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WCDMA网络规划系列培训教材（基础篇）无线网络技术目 录第一章 RNC接口与协议31.1 概述31.2 Iu接口与协议51.2.1 Iu-CS协议结构61.2.2 Iu-PS协议结构71.2.3 Iu-BC协议结构81.2.4 RANAP协议81.2.5 Iu UP协议91.3 Iur接口与协议101.3.1 RNSAP协议111.3.2 FP协议111.4 Iub接口与协议121.4.1 NBAP协议131.4.2 FP协议131.5 Uu接口与协议151.5.1 MAC协议161.5.2 RLC协议171.5.3 PDCP协议191.5.4BMC协议201.5.5 RRC协议21第二章 信令流程232.1 RRC连接管理流程232.1.1 RRC连接建立242.1.2 RRC连接释放252.1.3 RRC连接重建立262.1.4 寻呼流程272.2测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释放322.3.3 RAB修改352.4 前向切换流程362.5 软切换流程382.6 硬切换流程412.7 系统间切换流程452.7.1 CS域系统间切换452.7.2 PS域系统间切换492.8 Iu口控制面重定位流程51第一章 RNC接口与协议1.1 概述RNC属于UTRAN（UMTS地面无线接入网络）的一部分，UTRAN无线接入网络包括一个或多个无线网络子系统（RNS），一个RNS由一个RNC和一个或多个Node B构成。RNC和Node B之间通过Iub口相连，为了宏分集的需要，RNC之间也可通过Iur接口相连。每个RNS负责管理所辖的小区等无线资源。RNC在网络中的位置以及与周围网元之间的关系如图1.1-1所示，除了Iu-CS和Iu-PS外，每个RNC在Iu口上还可以和一个或多个广播短消息中心CBC相连，这个接口也称作Iu-BC接口，在图中省略没有画出。图1.1-1 UTRAN结构图RNC无线网络控制器主要负责无线资源的管理。它一面通过Iu接口同电路域和分组域核心网相连；一面负责管理和控制Node B，并负责空中接口与UE之间的L1以上的协议处理。在无线接入网络中，它处于承上启下的关键地位。在逻辑上，它和GSM中的BSC相对应。对于RNC来说，它可以具有以下几种角色：CRNC：对于某个Node B来说，直接控制它的RNC就是控制RNC（CRNC），CRNC负责所管理Node B和小区的无线资源（码资源等）的分配，负责它们的接纳控制、负载控制和拥塞控制。SRNC（服务RNC）：对于一个用户UE来说，当它与UTRAN之间处于连接状态时，负责Iu接口直接与CN连接的RNC即SRNC，SRNC保留有UE的上下文信息，同时负责与UE之间空中接口L1以上包括MAC、RLC、RRC等协议的处理，负责UE的切换决策、外环功率控制、无线接入承载参数到空中接口传输信道参数的映射等功能。一个UE有且只有一个SRNC。DRNC（Drift RNC）：当一个处于连接状态的UE，需要使用非SRNC控制的Node B的小区资源以接入一个新的无线链路时，SRNC需要向控制该Node B的RNC协商请求为UE分配无线链路资源。这个RNC即DRNC，它帮助SRNC为连接中的UE分配和管理无线资源。在网络结构中，它就好像提供了一个Iub口的延伸，在具体处理中，它不处理任何L2以上的协议，只是在所控制的Node B和SRNC之间进行透明的数据转发。这也是DRNC与SRNC之间相互区别的一个鲜明特征。对于一个连接中的UE来说，它可以有零个，一个或多个DRNC，一个DRNC也可以向SRNC提供多条无线链路，一般来讲，为了节省地面传输资源，此时这些无线链路的分集和合并由DRNC负责。UTRAN接口的协议模型如图1.1-2所示。图1.1-2 UTRAN接口模型协议接口模型结构基于层面分离的思想。水平上它分为传输网络层和无线网络层两层。UTRAN协议中主要规定了无线网络层的标准和功能，而传输网络层主要使用其它标准的传输技术，在R99中传输网络层使用ATM技术，在R4、R5中，IP传输将被引入。