摘要：在WCDMA系統(tǒng)實(shí)際的開發(fā)測(cè)試中，終端(UE)在專用信道(DCH)狀態(tài)和前向接入信道(FACH)狀態(tài)的相互切換時(shí)，若空中接口質(zhì)量較差、上行有錯(cuò)包，則切換會(huì)失敗。這種失敗完全可以通過(guò)RNC的處理來(lái)避免，即在暫態(tài)過(guò)程中由MAC層自行決策是否可以切換，而不是協(xié)議描述的由RRC層執(zhí)行切換。這種方法也可以應(yīng)用于WCDMA的硬切換過(guò)程。實(shí)際應(yīng)用證明，這種方法可以有效的提高切換成功率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

關(guān)鍵詞：WCDMA；信道類型切換；硬切換

WCDMA作為3G的主流技術(shù)，在全球移動(dòng)市場(chǎng)中被日益地推廣商用，其市場(chǎng)前景非常廣闊，估計(jì)到2010年用戶數(shù)將達(dá)到3.7億。在實(shí)際開發(fā)過(guò)程中，存在一些問題。如在空中接口質(zhì)量較差的情況下，信道類型切換的成功率只有90％左右，而且大部分的失敗發(fā)生在信道切換的暫態(tài)過(guò)程中。經(jīng)過(guò)分析和改進(jìn)之后，實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，信道切換的成功率提高到了98%，得到了顯著的改善。

1 WCDMA系統(tǒng)無(wú)線接口協(xié)議簡(jiǎn)介

WCDMA無(wú)線接口是指移動(dòng)終端(UE)與無(wú)線接入網(wǎng)(UTRAN)之間的協(xié)議接口，用來(lái)建立、重新配置和釋放無(wú)線承載業(yè)務(wù)的。共分為3個(gè)協(xié)議層[1]：物理層(L1)、數(shù)據(jù)鏈路層(L2)和網(wǎng)絡(luò)層(L3)，如圖1所示。數(shù)據(jù)鏈路層包含了媒體接入控制(MAC)協(xié)議層、無(wú)線鏈路控制(RLC)協(xié)議層以及與業(yè)務(wù)相關(guān)的分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議(PDCP)層、廣播組播控制(BMC)協(xié)議 [2]。從協(xié)議角度來(lái)看，這些協(xié)議層都是為了實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)，屬于用戶平面。網(wǎng)絡(luò)層主要是無(wú)線資源控制(RRC)層，屬于控制平面。

無(wú)線空中接口的RRC協(xié)議層存在于UTRAN的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)和UE之中，但其實(shí)現(xiàn)的功能有所不同。如RRC層在RNC中還包括[3]：碼分配、鑒權(quán)控制、信道釋放、負(fù)載控制、功率控制、切換控制等等。本文主要描述RRC層在進(jìn)行信道改變或者切換控制中的一種實(shí)現(xiàn)方法。

無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路(RLC)協(xié)議為用戶和控制數(shù)據(jù)提供分段和重傳服務(wù)[4]。每個(gè)RLC實(shí)體由RRC配置，并且以3種模式之一進(jìn)行操作：透明模式(TM)、非確認(rèn)模式(UM)和確認(rèn)模式(AM)。AM傳輸方式以一套較復(fù)雜的自動(dòng)重傳請(qǐng)求(ARQ)機(jī)制提供高可靠的數(shù)據(jù)傳輸，并且使高層可以通過(guò)對(duì)AM 實(shí)體參數(shù)的不同配置獲得更高級(jí)別的QoS控制。主要的實(shí)現(xiàn)方法是接收方根據(jù)發(fā)送方的請(qǐng)求或配置周期性向發(fā)送方上報(bào)狀態(tài)報(bào)告，發(fā)送方接收到這些狀態(tài)報(bào)告后，就可以有選擇的發(fā)送丟失的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)，或者繼續(xù)發(fā)送后面的PDU。這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高可靠傳輸。

