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）：
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：
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：
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： 
AT+CSQ可以查询rssi
语法规则如下图所示： 
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：
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
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