垂直面上，UTRAN的协议接口模型又可以分为控制面、用户面、传输网络控制面以及传输网络用户面。控制面包含了UTRAN有关的控制信令，例如Iu口的RANAP， Iur口的RNSAP以及Iub口的NBAP这些应用部分协议，另外还有承载这些应用协议的信令承载，R99中一般使用ATM宽带信令，以后也可采用IP信令。这些应用层协议主要用来为UE创建无线接入承载、无线承载、无线链路等用户数据传输所必须的资源。用户面主要用于在UE和核心网之间转发话音、数据等用户数据，它主要包括各个接口上的帧协议处理，以及媒体访问控制、链路控制等工作。传输网络控制面主要负责传输层的控制信令。它不包含任何无线网络层的信息，它包含ALCAP协议以及承载它的信令承载协议。传输网络控制面是联系控制面和用户面的纽带，它可以使控制面不关心用户面所使用的具体的传输协议，帮助保持无线网络层和传输网络层的独立性和无关性。用户面的数据承载、应用协议的信令承载等也都属于传输网络用户面。一般来讲，用户面的数据承载直接由传输网络控制面实时控制，而信令承载的控制则主要通过O&M的配置。1.2 Iu接口与协议图1.2-1 Iu接口示意图Iu接口是UTRAN与CN之间的接口，Iu口可以分为三类：Iu-PS、Iu-CS以及Iu-BC。Iu-PS是与分组域（PS）核心网之间的接口；Iu-CS是与电路域（CS）核心网之间的接口；Iu-BC是与广播域核心网之间的接口。其中CN侧Iu-CS和Iu-PS既可以独立在不同的设备中，也可以组合在一个设备中。无论CN是分离式还是组合式结构，RNC面向PS和CS域，在用户面有各自独立的用户数据连接，在控制面有各自独立的SCCP连接。对于PS和CS域，每个RNC最多只能连接到一个CN接入点；而对于BC域，每个RNC可以连接到多个接入点。1.2.1 Iu-CS协议结构图1.2-2 Iu-CS接口协议栈示意图Iu-CS整个接口协议栈的结构如图1.2-2所示。它的控制面、用户面、传输网络控制面共享ATM传输。根据规范有关要求，Iu 的物理层接口一般采用STM1，STM4和E1。Iu-CS的控制面协议栈包括RANAP，它构筑在宽带七号信令之上。各个协议层次依次为信令连接控制部分SCCP，消息传递部分MTP3B，信令ATM适配层。信令ATM适配层又可进一步分为SSCF、SSCOP以及AAL5等几层。其中SSCF除将SCCP映射到SSCOP外，还提供SAAL连接管理、链路状态以及远端处理器状态监视等功能；SSCOP负责建立和释放连接，保证信令消息的可靠传输；AAL5则将上层协议适配到底层ATM信元。Iu-CS的传输网络控制面协议栈包括AAL2连接建立的信令协议Q.2630.1和Q.2150.1，它们也承载在宽带七号信令之上。Iu-CS用户面协议栈包括Iu用户面协议和AAL2。1.2.2 Iu-PS协议结构图1.2-3 Iu-PS接口协议示意图Iu-PS的接口协议与Iu口的类似，它包括控制面和用户面两个面，也都承载在ATM之上，物理层要求和Iu-CS相同。Iu-PS的控制面协议栈与Iu-CS不同的是，将IP信令作为一种可以替换宽带七号信令的选择，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网上传递各种信令的协议栈，M3UA则提供了SCCP到SCTP的适配功能。Iu-PS用户面协议栈包括一个透明的Iu UP协议栈以及GTP-U加上IPOA。GTP-U提供了在IP地址上复用多个用户的隧道功能。对于Iu-PS来说，它不包括传输网络控制面，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协议结构图1.2-4 Iu-BC接口协议示意图Iu-BC接口只有一个面，它主要包括SABP协议，承载在TCP之上。SABP协议与GSM中BSC与CBC之间的接口协议基本相当，主要功能包括小区广播短消息的添加、删除以及状态查询等。1.2.4 RANAP协议RANAP的主要功能包括全局控制和非全局控制两部分：全局控制：1）过载控制：该项功能主要在CN和UTRAN之间互相传递相互之间的过载信息，以便对端控制流量，它主要用于控制信令过多引起的过载，例如控制面信令处理器过载、Iu接口信令链路过载等。