SI2Quater发送机制对位置更新时延的影响

SI2Quater发送机制对位置更新时延的影响

在测试中发现TD测试终端完成跨系统重选后，触发位置更新过程前有较长的时延，整个位置更新过程耗时过长，容易造成TD终端从3G网络重选至2G网络后，因位置更新时延过长导致未接通。

根据终端的设计方案，进行跨系统重选时，UE必须对目标GSM小区的所有系统消息接收完全后，才能触发位置更新。目前GSM网络下发的系统消息包括System Information 1、System Information 2、System Information 2 bis、System Information 2 ter、System Information 2 quarter、System Information 13，其中SI2Quarter消息提供EMR、UTRAN小区重选、测量及测量报告等相关信息,由于内容较多，必须分多条消息发送。

不同厂家的SI2Quarter消息的内容和发送机制略有差异，以西门子设备为例，其SI2Quarter消息内容需分4条下发，单次系统消息下发的时延约为1.88s，则4条消息将耗费约7.5s，即UE至少需要耗费7.5s的时延来收全系统消息，随后才会触发位置更新过程。而爱立信设备的SI2Quarter消息内容较简洁，没有西门子设备下发的前3条SI2Quarter的内容, 这些内容包括MeasParamDesc_ind（西门子占1条消息）、GPRS_BSIC_Desc_ind（西门子占2条消息），消息中相应的IE标志位被置为0，因此TD测试终端在爱立信GSM网络下触发位置更新过程的时延最小为1.883s，最多在3.766秒左右，时延和GSM 小区配置的TD测量频点数量有关。

跨系统位置更新的时延不但和SI2Quarter消息的长度有关，还直接受该消息在系统中发送机制的影响，因此有必要对SI2Quarter的发送机制进行详细的分析。下文将详细介绍3GPP协议规定的SI2Quarter消息的发送信道和时机，并结合爱立信设备SI2Quarter的发送机制，明确消息发送机制对位置更新时延的影响。在研究发送机制前，首先需要对GSM系统的复帧以及各种逻辑和物理信道进行介绍。

一、复帧结构和逻辑信道

TDMA帧是由TS0至TS7共8个时隙组成的，而复帧是由51个TDMA帧组成的，因此一个复帧内共有51个TS0。也就是说将51个连续TDMA帧的TS0都取出来以组成一个复帧。该序列在映射完一个51复帧后开始重复下一个51帧的复帧,复帧的结构如下图所示：

图1. 下行复帧结构图

从上图可以看出，复帧中的51个TDMA帧可以分为5组，每组由10个TDMA 帧组成，每组内各有一对FCCH和SCH信道，两种信道各占一个TDMA帧的TS0时隙，其余的8个TDMA帧的TS0分为两个消息块（block）, 每个消息块由4帧组成，复帧内的最后一个TDMA帧（帧号50）为空闲，共计51个TDMA帧。每个复帧中含1个BCCH的消息块（占用2~5共4个时隙），9个CCCH的消息块（36时隙），CCCH消息块为PCH和AGCH信道共用。

当某小区业务量很高时，它可把主载波的一个复帧的TS0配置成为主BCCH，并可在该复帧的TS2、TS4、TS6上开启扩展BCCH组合，扩展BCCH组合使用CCCH 的配置形式，但是不包含FCCH与SCH信道，因为这两个信道只能出现在主载波的TS0上，因此扩展BCCH仅能映射至2，4，6时隙。

3GPP协议规定BCCH Norm开启在复帧的TDMA帧号为2~5的BCCH传输块

上,BCCH Ext可以开启在复帧的TDMA帧号为6~8的CCCH传输块上；PCH和AGCH 可以开启在除了TDMA帧号为2~5的其他所有CCCH传输块上。因此BCCH Ext可与PCH和AGCH共享TDMA帧号为6~8的CCCH传输块,BCCH Ext信道映射的物理信道位置如上图中红色部分所示。

二．系统消息的发送方式

系统消息分为多种类型：type1、2、2bis、2ter、3、4、5、5bis、5ter、6、7、8、9、13。系统消息在两种逻辑信道中传送，BCCH或SACCH信道。UE在不同的模式下通过不同的逻辑信道来收听系统消息:

UE在空闲模式下，用BCCH信道（传送系统消息1 至4及7、8、13）

UE在通信模式下，用SACCH信道（传送系统消息5和6）

UE处于空闲时, 系统消息以每8个复帧重复发送一次的循环方式在主BCCH 信道和扩展BCCH信道中发送。因此引入循环序号TC:

TC = (FN / 51) % 8 TC的取值范围0~7

FN是TDMA的帧号，以2716548个TDMA帧为周期循环编号，取值范围（0~2716547）；(FN/51)是TDMA帧号对一个复帧长度的整除，可以确定帧号为FN的TDMA帧所归属的复帧的编号；正如上文提到的系统消息以每8个复帧重复一次的循环方式发送，(FN/51)%8是复帧编号对8求模，可以确定该复帧在以8个复帧为周期的循环中的位置；因此TC表示特定的系统消息在循环中的第几个复帧中发送。一个复帧的长度为235ms， 8个复帧的周期时长为1883ms，所以系统消息下发的最短间隔为8个复帧的时长1883ms。各种系统消息发送的循环号TC和对应得发送信道如下表所示：

从上表可以看出，SI2Quarter在BCCH Norm当TC=5或4时发送，或者在扩展BCCH(BCCH Ext)当TC=5时发送。如果BCCH Norm上发送SI2Quarter，会和其他系统消息存在较大的发送碰撞，需要进行轮流发送。SI2Quarter在不同信道和TC发送时可能的碰撞如下表所示：

因此3GPP_45.002协议规定：如果TC=5时BCCH Norm有SI2 bis、SI2ter 消息占用，SI2Quarter只能在TC=4发送，并且任意连续的4个TC=4（4*1.883s ＝7.532s）的时长内必须发送一次SI2Quarter消息，即在最大调度周期为7.532s 内保证SI2Quarter的有效发送；当系统采用双频组网且支持GPRS功能时，网络需要发送SI2ter和SI13。此时SI2Quarter只能与SI13在BCCH norm的TC＝4轮流发送，周期为3.766秒；而SI2Quarter在BCCH Ext当TC=5时发送，不会与其他系统消息冲突，可以在每次TC=5时发送SI2Quarter，周期为1.883秒。

三．爱立信的实现方式

爱立信对3GPP协议中允许选择在不同TC发送的系统消息的发送时机和信道进行明确，具体的发送机制如下表所示：