1、wcdma網絡規劃系列培訓教材（基礎篇）無線網絡技術目 錄第一章 rnc接口與協議31.1 概述31.2 iu接口與協議51.2.1 iu-cs協議結構61.2.2 iu-ps協議結構71.2.3 iu-bc協議結構81.2.4 ranap協議81.2.5 iu up協議91.3 iur接口與協議101.3.1 rnsap協議111.3.2 fp協議111.4 iub接口與協議121.4.1 nbap協議131.4.2 fp協議131.5 uu接口與協議151.5.1 mac協議161.5.2 rlc協議171.5.3 pdcp協議191.5.4bmc協議201.5.5 rrc協議21第二章

2、信令流程232.1 rrc連接管理流程232.1.1 rrc連接建立242.1.2 rrc連接釋放252.1.3 rrc連接重建立262.1.4 尋呼流程272.2測量管理和下行功控流程282.3 rab管理流程292.3.1 rab建立302.3.2 rab釋放322.3.3 rab修改352.4 前向切換流程362.5 軟切換流程382.6 硬切換流程412.7 系統間切換流程452.7.1 cs域系統間切換452.7.2 ps域系統間切換492.8 iu口控制面重定位流程51第一章 rnc接口與協議1.1 概述rnc屬于utran（umts地面無線接入網絡）的一部分，utran無線接入網

3、絡包括一個或多個無線網絡子系統（rns），一個rns由一個rnc和一個或多個node b構成。rnc和node b之間通過iub口相連，為了宏分集的需要，rnc之間也可通過iur接口相連。每個rns負責管理所轄的小區等無線資源。rnc在網絡中的位置以及與周圍網元之間的關系如圖1.1-1所示，除了iu-cs和iu-ps外，每個rnc在iu口上還可以和一個或多個廣播短消息中心cbc相連，這個接口也稱作iu-bc接口，在圖中省略沒有畫出。圖1.1-1 utran結構圖rnc無線網絡控制器主要負責無線資源的管理。它一面通過iu接口同電路域和分組域核心網相連；一面負責管理和控制node b，并負責空中接

4、口與ue之間的l1以上的協議處理。在無線接入網絡中，它處于承上啟下的關鍵地位。在邏輯上，它和gsm中的bsc相對應。對于rnc來說，它可以具有以下幾種角色：crnc：對于某個node b來說，直接控制它的rnc就是控制rnc（crnc），crnc負責所管理node b和小區的無線資源（碼資源等）的分配，負責它們的接納控制、負載控制和擁塞控制。srnc（服務rnc）：對于一個用戶ue來說，當它與utran之間處于連接狀態時，負責iu接口直接與cn連接的rnc即srnc，srnc保留有ue的上下文信息，同時負責與ue之間空中接口l1以上包括mac、rlc、rrc等協議的處理，負責ue的切換決策、外

5、環功率控制、無線接入承載參數到空中接口傳輸信道參數的映射等功能。一個ue有且只有一個srnc。drnc（drift rnc）：當一個處于連接狀態的ue，需要使用非srnc控制的node b的小區資源以接入一個新的無線鏈路時，srnc需要向控制該node b的rnc協商請求為ue分配無線鏈路資源。這個rnc即drnc，它幫助srnc為連接中的ue分配和管理無線資源。在網絡結構中，它就好像提供了一個iub口的延伸，在具體處理中，它不處理任何l2以上的協議，只是在所控制的node b和srnc之間進行透明的數據轉發。這也是drnc與srnc之間相互區別的一個鮮明特征。對于一個連接中的ue來說，它可以

6、有零個，一個或多個drnc，一個drnc也可以向srnc提供多條無線鏈路，一般來講，為了節省地面傳輸資源，此時這些無線鏈路的分集和合并由drnc負責。utran接口的協議模型如圖1.1-2所示。圖1.1-2 utran接口模型協議接口模型結構基于層面分離的思想。水平上它分為傳輸網絡層和無線網絡層兩層。utran協議中主要規定了無線網絡層的標準和功能，而傳輸網絡層主要使用其它標準的傳輸技術，在r99中傳輸網絡層使用atm技術，在r4、r5中，ip傳輸將被引入。垂直面上，utran的協議接口模型又可以分為控制面、用戶面、傳輸網絡控制面以及傳輸網絡用戶面。控制面包含了utran有關的控制信令，例如i

7、u口的ranap， iur口的rnsap以及iub口的nbap這些應用部分協議，另外還有承載這些應用協議的信令承載，r99中一般使用atm寬帶信令，以后也可采用ip信令。這些應用層協議主要用來為ue創建無線接入承載、無線承載、無線鏈路等用戶數據傳輸所必須的資源。用戶面主要用于在ue和核心網之間轉發話音、數據等用戶數據，它主要包括各個接口上的幀協議處理，以及媒體訪問控制、鏈路控制等工作。傳輸網絡控制面主要負責傳輸層的控制信令。它不包含任何無線網絡層的信息，它包含alcap協議以及承載它的信令承載協議。傳輸網絡控制面是聯系控制面和用戶面的紐帶，它可以使控制面不關心用戶面所使用的具體的傳輸協議，幫助

