资源描述
目 录(TOC Heading)
基本信令流程 1
1.1 UE的状态与寻呼流程 1
1.1.1 UE状态 1
1.1.2 寻呼流程 3
1.2 空闲模式下的UE 5
1.2.1 概述 5
1.2.2 PLMN选择和重选 6
1.2.3 小区选择和重选 6
1.2.4 位置登记 8
1.3 无线资源管理流程 8
1.3.1 RRC连接建立流程 8
1.3.2信令建立流程 9
1.3.3 RAB建立流程 10
1.3.4 呼叫释放流程 14
1.3.5切换流程 15
1.3.6 SRNS重定位 21
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基本信令流程
1.1 UE的状态与寻呼流程
1.1.1 UE状态
UE有两种基本的运行模式:空闲模式和连接模式。如图6-1所示。上电开始,UE就停留在空闲模式下,通过非接入层标识如IMSI、TMSI或P-TMSI等标志来区分。UTRAN不保存空闲模式UE的信息,仅能够寻呼一个小区中的所有UE或同一个寻呼时刻的所有UE。
当UE完成RRC连接建立时,UE才从空闲模式转移到连接模式:CELL_FACH或CELL_DCH状态。UE的连接模式,也叫UE的RRC状态,反映了UE连接的级别以及UE可以使用哪一种传输信道。当RRC连接释放时,UE从连接模式转移到空闲模式。
图6-1
UE在连接模式下,一共有如下4种状态:
1. CELL_DCH状态
CELL_DCH状态有如下特征:
在上行和下行给UE分配了一个专用物理信道
根据UE当前的活动集可以知道UE所在的小区
UE可以使用专用传输信道、下行/上行共享传输信道或这些传输信道的组合
UE进入CELL_DCH状态有如下2种方法:
1) UE在空闲模式下,RRC连接建立在专用信道上,因此UE从空闲模式进入CELL_DCH状态;
2) UE处于CELL_FACH状态下使用公共传输信道,通过信道切换后使用专用传输信道,UE从CELL_FACH状态进入到CELL_DCH状态。
2. CELL_FACH状态
CELL_FACH状态具有如下特征:
没有给UE分配专用传输信道
UE连续监听一个下行FACH信道
为UE分配了一个默认的上行公共信道或上行共享传输信道(例如,RACH),使之能够在接入过程中的任何时间内使用
UE的位置在小区级为UTRAN所知,具体为UE最近一次发起小区更新时报告的小区
在CELL_FACH子状态,UE执行下面的动作:
监听一个FACH
监听当前服务小区的BCH传输信道,解码系统信息消息
在小区变为另一个UTRA小区时,发起一个小区更新过程
除非选择了一个新小区,否则使用在当前小区中分配的C-RNTI作为公共传输信道上的UE标识
在RACH上传送上行控制信令和小数据包
在CELL_FACH状态下,如果数据业务在一段时间里未被激活,UE将进入CELL_PCH状态,以减少功率的损耗。并且,当UE暂时脱离CELL_PCH状态执行小区更新,更新完成后,如果UE和网络侧均无数据传输需求,它将返回CELL_PCH。
3. CELL_PCH 状态
CELL_PCH状态具有如下特征:
没有为UE分配专用信道
UE使用非连续接收(DRX)技术,在某个特定的寻呼时刻监听PCH传输信道上的信息
不能有任何上行的活动
UE的位置在小区级为UTRAN所知,具体为UE在CELL_FACH状态时最近一次发起小区更新时所报告的小区
在CELL_PCH状态,UE进行以下活动:
根据DRX 周期监听寻呼时刻,并接收PCH上的寻呼消息
监听当前服务小区的BCH传输信道,以解码系统信息
当小区改变时发起小区更新过程
在该状态下不能使用DCCH逻辑信道。如果网络试图发起任何活动,它需要在UE所在小区的PCCH逻辑信道上发送一个寻呼请求。
UE转换到CELL_FACH状态的方式有两个,一是通过UTRAN寻呼,二是通过任何上行接入。
4. URA_PCH状态
URA_PCH状态具有如下特征:
没有为UE分配专用信道
UE使用DRX技术,在某个特定的寻呼时刻监听PCH传输信道上的信息