2）复位：该项功能被CN和UTRAN用于在发生异常时，通知对方复位Iu接口相关的所有资源。非全局控制：1）RAB管理功能：这项功能包括RAB建立、更改、删除。在RAB建立的同时有可能因为无线接入资源紧张而需要进行排队和强拆。2）重定位：该项功能主要处理SRNS重定位、硬切换以及与GSM间的系统间切换等。SRNS重定位指SRNS功能从SRNC到DRNC的转移，在转移前，所有的无线链路已经转移到了DRNC中，因此在SRNS重定位后，并不改变无线资源，也不中断用户的业务。RNS之间的硬切换主要用于在SRNS功能向DRNS转移的同时，改变无线资源，并发生短暂的业务中断，这种切换和GSM的BSC间切换基本一致。3）Iu接口信令管理：包括Iu接口信令连接的建立和释放。Iu接口信令连接的建立实际上借助于SCCP实现，因此在RANAP中并没有显示信令，但一些初始直传消息可能借助于SCCP的连接建立请求消息发送给CN。4）数据流量报告：出于计费的需要，在CN主动要求下或者在Iu接口连接释放的时候，RNC需要向CN报告没有成功发送的数据流量。5）COMMON ID功能：该项功能用于CN通知UTRAN有关UE的IMSI等永久标识信息，以便UTRAN在组合寻呼时使用。6）寻呼功能：该功能用于CN寻呼一个处于空闲状态的UE，也就是寻呼被叫。如果到该UE已经有其它CN域的连接存在，UTRAN可以使用组合寻呼功能，从专用信道寻呼该UE。组合寻呼可以由CN进行控制使用还是不使用。7）调用跟踪功能：出于安全性等原因，CN可以使用这项功能要求UTRAN记录一个指定用户的所有活动。8）信令直传功能：该项功能用于透明传输UE和CN之间的非接入层NAS消息。9）安全控制功能：这项功能用于控制UTRAN是否进行消息完整性检查、信息加密，以及完整性检查和信息加密所使用的密钥和加密算法。10）位置报告功能：该项功能是位置服务所需要的功能，可以用于CN向UTRAN要求报告UE当前所处的位置。1.2.5 Iu UP协议Iu UP协议的主要用途是在Iu接口传递RAB相关的数据。Iu UP协议的设计独立于具体的CN域。Iu UP协议包括两种模式，一种是透明模式，对时延不作特殊要求，协议不作任何处理。一般用于分组域类似于Interactive和Background等实时性不强，延迟不作要求的业务；另外一种是支持模式，支持模式下，一般预定义SDU的大小。支持模式则主要用于Conversational以及Streaming类的业务。在支持模式下，UP被用于SDU传输组合格式的协商、预定义大小的SDU的数据成帧、CRC校验、速率控制、传输时间调整等功能。这些功能主要是为了应付实时业务的需要，目前一般被用于Iu-CS的AMR语音数据的传输。预定义SDU大小支持模式下Iu UP主要包括NAS特定功能、帧处理功能和过程控制功能。1NAS特定功能（1）负责帧编号的一致性检查和负载的“有限操作”。 例如当帧号与时间无关时（此时TafficClass为Background 或 Interactive），如果检测到帧丢失，即在收到的按顺序排列的帧编号序列中发现了间隔，就应当报告给过程控制功能。（2）负责检查和计算Iu UP帧的有效负载部分的CRC。（3）帧的质量分类处理。（4）通过交换Iu UP帧有效负载的Iu数据流块和上层交互。需要时也做Iu UP帧有效负载的填充和去除填充工作。（5）为过程控制功能提供访问上层的服务。2过程控制功能（1）初始化：控制在预定义SDU长度的支持模式下需要的初始化信息交换的过程。这些信息包括用到的RFCI集合，且持续到连接终止或下一次初始化过程开始。这个过程也用来协商相关RAB请求的Iu UP模式版本。（2）速率控制： 在Iu UP上控制可控速率范围内被许可的速率的过程。这套（许可）速率集被RFCI指示符和在（适用时）下行链路上的发送间隔表示。（3）时间校准： 控制穿越Iu、去RNC的下行数据链路时机的过程。（4）错误事件处理：控制在Iu上的、和错误状况检测有关的信息交换的过程。3帧处理功能（1）负责对Iu UP协议帧的不同部分执行装帧和拆帧。