8、保持無線網絡層和傳輸網絡層的獨立性和無關性。用戶面的數據承載、應用協議的信令承載等也都屬于傳輸網絡用戶面。一般來講，用戶面的數據承載直接由傳輸網絡控制面實時控制，而信令承載的控制則主要通過o&m的配置。1.2 iu接口與協議圖1.2-1 iu接口示意圖iu接口是utran與cn之間的接口，iu口可以分為三類：iu-ps、iu-cs以及iu-bc。iu-ps是與分組域（ps）核心網之間的接口；iu-cs是與電路域（cs）核心網之間的接口；iu-bc是與廣播域核心網之間的接口。其中cn側iu-cs和iu-ps既可以獨立在不同的設備中，也可以組合在一個設備中。無論cn是分離式還是組合式結構，rnc面

9、向ps和cs域，在用戶面有各自獨立的用戶數據連接，在控制面有各自獨立的sccp連接。對于ps和cs域，每個rnc最多只能連接到一個cn接入點；而對于bc域，每個rnc可以連接到多個接入點。1.2.1 iu-cs協議結構圖1.2-2 iu-cs接口協議棧示意圖iu-cs整個接口協議棧的結構如圖1.2-2所示。它的控制面、用戶面、傳輸網絡控制面共享atm傳輸。根據規范有關要求，iu 的物理層接口一般采用stm1，stm4和e1。iu-cs的控制面協議棧包括ranap，它構筑在寬帶七號信令之上。各個協議層次依次為信令連接控制部分sccp，消息傳遞部分mtp3b，信令atm適配層。信令atm適配層又可

10、進一步分為sscf、sscop以及aal5等幾層。其中sscf除將sccp映射到sscop外，還提供saal連接管理、鏈路狀態以及遠端處理器狀態監視等功能；sscop負責建立和釋放連接，保證信令消息的可靠傳輸；aal5則將上層協議適配到底層atm信元。iu-cs的傳輸網絡控制面協議棧包括aal2連接建立的信令協議q.2630.1和q.2150.1，它們也承載在寬帶七號信令之上。iu-cs用戶面協議棧包括iu用戶面協議和aal2。1.2.2 iu-ps協議結構圖1.2-3 iu-ps接口協議示意圖iu-ps的接口協議與iu口的類似，它包括控制面和用戶面兩個面，也都承載在atm之上，物理層要求和i

11、u-cs相同。iu-ps的控制面協議棧與iu-cs不同的是，將ip信令作為一種可以替換寬帶七號信令的選擇，ip信令包括m3ua，sctp以及ip。其中sctp（stream control transmission protocol）是ietf制定的用于在ip網上傳遞各種信令的協議棧，m3ua則提供了sccp到sctp的適配功能。iu-ps用戶面協議棧包括一個透明的iu up協議棧以及gtp-u加上ipoa。gtp-u提供了在ip地址上復用多個用戶的隧道功能。對于iu-ps來說，它不包括傳輸網絡控制面，建立gtp隧道所需的ip地址等信息包含在ranap的rab指派消息中。1.2.3 iu-bc

12、協議結構圖1.2-4 iu-bc接口協議示意圖iu-bc接口只有一個面，它主要包括sabp協議，承載在tcp之上。sabp協議與gsm中bsc與cbc之間的接口協議基本相當，主要功能包括小區廣播短消息的添加、刪除以及狀態查詢等。1.2.4 ranap協議ranap的主要功能包括全局控制和非全局控制兩部分：全局控制：1）過載控制：該項功能主要在cn和utran之間互相傳遞相互之間的過載信息，以便對端控制流量，它主要用于控制信令過多引起的過載，例如控制面信令處理器過載、iu接口信令鏈路過載等。2）復位：該項功能被cn和utran用于在發生異常時，通知對方復位iu接口相關的所有資源。非全局控制：1）

13、rab管理功能：這項功能包括rab建立、更改、刪除。在rab建立的同時有可能因為無線接入資源緊張而需要進行排隊和強拆。2）重定位：該項功能主要處理srns重定位、硬切換以及與gsm間的系統間切換等。srns重定位指srns功能從srnc到drnc的轉移，在轉移前，所有的無線鏈路已經轉移到了drnc中，因此在srns重定位后，并不改變無線資源，也不中斷用戶的業務。rns之間的硬切換主要用于在srns功能向drns轉移的同時，改變無線資源，并發生短暫的業務中斷，這種切換和gsm的bsc間切換基本一致。3）iu接口信令管理：包括iu接口信令連接的建立和釋放。iu接口信令連接的建立實際上借助于sccp

14、實現，因此在ranap中并沒有顯示信令，但一些初始直傳消息可能借助于sccp的連接建立請求消息發送給cn。4）數據流量報告：出于計費的需要，在cn主動要求下或者在iu接口連接釋放的時候，rnc需要向cn報告沒有成功發送的數據流量。5）common id功能：該項功能用于cn通知utran有關ue的imsi等永久標識信息，以便utran在組合尋呼時使用。6）尋呼功能：該功能用于cn尋呼一個處于空閑狀態的ue，也就是尋呼被叫。如果到該ue已經有其它cn域的連接存在，utran可以使用組合尋呼功能，從專用信道尋呼該ue。組合尋呼可以由cn進行控制使用還是不使用。7）調用跟蹤功能：出于安全性等原因，c

