CN102118839B - 一种多模终端plmn选网方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多模终端PLMN选网方法，当接入模式为LTE时，接入层AS在进行PLMN搜索的时候，将搜索到的有信号的小区保存在AS层，终端的AS层将各个小区的PLMN_IdentityList列表和信号强度形成一个PossiblePLMN[maxPlmnNum]列表，一同上报给非接入层NAS，将LTE接入技术的PLMN选网流程融合到GSM、TD-SCDMA双模终端PLMN选网方法中，有效解决了GSM或是TD-SCDMA系统，一个小区仅有一个PLMN标识而LTE的一个小区可能隶属于不同的PLMN网络的问题，并且充分利用了GSM/TD-SCDMA现有系统特点，简化终端设计、降低了硬件成本。
Description
发明领域
本发明主要涉及到移动通信中终端的实现技术，特别是多模终端的公共陆地移动网络(简称PLMN)的选网技术，重点解决如何在目前第二代全球移动通信系统(简称GSM)和第三代移动通信系统(简称TD-SCDMA)的双模终端的基础上增加第三代合作伙伴计划(简称3GPP)长期演进(简称LTE)接入技术的终端PLMN选网问题。
技术背景
随着人们对移动通信需求的增加，移动通信技术得到了空前的发展，从第一代模拟的移动通信、第二代数字移动通信，到现在的第三代移动通信都得到了快速的发展。目前来看，GSM和TD-SCDMA双模终端技术已经成熟和得到很好的商用推广。近年来，LTE技术的发展迅猛，在未来很长时间之内，GSM网络、TD-SCDMA网络和LTE网络共存是一个必然趋势。在中国，加之中国移动提出对多模终端(支持GSM、TD-SCDMA、LTE三种接入技术的终端)的需求，所以支持多种接入技术的终端将是未来终端的发展趋势。
目前，根据3GPP TS24.007V8.2.0版本中第五章描述，可以得出GSM和TD-SCDMA双模终端具体实现的协议构架如图1所示，在TD-SCDMA和GSM系统中，由于TD-SCDMA和GSM在无线资源的使用方式上有很大的区别，所以在接入层和物理层上不能完全使用相同的实现方法，所以使用了不同的接入层和物理层来实现。但是在非接入层(简称NAS)上，TD-SCDMA基本沿用了GSM的NAS层技术，NAS层的移动管理模块(简称MM/GMM)、呼叫控制模块(简称CC)、会话管理(简称SM)基本上都可以沿用原来的GSM技术，因此在TD-SCDMA和GSM双模终端实现采用了NAS层共用的方式。并且TD-SCDMA和GSM双模设计中，虽然标准上将PLMN网络选择归结为MM层的功能，而在早期的GSM终端上，已确定将PLMN选网的功能由MM模块完成，在仅仅支持电路域(简称CS域)的终端，在实现上还是很合理的，但是出现了分组交换域(简称PS域)之后，PLMN网络选择功能仍然由CS域移动管理(简称MM层)实现显得非常不合理，存在一种很明显的情况就是仅仅支持PS域的终端，依然需要启动MM层，所以后来设计的终端，常常提出MM和GMM的共同部分组成一个移动管理模块(简称MMC)。其中将PLMN网络选择过程从MM模块中剥离出来，由MMC来完成，如图2所示，此方法在重庆邮电大学2007届的研究生论文《TD-SCDMA/GSM双模终端协议测试研究》(作者：代丹丹)有比较详细的介绍。
为了简化终端的设计，在GSM/TD-SCDMA/LTE多模终端中，必须考虑LTE终端协议中的某些模块是否可以和原来GSM/TD-SCDMA双模终端共用，或是某些流程可以共用。首先说明一下LTE终端的协议构架。根据3GPP TS 24.007V8.2.0第五章的描述，LTE的高层协议栈的实现构架如图3所示，LTE终端的NAS层协议构架和原来相比发生了很大的变化，EMM、ESM和ESMS都不能和原来GSM/TD-SCDMA系统中的MM、GMM、SM或是其他模块共用，但是根据3GPP TS23.122V9.0.0第四章的描述，他们的选网的流程非常相似并且可以共用的。所以GSM、TD-SCDMA和LTE终端的NAS层协议构架可以设计成图4的结构，在图4中，在双模GSM和TD-SCDMA的实现方案的基础上增加了ESM、ESMS和EMM模块，并且由EMM模块来完成终端的移动管理，但是LTE中的选网实现流程依然可以和GSM/TD-SCDMA双模终端中的选网流程共用，也就是将LTE中的选网功能在MMC中实现。因此，如何将LTE中的选网流程和原来GSM/TD-SCDMA双模中的选网融合就是一个必须考虑的问题。
