OpenHarmony 3GPP協(xié)議開發(fā)深度剖析之搜網(wǎng)流程之PLMN選擇

作者：軟通夏德旺 2022-03-08 15:02:00

本系列主題在操作系統(tǒng)OpenHarmony 側(cè)即ap側(cè)，不涉及modem側(cè)代碼或者日志解讀，但是同樣要對(duì)3GPP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)弄明白。

??https://ost.51cto.com??

協(xié)議開發(fā)最大的法寶就是反復(fù)閱讀3GPP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，然后結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)梳理信令流程，同時(shí)比對(duì)modem日志或者ap側(cè)日志，閱讀modem側(cè)源碼或者ap側(cè)源碼。本系列主題在操作系統(tǒng)OpenHarmony 側(cè)即ap側(cè)，不涉及modem側(cè)代碼或者日志解讀，但是同樣要對(duì)3GPP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)弄明白。

何為搜網(wǎng)?

從消費(fèi)者角度來看，在手機(jī)設(shè)置-》移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中有一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商搜索選擇的功能設(shè)置，如下圖所示：

如上圖所示，可以選擇“自動(dòng)搜網(wǎng)”和“手動(dòng)搜網(wǎng)”兩種模式，通過搜索網(wǎng)絡(luò)，可以把手機(jī)所在環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)給搜索出來，然后選擇其中一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)去進(jìn)行注冊(cè)。

搜網(wǎng)，從技術(shù)原理角度看，就是UE(User Equipment的縮寫，可以簡(jiǎn)單理解為手機(jī))對(duì)所有的頻段進(jìn)行掃描，選擇合適的PLMN和小區(qū)之后進(jìn)行注冊(cè)。

搜網(wǎng)流程可以簡(jiǎn)單化為PLMN選擇-》小區(qū)選擇-》注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)，本節(jié)內(nèi)容將只講解PLMN選擇。

自動(dòng)搜網(wǎng)

UE根據(jù)事先設(shè)定好的PLMN優(yōu)先級(jí)準(zhǔn)則，自主完成PLMN的搜索和選擇，確定好了PLMN之后，會(huì)選擇該P(yáng)LMN內(nèi)信號(hào)最好的小區(qū)進(jìn)行注冊(cè)。絕大多數(shù)UE都是采用自動(dòng)搜網(wǎng)模式，手機(jī)開機(jī)之后也會(huì)進(jìn)行自動(dòng)搜網(wǎng)。

手動(dòng)搜網(wǎng)

UE對(duì)所有頻段進(jìn)行掃描，講所有滿足條件的所有PLMN以列表形式呈現(xiàn)給用戶，由用戶來進(jìn)行選擇。

MCC與MNC

MCC： Mobile Country Code，移動(dòng)國(guó)家碼，MCC的資源由國(guó)際電聯(lián)(ITU)統(tǒng)一分配和管理，唯一識(shí)別移動(dòng)用戶所屬的國(guó)家，共3位，中國(guó)為460。

MNC： Mobile Network Code，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)，用于識(shí)別移動(dòng)用戶所歸屬的移動(dòng)通信網(wǎng)，2~3位數(shù)字組成。

中國(guó)MCC常用值如下：

IMSI

國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼(英語：IMSI，International Mobile Subscriber Identity)，是用于區(qū)分蜂窩網(wǎng)絡(luò)中不同用戶的、在所有蜂窩網(wǎng)絡(luò)中不重復(fù)的識(shí)別碼。手機(jī)將IMSI存儲(chǔ)于一個(gè)64比特的字段發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)。IMSI一般存儲(chǔ)在SIM卡中。

IMSI由一串十進(jìn)制數(shù)字組成，最大長(zhǎng)度為15位。實(shí)際使用的IMSI的長(zhǎng)度絕大部分都是15位，短于15位的例子少見，例如，南非MTN有一些仍在網(wǎng)絡(luò)中使用的較舊的IMSI為14位數(shù)字。IMSI由MCC、MNC和移動(dòng)訂戶識(shí)別代碼(MSIN，Mobile subscription identification number)依次連接而成。MSIN的值由運(yùn)營(yíng)商自行分配。

IMSI可以用來在歸屬位置寄存器(HLR，Home Location Register)或拜訪位置寄存器(VLR，Visitor Location Register)中查詢用戶的信息。為了避免被監(jiān)聽者識(shí)別并追蹤特定的用戶，大部分情形下手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間的通信會(huì)使用隨機(jī)產(chǎn)生的臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼(TMSI，Temporary Mobile Subscriber Identity)代替IMSI。