15、n可以使用這項功能要求utran記錄一個指定用戶的所有活動。8）信令直傳功能：該項功能用于透明傳輸ue和cn之間的非接入層nas消息。9）安全控制功能：這項功能用于控制utran是否進行消息完整性檢查、信息加密，以及完整性檢查和信息加密所使用的密鑰和加密算法。10）位置報告功能：該項功能是位置服務所需要的功能，可以用于cn向utran要求報告ue當前所處的位置。1.2.5 iu up協議iu up協議的主要用途是在iu接口傳遞rab相關的數據。iu up協議的設計獨立于具體的cn域。iu up協議包括兩種模式，一種是透明模式，對時延不作特殊要求，協議不作任何處理。一般用于分組域類似于inter

16、active和background等實時性不強，延遲不作要求的業務；另外一種是支持模式，支持模式下，一般預定義sdu的大小。支持模式則主要用于conversational以及streaming類的業務。在支持模式下，up被用于sdu傳輸組合格式的協商、預定義大小的sdu的數據成幀、crc校驗、速率控制、傳輸時間調整等功能。這些功能主要是為了應付實時業務的需要，目前一般被用于iu-cs的amr語音數據的傳輸。預定義sdu大小支持模式下iu up主要包括nas特定功能、幀處理功能和過程控制功能。1nas特定功能（1）負責幀編號的一致性檢查和負載的“有限操作”。 例如當幀號與時間無關時（此時taff

17、icclass為background 或 interactive），如果檢測到幀丟失，即在收到的按順序排列的幀編號序列中發現了間隔，就應當報告給過程控制功能。（2）負責檢查和計算iu up幀的有效負載部分的crc。（3）幀的質量分類處理。（4）通過交換iu up幀有效負載的iu數據流塊和上層交互。需要時也做iu up幀有效負載的填充和去除填充工作。（5）為過程控制功能提供訪問上層的服務。2過程控制功能（1）初始化：控制在預定義sdu長度的支持模式下需要的初始化信息交換的過程。這些信息包括用到的rfci集合，且持續到連接終止或下一次初始化過程開始。這個過程也用來協商相關rab請求的iu up模式

18、版本。（2）速率控制： 在iu up上控制可控速率范圍內被許可的速率的過程。這套（許可）速率集被rfci指示符和在（適用時）下行鏈路上的發送間隔表示。（3）時間校準： 控制穿越iu、去rnc的下行數據鏈路時機的過程。（4）錯誤事件處理：控制在iu上的、和錯誤狀況檢測有關的信息交換的過程。3幀處理功能（1）負責對iu up協議幀的不同部分執行裝幀和拆幀。（2）處理iu up協議幀的不同部分，將控制域置上正確的值，包括對幀序號的處理等。（3）確保幀的控制部分是語義正確的，負責和傳輸層交互，負責iu up幀頭的crc檢查，拋棄掉iu up幀頭部有crc檢查錯誤的幀。1.3 iur接口與協議圖1.3-

19、1 iur接口示意圖iur接口的接口協議棧如圖1.3-1所示。它的接口協議棧同iu口基本相同，它的主要作用是支持rnc之間的軟切換。rnsap主要包括四種主要的功能，rnc之間的移動性管理功能、專用信道數據傳輸功能、公共信道數據傳輸功能以及全局資源管理功能。rnc之間的移動性管理功能主要包括srnc重定位、rnc之間的小區和utran注冊區的更新、rnc之間的尋呼、協議錯誤報告等功能。專用信道數據傳輸主要用于在兩個rnc之間傳輸專用信道數據。它主要使用和iub口一樣的數據幀協議進行數據傳輸，并通過aal2控制信令建立數據傳輸所需要的地面承載。它的具體功能包括在dch狀態下為軟硬切換建立更改和釋

20、放專用信道、建立和釋放iur口專用傳輸信道的建立和釋放、srnc和drnc之間的dch傳輸信道塊的傳輸、drns的無線鏈路管理等。公共信道數據傳輸功能包括建立和釋放iur口公共信道數據流傳輸所需的傳輸連接、mac-d（srnc）和mac-c（drnc）功能的分離（由drnc負責下行數據傳輸的調度）、mac-d（srnc）和mac-c（drnc）之間的流量控制。全局資源管理功能則包括rnc間小區測量信息的傳遞、rnc間的node b定時信息的傳遞等。1.3.1 rnsap協議rnsap協議主要提供一個srnc控制和管理crnc及管轄下各node b控制通道的接口規范，其基本相當于nbap協議在i

