 功率预算:
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功率预算估算作为切换过程的的一个准则,由网络端通过 O&M 命令在 BSS 内 设一个标识位来执行。 ,如果用了这个比较过程,每 480ms,每个连接和 32 个邻小 区都要计算下式: PBGT(n)=(Min(MS_TXPWR_MAX,P)-RXLEV_DL-PWR_C_D)-(Min(MS_TXPWR_MAX(n ),P)-RXLEV_NCELL(n)) PWR_C_D 是允许的最大下行射频功率和实际功率控制的下行功率之差。 MS_TXPWR_MAX 是服务小区业务信道允许 MS 用的最大发射功率。MS_TXPWR_MAX(n) 是邻小区业务信道允许 MS 用的最大发射功率。P 是 MS 的最大发射能力的功率。

4.3

Hreqave 和 Hreqt

它们的值用于每一个小区的测量报告的*均定义, 对于不同的被*均的参数而 言是不同的。 Hreqave: 根据 SACCH 块的数目定义了均值产生的周期,即用于求均值的测量的数目。 BSS 用此参数来计算接收电频*(RXLEV) 、接收质量(RXQUAL)和 MS_BTS 的距离。 Hreqt: 它是指所保持的*均结果的数目。即在从 BSS 到 MSC 的“切换需要消息”中 *均值的数目。 BSS 将支持如下范围的 Hreqave 和 Hreqt 值: 0<Hreqave<32 0<Hreqt <32;并且 Hreqave*Hreqt<32

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5 双频无线参数
双频组网有关的 GSM 无线参数主要有二类:小区选择和重选参数及越区切换 参数。具体的内容参见以上章节,这儿只做一个介绍。

5.1

小区选择和重选

小区选择 根据组网的原则,我们希望移动台选择小区时,尽量选择 GSM1800 系统。这 可以提高设置 GSM1800 小区的优先极为正常; 设置 GSM900 小区的优先极为低来实 现。也即按下列方式设置参数“小区禁止(CB)”和“小区禁止限制(CBQ)”: GSM900 小区:CB=0;CBQ=1; GSM1800 小区:CB=0;CBQ=0 小区重选 移动台在小区重选过程中,以参数 C2 为标准。移动台在作小区重选时,将选 择 C2 值最大的小区。对于双频网络,可以设置 GSM900 小区的 CRO=0,同时设置 GSM1800 小区的 CRO=20(或更大)。这样,即使 GSM900 小区的信号电*与 GSM1800 小区的相同,甚至比后者更大,移动台也会选择驻留于 GSM1800 系统。

5.2

小区切换

双频网络中的切换过程与原有的 GSM900 网络中的基本相同, 即需经过信道测 量、 预处理、 切换门限判决等步骤。 为了使移动台在切换过程中尽可能进入 GSM1800 小区,主要有两种手段,一是利用“多频段指示(MBR)”参数。将 MBR 设置为 2,可 以使移动台的测量报告中同时包含 GSM900 和 GSM1800 小区, 以便目标小区选择有 更多的余地。另一手段是设置适当的切换参数,如小区优先级、判决门限等等。 一般可以设置 GSM900 小区的切换优先级低于 GSM1800 小区的切换优先级, 同时设 置 GSM1800 小区的切换门限较难超越(在保证一定的通信质量的前提下),而设置 GSM900 的切换门限较易超越,这样,GSM1800 系统中的移动台一般不容易切出, GSM900 系统中的移动台则较容易切换进入 GSM1800 系统。
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附录: 附录: 小区选择算法 C1(无线路径损耗)是移动台选择小区的标准。C1 由每个移动台计算得到。它 考虑到了移动台在*瞪鲜盏降男藕诺*、移动台的最大传输功率和一些小区参 数,其计算方法如下: C1 = (A - Max(B,0))

其中: A B = = *均接收电*- RXLEV_ACCESS_MIN MS_TXPWR_MAX_CCH -(P)

: DCS 等级 3 的移动台(class 3 DCS 1 800 MS) B = MS_TXPWR_MAX_CCH + POWER OFFSET - 移动台最大射频功率(P)

所有数值均以 dBm.为单位 其中: RXLEV_ACCESS_MIN: MS_TXPWR_MAX_CCH: P: POWER OFFSET: 移动台允许接入的最小接收电* 控制信道最大功率电* 移动台最大的输出电* 功率偏置, DCS 1800 class 3 的移动台使用,

C1 即是移动台由上述公式得出。 RXLEV_ACCESS_MIN 和 MS_TXPWR_MAX_CCH 两个 参数由小区广播消息中得到。接收的*均电*(RXLEV)由移动台经测量小区的广 播信道得到,移动台最大的输出电*(P)是移动台的固有值。当移动台搜寻小区 时(无论是普通业务模式下的邻小区,还是搜寻 PLMN) ,首先选择仅仅考虑优先级 较高的小区,然后是 C1 为正的小区,需要在小区中做出选择时,选择的小区的 C1 必须比在同一定位区中发现的其它小区的 C1 都要高;或该小区的 C1 必须比移动 台在同一 PLMN 的不同定位区中发现的任何其它小区经滞后值加权矫正后, 最大 C1 的一个。 C1 的值在小区重选中也被使用,若移动台在服务的小区中的 C1 小于 0,且持
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续 5 秒,则表示该小区的无线路径损耗台大,移动台启动小区重选。移动台每 5 秒计算一次。 当移动台已经选定了一个小区后,移动台即驻扎在这个小区中。此时移动台 会测量、计算本小区及其它邻区的 C2。若移动台计算某邻区(与当前小区位于统 一 位置区)的 C2 值超过移动台当前停留小区的 C2 值,且维持 5 秒以上,则移动 台将启动小区重选而进入个小区;若移动台测量到的小区与当前的小区不在同一 位置区,其计算到的 C2 的值必须超过当前小区 C2 值与小区重选滞后参数和,且 维持 5 秒以上,则移动台将启动小区重选而进入个小区。
C2 = C1 + CELL_RESELECT_OFFSET - TEMPORARY_OFFSET *

H(PENALTY_TIME - T) for PENALTY_TIME <> 11111 C2 = C1 - CELL_RESELECT_OFFSET for PENALTY_TIME = 11111

不提供服务的小区(邻小区) : H(x) = 0 for x < 0 = 1 for x ≥ 0 正在服务的小区(本小区) H(x) = 0 :

其中: CELL_RESELECT_OFFSET: TEMPORARY_OFFSET: 用来人为地修正小区重选参数 C2。 计数器 T 开始计数到计数器 T 的值达到 PENALTY_TIME 规定的时间期间,给 C2 一个副作用的修正 PENALTY_TIME: 是 TEMPORARY_OFFSET 作用于参数 C2 的时间。但 PENALTY_TIME 的全 1 编码保留用于改变 CELL_ RESELECT_OFFSET 对 C2 作用的符号。 为了避免频繁的小区重选引起的通话质量下降,两次由 C2 引起的小区重选必 须间隔 15 秒以上。

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在网络的实际运行过程中,无线参数的优化和调整是一件比较复杂的事,要 经常性的对网络进行监控与测量,通过收集到的各种各样实测数据进行分析,对 系统中不适合实际的参数或不合理的配置进行修改和调整。

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