（2）处理Iu UP协议帧的不同部分，将控制域置上正确的值，包括对帧序号的处理等。（3）确保帧的控制部分是语义正确的，负责和传输层交互，负责Iu UP帧头的CRC检查，抛弃掉Iu UP帧头部有CRC检查错误的帧。1.3 Iur接口与协议图1.3-1 Iur接口示意图Iur接口的接口协议栈如图1.3-1所示。它的接口协议栈同Iu口基本相同，它的主要作用是支持RNC之间的软切换。RNSAP主要包括四种主要的功能，RNC之间的移动性管理功能、专用信道数据传输功能、公共信道数据传输功能以及全局资源管理功能。RNC之间的移动性管理功能主要包括SRNC重定位、RNC之间的小区和UTRAN注册区的更新、RNC之间的寻呼、协议错误报告等功能。专用信道数据传输主要用于在两个RNC之间传输专用信道数据。它主要使用和Iub口一样的数据帧协议进行数据传输，并通过AAL2控制信令建立数据传输所需要的地面承载。它的具体功能包括在DCH状态下为软硬切换建立更改和释放专用信道、建立和释放Iur口专用传输信道的建立和释放、SRNC和DRNC之间的DCH传输信道块的传输、DRNS的无线链路管理等。公共信道数据传输功能包括建立和释放Iur口公共信道数据流传输所需的传输连接、MAC-d（SRNC）和MAC-c（DRNC）功能的分离（由DRNC负责下行数据传输的调度）、MAC-d（SRNC）和MAC-c（DRNC）之间的流量控制。全局资源管理功能则包括RNC间小区测量信息的传递、RNC间的Node B定时信息的传递等。1.3.1 RNSAP协议RNSAP协议主要提供一个SRNC控制和管理CRNC及管辖下各Node B控制通道的接口规范，其基本相当于NBAP协议在Iur口的延伸。RNSAP协议的主要功能如下：1上下行信令传递。2无线链路建立、增加、删除、强拆等。3无线链路的同步和异步重配置。4跨Iur口的专用测量、报告等。5跨Iur口的下行功率控制。6 公共信道资源建立、删除。1.3.2 FP协议Iur FP协议主要实现在Iur口上公共和共享信道数据和流控信息以及专用信道数据和控制帧的数据传输，它主要包括以下功能：1Iur口RACH信道数据的成帧与解帧。2Iur口FACH信道数据的成帧与解帧。3Iur口DSCH信道数据的成帧与解帧。4Iur口CPCH信道数据的成帧与解帧。5Iur口FACH信道流控信息的成帧与解帧。6Iur口DSCH信道流控信息的成帧与解帧。7Iur口DCH信道数据和控制帧的数据传输。8Iur口DCH信道数据的宏分集处理。1.4 Iub接口与协议图1.4-1 Iub接口示意图Iub口的接口协议栈如上图所示。它与其它接口协议栈的主要区别在于控制面信令承载以及传输网络控制面所用的信令承载采用了ATM的UNI信令，在这里Node B代表了ATM协议中的用户概念。1.4.1 NBAP协议图1.4-2 Iub接口逻辑模型图为了使运营商能够通过开放接口降低运营成本，UMTS协议中将Iub口也定义为了开放式接口。由于一般情况下，基站的操作维护是由RNC或者BSC所控制，而操作维护往往和基站的具体物理实现相关，因此在GSM时代，Abis口基本上是不开放的，UMTS为了达到Iub口开放的目标，于是将与实现相关的操作维护和逻辑操作维护分开，并建立了如上图所示的Iub口逻辑模型。在图1.4-2中，每个Node B控制着若干个cell，保存着Node B下有关的各个公共传输信道的属性信息以及呼叫状态下的通信上下文信息（一般对应着一个UE）。在与RNC的接口上，它由控制端口、通信端口以及各种公共和专用传输信道传输端口。一般通过某个通信端口控制的若干个Node B的通信上下文相关的DCH，DSCH数据传输端口一起组成一个业务终结点。这个控制端口可以和GSM的操作维护时隙相类比；通信端口可以和GSM的LAPD时隙相对比；其它信道端口则和GSM的其它业务时隙相类比。NBAP协议的功能主要包括Node B逻辑操作维护功能以及专用NBAP功能。Node B逻辑操作维护功能主要包括公用过程和全局过程，公用过程指小区、公共信道的建立、重配置和释放以及小区和Node B相关的一些测量控制；全局过程指故障管理功能，包括资源状况指示、资源的闭塞、解闭塞、复位等。