不能有任何上行的活动
UE的位置在URA级为UTRAN所知,具体为UE在CELL_FACH状态时最近一次发起URA更新时所报告的URA
在URA_PCH状态,UE进行以下活动:
根据DRX周期监听寻呼时刻,并接收PCH上的寻呼消息
监听当前服务小区的BCH传输信道,以解码系统信息
当URA改变时发起URA更新过程
在该状态下不能使用DCCH逻辑信道。如果网络试图发起任何活动,它需要在UE所在URA的PCCH逻辑信道上发送寻呼请求。
在URA_PCH状态, 没有资源分配给数据传输用。因此,如果UE有数据要传送,需要首先转换到CELL_FACH状态。
1.1.2 寻呼流程
与固定通信不同,移动通信中的通信终端的位置不是固定的,为了建立一次呼叫,核心网(CN)通过Iu接口向UTRAN发送寻呼消息,UTRAN则将CN寻呼消息通过Uu接口上的寻呼过程发送给UE,使得被寻呼的UE发起与CN的信令连接建立过程。
当UTRAN收到某个CN域(CS域或PS域)的寻呼消息时,首先需要判断UE是否已经与另一个CN域建立了信令连接。如果没有建立信令连接,那么UTRAN只能知道UE当前所在的服务区,并通过寻呼控制信道将寻呼消息发送给UE,这就是PAGING TYPE 1消息;如果已经建立信令连接,在CELL_DCH或CELL_FACH状态下,UTRAN就可以知道UE当前活动于哪种信道上,并通过专用控制信道将寻呼消息发送给UE,这就是PAGING TYPE 2消息。因此针对UE所处的模式和状态,寻呼可以分为以下两种类型。
(1) 寻呼空闲模式或PCH状态下的UE
这一类型的寻呼过程使用PCCH(寻呼控制信道)寻呼处于空闲模式、CELL_PCH或URA_PCH状态的UE,用于向被选择的UE发送寻呼信息,其作用有如下三点:
为了建立一次呼叫或一条信令连接,网络侧的高层发起寻呼过程;
为了将UE的状态从CELL_PCH或URA_PCH状态迁移到CELL_FACH状态,UTRAN发起寻呼以触发UE状态的迁移;
当系统消息发生改变时,UTRAN发起空闲模式、CELL_PCH和URA_PCH状态下的寻呼,以触发UE读取更新后的系统信息。
图6-2 寻呼空闲模式和PCH状态下的UE
UTRAN通过在PCCH上一个适当的寻呼时刻发送一条PAGING TYPE 1消息来启动寻呼过程,该寻呼时刻和UE的IMSI有关。UTRAN可以选择在几个寻呼时机重复寻呼一个UE,以增加UE正确接收寻呼消息的可能。
(2) 寻呼CELL_DCH或CELL_FACH状态下的UE
这一类型的寻呼过程用于向处于连接模式CELL_DCH或CELL_FACH状态的某个UE发送专用寻呼信息。
图6-3 寻呼CELL_DCH或CELL_FACH状态下的UE
对于处于连接模式CELL_DCH或CELL_FACH状态的UE,UTRAN通过在DCCH(专用控制信道)上发送一条PAGING TYPE 2消息来发起寻呼过程。这种寻呼也叫做专用寻呼过程。
1.2 空闲模式下的UE
1.2.1 概述
当UE开机后或在漫游中,它的首要任务就是找到网络并和网络取得联系。只有这样,才能获得网络的服务。因此,空闲模式下UE的行为对于UE是至关重要的。那么,UE是如何完成这个功能的呢?本节就来讲解这个过程。
UE在空闲模式下的行为可以细分为PLMN选择和重选,小区的选择和重选和位置登记。这三个过程之间的关系如图6-3所示。
图 6-4 空闲模式下的UE
当UE开机后,首先应该选择一个PLMN。当选中了一个PLMN后,就开始选择属于这个PLMN的小区。当找到这样的一个小区后,从系统信息(广播)中就可以知道临近小区(neighboring cell)的信息,这样,UE就可以在所有这些小区中选择一个信号最好的小区,驻留下来。紧接着,UE就会发起位置登记过程(attach or location update)。成功后,UE就驻留在这个小区中了。驻留的作用有4个:
使UE可以接收PLMN广播的系统信息。
可以在小区内发起随机接入过程。
可以接收网络的寻呼。
可以接收小区广播业务。