21、ur口的延伸。rnsap協議的主要功能如下：1上下行信令傳遞。2無線鏈路建立、增加、刪除、強拆等。3無線鏈路的同步和異步重配置。4跨iur口的專用測量、報告等。5跨iur口的下行功率控制。6 公共信道資源建立、刪除。1.3.2 fp協議iur fp協議主要實現在iur口上公共和共享信道數據和流控信息以及專用信道數據和控制幀的數據傳輸，它主要包括以下功能：1iur口rach信道數據的成幀與解幀。2iur口fach信道數據的成幀與解幀。3iur口dsch信道數據的成幀與解幀。4iur口cpch信道數據的成幀與解幀。5iur口fach信道流控信息的成幀與解幀。6iur口dsch信道流控信息的成幀與解

22、幀。7iur口dch信道數據和控制幀的數據傳輸。8iur口dch信道數據的宏分集處理。1.4 iub接口與協議圖1.4-1 iub接口示意圖iub口的接口協議棧如上圖所示。它與其它接口協議棧的主要區別在于控制面信令承載以及傳輸網絡控制面所用的信令承載采用了atm的uni信令，在這里node b代表了atm協議中的用戶概念。1.4.1 nbap協議圖1.4-2 iub接口邏輯模型圖為了使運營商能夠通過開放接口降低運營成本，umts協議中將iub口也定義為了開放式接口。由于一般情況下，基站的操作維護是由rnc或者bsc所控制，而操作維護往往和基站的具體物理實現相關，因此在gsm時代，abis口基本

23、上是不開放的，umts為了達到iub口開放的目標，于是將與實現相關的操作維護和邏輯操作維護分開，并建立了如上圖所示的iub口邏輯模型。在圖1.4-2中，每個node b控制著若干個cell，保存著node b下有關的各個公共傳輸信道的屬性信息以及呼叫狀態下的通信上下文信息（一般對應著一個ue）。在與rnc的接口上，它由控制端口、通信端口以及各種公共和專用傳輸信道傳輸端口。一般通過某個通信端口控制的若干個node b的通信上下文相關的dch，dsch數據傳輸端口一起組成一個業務終結點。這個控制端口可以和gsm的操作維護時隙相類比；通信端口可以和gsm的lapd時隙相對比；其它信道端口則和gsm的

24、其它業務時隙相類比。nbap協議的功能主要包括node b邏輯操作維護功能以及專用nbap功能。node b邏輯操作維護功能主要包括公用過程和全局過程，公用過程指小區、公共信道的建立、重配置和釋放以及小區和node b相關的一些測量控制；全局過程指故障管理功能，包括資源狀況指示、資源的閉塞、解閉塞、復位等。專用nbap功能主要包括無線鏈路的增加、刪除和重配置、無線鏈路相關測量的初始化和報告、無線鏈路故障管理等功能。1.4.2 fp協議fp協議是應用于iub口的幀協議，主要實現以下功能：1用戶數據傳輸：處理在fp上傳輸的用戶數據和信令，處理數據的裝幀、拆幀、發送、接收、crc計算與校驗，宏分集的

25、處理等。2節點同步：由于rnc和node b分別采用自己的時鐘源，所以在無線鏈路建立之初，節點同步的工作主要是為了獲得rnc和node b公共的時序參考，得到從rnc到node b之間的傳輸延遲而進行的操作。3傳輸信道同步：該機制定義了在rnc和node b之間的幀傳輸同步。提供了utran和ue間的一個l2層公共幀編號（cfn）。在無線鏈路建立之初，需要得到rnc上的時間和node b上cfn之間的對照關系，需要由rnc主動對node b進行同步，根據node b的返回幀確定定時關系。4時間調整：由于rnc和node b分別采用自己的時鐘源，以及在處理時由于不同業務的耗時不同導致rnc發出的

26、數據不能落在node b的接收窗口內，導致rnc和node b之間要重新進行對cfn的調整，以及對rnc發送fp幀的發送時間的調整。5上行外環功控：在wcdma中，由于所有的用戶都使用相同的頻率同時發送信息，彼此之間相互干擾。因為傳播路徑的不同，基站接收到靠近基站的用戶發送的信號比遠離基站的用戶發射的信號強，因此遠端的用戶信號被近端的用戶所覆蓋。為了消除這種遠近效應，則必須進行功率控制。外環功率控制是功率控制的一個步驟，它是靠fp幀傳給node b的。實現中fp通過計算收到的fp幀中tb塊的錯誤率，調用控制面提供的外環功控算法，得到內環功控所需的sirtarget，發送給node b，觸發no

27、de b中的上行內環功控，使其調整ue的發射功率。從而使rnc中收到的fp幀中的tb塊的錯誤率達到要求。6dsch tfci信令：因為pdsch信道并不攜帶物理層的控制信息，而是由相對應的dpcch攜帶，以指示pdsch的傳輸格式；所以其的tfci要通過dsch tfci信令發送給node b。7無線接口參數更新：無線接口參數更新主要用于根據具體物理信道上映射的傳輸信道tfc引起的速率變化，動態更新dpdch與dpcch上的tpcbit之間的power offset，以盡量保證小區內功率的利用率。1.5 uu接口與協議圖1.5-1 uu接口示意圖uu接口的協議棧如圖1.5-1所示。空中接口由下