专用NBAP功能主要包括无线链路的增加、删除和重配置、无线链路相关测量的初始化和报告、无线链路故障管理等功能。1.4.2 FP协议FP协议是应用于Iub口的帧协议，主要实现以下功能：1用户数据传输：处理在FP上传输的用户数据和信令，处理数据的装帧、拆帧、发送、接收、CRC计算与校验，宏分集的处理等。2节点同步：由于RNC和Node B分别采用自己的时钟源，所以在无线链路建立之初，节点同步的工作主要是为了获得RNC和Node B公共的时序参考，得到从RNC到Node B之间的传输延迟而进行的操作。3传输信道同步：该机制定义了在RNC和Node B之间的帧传输同步。提供了UTRAN和UE间的一个L2层公共帧编号（CFN）。在无线链路建立之初，需要得到RNC上的时间和Node B上CFN之间的对照关系，需要由RNC主动对Node B进行同步，根据Node B的返回帧确定定时关系。4时间调整：由于RNC和Node B分别采用自己的时钟源，以及在处理时由于不同业务的耗时不同导致RNC发出的数据不能落在Node B的接收窗口内，导致RNC和Node B之间要重新进行对CFN的调整，以及对RNC发送FP帧的发送时间的调整。5上行外环功控：在WCDMA中，由于所有的用户都使用相同的频率同时发送信息，彼此之间相互干扰。因为传播路径的不同，基站接收到靠近基站的用户发送的信号比远离基站的用户发射的信号强，因此远端的用户信号被近端的用户所覆盖。为了消除这种远近效应，则必须进行功率控制。外环功率控制是功率控制的一个步骤，它是靠FP帧传给Node B的。实现中FP通过计算收到的FP帧中TB块的错误率，调用控制面提供的外环功控算法，得到内环功控所需的SIRtarget，发送给Node B，触发Node B中的上行内环功控，使其调整UE的发射功率。从而使RNC中收到的FP帧中的TB块的错误率达到要求。6DSCH TFCI信令：因为PDSCH信道并不携带物理层的控制信息，而是由相对应的DPCCH携带，以指示PDSCH的传输格式；所以其的TFCI要通过DSCH TFCI信令发送给Node B。7无线接口参数更新：无线接口参数更新主要用于根据具体物理信道上映射的传输信道TFC引起的速率变化，动态更新DPDCH与DPCCH上的TPCbit之间的POWER OFFSET，以尽量保证小区内功率的利用率。1.5 Uu接口与协议图1.5-1 Uu接口示意图Uu接口的协议栈如图1.5-1所示。空中接口由下至上协议栈依次为L1物理层协议、L2 MAC、RLC、PDCP、BMC协议和L3 RRC协议。其中L1向MAC提供传输信道服务，传输信道主要定义为数据如何和以什么样的特征进行传输，例如传输的时间间隔、每个时间间隔内传输块的大小、多少等。MAC向RLC提供逻辑信道服务，逻辑信道服务可以归结为传输何种类型的数据，因此它一般可以分成控制和业务两种大的类型。RLC一般可以分成透明、无应答、应答三种模式，在控制面它向RRC提供信令无线承载服务；在用户面它和PDCP一起提供业务无线承载服务并向BMC提供信息广播和多播所需的业务接入功能。PDCP一般只存在于分组域，它主要用于将不同类型的网络层协议适配到无线接口，并通过头压缩等算法提高信道的利用率。BMC主要用于在无线接口传递广播和多播信息。在R99中唯一定义的广播服务，就是从GSM继承而来的小区广播短消息。RRC协议主要用于向非接入层提供服务，例如用于将呼叫控制、会话管理、移动性管理等消息封装之后在控制接口传输，此外RRC还提供对以下各层协议的控制和管理功能。1.5.1 MAC协议图1.5-2 MAC-b示意图图1.5-3 MAC-c/MAC-d示意图MAC-b实体处理广播信道BCH。一般在UTRAN侧每个小区仅有一个。MAC-c/sh实体处理公共和共享信道，例如PCH、FACH、RACH、CPCH、DSCH等。一般在UTRAN侧每个小区仅有一个。MAC-d实体处理专用信道DCH，一般一个UE一个。MAC的功能包括：1将逻辑信道映射到合适的传输信道。2根据瞬时速率，为传输信道选择合适的传输格式。3在一个UE的不同数据流间进行优先级调度。4在不同UE的数据流之间进行优先级动态调度。