当UE驻留在小区中,并登记成功后,随着UE的移动,当前小区和临近小区的信号强度都在不断变化。UE就要选择一个最合适的小区,这就是小区重选过程。这个最合适的小区不一定是当前信号最好的小区,为什么呢?因为,比如UE处在一个小区的边缘,又在这两个小区之间来回走,恰好这两个小区又是属于不同的LA或者RA。这样,UE就要不停的发起位置更新,即浪费了网络资源,又浪费的UE的能量。因此,在所有小区中重选哪个小区是有一定规则的,这个规则会在后面详细描述。
当UE重选小区,选择了另外一个小区后,发现这个小区属于另外一个LA 或者RA,UE就要发起位置更新过程,使网络获得最新的UE的位置信息。UE通过系统广播信息中的SIB1发现 LA或者RA的变化。
如果位置登记或者更新不成功,比如当网络拒绝UE时。或者当前的PLMN出了覆盖区,UE可以进行PLMN重选,以选择另外一个可用的PLMN。
1.2.2 PLMN选择和重选
PLMN选择和重选的目的是选择一个可用的(就是能提供正常业务的),最好的PLMN。UE通过什么来达到这一目的呢?UE会维护一个PLMN列表,这些列表将PLMN按照优先级排列,然后从高优先级向下搜索,找到的自然是最高优先级的PLMN。另外,PLMN选择和重选的模式有两种,自动和手动。简而言之,自动选网就是UE按照PLMN的优先级顺序自动的选择一个PLMN,手动选网呢,将当前的所有可用网络呈现给用户,将权利给用户, 由用户选择一个PLMN。
1.2.3 小区选择和重选
当PLMN选定之后,就要进行小区选择,目的是选择一个属于这个PLMN的信号最好的小区。
首先,如果UE存有这个PLMN的一些相关信息,比如频率,扰码等。UE就会首先使用这些信息进行小区搜索(Stored information cell selection)。这样就可以较快的找到网络。因为,大多数情况,UE都是在同一个地点关机和开机,比如晚上关机,早晨开机等等。这些信息保存在SIM卡中或者在手机的non-volatile memory中。
1. 小区选择
小区选择的过程大致如下:
1) 小区搜索
小区搜索的目的是找到一个小区,尽管它可能不属于选择的PLMN的。小区搜索的步骤如下(当然,首先要锁定一个频率):
通过primary SCH,UE获得时隙同步。时隙同步后,就要进行帧同步。帧同步是使用secondary SCH的同步码实现的。这一过程同时也确定了这个小区的扰码组。然后, UE通过对扰码组中的每一个扰码在CPICH上相关,直到找到相关结果最大的一个。这就确定了主扰码。
显然,如果UE已经知道这个小区的一些信息,比如使用哪个频率,甚至主扰码,上述步骤就可以大大加速。
2) 读广播信道
UE从上述1)的步骤c中获得了PCCPCH的扰码,而PCCPCH的信道码是已知的,在整个UTRAN中是唯一的。UE就可以读广播信道的信息了。
l 读到MIB后,UE就可以判断当前找到的PLMN是否就是要找的PLMN,因为在MIB中有PLMN identity域,如果是, UE就根据MIB中包含的其他SIB的调度信息(scheduling information),找到其他的SIB并获得其内容。如果不是,UE只好再找下一个频率,又要从头开始这个过程(从小区搜索开始)。
l 如果当前PLMN是UE要找的PLMN,UE读SIB3,取得“Cell selection and re-selection info”,通过获取这些信息,UE计算是否满足小区驻留标准。如果满足,则UE认为此小区即为一个suitable cell。驻留下来,并读其他所需要的系统信息,随后UE将发起位置登记过程。
如果不满足上述条件,UE读SIB11,获取临区消息,这样UE就可以算出并判断临区是否满足小区选择驻留标准。
如果UE发现了任何一个临区满足小区驻留标准,UE就驻留在此小区中,并读其他所需要的系统信息,随后UE将发起位置登记过程。
如果UE发现没有一个小区满足小区驻留标准。UE就认为没有覆盖,就会继续PLMN选择和重选过程。
2. 小区重选