PLMN簡(jiǎn)介

PLMN(Public Land Mobile Network，公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò))，由政府批準(zhǔn)的經(jīng)營(yíng)者，為公眾提供陸地移動(dòng)通信業(yè)務(wù)目的而建立和經(jīng)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)路必須與公眾交換電話網(wǎng)(PSTN)互連，形成整個(gè)地區(qū)或國(guó)家規(guī)模的通信網(wǎng)。PLMN = MCC + MNC，例如中國(guó)移動(dòng)的PLMN為46000，中國(guó)聯(lián)通的PLMN為46001。

PLMN分類

UE通常需要維護(hù)幾種不同類型的PLML列表，而每個(gè)列表中會(huì)有多個(gè)不同的PLMN。

RPLMN(Registered PLMN 已登記PLMN)：

已注冊(cè)PLMN。是UE在上次關(guān)機(jī)或脫網(wǎng)前注冊(cè)上的PLMN。在3GPP 2003年第TSG TP-21次會(huì)議上決定，將該參數(shù)從USIM卡上刪掉，而將其保存在UE的內(nèi)存中。

EPLMN(Equivalent PLMN 等效PLMN)：

即對(duì)等公用陸地移動(dòng)網(wǎng)，是與用戶終端當(dāng)前所選擇的PLMN處于同等地位的PLMN，其優(yōu)先級(jí)相同。EPLMN主要解決共享網(wǎng)絡(luò)與原網(wǎng)絡(luò)的用戶駐留和漫游策略。運(yùn)營(yíng)商可以配置對(duì)等的PLMN網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)之間可以實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)資源共享。從業(yè)務(wù)的角度，它使得不同運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)資源之間，或者同一運(yùn)營(yíng)商定義的不同PLMN之間可以實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)資源共享。

運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)側(cè)(MSCS中)配置EPLMN列表，在EPLMN列表中配置不同PLMN間的對(duì)等關(guān)系，使這些PLMN處于一個(gè)平等的網(wǎng)絡(luò)中，這樣，其歸屬的簽約用戶就可以在不同的EPLMN之間進(jìn)行駐留。一個(gè)EPLMN列表最多可配置5個(gè)EPLMN(3GPP R5及其以前的階段)或者15個(gè)EPLMN(3GPP R6及其以后的階段)。

有了EPLMN列表之后，MSCS將相關(guān)的EPLMN數(shù)據(jù)通過Location Updating Accept(位置更新接受)消息下發(fā)給移動(dòng)用戶，移動(dòng)用戶將MSCS下發(fā)的EPLMN列表加上當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)保存在SIM卡中，直到下次位置更新成功后刷新該列表。

EPLMN的作用是在跨PLMN漫游時(shí)，UE優(yōu)先選擇簽約注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)推薦的PLMN，保護(hù)本運(yùn)營(yíng)商的利益。EPLMN功能使得UE在選擇PLMN時(shí)可以將不同的PLMN代碼認(rèn)為是彼此地位相等的，在位置更新(Location Update)、路由區(qū)更新(Routing Area Update)、跟蹤區(qū)更新(Tracking Area Update)、GPRS(General Packet Radio Service，通用無線分組業(yè)務(wù))附著(GPRS Attach)、LTE附著(LTE Attach)過程中，網(wǎng)絡(luò)側(cè)向UE發(fā)送EPLMN列表，UE會(huì)將此EPLMN列表和發(fā)送此列表的PLMN共同存儲(chǔ)在UE的“Equivalent PLMNs”表中。

比如在邊境地區(qū)網(wǎng)絡(luò)若配置了EPLMN，具體為本國(guó)/地區(qū)的運(yùn)營(yíng)商將鄰近國(guó)家/地區(qū)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的PLMN標(biāo)識(shí)配置成本國(guó)/地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的EPLMN，在該區(qū)域的UE可在空閑態(tài)從本國(guó)/地區(qū)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行小區(qū)重選到鄰近國(guó)家/地區(qū)網(wǎng)絡(luò)，在連接態(tài)從本國(guó)/地區(qū)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切換或重定向到鄰近國(guó)家/地區(qū)網(wǎng)絡(luò)，不需要等到脫網(wǎng)后再通過網(wǎng)絡(luò)搜索和網(wǎng)絡(luò)選擇進(jìn)行登記，較大的節(jié)省了漫游注冊(cè)的時(shí)延。