5公共传输信道或专用传输信道上发送的上层数据的复用和解复用。6在公共信道上提供UE的标识。7传输流量监视。MAC在接收RLC PDU的同时接收RLC发送BUFFER的状态，基于该信息，RRC执行UE的RRC连接状态切换判断。8动态信道切换。9加密：提供透明RLC模式时，信道的加密工作。10RACH发射时，接入服务级别ASC的选择，该功能仅在UE上有效。1.5.2 RLC协议RLC协议主要提供用户和控制数据的分段和重传服务。RLC主要包括透明、无应答、应答等三种模式。它的结构如下：图1.5-4 RLC示意图对于所有RLC模式，CRC错误检测功能由物理层提供。在透明模式下，在SDU前RLC不加入任何协议开销。错误的PDU将被丢弃或被标志成错误。使用透明模式的一般是实时的或者流类业务。在特殊情况下，也需要一些受限的分段和重组功能。在无应答模式下，没有任何重传机制，并不保证数据传输的正确性。接收的时候，错误的PDU将被丢弃或被标志成错误。对于发送端，一般使用基于时间的丢弃功能，超时没有发送的数据将被丢弃。PDU的头上包含有序列号，以便接收端检查高层PDU的完整性。此 外无应答模式下，也提供分段和重组功能。无应答模式实体是单向的，因为发送和接收实体间不需要交换任何信息。使用无应答模式的典型应用包括VOIP， 以及小区广播业务，部分RRC信令也使用无应答模式。在应答模式下，自动重发机制ARQ被用来保证数据传输的正确性。RRC可以通过配置重传次数在传输质量和传输延迟之间取得折中。在应答模式下，一旦SDU被发送端丢弃，一般必须通过移动窗口命令通知对端丢弃所有该SDU相关的PDU。应答模式的RLC实体是双向的，两个方向上需要交换数据是否正确接收的信息，以便当数据发送失败时组织重传或者通知对方收发是否成功的信息。应答模式RLC可以被配置成支持按序还是不按序投递。使用应答模式的典型业务主要是分组类型的业务，例如WEB浏览，EMAIL下载等，此外大部分RRC信令也采用AM模式传输。RLC的主要功能包括：1分段和重组。这个功能将上层PDU适配到与传输信道块相匹配的PDU去（扣除MAC头的大小）。2串接功能。这个功能可以将多个SDU串接起来发送。3填充功能。当PDU没有填满时，可以通过增加填充BIT来充满PDU。4用户数据传输。5错误检测。6高层PDU的按序投递。7重复检测。8流量控制。9序列号检查。10数据信息加密。11数据传输的挂起和恢复功能。1.5.3 PDCP协议PDCP的引入主要是为了将不同的网络层协议适配到空中接口，并提高信道的利用率。它的结构如下：图1.5-5 PDCP示意图PDCP主要包括三种类型的实体，分别和RLC的TM、UM、AM等模式相对应。PDCP的主要功能包括：1 协议控制信息的压缩：例如IP的头压缩功能，RFC2507。2 用户数据传输。3 支持无损SRNS重定位。1.5.4 BMC协议BMC协议用于将来自于广播域的广播和多播业务适配到空中接口。它主要使用RLC的UM模式，进而映射到CTCH逻辑信道，映射到FACH传输信道。它的主要功能如下：1小区广播信息的存储。2业务量监测和CBS无线资源请求。3BMC消息的调度。4BMC消息的发送。5将收到的BMC消息传递给上层。1.5.5 RRC协议图1.5-6 RRC协议结构RRC 为高层提供三类业务：1） 通用控制GC：为某地理范围内所有UE提供信息广播业务；2） 通知Nt：为某一个或特定多个UE提供寻呼和通知广播业务；3） 专用控制DC：负责连接的建立和释放以及在该连接上传递消息提供业务。RRC层有以下四个功能实体：1） 用控制功能实体DCFE 处理所有与某个指定UE相关的功能和信令。在SRNC，一般每个拥有RRC连接的UE有一个DCFE实体，DCFE一般使用AM模式的RLC；2） 寻呼和通知功能实体PNFE处理与处于IDLE状态下的UE有关的寻呼，一般RNC的每个小区都有一个PNFE，实体PNFE一般使用透明和无应答的RLC；3） 广播控制功能实体BCFE处理系统信息的广播，一般RNC的每个小区都有一个BCFE。实体BCFE一般使用透明和无应答的RLC；4） 共享控制功能实体SCFE用于TDD模式，控制PDSCH和PUSCH的分配。