UE在空闲模式下,要随时监测当前小区和临区的信号质量,以选择一个最好的小区提供服务。这就是小区重选过程(cell reselection)。如果在Treselection时间内,小区重选条件得到满足,UE就选择这个小区, 驻留下来,读它的广播消息。 小区重选结束。
3. 离开连接模式的小区选择
当UE从连接模式回到空闲模式时,要做小区选择,以找一个合适的小区(suitable cell)。这个选择过程和普通的小区选择过程是一样的。不过此时候选小区就是连接模式时用到的小区。如果在这些小区中找不到合适的小区,应该使用stored information cell selection。
1.2.4 位置登记
这些过程请参见MM,GMM的过程。
1.3 无线资源管理流程
1.3.1 RRC连接建立流程
UE处于空闲模式下,当UE的非接入层请求建立信令连接时,UE将发起RRC连接建立过程。每个UE最多只有一个RRC连接。
当SRNC接收到UE的RRC CONNECTION REQUEST消息,由其无线资源管理模块(RRM)根据特定的算法确定是接受还是拒绝该RRC连接建立请求,如果接受,则再判决是建立在专用信道还是公共信道。对于RRC连接建立使用不同的信道,则RRC连接建立流程也不一样。
1. RRC连接建立在专用信道上
图6-4 RRC连接建立在专用信道上
信令流程说明:
1)UE在上行CCCH上发送一个RRC Connection Request消息,请求建立一条RRC连接;
2)SRNC根据RRC连接请求的原因以及系统资源状态,决定UE建立在专用信道上,并分配RNTI和L1、L2资源;
3)SRNC向Node B发送Radio Link Setup Request消息,请求Node B分配RRC连接所需的特定无线链路资源;
4)Node B资源准备成功后,向SRNC应答Radio Link Setup Response消息;
5)SRNC使用ALCAP协议发起Iub接口用户面传输承载的建立,并完成RNC于Node B之间的同步过程;
6)SRNC在下行CCCH向UE发送RRC Connection Setup消息;
7)UE 在上行DCCH向SRNC发送RRC Connection Setup Complete消息。
至此,RRC连接建立过程结束。
2. RRC连接建立在公共信道上
当RRC连接建立在公共信道上时,因为用的是已经建立好的小区公共资源,所以这里无需建立无线链路和用户面的数据传输承载,其余过程与RRC连接建立在专用信道相似。
1.3.2信令建立流程
信令建立流程是在UE与UTRAN之间的RRC连接建立成功后,UE通过RNC建立与CN的信令连接,也叫“NAS信令建立流程”,用于UE与CN的信令交互NAS信息,如鉴权、业务请求、连接建立等。
UE与CN的交互的信令,对于RNC而言,都是直传消息。RNC在收到第一条直传消息时,即:初始直传消息(Initial Direct Transfer),将建立与CN之间的信令连接,该连接建立SCCP之上。流程如图6-10所示:
图6-6 信令建立过程
具体流程如下:
1)RRC连接建立后,UE通过RRC连接向RNC发送初始直传消息(Initial Direct Transfer),消息中携带UE发送到CN的NAS信息内容。
2)RNC接收到UE的初始直传消息,通过Iu接口向CN发送SCCP连接请求消息(CR),消息数据为RNC向CN发送的初始UE消息(Initial UE Message),该消息带有UE发送到CN的消息内容。
3)如果CN准备接受连接请求,则向RNC回SCCP连接证实消息(CC),SCCP连接建立成功。RNC接收到该消息,确认信令连接建立成功。
4)如果CN不能接受连接请求,则向RNC回SCCP连接拒绝消息(CJ),SCCP连接建立失败。RNC接收到该消息,确认信令连接建立失败,则发起RRC释放过程。
信令连接建立成功后,UE发送到CN的消息,通过上行直传消息(Uplink Direct Transfer)发送到RNC,RNC将其转换为直传消息(Direct Transfer)发送到CN;CN发送到UE的消息,通过直传消息(Direct Transfer)发送到RNC,RNC将其转换为下行直传消息(Downlink Direct Transfer)发送到UE。
