网络注册与信号强度 ================== 作者：朱天华 一. 概念解析 ------------ ​先简单介绍几个概念： ​\ **位置区**\ ：一般是若干个相邻基站区的覆盖区域的总和，位置区识别码叫做LAC（4G网络下叫做TAC，若无特殊说明，本文以下章节，LAC等价于TAC）； ​\ **基站区**\ ：一座基站的覆盖范围，一般包含3个小区，即一座基站区等于3个小区的覆盖总和； ​\ **小区**\ ：最小的区域单位，小区识别码叫做CI； ​一个位置区一般有多个基站，一个基站一般包含3个或者多个小区，一个小区对应一个小区识别码CI，小区识别码和人的名字一样有重复，加上位置区识别码LAC之后就确定了唯一性。 ​\ **频段**\ ：这个概念太过抽象，直接以中国的三大运营商为例来阐述： ​中国的三大运营商，建设了全球最多的4G基站。同时，工信部也分配了不同的频段给运营商作为4G覆盖使用。三大运营商的4G频段，都有相对的高、中、低频段。中国电信就有B1、B3、B5，中国联通有B1、B3、B8，中国移动则是TD-LTE/FDD-LTE混合组网，有最多的频段，包括B3、B8、B34、B38、B39、B40、B41。下图是4G频段表以及上下行频率范围（可能不准确，仅供参考）： |image1| ​运营商在建设自己的4G基站时，根据工信部分配的频段，可以决定某个基站是支持分配的全部频段还是部分频段；例如中国移动在某个地区建设自己的基站，可以配置这个基站支持B3、B8、B34、B38、B39、B40、B41全部频段，也可以仅支持B3、B8频段，完全取决于运营商。 ​Air724UX系列模块，支持B1、B3、B5、B8、B34、B38、B39、B40、B41频段，是支持中国4G网络全频段的纯4G模块（不支持2G和3G网络）。 ​\ **信号强度**\ ：运营商的基站建设好之后，一旦开始工作，基站就对外发射信号。此时，终端设备（模块产品、手机产品等）一开机，就开始搜索信号；信号强度就表示：终端设备接收到的基站发射出的信号强度。 ​基站发射的信号，通常都是经过折射、反射、衍射、散射等方式才被终端设备接收到，接收到的信号强度和终端设备的天线灵敏度、基站的距离、终端设备所处的环境等有关系，如下图所示： |image2| 二. 网络注册 ------------ 2.1 网络注册流程 ~~~~~~~~~~~~~~~~ 网络注册，是指从开机搜网到注册到网络的过程，或者从退出飞行模式到注册到网络的过程，此过程（仅供参考，省去N多细节，欲知详情，请自行搜索 LTE注网流程 了解）可以概括为如下几步： 1、 终端设备开机或者退出飞行模式后，读取PLMN - 公共陆地移动网（Public Land Mobile Network，简称：PLMN），由政府或它所批准的经营者，为公众提供陆地移动通信业务目的而建立和经营的网络 - PLMN=MCC+MNC，以中国大陆的运营商为例，有中国移动、中国电信、中国联通三大运营商，MCC都是460，中国移动的MNC有00、02、07（后续可能还会扩充） - 从SIM卡中以及模块固件的配置文件中读取PLMN列表 2、终端设备根据自己支持的频段，扫描基站信号，找到支持的PLMN 3、根据小区选择标准（S标准），选择一个最优的小区 4、驻留在最优小区 Air724UX系列模块，整个网络注册流程，自动完成，不需要人为参与。 ### 2.2 AT版本网络注册说明 Air724UX系列模块，仅支持4G网络，所以本章节仅描述和4G网络有关的命令AT+CEREG。 这个命令最常使用的两种功能是：\ **设置命令AT+CEREG=**\ 和\ **查询命令AT+CEREG?** 语法规则如下图所示： |image3| AT版本可以通过的值来判断网络注册状态，1和5表示注册上网络，其余都表示未注册上网络 ### 2.3 Luat版本网络注册说明 Luat版本通过api接口\ **net.getState()**\ 获取网络注册状态，此接口的返回值意义如下： - “INIT”表示正在初始化 - “REGISTERED”表示已注册 - “UNREGISTER”表示未注册 三. 