RRC上端为路由功能实体RFE，其任务是到不同的MM/CM（UE侧）或不同核心网域（UTRAN）非接入层消息的路由选择。RRC下端为传输模式实体TME，处理RRC层内不同实体和RLC提供的接入点之间的映射。在GSM中，UE的状态一般被划分成IDLE和CONNECT两种模式，在UTRAN中，为了使UE处于永远在线状态，提高接入速度，这种状态的划分被进一步发展。RRC的状态图如下：图1.5-7 RRC状态转移图当UE打开电源后，处于空闲模式，它一般会自动或者人工选择一个PLMN驻留。UE会寻找选择的PLMN的一个合适的小区，转移到它的控制信道，这个过程称作小区驻留。小区驻留后，UE开始接收小区的系统信息和小区广播信息。当因需要注册或者需要发起呼叫等原因，UE将离开IDLE模式，向UTRAN发起RRC连接建立请求，转入连接模式。连接模式主要分成CELL_FACH、CELL_DCH、CELL_PCH、URA_PCH等四个状态。1）CELL_FACH状态 UE不使用任何专用信道，它使用RACH和FACH信道以传递上下行的信令以及小批量的数据。在这个状态下，UE可以侦听BCH信道，可以使用CPCH信道。在这个状态UE可以进行小区的重选，重选后需要发起小区更新过程。UTRAN可以确知UE位于哪个小区。2）CELL_DCH状态 UE占有专用的物理信道，也可使用DSCH。特殊能力的UE在这个状态下可以侦听FACH信道以接收系统信息。3）CELL_PCH状态 UE仅仅侦听PCH和BCH信道。同样它可以进行小区的重选工作，当小区重选后，它将转移到CELL_FACH下，发起小区更新，之后再重新回到CELL_PCH状态。4）URA_PCH状态 和CELL_PCH状态相似，网络可以确知UE在哪个UTRAN注册区，UE在这个状态也仅仅监视PCH和BCH信道，当URA发生改变，UE需要离开URA_PCH，发起URA更新，之后返回原状态。两个PCH状态的引入主要是为了能够让处于分组业务状态下的UE能够始终处于在线状态，而又不致于浪费无线资源。UE在连接模式下，可以通过系统间切换和GSM间的连接状态进行转换。当对方是GPRS时，则UE必须首先回到IDLE状态，再接入GPRS系统。RRC的主要功能包括：1系统信息广播。2寻呼。3IDLE模式下的小区选择和重选。4RRC连接的建立、维护和释放。5无线承载、传输信道和物理信道的控制。6安全功能的控制。7信令消息的完整性检查。8UE测量控制和报告。9SRNS重定位。10RRC连接的移动性功能。11下行外环功率控制。12开环功率控制。13小区广播业务相关的功能。第二章 信令流程RNC的工作流程分为上电启动流程、系统初始化流程、业务信令流程和操作维护流程四部分，其中业务信令流程是最核心内容，按应用的差异又可分为注册流程和通讯流程，注册流程，也称为小区选择，是指UE开机或从连接模式进入空闲模式时，搜索到合适的小区后，利用NAS登记过程让CN在其所选择小区的登记区中进行小区注册，注册成功后，UE进入正常驻留状态（Camped normally），可以监测寻呼信息和系统信息并进行无线测量。驻留小区的选择标准是最小化UE的输出功率，即选择接收信号功率最大的小区。注册流程较简单，只有RRC连接管理和资源释放过程，没有RAB指派、移动性管理等过程。通讯流程指手机发起CS或PS域业务的呼叫过程，包含RRC连接管理、RAB指派和资源释放、移动性管理等过程，其中移动性管理包括各种类型切换和重定位流程。通讯流程是本文档描述的主要内容。2.1 RRC连接管理流程RRC连接管理流程包括RRC连接建立、重建立、释放、初始直传、上下行直传和寻呼。 图2.1-1 RRC连接管理流程2.1.1 RRC连接建立UE侧受NAS上层触发，通过小区上行的CCCH向RNC发起RRC CONNECTION REQUEST。按RRC连接建立原因的不同，RRC连接建立分为在公共信道上和在专用信道上建立RRC连接。在公共信道上建立RRC连接优点为：1）实现简单，虽然UCPM_C可以分辩出各种类型的业务和信令呼叫，但是很难判断业务最终需要的带宽，因此即使一开始决定给UE分配专用信道，在随后的业务指派的过程还是有可能需要进行信道的重配，而且实际的业务信道分配实际上都是在UE和CN通过NAS协商决定的，RNC从协议层次结构上处于一种受命执行者的地位；2）不需要考虑RRC建立小区的选择，即不需要根据RACH的测量信息，考虑RRC建立小区的选择，不需要考虑频间的小区选择。