28、至上協議棧依次為l1物理層協議、l2 mac、rlc、pdcp、bmc協議和l3 rrc協議。其中l1向mac提供傳輸信道服務，傳輸信道主要定義為數據如何和以什么樣的特征進行傳輸，例如傳輸的時間間隔、每個時間間隔內傳輸塊的大小、多少等。mac向rlc提供邏輯信道服務，邏輯信道服務可以歸結為傳輸何種類型的數據，因此它一般可以分成控制和業務兩種大的類型。rlc一般可以分成透明、無應答、應答三種模式，在控制面它向rrc提供信令無線承載服務；在用戶面它和pdcp一起提供業務無線承載服務并向bmc提供信息廣播和多播所需的業務接入功能。pdcp一般只存在于分組域，它主要用于將不同類型的網絡層協議適配到無線

29、接口，并通過頭壓縮等算法提高信道的利用率。bmc主要用于在無線接口傳遞廣播和多播信息。在r99中唯一定義的廣播服務，就是從gsm繼承而來的小區廣播短消息。rrc協議主要用于向非接入層提供服務，例如用于將呼叫控制、會話管理、移動性管理等消息封裝之后在控制接口傳輸，此外rrc還提供對以下各層協議的控制和管理功能。1.5.1 mac協議圖1.5-2 mac-b示意圖圖1.5-3 mac-c/mac-d示意圖mac-b實體處理廣播信道bch。一般在utran側每個小區僅有一個。mac-c/sh實體處理公共和共享信道，例如pch、fach、rach、cpch、dsch等。一般在utran側每個小區僅有一

30、個。mac-d實體處理專用信道dch，一般一個ue一個。mac的功能包括：1將邏輯信道映射到合適的傳輸信道。2根據瞬時速率，為傳輸信道選擇合適的傳輸格式。3在一個ue的不同數據流間進行優先級調度。4在不同ue的數據流之間進行優先級動態調度。5公共傳輸信道或專用傳輸信道上發送的上層數據的復用和解復用。6在公共信道上提供ue的標識。7傳輸流量監視。mac在接收rlc pdu的同時接收rlc發送buffer的狀態，基于該信息，rrc執行ue的rrc連接狀態切換判斷。8動態信道切換。9加密：提供透明rlc模式時，信道的加密工作。10rach發射時，接入服務級別asc的選擇，該功能僅在ue上有效。1.5

31、.2 rlc協議rlc協議主要提供用戶和控制數據的分段和重傳服務。rlc主要包括透明、無應答、應答等三種模式。它的結構如下：圖1.5-4 rlc示意圖對于所有rlc模式，crc錯誤檢測功能由物理層提供。在透明模式下，在sdu前rlc不加入任何協議開銷。錯誤的pdu將被丟棄或被標志成錯誤。使用透明模式的一般是實時的或者流類業務。在特殊情況下，也需要一些受限的分段和重組功能。在無應答模式下，沒有任何重傳機制，并不保證數據傳輸的正確性。接收的時候，錯誤的pdu將被丟棄或被標志成錯誤。對于發送端，一般使用基于時間的丟棄功能，超時沒有發送的數據將被丟棄。pdu的頭上包含有序列號，以便接收端檢查高層pdu

32、的完整性。此 外無應答模式下，也提供分段和重組功能。無應答模式實體是單向的，因為發送和接收實體間不需要交換任何信息。使用無應答模式的典型應用包括voip， 以及小區廣播業務，部分rrc信令也使用無應答模式。在應答模式下，自動重發機制arq被用來保證數據傳輸的正確性。rrc可以通過配置重傳次數在傳輸質量和傳輸延遲之間取得折中。在應答模式下，一旦sdu被發送端丟棄，一般必須通過移動窗口命令通知對端丟棄所有該sdu相關的pdu。應答模式的rlc實體是雙向的，兩個方向上需要交換數據是否正確接收的信息，以便當數據發送失敗時組織重傳或者通知對方收發是否成功的信息。應答模式rlc可以被配置成支持按序還是不按

33、序投遞。使用應答模式的典型業務主要是分組類型的業務，例如web瀏覽，email下載等，此外大部分rrc信令也采用am模式傳輸。rlc的主要功能包括：1分段和重組。這個功能將上層pdu適配到與傳輸信道塊相匹配的pdu去（扣除mac頭的大小）。2串接功能。這個功能可以將多個sdu串接起來發送。3填充功能。當pdu沒有填滿時，可以通過增加填充bit來充滿pdu。4用戶數據傳輸。5錯誤檢測。6高層pdu的按序投遞。7重復檢測。8流量控制。9序列號檢查。10數據信息加密。11數據傳輸的掛起和恢復功能。1.5.3 pdcp協議pdcp的引入主要是為了將不同的網絡層協議適配到空中接口，并提高信道的利用率。它

