切换过程中的手机行为指导书0927B10.docx
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切换过程中的手机行为指导书0927B10
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切换过程中的手机行为专题
拟制：
李赤卫
日期：
2002/09/18
审核：
网规专家组
日期：
2002/09/22
审核：
日期：
批准：
司法忠
日期：
2002/09/27
华为技术有限公司
版权所有XX
修订记录
日期
修订版本
描述
作者
2002/09/18
1.00
李赤卫
目录
第1章前言5
第2章MS在切换前的行为5
2.1测量报告的测量和MS的测量行为5
2.2测量报告的周期8
2.3切换判决需要的参数及测量报告的上报频率8
2.4双频网络"MULTIBAND_REPORTING"参数的作用9
2.5双频切换的附加要求10
第3章切换过程中手机的行为11
3.1Um接口的切换执行11
3.1.1切换发起11
3.1.2物理信道的建立12
3.2切换接入14
3.3Abis接口切换检测15
3.4切换完成16
3.5异常情况16
3.6切换同步17
第4章手机在切换中的部分常见问题18
4.1向未开通小区切换问题18
4.1.1异常手机上报错误邻区信息导致向未开通小区切换问题18
4.1.2数据配置原因导致向未开通小区切换问题19
4.1.3对相关数据配置的规范建议20
4.2数据配置对切换时间的影响20
第5章附录21
5.1切换参考号的含义及在切换中的作用21
5.2主DCCH（mainDCCH）含义22
5.3定时器T3103和T3124的含义22
切换过程中的手机行为专题
关键词：
手机或MS、切换
摘要：
切换功能为移动用户在移动过程中提供了不间断的网络服务，切换过程是网络和手机两方面共同完成的。
本文参考ETSI协议相关内容及有关的文章资料，从手机方面描述了切换过程前后手机的具体行为，列举了部分已知的相关问题，帮助读者更好地理解、掌握切换的原理和过程。
希望能够在实际工作中对于切换问题的处理、分析、定位和理解有所帮助。
参考资料清单
名称
作者
发布日期
查阅地点或渠道
出版单位
《切换参考号研究》
《切换研究》
《切换原理》
《未向开通小区切换问题攻关总结报告》
龚建勇
第1章
前言
数字公用陆地蜂窝移动通信系统的一个最大特点，就是移动用户可以在移动中获得高质量的网络服务。
而切换技术是保证移动用户在移动过程中获得正常网络服务的必不可少的技术。
切换过程是由MS，BSS和MSC共同完成的。
MS负责无线子系统服务小区和邻小区下行信道性能和质量的测量，测量结果送至BSS，用于切换判决。
BSS测量服务小区内所有MS上行信道性能和质量，还测量空闲业务信道的干扰信号强度。
测量报告的处理和切换判决由BSS执行。
网络无线链路连接所用的切换算法是基于MS/BSS的测量报告和各小区的参数集。
网络可能出于各种原因切换，具体由网络采用的切换算法和切换种类决定。
第2章MS在切换前的行为
手机在切换发起以前主要负责测量当前小区下行链路的接收信号电平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上的接收电平和基站识别码（BSIC）并上报BSS。
2.1测量报告的测量和MS的测量行为
MS报告的测量内容：
-下行接收电平（RXLEV）
-下行接收质量（RXQUAL）
-邻小区的下行电平（RXLEV_NCELL（n））
MS测量当前小区下行链路的接收信号的电平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上的接收电平和基站识别码（BSIC）最终形成向BTS汇报的测量报告。