1.3.3 RAB建立流程
RAB是指用户平面的承载,用于UE和CN之间传送语音、数据及多媒体业务。UE首先要完成RRC连接建立,然后才能建立RAB。
RAB建立是由CN发起,UTRAN执行的功能,基本流程为:
首先由CN向UTRAN发送RAB指配请求消息,请求UTRAN建立RAB;
UTRAN中的SRNC发起建立Iu接口与Iub接口(Iur接口)的数据传输承载;
SRNC向UE发起RB建立请求;
UE完成RB建立,向SRNC回应RB建立完成消息;
SRNC向CN应答RAB指配响应消息,结束RAB建立流程。
当RAB建立成功以后,一个基本的呼叫即建立,UE进入通话过程。
根据无线资源使用情况(RRC连接建立时的无线资源状态与RAB建立时的无线资源状态),可以将RAB的建立流程分成以下三种情况:
1)DCH-DCH:RRC使用DCH,RAB准备使用DCH;
2)RACH/FACH-RACH/FACH:RRC使用CCH,RAB准备使用CCH;
3)RACH/FACH-DCH:RRC使用CCH,而RAB准备使用DCH。
下面给出以上第一种情况下的RAB建立流程的具体过程描述。
1. DCH-DCH
UE当前的RRC状态为专用传输信道(DCH)时,指配的RAB只能建立在专用传输信道上。根据无线链路(RL)重配置情况,RAB建立流程可分为同步重配置RL(DCH-DCH)与异步重配置RL(DCH-DCH)两种情况,二者的区别在于Node B与UE接收到SRNC下发的配置消息后,能否立即启用新的配置参数:
同步情况下,Node B与UE在接收到SRNC下发的配置消息后,不能立即启用新的配置参数,而是从消息中获取SRNC规定的同步时间,在同步时刻,同时启用新的配置参数;
异步情况下,Node B与UE在接收到SRNC下发的配置消息后,将立即启用新的配置参数。
(1) 同步重配置RL
在DCH-DCH同步情况下,需要SRNC 、Node B与UE之间同步重配置RL:
Node B在接收到SRNC下发的重配置RL消息后,不能立即启用新的配置参数,而是准备好相应的无线资源,等待接收到SRNC下发的重配置执行消息,从消息中获取SRNC规定的同步时间;
UE在接收到SRNC下发的配置消息后,也不能立即启用新的配置参数,而是从消息中获取SRNC规定的同步时间;
在SRNC规定的同步时刻,Node B与UE同时启用新的配置参数。
下面给出RAB建立流程中DCH-DCH同步重配置RL的过程。
图6-7 RAB建立流程(DCH-DCH,同步)
信令流程说明:
1)CN向UTRAN发送RANAP协议的RAB指配消息Radio Access Bearer Assignment Request,发起RAB建立请求;
2)SRNC接收到RAB建立请求后,将RAB的QoS参数映射为AAL2链路特性参数与无线资源特性参数,Iu接口的ALCAP根据其中的AAL2链路特性参数发起Iu接口的用户面传输承载建立过程;
3)SRNC向属下的Node B发送NBAP协议的无线链路重配置准备Radio Link Reconfiguration Prepare消息,请求属下的Node B准备在已有的无线链路上增加一条(或多条)承载RAB的专用传输信道(DCH);
4)Node B分配相应的资源,然后向所属的SRNC发送Radio Link Reconfiguration Ready消息,通知SRNC无线链路重配置准备完成;
5)SRNC中Iub接口的ALCAP发起Iub接口的用户面传输承载建立过程, Node B与SRNC通过交换DCH帧协议的上下行同步帧建立同步;
6)SRNC向属下的Node B发送无线链路重配置执行消息Radio Link Reconfiguration Commit;
7)SRNC向UE发送RRC协议的RB建立消息Radio Bearer Setup;