根据3GPP TS23.122以及TS31.102的描述，在终端的USIM卡中存在四类PLMN，第一是等价的PLMN归属网络(简称EHPLMN)，第二是最高优先级的PLMN列表(简称HPLMN列表)、第三是运营商控制的PLMN列表(简称OPLIMN列表)，第四是用户控制的PLMN列表(简称：UPLMN列表)。它们的优先级依次是EHPLMN列表、HPLMN列表、OPLMN列表和UPLMN列表。在每类的PLMN列表中，在USIM卡保存的时候，也是依次从优先级高的PLMN网络到优先级低的PLMN网络。在自动的PLMN网络选择过程中，终端的MMC模块将自动选择优先级最高的PLMN网络驻留；在手动PLMN选网中，则终端在屏幕上始终以优先级最高到最低进行排列显示。根据3GPPTS23.122的要求，图5为GSM和TD-SCDMA双模中终端的自动PLMN选择过程。具体流程如下：
第一：终端开机过程，终端首先进行注册PLMN(简称RPLMN)网络的搜索过程。如果是终端中的用户身份识别卡(简称SIM/USIM)是初始使用或是RPLMN没有信号，开始进行PLMN网络的搜网过程。
第二：终端的AS接入层，根据来自NAS接入层的命令，启动了PLMN搜索过程，AS层将终端所处位置所有的有信号的PLMN上报给NAS层。
有信号的PLMN网络列表定义为：PossiblePLMN[maxPlmnNum]。在该变量中，maxPlmnNum表示有信号PLMN网络的个数，PossiblePlMN是由移动国家码(简称：MCC)和移动网络码(简称：MNC)以及和对应小区的宽带功率(简称：RSSI)测量值共同构成的。
若PossiblePLMN[maxPlmnNum]中的maxPlmnNum为零，则表示终端处于丢失覆盖区，所以终端处于空状态(简称：NULL状态)
第三：终端的NAS层根据AS上报的PossiblePLMN[maxPlmnNum]列表，以及SIM/USIM卡确定的EHPLMN、HPLMN、OPLMN、UPLMN的优先级列表，生成一个PLMNSelectionTable[maxPlmnNum]选择列表，具体参考3GPPTS23.122V9.0.0规范。
第四：若PLMNSelectionTable[]为空，则表示终端处于丢失覆盖区，终端处于空状态(简称：NULL状态)。
第五：终端的NAS层选定一个优先级最高的PLMN网络之后，将选定的PLMN网络通知接入层的无线资源控制模块(简称RRC)，由RRC控制进行系统消息的解读，以及小区驻留条件的判定。最后NAS层将在RRC正常驻留的小区上进行位置区登记注册过程。
第六：如果终端能够正常驻留，则终端完成了整个PLMN的选择过程，进入正常驻留状态，退出PLMN选择流程；否则进入第七步；
RRC在一个PLMN网络上可以驻留的条件是，首先，有该PLMN的小区信号质量符合终端的驻留条件(具体参考TS36.304中小区驻留条件准则的描述)。
第七：终端首先将原来选定的PLMN网络从PLMNSelectionTable[]列表中删除，之后返回到第四步，选择次优的PLMN进行驻留判定。
上面的就是目前TD-SCDMA和GSM双模终端自动PLMN网络选择的流程，PLMN的选网过程主要在接入层的配合下，在终端的MMC模块完成。
对于LTE系统，高层协议构架如图4所示。EMM模块和GMM模块非常相似，在PLMN网络的选择上，LTE沿用了原来SIM/USIM卡的结构和内容，保存了原来不同种类PLMN列表的结构，所以总体上GSM和TD-SCDMA双模的PLMN网络选择可以适用于LTE系统。
但是LTE系统中的PLMN在网络规划上还是和以往有很大的区别，具体体现在原来的GSM或是TD-SCDMA系统，任何一个独立的小区，仅仅隶属于一个PLMN网络，也就是任何一个小区仅仅只有一个PLMN标识(简称PLMN ID＝MCC+MNC)。但是LTE中的一个小区可能隶属于不同的PLMN网络列表。具体参见在TS36.331中的SIB1中包含的PLMN信息。在这点上，LTE系统的PLMN和GSM、TD-SCDMA在网络处理上有很大的不同。在设计上，如果在GSM和TD-SCDMA双模的PLMN网络选择的基础上直接增加LTE的PLMN网络选择肯定是不行的。在终端进行LTE的PLMN选网上，最简单的方法就是将LTE网络的PLMN选择和GSM、TD-SCDMA选网模块完全分开。即GSM、TD-SCDMA使用自己的PLMN选网模块，而LTE也使用自己的选网模块。仅仅从实现的角度来分析，是没有问题的，但是其存在以下问题：