EHPLMN(Equivalent Home PLMN 等效歸屬PLMN)：

USIM卡中引入EHPLMN文件，能夠配合終端徹底解決一網(wǎng)雙號(hào)甚至一網(wǎng)多號(hào)帶來的“終端周期搜網(wǎng) 、出現(xiàn)漫游標(biāo)識(shí)、耗電較快”等問題。其實(shí)：EHPLMN和EPLMN就好比是中移動(dòng)的新建的158網(wǎng)絡(luò)，而PLMN就好比是原來的135～139網(wǎng)絡(luò)。這是中移為解決一網(wǎng)多號(hào)問題而引入的概念，可以參考《對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(EHPLMN)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。移動(dòng)用戶激增，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商需要啟用新網(wǎng)號(hào)(MNC)與新號(hào)段MSISDN映射;運(yùn)營(yíng)商重組并購(gòu)也會(huì)導(dǎo)致一個(gè)運(yùn)營(yíng)商擁有多個(gè)網(wǎng)號(hào)。但是網(wǎng)絡(luò)只能廣播一個(gè)網(wǎng)號(hào)，這就導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)側(cè)廣播網(wǎng)號(hào)和終端側(cè)多個(gè)網(wǎng)號(hào)不能匹配，終端無法找到歸屬網(wǎng)絡(luò)(HPLMN)。例如，目前中移新增號(hào)段為158的PLMN為(MCC：460，MNC：02)，而以前的135~139號(hào)段的PLMN為(MCC：460，MNC：00)。終端在進(jìn)行PLMN選擇時(shí)，除了映射IMSI中的MCC+MNC外，還要進(jìn)行EHPLMN中MCC+MNC與網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行映射，直到有一個(gè)成功或均失敗。

HPLMN(Home PLMN 歸屬PLMN)：為終端用戶歸屬的PLMN。

也就是UE用戶開戶的PLMN，存儲(chǔ)在用戶USIM卡中，即USIM卡上的IMSI號(hào)中包含的MCC和MNC，對(duì)于某一用戶來說，其歸屬的PLMN只有一個(gè)。

UPLMN(User Controlled PLMN ,用戶控制PLMN):

是終端在用戶手動(dòng)選網(wǎng)時(shí)選擇的PLMN，USIM卡會(huì)存儲(chǔ)下來。

OPLMN(Operator Controlled PLMN 運(yùn)營(yíng)商控制PLMN):

運(yùn)營(yíng)商燒卡時(shí)將與該運(yùn)營(yíng)商簽署了漫游協(xié)議的運(yùn)營(yíng)商PLMN作為OPLMN寫入U(xiǎn)SIM卡，作為后面用戶選網(wǎng)的建議。

VPLMN(Visited PLMN 訪問PLMN)：

即拜訪PLMN。其PLMN和存在SIM卡中的IMSI的MCC，MNC是不完全相同的。UE在內(nèi)部會(huì)維護(hù)一個(gè)VPLMN列表，存儲(chǔ)拜訪地網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的PLMN標(biāo)識(shí)信息。當(dāng)UE切換或者漫游的時(shí)候，需要登記到拜訪PLMN。VPLMN的MCC與HPLMN的MCC相同，而MNC不同，這時(shí)UE可以根據(jù)這種狀況通過周期性搜網(wǎng)的方式回到歸屬網(wǎng)絡(luò)。

APLMN(approve PLMN可捕獲PLMN):

為UE能在其上找到至少一個(gè)小區(qū)，并能讀出其PLMN標(biāo)識(shí)信息的PLMN。

FPLMN(Forbidden PLMN禁用PLMN):

為被禁止訪問的PLMN，通常UE在嘗試接入某個(gè)PLMN被拒絕以后，會(huì)將其加到本列表中。

PLMN選擇優(yōu)先級(jí)

不同類型的PLMN其優(yōu)先級(jí)別不同，終端在進(jìn)行PLMN選擇時(shí)將按照以下順序依次進(jìn)行：

(1) RPLMN/EPLMN。

(2) EHPLMN。

(3) HPLMN。

(4) UPLMN。

(6) OPLMN。

(7) 其他PLMN。

想要梳理清楚PLMN的選擇流程，就需要閱讀3GPP協(xié)議文檔了。

在3GPP 23122中對(duì)開機(jī)或者小區(qū)重選時(shí)的PLMN選擇做出了如下說明，

即最先選擇RPLMN或者它的等效PLMN即EPLMN(如果可用的情況下)。

RPLMN或?qū)Φ萈LMN選擇失敗后按照如下順序選擇：

上述順序翻譯過來就是：

HPLMN(如果EHPLMN列表不存在或?yàn)榭?或最高優(yōu)先級(jí)的EHPLMN(如果EHPLMN列表存在)。
在USIM/SIM卡數(shù)據(jù)中按照UPLMN優(yōu)先級(jí)順序選擇;(User Controlled PLMN Selector with Access Technology)。
在USIM/SIM卡數(shù)據(jù)中按照OPLMN優(yōu)先級(jí)順序選擇;(Operator Controlled PLMN Selector with Access Technology)。
以隨機(jī)順序接收高質(zhì)量信號(hào)的其他PLMN/接入技術(shù)組合。
當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度不夠時(shí)，根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)度遞減排序選擇其他所有PLMN。
符合災(zāi)難條件下的FPLMN。