8)UE执行RB建立后,向SRNC发送无线承载建立完成消息Radio Bearer Setup Complete;
9)SRNC接收到无线承载建立完成的消息后,向CN回应RAB指配响应消息Radio Access Bearer Assignment Response,结束RAB建立流程。
(2) 异步重配置RL
在DCH-DCH异步情况下,不要求SRNC 、Node B与UE之间同步重配置RL:Node B与UE在接收到SRNC下发的配置消息后,将立即起用新的配置参数。
下面给出RAB建立流程中DCH-DCH异步重配置RL的例子。
图6-8 RAB建立流程(DCH-DCH, 异步)
信令流程说明:
1)CN向UTRAN发送RANAP协议的RAB指配消息Radio Access Bearer Assignment Request,发起RAB建立请求;
2)SRNC接收到RAB建立请求后,将RAB的QoS参数映射为AAL2链路特性参数与无线资源特性参数,Iu接口的ALCAP根据其中的AAL2链路特性参数发起Iu接口的用户面传输承载建立过程;
3)在异步情况下,无线重配置无需同步,SRNC向属下的Node B发送NBAP协议的无线链路重配置请求Radio Link Reconfiguration Request消息,请求属下的Node B在已有的无线链路上建立新的专用传输信道(DCH);
4)Node B接收到无线链路重配置请求消息后,即分配相应的资源,然后向所属的SRNC发送Radio Link Reconfiguration Response消息,通知SRNC无线链路重配置完成;
5)SRNC中Iub接口的ALCAP发起Iub接口的用户面传输承载建立过程, Node B与SRNC通过交换DCH帧协议的上下行同步帧建立同步;
6)SRNC向UE发送RRC协议的无线承载建立消息Radio Bearer Setup;
7)UE执行RB建立后,向SRNC发送无线承载建立完成消息Radio Bearer Setup Complete;
8)SRNC接收到无线承载建立完成的消息后,向CN回应RAB指配响应消息Radio Access Bearer Assignment Response,结束RAB建立流程。
1.3.4 呼叫释放流程
呼叫释放流程也就是RRC连接释放流程。RRC连接释放流程分为两种类型:UE发起的释放和CN发起的释放。两种释放类型的区别主要在于高层的呼叫释放请求消息由谁先发出,但最终的资源释放都是由CN发起的。
当CN决定释放呼叫后,将向SRNC发送IU RELEASE COMMAND消息。SRNC收到该释放命令后,有如下操作步骤:
1 )向CN返回IU RELEASE COMPLETE消息;
2 )发起IU接口用户面传输承载的释放;
3 )释放RRC连接。
RRC释放就是释放UE和UTRAN之间的信令链路以及全部无线承载。根据RRC连接所占用的资源情况,可进一步划分为两类:释放建立在专用信道上的RRC连接和释放建立在公共信道上的RRC连接。
1. 释放建立在专用信道上的RRC连接
图6-10 释放建立在专用信道上的RRC连接
流程描述:
1) RNC向UE发送RRC连接释放消息RRC Connection Release;
2) UE向RNC返回释放完成消息RRC Connection Release Complete;
3) RNC向Node B发送无线链路删除消息Radio Link Deletion,删除Node B中的无线链路资源;
4) Node B资源释放完成后,向RNC返回释放完成消息Radio Link Deletion Response;
5) RNC使用ALCAP协议发起IUB接口用户面传输承载的释放。
最后RNC再发起本端L2资源的释放。至此,RRC释放过程结束。
2. 释放建立在公共信道上的RRC连接
释放建立在公共信道上的RRC连接时,因为此时用的是小区公共资源,所以直接释放UE就可以了,无需释放Node B的资源,当然也没有数据传输承载的释放过程。
1.3.5切换流程