第一：由于LTE接入系统的PLMN选择和GSM、TD-SCDMA双模的PLMN选择方式基本相同，仅仅局部不同。如果重新设计一套完整的终端LTE网络模块，则不能体现终端软件设计的延续性。
第二：重新设计一套和GSM、TD-SCDMA双模类似的PLMN网络模块，由于每个模块都有自己专用的程序区和变量使用区域，必然增加了终端对内容的需求，增加了终端的硬件成本。
第三：在进行GSM、TD-SCDMA、LTE的三模终端设计中，这三种接入技术之间的关系不是完全孤立的，例如一种或是两种接入技术模式处于丢失覆盖的情况，会启到第三模式的PLMN选择，如果GSM、TD-SCDMA和LTE处于不同的程序模块，必然增加了不同模块之间任务协调的复杂度，不利于终端设计的简化和终端软件代码的稳定。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种简化终端设计、降低硬件成本的多模终端PLMN选网方法，将LTE接入技术的PLMN选网流程融合到GSM、TD-SCDMA双模终端PLMN选网方法中。
为解决以上问题，本发明提供一种多模终端PLMN选网方法，如图7所示，LTE为接入模式时，所采用的方案包括：
接入层AS在进行PLMN搜索的时候，将搜索到的有信号的小区保存在AS层；保存内容包括AS层可以搜到有信号小区的最大个数maxDetectableCellNum、小区标识Cell physical ID、PLMN网列表PLMN_IdentityList和信号强度signalStrength；
AS层将各个小区的PLMN_IdentityList列表和signalStrength形成可能的PLMN网络列表PossiblePLMN[maxPlmnNum]，上报给非接入层NAS；
优选地，在AS层生成可能的PLMN网络列表的时候，删除相同PLMN标识的网络，将最强的小区信号强度作为保留的PLMN网络的信号强度。
NAS层根据AS层上报的可能的PLMN网络列表，选择一个优先级最高的PLMN网络，要求AS进行正常驻留。
所述优先级为根据信号强度由高到底排序；
优选地，所述优先级为由高层按特定顺序排序；
优选地，所述优先级为用户选定的网络次序排序；
AS层收到来自NAS层的PLMN网络之后，如果AS层解读系统消息正常，并且满足小区驻留条件，则正常驻留且上报NAS，否则在可能的PLMN网络列表中选择次优小区判断是否满足驻留条件(小区驻留条件：小区信号质量标准s＞0)，以此类推，如果NAS层指定的PLMN小区都不满足条件，则AS上报NAS层，请求NAS层选择其他PLMN网络。
与现有技术相比，本发明当接入模式为LTE时，接入层AS在进行PLMN搜索的时候，将搜索到的有信号的小区保存在AS层，终端的AS层将各个小区的PLMN_IdentityList列表和信号强度形成可能的PLMN网络列表PossiblePLMN[maxPlmnNum]，上报给非接入层NAS，将LTE接入技术的PLMN选网流程融合到GSM、TD-SCDMA双模终端PLMN选网方法中，有效解决了GSM或是TD-SCDMA系统，一个小区仅有一个PLMN标识而LTE的一个小区可能隶属于不同的PLMN网络的问题，并且充分利用了GSM/TD-SCDMA现有系统特点，简化终端设计、降低了硬件成本。
附图说明
图1是现有技术TD-SCDMA和GSM双模终端高层软件构架图
图2是现有技术GSM/TD-SCDMA双模终端协议构架图
图3是现有技术LTE终端协议基本构架图
图4是现有技术GSM、TD-SCDMA和LTE多模终端高层协议构架图
图5是现有技术GSM和TD-SCDMA双模终端自动PLMN选网流程图
图6是本发明多模终端PLMN选网优选实施例总体流程图
图7是本发明多模终端PLMN选网流程图
图8是本发明多模终端RRC小区选择优选实施例流程图
图9是本发明多模终端RRC收集有信号的PLMN列表过程流程图
图10是本发明多模终端NAS中PLMNSelectionTable生成过程流程图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明一种多模终端PLMN选网方法作进一步详细说明，公知实现方式不再详述，以避免与本发明的内容存在不必要的混淆。
图6是本发明GSM、TD-SCDMA和LTE多模终端PLMN选网优选实施例总体流程图(本实施例选择LTE为接入模式)，图8是其中RRC小区选择流程图，图9是其中RRC收集有信号的PLMN列表过程流程图，图10是其中NAS中PLMNSelectionTable生成过程流程图，具体流程描述如下：