在公共信道上建立RRC连接缺点为：1）RACH的传输承载能力有限，加上PRACH发送时固有的冲突检测过程，因此传输比较大的信令时，其传输时延比较大；2）当用户量比较大的时候，一些需要建立呼叫的UE长时间地停留在RACH上，影响其他UE的随机接入能力；3）所有信息通过RACH发送，导致碰撞的可能性增大，呼叫失败的概率增加。RRC建立请求中不同原因对应不同的优先级，切换呼叫的优先级最高，新呼叫的优先级低一些，注册类请求优先级最低。系统资源应优先分配给切换呼叫对应的切换过来的业务，以降低掉话率，提高服务质量；在保证切换呼叫资源使用后才能考虑新呼叫的资源。在新呼叫和切换呼叫中又细分优先级，其中实时业务（CS域业务）的优先级要高些。非实时业务（PS域业务）的优先级要低些。可以将高优先级的RRC建立请求建立在专用物理信道上，而对于低优先级的RRC建立请求则建立在公共传输信道上。图2.1-2 RRC Connection Establishment RACH/FACH Establishment图2.1-3 RRC Connection Establishment - DCH Establishment2.1.2 RRC连接释放RRC释放是RNC释放和UE间的信令链路和全部无线承载，RRC释放后UE由连接模式返回空闲模式。RRC释放过程和IU口的信令连接释放过程密切相连，可认为IU口的信令连接释放是RRC释放过程的前提。RNC接到IU口的信令连接释放时，如果检查到对应UE所有CN域的Iu口连接都已释放，则向该UE发起RRC连接释放流程；如果对应UE与CN域有多个连接则向UE发出对应Iu口信令连接释放通知消息SIGNALLING CONNECTION RELEASE。图2.1-4 RRC Connection release of a dedicated channel图2.1-5 RRC Connection release of a common transport channel2.1.3 RRC连接重建立RRC连接重建立是为建立一个丢失的RRC连接。图2.1-6 RRC connection Re-establishment2.1.4 寻呼流程寻呼分为针对IDLE/CELL_PCH/URA_PCH状态的普通寻呼和针对CELL_DCH状态的专用寻呼。RNC寻呼主要处理来自CN和Iur接口其它RNC的寻呼消息。对普通寻呼，当用户处于CELL_PCH/URA_PCH状态下，发现有下行数据到达，RNC本身也可能发起寻呼。图2.1-7 Paging for a UE in RRC Idle Mode图2.1-8 Paging for a UE in RRC Connected Mode (CELL_DCH and CELL_FACH states)2.2测量管理和下行功控流程RNC测量分为Iub口测量和Uu口测量，Iub口测量分为公用测量和专用测量，专用测量类型分为SIR、SIR Error、Transmitted Code Power等，专用测量流程分为专用测量初始化、专用测量报告和专用测量终止；Uu口测量类型分为频率内测量、频率间测量、系统间测量、业务量测量、质量测量、内部测量和位置测量七类，在流程上都类似，分为测量控制和测量报告两步，对频率间测量和系统间测量因涉及压缩模式的触发，在Iub口增加有Compressed Mode Command消息通知Node B启动/终止压缩模式时间。RNC下行功控指功率平衡中对下行功率漂移的纠正，是RNC根据Iub口专用测量或Uu口测量的参数调整各Node B的下行发射功率，通过Iub口专用过程DL POWER CONTROL REQUEST消息实现。 图2.2-1 Measurement control and Downlink Power Control2.3 RAB管理流程RAB管理流程分为RAB建立、删除和修改流程，通常当CN收到U