MS为切换准备而对周围小区的识别及测量行为如下：
为了保证可靠的切换，对MS来说，识别出周围哪些小区需要进行测量是进行测量的基本要求。
由于频率复用越来越紧密，每个频率复用簇的区域范围也越来越小，仅仅靠BCCH频点已经不能唯一地识别周围小区。
如目前正常情况下，MS可以在所处位置检测到不止一个周围小区使用同一个BCCH频点。
因此，需要MS同步周围小区BCCH频点并解调识别出基站识别码BSIC以区分周围小区。
ETSI协议要求MS在协议规定的电平和干扰条件范围内可以执行上述任务。
MS在每个SACCH复帧周期中使用至少4个空闲帧来解码BSIC，这些帧称为“搜索”帧。
6bit的BSIC码在每个小区的BCCH载频上下发。
MS将尽可能迅速地解调周围小区BCCH载频上的SCH信道以获得BSIC码，至少每10秒时间解调一遍。
MS保存了一张表，内容包括周围小区的TA值以及描述帧号参数T1、T2、T3。
这些信息用于设定解码BSIC的时间安排，以及用于切换连接时使切换过程时间尽可能短。
如果MS在超过2个复帧周期时间检测到在6个最强周围小区BCCH平均测量结果中有一个或多个BCCH载频的BSIC码未知，那么，MS将优先试图解码这些BSIC码。
对于多频MS，如果某个周围小区未知BSIC的BCCH载频列入到依据“多频报告参数”（MultibandReportingparameter）设置的该频段电平最强的BCCH列表，那么，MS将试图解码此BSIC。
一个MS将会在一个不超过5秒的周期内用所有的“搜索”帧来试图解码这些未知的BSIC码。
如果没有完全解出，MS将返回，用“搜索”帧来验证已知的BSIC码。
如果在验证完已知的BSIC码后，仍然在最强的6个BCCH载频中存在未知BSIC，那么，MS将再次在一个不超过5秒的周期内试图解码这些BSIC。
在一个新的最强小区（在BA2表中列出的）在如下条件下进入MS最强小区列表后，MS应该在最近5次的测量报告中上报该最强小区。
例如：
假设初始服务小区RXLEV=-70dBm，6个邻区RXLEV=-75dBm，新出现的BCCH载频RXLEV=-60dBm。
如果某个周围小区BCCH载频的BSIC码没有解出，或者解出的BSIC码的NCC部分为非允许NCC，那么，在该信道已经接收到的信号电平测量值将被丢弃。
允许的NCC值由NCC_PERMITTED参数定义，该参数在BCCH数据中发送。
假如检测到某个载频的BSIC码发生变化，那么，MS保存的任何相关的接收到的信号电平测量值将被丢弃，并开始执行新的测量平均周期进行信号电平测量。
这种情况发生在MS从一个周围小区移近另一个同频的小区时。
如果BSIC码没有解出，在下次可能机会MS将试图再次解码该载频的BSIC。
如果连续三次未能成功解码，MS将该BSIC视做丢失并且丢弃所有保存的已经接收到的信号电平测量值。
MS针对周围小区的与切换相关的电平测量检测进程在指配专用信道时就开始了。
当发现一个BCCH载频不再出现在上报的测量报告中时，其时间相关信息和BSIC信息将至少保留10秒以上。
（当对应的某个小区执行相关切换任务时，MS停止报告该小区的RXLEV和RXQUAL）（ThisisincaseahandoveriscommandedtothiscelljustaftertheMSstopsreportingRXLEVandRXQUALonthiscell）。
BTS报告的测量内容：
-上行接收电平（RXLEV）
-上行接收质量（RXQUAL）
-MS和BTS之间的距离
-未分配时隙的干扰电平
BTS会对测量结果进行一些预处理以减少Abis接口的流量，然而大部分处理还是由BSC进行的。
跨BSC切换由BSC向MSC提出切换的请求。
大多数情况下MSC不对切换的测量结果作任何处理，它只是根据切换的请求查询目标小区是否有空闲的信道等情况来作出是否切换的最后决定。