第一：GSM、TD-SCDMA和LTE的三模终端开机之后，如果在SIM/USIM中保存有RPLMN网络，则NAS层根据RPLMN确定的PLMN网络标识发送对应的接入技术的AS层(如果对应的接入技术是GSM，则发送GSM的RR层，如果对应的接入技术是TD-SCDMA，则发送到TD-SCDMA的RRC层，如果对应的接入技术是LTE，则发送到LTE的RRC层)。如果RPLMN不存在，那么终端将根据EHPLMN网络列表中的最高优先级确定的PLMN网络，以及对应的接入技术进行PLMN选择，终端的NAS层将选定的PLMN网络SelectedPLMN发送到RRC模块；
在实际的接入选择中，常常存在两种方法，一种是终端根据用户界面设定好的优选次序进行接入技术的选择，另外一种则是终端自己决定的优选次序；本发明不限定终端对接入技术的选择方式。
本实施例中，推荐使用用户优先选择的接入技术，假定RPLMN对应的接入技术是LTE，NAS层选定的接入技术为LTE。
第二：RRC模块将根据NAS指定的PLMN网络进行小区选择，首先终端将对指定的PLMN的小区进行系统消息解读，然后根据系统消息中的驻留参数以及该小区的测量进行驻留条件的计算(小区驻留条件：小区信号质量标准s＞0，s的计算参考3GPP TS36.304的要求)，如果s＞0，则该小区的无线质量满足驻留条件，否则终端不能正常驻留在该小区。参考图6中的6、8步骤。如果指定的PLMN网络上没有搜索到适合的小区，则终端将发起PLMN搜索过程，终端的RRC将要求物理层搜索所有有信号的PLMN网络。形成一个PossiblePLMN列表，上报给NAS层。RRC如何生成PossiblePLMN列表，参考图9的RRC收集有信号的PLMN列表过程。
第三：LTE的RRC收集PossiblePLMN列表仅仅包括了有LTE信号PLMN网络列表。由于本实施例选择的接入技术为LTE，所以在LTE的PLMN选择过程中，终端优先选择LTE的PLMN网络，参考图6中的7、9步骤(终端在生成PLMNSelectionTable的时候，不考虑非LTE接入技术的PLMN网络)，PLMNSelectionTable的具体生成过程，请参考图10的NAS中PLMNSelectionTable的生成流程。
第四：终端的NAS层从PLMNSelectionTable的PLMN列表中取出最高优先级的PLMN网络，送到AS层，要求AS层驻留到指定的PLMN网络小区上。参考图6的11、12、15步骤。RRC如何驻留到指定的PLMN网络上，可以参考图8的RRC小区选择流程。
第五：如果在第四过程中，RRC选择的小区符合驻留的条件，则RRC通知NAS层驻留结果。如果RRC没有找到指定PLMN网络符合驻留的小区，RRC也通知NAS层，NAS层将没有成功驻留小区的PLMN，从PLMNSelectionTable中删除。此时，如果PLMNSelectionTable是一个空的列表，则终端进行受限驻留或是进入丢失覆盖状态。如图6中的13、16、17、11步骤。
图7是其中RRC选择小区的过程。具体介绍如下：
第一：终端的RRC收到来自NAS层选择定的SelectedPLMN网络，RRC首先根据PLMN标识在s_detectablecelllist列表中找到对应的小区，如果SelectedPLMN标准在s_detectablecelllist列表中存在多个小区，则RRC选择信号最强的StrongestCell小区进行处理。如图7中的1、2步骤。
第二：终端的RRC对选定StrongestCell小区进行系统消息解读，并且判定是否满足终端的小区驻留条件。如图7的第4、5步骤。
第三：如果StrongestCell小区符合正常的驻留条件，则RRC通知NAS，NAS选定的SelectedPLMN网络有适合的小区可以驻留。否则RRC将重试PLMN网络的其他小区。如图7中的6、7步骤。直到所有SelectedPLMN对应的小区重试完毕。
图8是其中RRC收集有信号的PLMN列表过程。具体介绍如下：
第一：首先RRC要求物理层在LTE的工作频段上进行盲搜，物理层将搜索到所有有信号的LTE小区都上报给RRC模块。如图8的第1、2步骤。如果搜索的列表PowerSweepList是空的，则表明终端进入丢失覆盖区域。