信号强度 ------------ 3.1 参考指标 ~~~~~~~~~~~~ 信号强度有两种不同的参考指标： **rssi**\ ：接收信号强度指示；是一种传统的信号强度参数，过去一直用于2G网络的信号强度指示；很多用户仍然习惯使用这个参数来表示4G网络的信号强度；在合宙4G Cat.1模块中，rssi的取值范围为0到31，99；\ **AT+CSQ**\ 命令可以查询rssi **rsrp**\ ：参考信号接收功率；是4G网络特有的测量参数，相对于rssi来说，可以更精确的测量4G网络的信号强度；rsrp等级的取值范围为0到97，255；\ **AT+CESQ**\ 命令可以查询rsrp rsrp等级和rsrp功率的对应关系表如下： ======== =========================== rsrp等级 rsrp功率 ======== =========================== 0 rsrp < -140 dBm 1 -140 dBm <= rsrp < -139 dBm 2 -139 dBm <= rsrp < -138 dBm \ …… 95 -46 dBm <= rsrp < -45 dBm 96 -45 dBm<= rsrp < -44 dBm 97 -44 dBm <= rsrp 255 未知或不可测 ======== =========================== 这个表格是3GPP协议的标准规范，rsrp等级和rsrp功率是简单的线性关系； 实际测试，在实网中，rsrp功率只要大于-71dBm，对应的rsrp等级大于等于70，信号就已经很好，实网环境很难出现大于70的情况 rsrp等级和rssi等级的转换关系，算法并不是简单的线性关系，实际网络下，rssi的计算方式和多个网络参数有关，计算比较复杂，此处不再列举算式。下表离散采样了几个值来简单描述二者的对应关系，仅供参考 ======== ======== rsrp等级 rssi等级 ======== ======== >69 31 66 30 63 28 58 26 54 24 50 22 44 19 40 17 35 15 30 12 26 10 19 9 15 7 9 7 ======== ======== 信号强度仅仅表示当前驻留小区的网络覆盖程度，一般来说，信号强度和网络通信稳定率是正比关系。信号强度差，网络数据通信相对就不稳定；但不能绝对的认为信号强度好，网络数据通信就一定稳定，和网络是否拥堵等其他因素也有关系；经验值如下： - rsrp等级小于等于15或者rssi等级小于等于7，可以认为网络很差，不足以支撑网络通信 - rsrp等级小于等于26或者rssi等级小于等于10，可以认为网络不太稳定，不足以支撑正常的网络通信，会概率性掉线、丢包 - rsrp等级大于26或者rssi等级大于10，可以认为网络较好 3.2 AT版本信号强度说明 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Air724UX系列模块，仅支持4G网络，所以本章节仅4G网络信号强度。 **AT+CESQ**\ 可以查询\ **rsrp** 语法规则如下图所示： |image4| **AT+CSQ**\ 可以查询\ **rssi** 语法规则如下图所示： |image5| **注意：AT+CESQ查询出的rsrp比AT+CSQ查询出的rssi更能准确的反映信号强度，在条件允许的情况下，建议使用AT+CESQ** 3.3 Luat版本信号强度说明 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Luat版本通过api接口\ **net.getRssi()**\ 获取rssi表示的信号强度，此接口的返回值意义如下： - rssi,当前信号强度(取值范围0-31) 四. 常见问题 ------------ 4.1 没有sim卡，可以查询到信号强度吗？ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 可以；即使没有sim卡，模块也能搜索到基站发射出的信号，能搜索到就能感知到信号；只是无法驻留到小区 4.2 如何判断主板信号接收性能？ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 参考：\ `如何判主板的4G/2G信号接收性能的好坏 `__ ### 4.3 可以在中国大陆外的哪些国家和地区使用？ 按照如下步骤确认： 1、参考\ `Air724UG支持的频段 `__\ 可知：Air724UG支持B1/B3/B5/B8/B34/B38/B39/B40/B41频段 2、参考\ `世界各国蜂窝移动通信网络频段分布【此数据可能不准确，仅供参考，针对具体的国家和地区，需要客户去实际确认当前国家的运营商和频段信息】 `__\ 获取要查询的国家和地区频段，例如以中国台湾地区为例，中国台湾所有运营商的频段如下图所示： |image6| 由上图可知：中国台湾的运营商以及支持的频段如下： 1、Chunghwa Telecom：B1/B3/B7/B8；但是Air724UG不支持B7频段，所以Air724UG在台湾不能使用Chunghwa Telecom运营商 2、Taiwan