2.2测量报告的周期
MS在专用模式下所占的信道不同，SACCH测量报告的周期也不同。
当SACCH测量报告伴随SDCCH信道时，测量周期是470ms，这是由于一个完整的SACCH消息块存在于2个SDCCH的51复帧中。
当SACCH测量报告伴随TCH信道时，测量周期是480ms，这是由于一个完整的SACCH消息块存在于4个TCH的26复帧中。
无论是否采用DTX，测量报告都有两个值，一个是全局测量（FULL），一个是局部测量（SUB）。
全局测量是对100个TCH的burst进行平均（即4个26复帧中的4个空闲帧除外），局部测量是对12个burst进行平均（4个SACCHburst，8个特定位置的TCHburst）。
2.3切换判决需要的参数及测量报告的上报频率
（1）一些静态数据：
如有关MS、本区BTS以及邻近BTS的最大传输功率；
（2）MS的实时测量值：
当前信道的下行传输质量和接收电平，以及对邻近小区下行信道的接收电平；
（3）BTS的实时测量值：
当前信道的上行传输质量和接收电平，以及时间提前量；
（4）与话务量相关的数据：
如小区容量等。
MS和BSS都对上述参数进行测量，MS将其测量结果在控制信道中传给BSS，由BSS依据采用的切换算法进行综合比较，作出MS是否符合切换条件的判断，然后根据切换的控制权，由MSC或BSS决定是否进行切换，并控制整个切换过程，给出切换命令。
如果切换不允许、或不成功，则MS维持在原来的无线信道及话路通路上。
为了有效地执行切换，要以尽可能高的频度进行测量。
GSM系统中要求至少每秒进行一次测量报告。
MS不仅要报告当前业务小区，还要报告那些可能的切换候选小区的测量情况。
在GSM系统中，MS可以同时报告六个邻近小区的测量结果，以至少130bit/s的传输速率，承载于当前TCH（Traffic Channel）对应的SACCH（Slow Associated Channel）上。
SACCH的最大容量是269bit/s。
当SACCH没有用于其他信令任务时，可执行每秒两次的测量报告上报任务。
MS在通话的同时还要监测邻近小区的电平。
GSM系统MS仅需一个接收器，在上下行脉冲收发的间隔期间，执行对周围小区的测量。
2.4双频网络"MULTIBAND_REPORTING"参数的作用
对于双频网络，测量报告的测量上报受"MULTIBAND_REPORTING"参数影响，该参数有2个比特长（值为0-3）其定义如下：
00六个最强小区的正常报告，这些小区的NCC是已知的也是允许的。
而不管所用的频段。
01MS将在除当前服务小区之外的BA表的每个频段上报告那些NCC已知并允许的一个最强小区。
在测量报告上剩下的位置用作当前小区所在频段的报告。
如果还有剩余的位置，这些位置将被用于报告其它频段次强小区的测量报告。
10MS将在BA表上的每个频段上报告NCC已知和允许的两个最强小区。
当前小区的频段除外。
测量报告上剩下的位置用来报告当前小区所在频段的小区。
如果仍然还有剩余的位置，将用来报告其它其它频段次强小区的测量报告。
11MS将在BA表上的每个频段上报告NCC已知和允许的三个最强小区。
当前小区的频段除外。
测量报告上剩下的位置用来报告当前小区所在频段的小区。
如果仍然还有剩余的位置，将用来报告其它频段次强小区。
2.5双频切换的附加要求
由于是在900MHz和1800MHz两个频带间切换，系统和MS要在切换前做如下准备工作：
1）MSC必须接收和存储“MS_CLASSMARK_3”。
2）MSC必须能够向目标BSS提供“MS_CLASSMARK_3”信息。
3）系统的MAP和BSSAP必须是Phase2以上版本。
4）移动台尽早送出等级信息（MSEarlyClassmarksending）。
