1、TD-SCDMA終端小區更新過程研究一、引言 在GSM網絡中，移動性管理的功能由MS和NSS來處理；在UMTS網絡中，移動性管理的大部分功能由UE的非接入層和CN來執行，同時還有一部分功能是由UTRAN中的RRC子層來執行，因此對應的UE接入層的RRC子層也必須具備相關的移動性管理功能。小區更新過程和URA更新過程就是RRC子層處理移動性管理功能中的兩個重要過程。 URA就是UTRAN注冊區域，可以包含若干個小區，是一個比小區范圍更大的概念。URA更新只能在URA_PCH狀態下執行，網絡要求UE進入URA_PCH的目的是讓暫時無數據可發的UE（特別是高速移動的UE）不至于頻繁地發起小區重選，從

2、而耗費網絡資源。URA更新過程和小區更新過程的作用和基本流程相似，只是觸發更新的范圍不一樣，本文重點研究的是TD-SCDMA終端RRC子層的小區更新過程，對URA更新過程不再單獨介紹。二、TD-SCDMA系統無線接口協議棧的分層結構 在通用移動通信系統（UMTS）中，u接口（UE與UTRAN的接口）的協議棧按其功能和任務被分為三層，由下至上分別為：物理層（L1）、數據鏈路層（L2）和網絡層（L3）。數據鏈路層又被分為媒質接入控制子層（MAC）、無線鏈路控制子層（RLC）、分組數據匯聚協議子層（PDCP）和廣播多播控制子層（BMC）等四個子層。L3和RLC按其功能又可以分為控制平面（C平面）和用

3、戶平面（U平面）。L2的BMC和PDCP子層只存在于U平面。網絡層在C平面上，由下至上又分為無線資源管理子層（RRC），移動性管理子層（MM）和連接性管理子層（CM）等三個子層。RRC子層負責處理UE和UTRAN之間在網絡層控制平面的信令，MM子層和CM子層是與核心網相聯系的。MM子層又分為MM和GMM兩個功能實體，MM實體支持CS域（電路交換域），GMM實體支持PS域（分組交換域）。Uu接口上的協議棧還可以按其信令和過程是否與接入有關分為接入層和非接入層。RRC子層以及RRC子層以下被認為是接入層，RRC子層以上則認為是非接入層。三、TD-SCDMA終端的RRC子層 RRC子層在無線協議棧分

4、層結構中位于L3的最底層，屬于接入層。RRC子層主要完成無線資源控制和管理功能，并且還要兼管一部分移動性管理的功能，本文所介紹的小區更新過程就屬于RRC子層移動性管理功能中的一個重要過程。 根據是否建立了RRC連接，UE可以分別處于空閑模式和連接模式。而本文所述的小區更新過程就是在RRC連接模式下進行的，對于RRC連接模式，存在四個不同的狀態。 (1)CELL_DCH狀態 在此狀態下UE被分配了專用的物理信道，同時還可能分配了物理上行共享信道（PUSCH）或物理下行共享信道（PDSCH）。對于DCH信道，UTRAN可以應用多種物理信道分配方案：永久的、基于時間的或是基于數據的。UE和UTRAN

5、都可以使用傳輸格式組合指示（TFCI）來分別指示當前的上行和下行數據速率。如果配置的傳輸格式集（TFS）不能滿足當前的數據速率要求，則UTRAN將發起相應的傳輸信道重配置過程。 (2)CELL_FACH狀態 在此狀態下UE與UTRAN之間不存在專用的物理信道，UE在下行方向連續監視FACH傳輸信道，在上行方向可以使用公共或共享傳輸信道（RACH等），在任何時候UE可以在相關的信道上發起接入過程。UE可以處理BCCH、CCCH、DCCH上的RRC消息，如果UTRAN分配了共享信道（SHCCH），UE也可以處理在共享信道上傳輸的消息。此時，UE根據業務流量的大小進行動態地選擇使用公共傳輸信道或是共