MAC層的主要功能有[5]：邏輯信道到傳輸信道的映射、根據(jù)瞬時(shí)源速率為每個(gè)傳輸信道選擇合適的傳輸格式、優(yōu)先級(jí)調(diào)度、復(fù)用和解復(fù)用、業(yè)務(wù)流量監(jiān)視、根據(jù)上層指示進(jìn)行信道類型的切換等。傳輸信道類型的切換協(xié)議描述的是MAC層在收到RRC命令后執(zhí)行的公共傳輸信道和專用傳輸信道之間的切換。本文針對(duì)具體信道類型切換中的問題提出了一種更加優(yōu)化的方法。

2 信道類型切換或硬切換流程存在的問題

在WCDMA系統(tǒng)中，UTRAN的RRC層負(fù)責(zé)對(duì)無(wú)線資源的分配和管理，負(fù)責(zé)UE在無(wú)線接入側(cè)的移動(dòng)性管理工作[6]。當(dāng)UTRAN的RRC決定對(duì)UE進(jìn)行無(wú)線資源的配置或修改時(shí)，會(huì)相應(yīng)地先對(duì)NODE B和用戶面進(jìn)行同樣的配置或修改，最后通過(guò)用戶面的RLC、MAC將下行RRC消息如無(wú)線承載建立、無(wú)線承載的重配、物理信道重配等發(fā)送給UE[7]。在協(xié)議3GPP 25.331中上述消息中規(guī)定這些消息的發(fā)送要通過(guò)確認(rèn)模式無(wú)線鏈路控制(AM RLC)或非確認(rèn)模式無(wú)線鏈路控制(UM RLC)的專用控制信道(DCCH)進(jìn)行發(fā)送[8]。

如果使用AM RLC發(fā)送，UTRAN的RLC發(fā)送消息后需要等待UE RLC的ACK，確認(rèn)消息已經(jīng)被UE收到；UE的RRC 接收到消息后，根據(jù)UTRAN新的配置方式，在新配置上發(fā)送完成消息給UTRAN。新配置生效方式主要有兩種：在規(guī)定的時(shí)刻生效(同步生效)和立即生效。在同步生效方式中，UTRAN和UE在同一個(gè)時(shí)刻切換到新配置；在立即生效方式中，UE接收到完整的配置消息后立即切換到新配置，并發(fā)送配置生效完成消息，UTRAN收到完成消息后切換到新配置。如果配置生效的方式為立即生效，此時(shí)UTRAN在發(fā)送配置消息后發(fā)送數(shù)據(jù)有這樣一個(gè)特點(diǎn)，在舊配置上發(fā)送數(shù)據(jù)，可以在新、舊配置上都接收數(shù)據(jù)。

這種方式目前有兩種場(chǎng)景：一種是UE的RRC狀態(tài)在CELL FACH 狀態(tài)和CELL DCH狀態(tài)之間的信道類型的切換，另一種是硬切換[9]。

立即生效方式的流程是：RRC首先對(duì)用戶面進(jìn)行無(wú)線配置修改的預(yù)配置，然后發(fā)送配置消息給UE，UE在新配置上響應(yīng)完成消息，RRC收到后指示用戶面MAC層進(jìn)行切換。協(xié)議3GPP 25.321以及3GPP 25.331中也規(guī)定了MAC層的切換需要由RRC發(fā)起。但在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于空中接口的質(zhì)量問題，如果UE在切換到新配置后RNC沒有接收到完成消息，而UE在發(fā)送完成消息的邏輯信道上隨后又發(fā)送一條其他消息，那么即使RNC收到了第二條消息，因?yàn)橄滦邪l(fā)送仍是舊配置，UE將沒法接收RNC發(fā)送的AM RLC狀態(tài)報(bào)告，導(dǎo)致UE一直不能重傳完成消息，最后流程失敗。