5）BSC必须在邻区表上包括GSM900系统和DCS1800系统的BCCH载频。
6）MS必须可以检测两个频段（D网频段、G网频段）最佳目标小区。
第3章
切换过程中手机的行为
整个切换过程由MS、BTS、BSC和MSC共同完成，MS负责测量无线子系统的下行链路性能和从周围小区中接收的信号强度；BTS负责监视每个被服务的移动台的上行接收电平和质量，此外，在空闲的话务信道上监测干扰电平，BTS把它和移动台测量的结果送往BSC，切换判决由BSC完成。
3.1Um接口的切换执行
在这里详细讲述切换时无线接口第三层上的信令流程和切换过程。
这里以BSC的内部切换为例。
在专用模式下，网络RR子层可请求改变小区间或小区内的信道，而这一改变正是通过切换来完成的。
切换的作用是修正MS的信道分配，改变信道配置。
切换过程包括：
主信令链路的断连、经本端释放的其他链路和TCH的断连；
先前被分配信道的断连和去活及释放；
新物理信道的激活及其连接；
新信道上SAPI=0的DLC建立的触发。
这个过程按时间提前量分类可以分为同步切换和异步切换两种。
同步切换：
MS能计算新小区（BTS）的时间提前量，因为新旧小区本身是同步的。
异步切换：
MS必须初始化并计算新小区（BTS）的时间提前量。
3.1.1切换发起
切换过程由网络启动，网络通过在主DCCH信道上向MS送“切换命令（HandoverCommand）”消息，定时器T3103开始计时。
MS收到该消息后，暂停除RR管理外的所有信令层消息的传输（直到被指示），并且启动链路层连接释放程序，断连物理信道，切换到分配的信道，启动低层连接的建立（包括新信道激活、DLC的连接和建立）。
新路径建立中有一种主要的异常情况，即没有无线或有线资源。
考虑最长路径情况，异常指示要从新BSC以“BSSMAP切换失败”消息传到新MSC，再逐级回传到MS；另一种方法是在原BSC建立截止定时，如果定时溢出，而无切换指令收到，则作异常处理。
通常是过一段时间后对同一小区再作切换申请，或对另一小区作切换申请。
切换命令包括：
新信道的特征描述
新小区的特征描述（在慢跳频情况下的频率表），包括允许MS通过测量获得的同步信息（如BSIC+BCCH频率）；
功率命令。
MS用其作为新信道上的初始功率，它不会影响用于原信道的功率；
物理信道建立过程指示。
该指示取决于两个小区是否完全同步；
切换参考号。
网络不指定切换参考，它由制造商选择；
新小区的时间提前量（可选）。
此时MS必须等待到指定的时刻在新分配信道上进行传输。
加密模式建立（可选）
3.1.2物理信道的建立
定义了四种情况。
其中三种情况MS必须支持，伪同步是可选项。
A）同步小区情况
MS得知新小区的时间提前量在“切换命令”消息规定的范围内，也就是小于等于最大的时间提前量，或虽超过范围但新小区仍接受，则MS作如下处理：
转到指配的信道上以后，MS在主DCCH信道上连续四次发送“切换接入HANDOVERACCESS”消息。
该消息在接入突发脉冲传送，其内容仅是“切换参考号”消息单元。
网络可以在“切换命令HANDOVERCOMMAND”消息中指定“切换接入”消息为可选项。
然后，MS激活发送接收信道并连接信道。
这时如果应用了加密功能，那么立即开始启动加密。
但接入突发脉冲不加密。
“RACH最小接入电平”对切换接入突发脉冲不起作用。
B）非同步小区情况
转到指配的信道上以后，MS在主DCCH信道上连续四次发送“切换接入”消息。
该消息在接入突发脉冲上传送,其内容仅是“切换参考号”消息单元。
在“切换接入”消息第一次发送的时隙起点，MS开始启动T3124定时器。
当网络具有所要求的射频特性时，它就在主DCCH信道上以非确认模式向MS发“物理消息”。
物理消息包含了各种有关物理层的信息，允许MS进行适合的发送。