Mobile：B1/B3；Air724UG支持这两种频段，所以Air724UG在台湾可以使用Taiwan Mobile运营商 3、FarEasTone：B1/B3/B7/B38；但是Air724UG不支持B7频段，所以Air724UG在台湾不能使用FarEasTone运营商 4、Gt(APT)：B8/B38/B67；但是Air724UG不支持B67频段，所以Air724UG在台湾不能使用Gt(APT)运营商 5、T Star：B1/B8/B38；Air724UG支持这两种频段，所以Air724UG在台湾可以使用T Star运营商 综上所述，Air724UG可以在中国台湾地区使用，但是仅支持Taiwan Mobile和T Star两种运营商 **注意：此数据仅供参考，因不同国家地区的运营商和支持的频段信息会不断发生变化，所以在模块选型时，一定要在当地确认实时信息** 4.4 如何在网站上查询小区对应的位置信息？ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 例如：通过AT+CEREG？查询到的小区信息如下： +CEREG: 2,1,“812f”,“0ba1d982”,7 这里的812f和0ba1d982都是16进制格式 合宙官方提供了一个在线查询位置的位置服务：\ `在线根据小区查询位置 `__ |undefined| 注意：任何一个在线查询网站，查询结果仅供参考；无法保证100%可以成功，因为小区id不断在新增，查询网站的后台数据库很难做到实时更新小区id数据库 4.5 在4G网络不好的地方，Cat.1模块会切换到2G网络吗？ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ | 支持2G网络的Cat.1模块（例如Air724UH），如果4G网络的小区没有条件驻留，则会尝试驻留2G网络小区，如果可以驻留，就会驻留到2G网络 ### 4.6 724如何锁频段/强制模块注册某个频段？ 1. 指令：AT+SETLOCK=1,0,8,34,38,39,41 | 锁定频段是8， 34，38，39，41 ，模块只能注册这5个频段 | 注意： SETLOCK指令支持最多同时锁5个频段 ；重启生效，保存到模块的 | 2. AT+SETLOCK= 0,0 解除锁定 | 3. AT*BANDIND? 查询模块当前工作频段 .. |image1| image:: http://openluat-luatcommunity.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/images/20200531073312985_11385343fbf2b21161191097c271af3d0dd78e2f.jpeg .. |image2| image:: http://openluat-luatcommunity.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/images/20200531073332475_信号接收过程.jpeg .. |image3| image:: http://openluat-luatcommunity.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/images/20200701234802040_cereg.png .. |image4| image:: http://openluat-luatcommunity.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/images/20200701235528205_cesq.png .. |image5| image:: http://openluat-luatcommunity.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/images/20200701235617076_csq.png .. |image6| image:: http://openluat-luatcommunity.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/images/20200824144718482_中国台湾频段.png .. |undefined| image:: http://openluat-luatcommunity.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/images/20201111102719621_无标题.png :target: undefined