切换过程是移动通信区别于固定通信的一个显著特征之一, 当UE使用的小区或制式(FDD ,TDD)发生变化时,我们就说UE发生了切换。 WCDMA支持的切换包括软切换,硬切换,前向切换和系统间切换。软切换和硬切换主要是由网络侧发起,前向切换主要是UE发起,而系统间切换既有网络侧发起的情况,又有UE发起的情况。发生切换的原因包括UE的移动,资源的优化配置,人为干预等。
1. 软切换
在WCDMA中,由于相邻小区存在同频的情况,UE 可以通过多条无线链路与网络进行通信,在多条无线链路进行合并的时候,通过比较,选取信号较好的一条,从而达到优化通信质量的目的,只有FDD制式才能进行软切换。根据小区之间位置的不同,软切换可以分为几种情况。第一种情况, Node B内不同小区之间。这种情况,无线链路可以在Node B内,也可以到SRNC再进行合并,如果在Node B内部就完成了合并,我们称之为更软切换;第二种情况,同一RNC内不同Node B之间;还有不同RNC之间。
软切换中一个重要问题就是多条无线链路的合并,WCDMA中使用宏分集(MACRO DIVERSITY)技术对无线链路进行合并,就是根据一定的标准(如误码率)对来自不同无线链路的数据进行比较,选取质量较好的数据发给上层。
在软切换中,关于邻近小区有几个重要的概念:
1 )活动集,指的是UE当前正在使用的小区的集合,软切换的执行结果就表现在活动集中小区增加或减少。
2 )观察集,UE根据UTRAN给的邻近小区信息,正在观察但不在活动集中的小区,UE对观察集中的小区进行测量,当测量结果符合一定的条件时,这些小区可能被加入活动集,所以有时也称为候选集;
3 )已检测集,UE已检测到,但既不属于活动集也不属于观察集的小区,UTRAN可以要求UE报告已检测集的测量结果;由于它们不属于邻近小区列表,所以有时也称之为未列出集。
软切换的过程可以分为以下几个步骤:
1 )UE根据RNC给的测量控制信息, 对同频的邻近小区进行测量,测量结果经过处理后,上报给RNC;
2 )RNC对上报的测量结果和设定的阈值进行比较,确定哪些小区应该增加,哪些应该删除;
3 )如果有小区需要增加,先通知Node B准备好;
4 )RNC通过活动集更新消息,通知UE增加和/或删除小区;
5 )在UE成功进行了活动集更新后,如果删除了小区,则通知Node B释放相应的资源。
在进行软切换的过程中,原来的通信不受影响,所以能够完成从一个小区到另一个小区的平滑切换。
2. 硬切换
当邻近小区属于异频小区时,不能进行软切换,这时可以进行硬切换,硬切换过程就是先中断跟原来小区的通信,然后再从新的小区接进来,因此它的性能不如软切换,所以一般在不能进行软切换的时候,才会考虑硬切换。
硬切换的目标小区可以没有经过测量,适合于紧急情况下的硬切换,失败率较高;更常见的硬切换同样也要对目标小区先进行测量,但一般UE只配一个解码器,不能同时对两个频点的信号进行解码,所以为了UE能进行异频测量,在WCDMA中引入了压缩模式技术。
图6-6 压缩模式原理图
压缩模式技术的基本原理就是,Node B在发送某些帧(每10ms 发送的数据为一帧)的时候,加大发送速率,用少于10ms的时间发送完原来需要10ms的数据,那么空出来的时间,就让UE进行异频测量。具体采用什么方式和什么时间来加大发送速率,由RNC进行控制。
跟软切换类似,硬切换根据原小区和目标小区的位置关系,分为以下几种:
1)同一个小区内,FDD和TDD方式之间的硬切换;
2 ) Node B内的小区之间;
3 )同一RNC内不同Node B的小区之间;
4 )不同RNC的小区之间。
通常不同RNC之间发生硬切换时,两个RNC之间都存在IUR接口,否则就需要通过伴随迁移(RELOCATION)来完成硬切换。
Uu接口有5个信令过程都能够完成硬切换:
1 )物理信道重配置(PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATION );
2 )传输信道重配置(TRANSPORT CHANNEL RECONFIGURATION);