34、的結構如下：圖1.5-5 pdcp示意圖pdcp主要包括三種類型的實體，分別和rlc的tm、um、am等模式相對應。pdcp的主要功能包括：1 協議控制信息的壓縮：例如ip的頭壓縮功能，rfc2507。2 用戶數據傳輸。3 支持無損srns重定位。1.5.4 bmc協議bmc協議用于將來自于廣播域的廣播和多播業務適配到空中接口。它主要使用rlc的um模式，進而映射到ctch邏輯信道，映射到fach傳輸信道。它的主要功能如下：1小區廣播信息的存儲。2業務量監測和cbs無線資源請求。3bmc消息的調度。4bmc消息的發送。5將收到的bmc消息傳遞給上層。1.5.5 rrc協議圖1.5-6 rrc協

35、議結構rrc 為高層提供三類業務：1） 通用控制gc：為某地理范圍內所有ue提供信息廣播業務；2） 通知nt：為某一個或特定多個ue提供尋呼和通知廣播業務；3） 專用控制dc：負責連接的建立和釋放以及在該連接上傳遞消息提供業務。rrc層有以下四個功能實體：1） 用控制功能實體dcfe 處理所有與某個指定ue相關的功能和信令。在srnc，一般每個擁有rrc連接的ue有一個dcfe實體，dcfe一般使用am模式的rlc；2） 尋呼和通知功能實體pnfe處理與處于idle狀態下的ue有關的尋呼，一般rnc的每個小區都有一個pnfe，實體pnfe一般使用透明和無應答的rlc；3） 廣播控制功能實體bc

36、fe處理系統信息的廣播，一般rnc的每個小區都有一個bcfe。實體bcfe一般使用透明和無應答的rlc；4） 共享控制功能實體scfe用于tdd模式，控制pdsch和pusch的分配。rrc上端為路由功能實體rfe，其任務是到不同的mm/cm（ue側）或不同核心網域（utran）非接入層消息的路由選擇。rrc下端為傳輸模式實體tme，處理rrc層內不同實體和rlc提供的接入點之間的映射。在gsm中，ue的狀態一般被劃分成idle和connect兩種模式，在utran中，為了使ue處于永遠在線狀態，提高接入速度，這種狀態的劃分被進一步發展。rrc的狀態圖如下：圖1.5-7 rrc狀態轉移圖當ue

37、打開電源后，處于空閑模式，它一般會自動或者人工選擇一個plmn駐留。ue會尋找選擇的plmn的一個合適的小區，轉移到它的控制信道，這個過程稱作小區駐留。小區駐留后，ue開始接收小區的系統信息和小區廣播信息。當因需要注冊或者需要發起呼叫等原因，ue將離開idle模式，向utran發起rrc連接建立請求，轉入連接模式。連接模式主要分成cell_fach、cell_dch、cell_pch、ura_pch等四個狀態。1）cell_fach狀態 ue不使用任何專用信道，它使用rach和fach信道以傳遞上下行的信令以及小批量的數據。在這個狀態下，ue可以偵聽bch信道，可以使用cpch信道。在這個狀態

38、ue可以進行小區的重選，重選后需要發起小區更新過程。utran可以確知ue位于哪個小區。2）cell_dch狀態 ue占有專用的物理信道，也可使用dsch。特殊能力的ue在這個狀態下可以偵聽fach信道以接收系統信息。3）cell_pch狀態 ue僅僅偵聽pch和bch信道。同樣它可以進行小區的重選工作，當小區重選后，它將轉移到cell_fach下，發起小區更新，之后再重新回到cell_pch狀態。4）ura_pch狀態 和cell_pch狀態相似，網絡可以確知ue在哪個utran注冊區，ue在這個狀態也僅僅監視pch和bch信道，當ura發生改變，ue需要離開ura_pch，發起ura更新，

39、之后返回原狀態。兩個pch狀態的引入主要是為了能夠讓處于分組業務狀態下的ue能夠始終處于在線狀態，而又不致于浪費無線資源。ue在連接模式下，可以通過系統間切換和gsm間的連接狀態進行轉換。當對方是gprs時，則ue必須首先回到idle狀態，再接入gprs系統。rrc的主要功能包括：1系統信息廣播。2尋呼。3idle模式下的小區選擇和重選。4rrc連接的建立、維護和釋放。5無線承載、傳輸信道和物理信道的控制。6安全功能的控制。7信令消息的完整性檢查。8ue測量控制和報告。9srns重定位。10rrc連接的移動性功能。11下行外環功率控制。12開環功率控制。13小區廣播業務相關的功能。第二章 信令

40、流程rnc的工作流程分為上電啟動流程、系統初始化流程、業務信令流程和操作維護流程四部分，其中業務信令流程是最核心內容，按應用的差異又可分為注冊流程和通訊流程，注冊流程，也稱為小區選擇，是指ue開機或從連接模式進入空閑模式時，搜索到合適的小區后，利用nas登記過程讓cn在其所選擇小區的登記區中進行小區注冊，注冊成功后，ue進入正常駐留狀態（camped normally），可以監測尋呼信息和系統信息并進行無線測量。駐留小區的選擇標準是最小化ue的輸出功率，即選擇接收信號功率最大的小區。注冊流程較簡單，只有rrc連接管理和資源釋放過程，沒有rab指派、移動性管理等過程。通訊流程指手機發起cs或ps