6、享傳輸信道來發送用戶平面的數據：首先執行一個到CELL_DCH狀態的轉移，之后使用專用信道來進行傳輸。(3)CELL_PCH/URA_PCH狀態 在這兩個狀態下UE沒有被分配專用的物理信道，并且UE也不可以使用任何上行物理信道。在這兩個狀態下UE的行為與在空閑模式IDL狀態下的行為相似。如果在此狀態下UE要和UTRAN通信則必須發起小區更新過程。四、小區更新過程的原因 小區更新過程在RRC連接模式下的任意一個狀態都有可能被觸發，觸發小區更新過程的原因共有七個，它們分別介紹如下。 1重新進入服務區：當UE處于CELL_FACH或CELL_PCH狀態時，在定時器T307或者T317超時前，UE已經

7、超出了服務區并又重新進入服務區，UE將執行原因值為“re-enteringservicearea”的小區更新過程以通知UTRAN。 2RLC發生不可恢復的錯：在確認模式RLC實體中，UE發現RLC無法恢復的錯誤，UE將執行原因值為“RLCunrecoverableerror”的小區更新過程以通知UTRAN。 3周期性小區更新：當UE找到一個合適的小區駐留并處于CELL_FACH或CELL_PCH狀態，且信息單元（IE）“UETimersandconstants in connected mode”中的T305不能設置為“infinity”，等待定時器T305超時，UE將執行原因值為“perio

8、dical cell update”的小區更新過程以實現一種監管機制。 4小區重選：當UE處于CELL_PCH或者CELL_FACH狀態并執行小區重選，或者當UE處于CELL_FACH狀態且變量C_RNTI（CELL無線網絡臨時標識）為空，UE將執行原因值為“cellreselection”的小區更新過程去更新UTRAN中UE現在所駐留的當前小區的參數。 5無線鏈路失敗：可以認為是無線鏈路失敗的典型情況只有兩種，一種是當UE在CELL_DCH狀態發生無線鏈路失敗；另一種就是當“UE Capabiltiy Information”消息傳輸失敗時。若這兩種情況發生任意一種，UE都將執行原因值為“R

9、adio link failure”的小區更新過程。 6上行鏈路數據傳輸：當UE處于CELL_PCH或者URA_PCH狀態時，如果UE要在上行鏈路上發送RLC數據PDU或控制PDU，并且用RB1或序號大于1的RB來承載，則UE將執行原因值為“uplinkdatatransmission”的小區更新過程。 7響應尋呼：UE處于URA_PCH或CELL_PCH狀態時，接收一條“PAGINGTYPE1”消息，該消息包含IE“pagingRecordList”,并選擇IE“utran-Identity”且保證該U-RNTI（UNTRAN無線網絡臨時標識）與分配給UE的U-RNTI一致，另外不包含IE“

10、CN originated page to connected mode UE”, 若以上條件都滿足，UE則會發起原因為“utran -pagingResponse”的小區更新過程。五、小區更新過程的詳細流程 雖然觸發小區更新過程的原因有七個之多，但是不管觸發該過程的原因是什么，執行小區更新過程的流程都是一樣的。小區更新過程的基本流程如圖1所示。圖1 小區更新過程的基本流程圖2 觸發的小區更新過程詳細流程一旦小區更新過程被觸發，首先停止監管周期性小區更新過程的定時器（T305），另外不論此時UE處于RRC連接模式下的什么狀態都將轉移到CELL_FACH狀態。在該狀態下，RRC會發送一條“CMA

11、C_FCH_CONFIG_REQ”原語到MAC層去，使MAC進入FCH狀態并配置FCH狀態下的相關參數。UE將在上行CCCH向UTRAN發送一個小區更新請求(CELLUPDATE)消息。該消息的內容包括小區更新的原因、U-RNTI值、可選的測量信息以及是否存在出錯原因等信息單元。小區更新的原因對應于以上七個原因中的一個，U-RNTI值就為網絡為該UE分配的U-RNTI值。如果在組裝該消息的時候發現專門用于記錄消息出錯的變量PROTOCOL_ERROR_INDICATOR或FAILURE_INDICATOR的值為TRUE，則在該消息IE“failurecause”中記錄下相應的值。 CELLUP