在发送物理消息时，网络启动定时器T3105。
如果在收到正确的第二层的格式A或B的编码帧或正确的TCH帧以前，定时器T3105溢出，那么网络重发“物理消息”并重启定时器T3105，最大重发次数为Ny1。
MS收到“物理消息”后，定时器T3124停止计数，停发接入突发脉冲，激活物理信道并连接。
在T3124运行过程中，如果分配的信道是SDCCH（+SACCH），MS的性能应该能够接收到网络在任何块中发送的物理消息。
这时如果应用了加密功能，那么将立即开始启动加密。
但接入突发脉冲不加密。
“RACH最小接入电平”对切换接入突发脉冲不起作用。
C）伪同步小区情况
MS从“切换命令”消息中的真实时间差计算出新小区的时间提前量。
如果新小区的时间提前量在规定的范围内或虽超过范围但新小区仍接受，则MS切换到新信道的过程如下。
转到指配的信道上以后，MS在主DCCH信道上连续四次发送“切换接入”消息。
该消息以随机模式传送，不遵循基本格式，其内容包括“切换参考号”消息单元。
网络可以在“切换命令”消息中指定“切换接入”消息为可选项。
然后MS激活发送、接收信道并连接，MS也可以在发送接入脉冲时同时激活信道接收模式。
这时如果应用了加密功能，那么将立即启动加密。
但接入突发脉冲不加密。
“RACH最小接入电平”对切换接入突发脉冲不起作用。
D）预同步小区情况
转到指配的信道上以后，MS在主DCCH信道上连续四次发送“切换接入”消息。
该消息以随机模式传送，不遵循基本格式，其内容是“切换参考号”消息单元。
网络可以在“切换命令”消息中指定“切换接入”消息为可选项。
然后，MS激活发送、接收信道并连接信道。
新小区所用的时间提前量为：
要么包括在“切换命令”中，如果时间提前量在“切换命令”中给出；要么用预同步切换的缺省值，如果时间提前量不包括在“切换命令”中。
这时如果应用了加密功能，那么立即开始启动加密。
但接入突发脉冲不加密。
“RACH最小接入电平”对切换接入突发脉冲不起作用。
3.2切换接入
无线接口上的切换接入时间要求。
1）同步、预同步和伪同步的切换接入
如果全速TCH信道包含“切换指令”消息块的最后一个时隙，产生在时间T，那么MS在T+650ms以前“切换完成”。
如果全速SDCCH信道包含“切换指令”消息块的最后一个时隙，产生在时间T，那么MS在T+1.5s以前“切换完成”。
如果全速TCH信道包含“切换指令”消息块的最后一个时隙，产生在时间T，而且这个“切换指令”虽然发出，但是MS没能在新信道的第二层上建立连接又回到原来的信道，那么它就在T+2s以前在原来的全速TCH信道“切换失败”。
如果全速TCH信道包含“切换指令”消息块的最后一个时隙，产生在时间T，而且这个"切换指令"虽然发出，但是MS没能在新信道的第二层上建立连接又回到原来的信道，那么它就在T+2.5s以前在原来的SDCCH信道“切换失败”。
如果SDCCH信道包含“切换指令”消息块的最后一个时隙，产生在时间T，而且这个“切换指令”虽然发出，但是MS没能在新信道的第二层上建立连接又回到原来的信道，那么它就在T+5s以前在原来的SDCCH信道“切换失败”。
如果包含“切换指令”消息块的最后一个时隙，产生在时间T，而且这个“切换指令”虽然发出，但是MS并没试图在新信道的第二层上建立连接，那么它就在T+500ms以前在原来的信道“切换失败”。
2）非同步的切换接入
如果TCH信道包含“切换指令”消息块的最后一个时隙，产生在时间T，而且这个“切换指令”虽然发出，但是MS没能在新信道的第二层上建立连接又回到了原来的信道，那么它就在T+1.1s以前在原来的TCH信道“切换失败”。
如果SDCCH信道包含“切换指令”消息块的最后一个时隙，产生在时间T，而且这个“切换指令”虽然发出，但是MS没能在新信道的第二层上建立连接又回到原来的信道，那么它就在T+2s以前在原来的SDCCH信道“切换失败”。