3 )RB建立过程(RADIO BEAR SETUP );
4 )RB释放过程(RADIO BEAR RELEASE);
5 )RB重配置过程(RADIO BEAR RECONFIGURATION)。
下图以物理信道重配置为例给出不同Node B之间小区硬切换的信令过程:
图6-7 硬切换流程图
信令流程描述:
1)SRNC向目标小区所在的Node B发送消息Radio Link Setup Request,要求其建立一条无线链路;
2)目标小区所在的Node B向SRNC应答消息Radio Link Setup Response,表明无线链路建立成功;
3)SRNC采用ALCAP协议建立SRNC和目标Node B的IUB接口传输承载,并且进行FP同步;
4)SRNC通过下行DCCH信道向UE发送消息Physical Channel Reconfiguration,消息中给出目标小区的信息;
5)在UE从原小区切换到目标小区后,原小区Node B会检测到无线链路失去联系,于是向SRNC发消息Radio Link Failure Indication,指示无线链路失败;
6)UE在成功切换到目标小区后,通过DCCH向SRNC发送消息Physical Channel Reconfiguration Complete,通知SRNC物理信道重配置完成;
7)SRNC向原小区所在的Node B发送消息Radio Link Deletion Request,删除原小区的无线链路;
8)原小区所在的Node B完成无线链路资源删除后,向SRNC应答消息Radio Link Deletion Response;
9)SRNC采用ALCAP协议释放SRNC和原小区所在Node B的IUB接口的传输承载。
3. 前向切换
RRC连接移动性管理中,前向切换是其中的一部分。前向切换分为小区更新和URA更新,主要用于当UE位置发生改变时及时更新UTRAN侧关于UE的信息,还可以监视RRC的连接、切换RRC的连接状态,另外还有错误通报和传递信息的作用。不管是小区更新还是URA更新,更新过程均是由UE主动发起的。
l 小区更新
处于CELL_FACH、CELL_PCH或URA_PCH状态的UE都可能发起小区更新过程,对不同的连接状态,会有不同的小区更新原因,小区更新流程也不同。
1. 如果小区更新原因是周期性小区更新,且UTRAN侧不给UE分配新的CRNTI或URNTI,其流程如图6-22所示:
图6-8 小区更新过程
具体流程如下:
1)UE从CCCH向UTRAN发送CELL UPDATE消息。
2)UTRAN收到UE的CELL UPDATE消息处理完成后给UE发应答消息CELL UPDATE CONFIRM。UTRAN侧结束本次小区更新。UE收到CELL UPDATE CONFIRM消息后结束本次小区更新。
2. 如果小区更新的原因是因为有上行数据传输,或者是对寻呼的响应,UTRAN侧没有给UE分配CRNTI或URNTI,也没有指示相关物理信道信息,并且UE中保存的TFS/TFCS与系统信息中广播的PRACH/SCCPCH的TFS/TFCS相同;如果小区更新的原因是因为有上行数据,或者是对寻呼的响应,或者是小区重选,UTRAN侧给UE分配了CRNTI或URNTI,但没有指示相关物理信道信息,并且UE中保存的TFS/TFCS与系统信息中广播的PRACH/SCCPCH的TFS/TFCS相同,其流程中伴随有物理信道重配置。
3. 如果小区更新的原因是因为有上行数据传输,或者是对寻呼的响应,UTRAN侧没有给UE分配CRNTI或URNTI,也没有指示相关物理信道信息,并且UE中保存的TFS/TFCS与系统信息中广播的PRACH/SCCPCH的TFS/TFCS不同;如果小区更新的原因是因为有上行数据,或者是对寻呼的响应,或者是小区重选,UTRAN侧给UE分配了CRNTI或URNTI,但没有
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