41、域業務的呼叫過程，包含rrc連接管理、rab指派和資源釋放、移動性管理等過程，其中移動性管理包括各種類型切換和重定位流程。通訊流程是本文檔描述的主要內容。2.1 rrc連接管理流程rrc連接管理流程包括rrc連接建立、重建立、釋放、初始直傳、上下行直傳和尋呼。 圖2.1-1 rrc連接管理流程2.1.1 rrc連接建立ue側受nas上層觸發，通過小區上行的ccch向rnc發起rrc connection request。按rrc連接建立原因的不同，rrc連接建立分為在公共信道上和在專用信道上建立rrc連接。在公共信道上建立rrc連接優點為：1）實現簡單，雖然ucpm_c可以分辯出各種類型的業務

42、和信令呼叫，但是很難判斷業務最終需要的帶寬，因此即使一開始決定給ue分配專用信道，在隨后的業務指派的過程還是有可能需要進行信道的重配，而且實際的業務信道分配實際上都是在ue和cn通過nas協商決定的，rnc從協議層次結構上處于一種受命執行者的地位；2）不需要考慮rrc建立小區的選擇，即不需要根據rach的測量信息，考慮rrc建立小區的選擇，不需要考慮頻間的小區選擇。在公共信道上建立rrc連接缺點為：1）rach的傳輸承載能力有限，加上prach發送時固有的沖突檢測過程，因此傳輸比較大的信令時，其傳輸時延比較大；2）當用戶量比較大的時候，一些需要建立呼叫的ue長時間地停留在rach上，影響其他u

43、e的隨機接入能力；3）所有信息通過rach發送，導致碰撞的可能性增大，呼叫失敗的概率增加。rrc建立請求中不同原因對應不同的優先級，切換呼叫的優先級最高，新呼叫的優先級低一些，注冊類請求優先級最低。系統資源應優先分配給切換呼叫對應的切換過來的業務，以降低掉話率，提高服務質量；在保證切換呼叫資源使用后才能考慮新呼叫的資源。在新呼叫和切換呼叫中又細分優先級，其中實時業務（cs域業務）的優先級要高些。非實時業務（ps域業務）的優先級要低些。可以將高優先級的rrc建立請求建立在專用物理信道上，而對于低優先級的rrc建立請求則建立在公共傳輸信道上。圖2.1-2 rrc connection establ

44、ishment rach/fach establishment圖2.1-3 rrc connection establishment - dch establishment2.1.2 rrc連接釋放rrc釋放是rnc釋放和ue間的信令鏈路和全部無線承載，rrc釋放后ue由連接模式返回空閑模式。rrc釋放過程和iu口的信令連接釋放過程密切相連，可認為iu口的信令連接釋放是rrc釋放過程的前提。rnc接到iu口的信令連接釋放時，如果檢查到對應ue所有cn域的iu口連接都已釋放，則向該ue發起rrc連接釋放流程；如果對應ue與cn域有多個連接則向ue發出對應iu口信令連接釋放通知消息signalli

45、ng connection release。圖2.1-4 rrc connection release of a dedicated channel圖2.1-5 rrc connection release of a common transport channel2.1.3 rrc連接重建立rrc連接重建立是為建立一個丟失的rrc連接。圖2.1-6 rrc connection re-establishment2.1.4 尋呼流程尋呼分為針對idle/cell_pch/ura_pch狀態的普通尋呼和針對cell_dch狀態的專用尋呼。rnc尋呼主要處理來自cn和iur接口其它rnc的尋呼消息

46、。對普通尋呼，當用戶處于cell_pch/ura_pch狀態下，發現有下行數據到達，rnc本身也可能發起尋呼。圖2.1-7 paging for a ue in rrc idle mode圖2.1-8 paging for a ue in rrc connected mode (cell_dch and cell_fach states)2.2測量管理和下行功控流程rnc測量分為iub口測量和uu口測量，iub口測量分為公用測量和專用測量，專用測量類型分為sir、sir error、transmitted code power等，專用測量流程分為專用測量初始化、專用測量報告和專用測量終止；uu

47、口測量類型分為頻率內測量、頻率間測量、系統間測量、業務量測量、質量測量、內部測量和位置測量七類，在流程上都類似，分為測量控制和測量報告兩步，對頻率間測量和系統間測量因涉及壓縮模式的觸發，在iub口增加有compressed mode command消息通知node b啟動/終止壓縮模式時間。rnc下行功控指功率平衡中對下行功率漂移的糾正，是rnc根據iub口專用測量或uu口測量的參數調整各node b的下行發射功率，通過iub口專用過程dl power control request消息實現。 圖2.2-1 measurement control and downlink power cont