圖2介紹了專用信道(DCH)轉(zhuǎn)前向接入信道(FACH)狀態(tài)切換過(guò)程中失敗的一個(gè)例子。UE在DCH信道上接收到RNC的Rb配置消息后，立即切換生效，并在新配置FACH上發(fā)送RB配置完成消息。設(shè)此完成消息經(jīng)RLC處理后的PDU為RLC UL SN＝1，其中polling位為1，要求RNC響應(yīng)狀態(tài)報(bào)告；由于空中接口的質(zhì)量問題，RNC沒有收到，UE緊接著發(fā)送了一條測(cè)量報(bào)告消息，其RLC PDU的RLC UL SN=2，同樣指示要求狀態(tài)報(bào)告；RNC的RLC收到后，在舊配置DCH向UE發(fā)送LIST狀態(tài)包，要求UE重傳UL SN=1，但因?yàn)閁E已經(jīng)切換到新配置FACH，就不能接收DCH上的這個(gè)狀態(tài)包。在等待UL SN=2的重傳定時(shí)器超時(shí)后，在RACH上重傳UL SN=2，RNC還是在DCH 上下發(fā)LIST，這樣RNC始終收不到UL SN=1的配置完成消息，RRC層等待定時(shí)器超時(shí)后流程失敗。

3 切換改進(jìn)方法

鑒于以上協(xié)議中存在的缺陷，在實(shí)際開發(fā)過(guò)程中，我們嘗試了一種方法：在RRC給RNC用戶面配置信道類型切換或者硬切換后，將是否進(jìn)行切換的決策權(quán)給MAC。在切換的暫態(tài)過(guò)程中，如果MAC層接收到新配置上來(lái)的有效數(shù)據(jù)，就認(rèn)為UE已經(jīng)完成了切換過(guò)程，RNC的用戶面也自動(dòng)切換到新配置。這樣既可以避免圖2問題的發(fā)生，同時(shí)也可以加快切換的速度。這里的有效數(shù)據(jù)目前我們定義為循環(huán)冗余碼校驗(yàn)指示(CRCI)正確的數(shù)據(jù)[10]。

圖3描述了在采用改進(jìn)方法后，順利進(jìn)行DCH到FACH的狀態(tài)切換的過(guò)程。前面流程同圖2描述一致，在RNC用戶面配置了新配置后由MAC層判斷，如果在新配置上接收到UE數(shù)據(jù)后，RNC的用戶面自行進(jìn)行切換。這樣，RNC的RLC接收到SN=2的數(shù)據(jù)后，向UE發(fā)送SN=1丟失的狀態(tài)報(bào)告得以在FACH上發(fā)送給UE，UE能接收到并重發(fā)RB配置完成消息，RNC的RRC也就能順利接收到此消息，流程順利結(jié)束。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從WCDMA實(shí)際的開發(fā)應(yīng)用出發(fā)，針對(duì)RNC實(shí)行切換過(guò)程中存在的問題，提供了一種有效的進(jìn)行新舊配置切換的方法。在處于新舊配置切換的暫態(tài)過(guò)程，如果RNC的MAC接收到新配置上的有效數(shù)據(jù)，就認(rèn)為UE已經(jīng)完成了切換過(guò)程，RNC的MAC自動(dòng)切換到新配置。這樣可以及時(shí)的根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行狀態(tài)的切換，避免了在暫態(tài)過(guò)程中RNC和UE的兩端的AM RLC不能有效進(jìn)行狀態(tài)報(bào)告的缺陷，并且加快了切換速度。這種方法除了應(yīng)用于信道類型切換的流程外，還可以應(yīng)用于硬切換流程。實(shí)際應(yīng)用表明，該方法的實(shí)行大大提高切換的成功率，降低了掉話率，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

5 參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2007-12-25

作者簡(jiǎn)介

呂應(yīng)權(quán)，中興通訊股份有限公司高級(jí)工程師。博士畢業(yè)于浙江大學(xué)控制系。目前從事3G協(xié)議的開發(fā)工作。

周沖，中興通訊股份有限公司高級(jí)工程師。博士畢業(yè)于上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)系。目前從事3G協(xié)議的開發(fā)工作。