第二：终端依次从PowerSweepList中取出一个小区，进行系统消息块1(简称：SIB1)的解读。在解读SIB1的过程中，物理层同时测量出该小区的参考信号功率(简称：RSRP)。RRC根据SIB1的内容和RSRP的值，计算终端的无线质量是否符合驻留标准。如果系统消息指明小区不可用或是该小区不符合无线驻留标准，将小区对应的PLMN_IdentityList放入到PossiblePLMN列表的最后，否则将PLMN_IdentityList放到PossiblePLMN列表的前面。如果在PLMN_IdentityList中的PLMN标识已经在PossiblePLMN中存在，则不再对PossiblePLMN进行更新。最后将小区放入到s_detectablecelllist列表中。如图8中的4、5、6步骤。
第三：依次重复进行图8中的3、4、5、6、7步骤，直到PowerSweepList中所有的小区都处理完。
图9是其中NAS生成PLMNSelectedTabe的过程，具体介绍如下：
第一：终端开机之后，首先从SIM/USIM卡中读出EHPLMN、HPLMN、OPLMN和UPLMN列表。这些PLMN列表的优先级关系，请参考3GPP TS23.122的描述。他们的优先级从高到低的关系是EHPLMN、HPLMN、OPLMN和UPLMN，并且在每个列表中，相对优先级比较高的网络放置在列表的前面。如图9的第1步骤。在SIM/USIM卡中，除了EHPLMN列表以外，HPLMN、OPLMN、UPLMN都含有接入技术要求。
第二：终端根据3GPP TS23.122给出的EHPLMN、HPLMN、OPLMN和UPLMN列表的优先级关系，依次将这些列表拷贝到SimPLMNPriorityList列表中。如果在EHPLMN、HPLMN、OPLMN和UPLMN列表中存在重复的PLMN标识，则以高优先级的处理，也就是在生成SimPLMNProrityList列表过程中，如果一个网络标识已经存在于SimPLMNProrityList中，则不再增加到SimPLMNProrityList列表中。如图9中的第2步骤。在SimPLMNProrityList生产的时候，仅仅考虑终端用户界面设定的接入技术。
第三：NAS层根据收到来自RRC模块的PossiblePLMN列表，依次检查SimPLMNProrityList列表中的PLMN网络是否有信号。如果对应的网络没有在PossiblePLMN列表中，则将网络从SimPLMNPriorityList删除，否则将PLMN网络拷贝到PLMNSelectionTable中，并且从PossiblePLMN列表中删除。检查完所有SimPLMNPriorityList中的PLMN之后，在PossiblePLMN还有剩下的PLMN，则对这些PLMN根据信号强度从高到低依次排序，并且将排序结果直接增加到PLMNSelectionTable的后面。如图9中的3，4，5步骤。
本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种多模终端PLMN选网方法，其特征在于，LTE为接入模式时，包括：
接入层AS在进行PLMN搜索的时候，将搜索到的有信号的小区保存在AS层；保存内容包括AS层可以搜到有信号小区的最大个数maxDetectableCellNum、小区标识Cell physical ID、PLMN网列表PLMN_IdentityList和信号强度signalStrength；
AS层将各个小区的PLMN_IdentityList列表和信号强度signalStrength形成可能的PLMN网络列表，在AS层生成可能的PLMN网络列表的时候，删除相同PLMN标识的网络，将最强的小区信号强度作为保留的PLMN网络的信号强度,上报给非接入层NAS；
NAS层根据AS层上报的可能的PLMN网络列表，选择一个优先级最高的PLMN网络，要求AS进行正常驻留；
AS层收到来自NAS层的PLMN网络之后，如果AS层解读系统消息正常，并且满足小区驻留条件，则正常驻留且上报NAS，否则在可能的PLMN网络列表中选择次优小区判断是否满足驻留条件，以此类推，如果NAS层指定的PLMN小区都不满足条件，则AS上报NAS层，请求NAS层选择其他PLMN网络。
2.根据权利要求1所述多模终端PLMN选网方法，其特征在于，所述优先级为根据信号强度由高到底排序。
3.根据权利要求1所述多模终端PLMN选网方法，其特征在于，所述优先级为由高层按特定顺序排序。
4.根据权利要求1所述多模终端PLMN选网方法，其特征在于，所述优先级为根据用户选定的网络次序排序。
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