如果TCH信道包含“切换指令”消息块的最后一个时隙，产生在时间T，而且这个“切换指令”虽然发出，但是MS没能在新信道的第二层上建立连接又回到了原来的信道，那么它就在T+1.7s以前在原来的SDCCH信道“切换失败”。
如果包含“切换指令”消息块的最后一个时隙，产生在时间T，而且这个“切换指令”虽然发出，但是MS并没试图在新信道的第二层上建立连接，那么它就在T+500ms以前在原来的信道“切换失败”。
3.3Abis接口切换检测
这一过程是用在当MS接入新的BTS之后，目标BTS和BSC之间的。
信道激活之后，由BTS初始化这一检测过程。
非同步时，BTS象前面描述过的那样在主信令链路上向MS发送非确认模式的“物理消息”消息，启动定时器T3105。
同时向BSC送“切换检测”消息，包含测得的接入突发脉冲的延时。
如果从MS收到正确的解码帧之前，定时器T3105溢出，则BTS重发“物理消息”消息。
如果重发了Ny1次仍没收到正确的解码帧，那么BTS向BSC送出“连接失败”消息，原因是“切换接入失败”。
在同步时，BTS只向BSC发“切换检测”消息。
如果切换检测到基于正确“切换参考号”的切换接入脉冲，那么测量所得的接入突发脉冲的延时就包含在“切换检测”消息中。
3.4切换完成
无论那种类型的切换，在低层连接成功建立后，MS都在主DCCH上向网络发送注明原因值为“normalevent”的“切换完成（HANDOVERCOMPLETE）”消息。
当网络侧收到切换完成消息后，就停止定时器T3103，并开始以适当的方式释放原来的路径和无线资源。
这样一种安排，可以保证MS接入过程中的任何故障发生时，MS仍然可以回到原来的路径上。
3.5异常情况
当各种异常情况发生时，切换不能完成，下面给出切换失败的各种原因。
在同步和伪同步切换中，如果MS得知时间提前量超出规定的范围而新小区在“切换命令”中指示不接受这个超出范围的时间提前量，则在主信令链路送出“切换失败”消息，原因是“切换可能但时间提前量超出范围”并不发起切换。
如果切换命令消息规定了MS不支持的信道描述或模式，或信道模式超出定义的所有信道集，则MS回送“切换失败”消息，原因是“信道模式不能接受”。
MS保持在目前的信道上，仍采用原来的信道描述或模式。
如果切换命令规定了MS不可能获得的频率，则MS回“切换失败”消息，原因是“频率不可得”。
MS仍留在目前的信道上。
如果MS收到的“切换命令”消息中带了“频率表”或“频率短表”，而它们指示的频率不全部在一个频段；另一种情况，MS收到的“切换命令”消息中带了“移动分配MobileAllocation”，其指示的频率不全部在一个频段。
这两种情况下，MS仍保持在原来的信道上，送出原因值为“频率不可行”的“切换失败”消息。
（注：
对于多频手机，切换命令指示的目标信道频率全部在另一频段有效）
在MS侧，若定时器T3124逾时（只在异步情况下）或在发送切换完成消息之前，新信道发生低层失败，MS则去活新信道，重新激活老信道，重连TCH和触发主信令链路的建立。
然后在主信令链路上发送切换失败（HANDOVERFAILURE）消息，并恢复正常运行及切换前的运行参数（如加密模式），好象未发生切换尝试。
当网络收到切换失败消息后释放新信道，停止定时器T3105计时，在异步情况下停止定时器T3103。
若在试图返回原信道时发生低层失败则应用标准释放程序。
对于网络侧，在定时器T3103超时前，如果既没有在新信道上收到“切换完成”消息，也没有在原信道上收到“切换失败”消息，或者MS已经重新建立呼叫的消息，那么，网络侧将释放相关的专用信道，并清除与该MS所有的相关连接。
如果在新信道
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