48、rol2.3 rab管理流程rab管理流程分為rab建立、刪除和修改流程，通常當cn收到ue業務建立直傳消息（cs域call setup消息或ps域pdp激活/去激活消息pdp act req/call conferm），則開始rab建立流程；當ue進行業務切換或速率調整時將觸發rab修改流程，當非接入層使用該rab的全部事務結束或rnc請求釋放該rab時觸發rab刪除流程。rab建立流程又根據原rrc建立時所選擇傳輸信道的不同和當前選擇傳輸信道的不同組合為以下幾種情況：1）rrc建立在公用傳輸信道，rab也建立在公用傳輸信道；2）rrc建立在公用傳輸信道，rab建立在專用傳輸信道；3）rrc

49、建立在專用傳輸信道，rab也建立在專用傳輸信道；4）rrc建立在專用傳輸信道，rab建立在共用傳輸信道。對rrc建立在公用傳輸信道，rab建立也在專用傳輸信道上情況根據配置數據生效時間的不同分為同步重配置和異步重配置兩種情況。2.3.1 rab建立圖2.3-1radio access bearer establishment rach/fach rach/fach establishment unsynchronised圖2.3-2 radio access bearer establishment rach/fach - dch establishment unsynchronised圖2.

50、3-3 radio access bearer establishment - dch - dch establishment unsynchronised圖2.3-4 radio access bearer establishment - dch - dch establishment synchronised2.3.2 rab釋放圖2.3-5 radio access bearer release - rach/fach - rach/fach release圖2.3-6 radio access bearer release - dch - dch release unsynchroni

51、sed圖2.3-7 radio access bearer release - dch - dch release - synchronised2.3.3 rab修改圖2.3-8 radio access bearer modification rach/fach modification圖2.3-9 radio access bearer modification - dch modification synchronised2.4 前向切換流程前向切換是指由ue發起小區更新/ura更新，用于對處于utran連接模式但只使用公共信道ue的移動性管理。小區更新通常指cell_pch/cell_

52、fach狀態下的ue位置發生變化時通報給rnc，及時更新utran側關于ue的信息。同時小區更新也用于監視rrc連接，切換rrc連接狀態，進行異常通報功能。ura更新流程是用于ura_pch狀態下的ue進行utran注冊區ura更新。前向切換按范圍的不同可分為：1）rnc內不同小區間的小區更新過程，此過程按參數的差異分為需要進行重配置（返回mobility info confirm消息）和不需要進行重配置（返回rb/trch/phy重配置完成消息）兩種流程；2）不同rnc小區間的小區更新過程，此過程又分為需要進行重定位和不需要進行重定位兩種流程。圖2.4-1 cell update with

53、srns relocation圖2.4-2 cell update via iur without srns relocation2.5 軟切換流程軟切換主要由網絡側發起，是直擴cdma系統特有的、必不可少的核心技術之一，用于更新處于cell-dch狀態下的ue激活集。在軟切換過程中有多個業務信道被激活（起業務信道的分集作用），發生在同頻信道間，能有效的減少切換的掉話率。軟切換在相同頻率不同基站間進行。在同一基站下相同頻率扇區間進行的軟切換稱為更軟切換，更軟切換時分集信號在nodeb做最大增益合并，不同于軟切換中分集信號在rnc做選擇合并。rnc軟切換、更軟切換流程分為iub口無線鏈路操作和u

54、u口激活集更新操作兩步驟，iub口無線鏈路操作包括無線鏈路建立（radio link setup）、增加（radio link addition）和刪除（radio link removal）操作。uu口的激活集更新包括軟加、軟去和軟替換三部分。圖2.5-1 soft handover - radio link addition圖2.5-2 soft handover - radio link deletion圖2.5-3 soft handover - radio link addition & deletion2.6 硬切換流程硬切換主要由網絡側發起，用于cell-dch狀態下ue的同頻/

55、異頻信道間切換，在切換過程中只有一個業務信道被激活。異頻硬切換改變ue和utran間連接的無線頻帶，異頻信道間切換的觸發判決需要壓縮模式技術支持的異頻測量，通常系統無法進行軟切換時才考慮同頻硬切換。對切換的兩小區分屬不同的兩個rnc，且兩個rnc間沒有iur接口，則會發生同頻硬切換。硬切換按涉及范圍可分為小區內硬切換、同nodeb下小區間、同rnc內小區間硬切換和rnc間硬切換，rnc間硬切換分為通過iur口到drnc的硬切出和核心網控制的rnc間硬切出兩部分，核心網控制的rnc間硬切出與ue相關的重定位相同，流程在重定位一節描述。硬切換對應有iub口操作和uu口操作，iub口操作對應無線鏈路

56、重配置。uu口操作通過以下五類操作完成，其中物理信道重配置過程是最常用操作。1）rb建立過程（radio bearer setup）；2）rb刪除過程（radio bearer release）；3）rb重配置過程（radio bearer reconfiguration）；4）傳輸信道重配置過程（transport channel reconfiguration）；5）物理信道重配置過程（physical channel reconfigurat -ion）。圖2.6-1 unsynchronised transport channel reconfiguration圖2.6-2 synchronised transport channel reconfiguration圖2.6-3 synchronised physical channel reconfiguration 圖2.6-4 hard handover via iur (dch on iur)note 1:this message is not necessary when the target rnc is the srnc.note 2:this message is not necessary when the source r