12、DATE消息被封裝在原語“CMAC_RANDOM_ACC_REQ”中由RRC發送到MAC層，接著由MAC子層來執行上行同步和隨機接入過程。RRC發送完“CMAC_RANDOM_ACC_REQ”后就在下行信道上監聽屬于自己的物理信息（由MAC子層提供，MAC把來自網絡的物理信息以原語CMAC_PHY_INFO_IND形式發送到RRC），若在規定時間內收到正確的物理信息，表明上行同步建立完成，RRC將等待接收來自網絡的消息。 RRC在接收到原語“CMAC_PHY_INFO_IND”之后就會開啟一個定時器（T302），若該定時器超時但UE仍未收到來自網絡的“CELLUPDATECONFIRM”消息，

13、則轉作異常處理：如果此時重發次數沒有超過門限值（N302），UE將重新初始化小區更新過程；如果此時重發次數大于門限值則釋放RRC連接，進入空閑。若在規定的時間內UE接收到來自網絡的“CELLUPDATE CONFIRM”消息，RRC會停止T302計時。 UTRAN在收到CELLUPDATE請求后組裝小區更新證實（CELLUPDATECONFIRM）消息，CELL UPDATE CONFIRM可以通過下行DCCH發送給UE，也可以通過下行CCCH發送給UE，區別僅在于出現SRNS重定位或者需要加密的情況下用DCCH，否則用CCCH。 CELLUPDATECONFIRM消息中的“狀態指示”字段可以

14、指示UE的進入狀態。如果UTRAN指示UE進入CELL_DCH狀態，則該消息中必須包含一個專用物理傳輸信道。若UTRAN指示UE進入CELL_FACH狀態，而如果此時消息中沒有分配新的C-RNTI，并且舊的C-RNTI已不存在，且如果重發次數沒有超過門限值（N302），UE將重發CELLUPDATE請求；如果重發次數超過了門限值，網絡將會釋放RRC連接。UTRAN還可以通過該消息指示UE進入URA_PCH或者CELL_PCH狀態，但進入這兩個狀態必須包含IE“UTRAN DRX cycle length coefficient”，否則將把該消息當作無效處理。該消息還可以包含釋放無線承載的IE，

15、重配置無線承載的IE以及改變某些已經存在的無線承載的某些屬性的IE。此外該消息還可以給UE分配一個新的U-RNTI和可用的傳輸信道、該傳輸信道的傳輸格式、每個CcTrCH中可用的傳輸信道格式組合集以及傳輸信道所對應的物理信道的相關信息（包括時隙、編碼方式等信息）。 UE端接收到CELLUPDATECONFIRM消息后，根據消息的內容配置MAC子層，如果網絡要求UE進入CELL_DCH狀態，則還需要物理層進行收/發同步。若該同步過程失敗，UE會轉作失同步處理：UE會去做測量，根據測量值重選小區，選擇到合適的小區之后就會發原因為“Radio link failure”的小區更新過程；如果沒有找到合適的小區（UE此時丟失覆蓋），UE就會發起小區選擇過程。如果此同步過程成功，UE就根據CELL UPDATE CONFIRM 消息中包含的信息單元，決定是否發送響應消息或者發送什么樣的響應消息給UTRAN。UE將用AM RLC模式發送響應消息給UTRAN。響應消息被封裝在原語RLC_AM_DATA_REQ中由RRC發送給RLC，RRC在收到RLC的確認之后（RLC_AM_DATA_CNF），就認為該消息已經發送出去了，小區更新過程結束。如果UTRAN不接受UE的小區更新請求，則在下行CCCH上發送一個RRC連接釋放(RRCCONNECTIONRELEASE)消息