无线资源解释

RRM,RRC

对于无线系统来说，无线资源的概念是很广泛的，它既可以是频率，也可以是时间，还可以是码字。无线资源管理(RRM)就是对移动通信系统的空中接口资源的规划和调度。无线资源管理涉及到一系列与无线资源的分配有关的研究课题，如接入控制、信道分配、功率控制、切换、负载控制以及分组信息的调度等。




在传统的无线通信系统中，空中接口的高层协议是简单的分层结构，每层进行独立的设计和操作，各层间的接口是静态的。这种设计方法简化了网络设计，具有较好的通用性。但是由于MIMO OFDM无线信道的空时频变化特性和随机性，传统的分层设计方法不能很好地适应这些特点，以及B3G 系统多业务QoS 保证的需求，也就无法实现有限的无线资源的最优化利用。为此人们提出了跨层的无线资源管理的设计思想，在RRM 功能模块和其它协议的各层之间直接交换用户的QoS、队列状态、无线信道状态、小区的负载、系统的干扰等信息，在保证业务的QoS 的前提下使得系统的吞吐量最大化。

RRC（Radio Resource Control）：无线资源控制协议。



RRC处理UE和UTRAN之间控制平面的第三层信息。主要包含以下功能：

广播核心网非接入层提供的信息。RRC负责网络系统信息向UE的广播。系统信息通常情况下按照一定

的基本规律重复，RRC负责执行计划、分割和重复。也支持上层信息的广播。

将广播信息关联到接入层。RRC负责网络系统信息向UE的广播。系统信息通常情况下按照一定的基本

规律重复，RRC负责执行计划、分割和重复。

建立、重新建立、维持和释放在UE和UTRAN之间的RRC连接。为了建立UE的第一个信号连接，由

UE的高层请求建立一个RRC的连接。RRC连接建立过程包括可用小区的重新选择、接入许可控制以及2层

信号链路的建立几个步骤。RRC连接释放也是由高层请求，用于拆除最后的信号连接；或者当RRC链路失

败的时候由RRC本层发起。如果连接失败，UE会要求重新建立RRC连接。如果RRC连接失败，RRC释放已

经分配的资源。

RRC连接无线资源的分配、重新配置和释放。RRC连接必须的控制平面和用户平面的无线资源，都

由RRC负责分配。对于已经建立的RRC连接，RRC可以重新配置无线资源。以及和RRC连接相关的不同无

线资源承载的协调。RRC将上行和下行无线zhiyuan分开管理，这样UE和UTRAN可以使用不平衡的资源。

RRC向UE指出资源分配是为了向GSM或其他无线系统移植。

RRC连接的移动性管理。RRC负责已经建立的连接移动性涉及到的的评估、决定和执行工作。比如向

GSM或其他无线网络的移植或移植准备，小区的重新选

择，小区（或寻呼区域）的更新，以及UE的测量。

寻呼/通知功能。RRC可以从网络向选定的UE广播寻呼信息。网络侧的高层也可以发起寻呼和通知。在

RRC连接已经建立的同时也可以发起寻呼。

高层PDU路由功能。这个功能是指在UE侧路由PDU到正确的高层实体，在UTRAN侧路由到正确的

RANAP实体。

要求的质量控制。这个功能确保无线承载达到要求的QoS。

UE测量报告和报告的控制。UE提供的测量由RRC控制，比如测量什么、什么时候测量以及如何报告，

包括UMTS空中接口和其它系统。RRC也提供从UE向网络的测量报告。

开环功率控制。RRC控制闭环功率控制的设定。

计算控制。RRC提供在UE和UTRAN计算设置。

慢速DCA。首选无线资源的分配基于长期决定标准。Only TDD。

上行DCH无线资源仲裁。这个功能控制上行DCH无线资源的快速分配，通过广播信道将控制信息发送

给相关的用户。

初始化小区选择和空闲模式的小区重新选择。根据空闲模式测量和小区选择标准选择合适的小区。

完整性保护。这个功能给认为敏感或（并且）可能敏感的RRC消息加上消息鉴权码（MAC-I）。

CBS初始配置。这个功能提供BMC子层的初始配置。

CBS无线资源的分配。这个功能根据BMC指示的流量要求分配无线资源。

CBS间断接收配置。当UE应该监听为CBS分配的基于从BMC计划的接收信息的无线资源时，配置L1、L2。

时间校对控制。RRC控制时间校对操作。 Only TDD。







RRC主要包括RRC连接管理过程(RRC CONNECTION MANAGEMENT PROCEDURES)、无线承载控制过

程(RADIO BEARER CONTROL PROCEDURES)、RRC连接移动性过程(RRC CONNECTION MOBILITY

PROCEDURES)以及测量过程(MEASUREMENT PROCEDURES。





RRC连接管理过程(RRC CONNECTION MANAGEMENT PROCEDURES) 细分为：

系统信息的广播（Broadcast of system information）

寻呼（Paging）

RRC连接建立（RRC connection establishment）

RRC连接释放过程（RRC connection release）

UE性能信息的传输（Transmission of UE capability information）

UE性能询问（UE capability enquiry）

初始直接传输（Initial Direct transfer）

下行直接传输（Downlink Direct transfer）

上行链路直接传输（Uplink Direct transfer）

UE专用寻呼（UE dedicated paging）

安全模式控制（Security mode control）

信令连接释放过程（Signalling connection release procedure）

信令连接释放请求过程

计数器检查（Counter check）



无线承载控制过程(RADIO BEARER CONTROL PROCEDURES) 细分为：

无线承载的建立（Radio bearer establishment）

重配置过程（Reconfiguration procedures）

无线承载的释放（Radio bearer release）

传输

信道重配置（Transport channel reconfiguration）

传输格式组合控制（Transport format combination control）

物理信道重配置失败（Physical channel reconfiguration failure）



RRC连接移动性过程(RRC CONNECTION MOBILITY PROCEDURES) 细分为：

小区和位置区更新过程（Cell and URA update procedures）

URA更新

UTRAN移动性信息（UTRAN mobility information）

激活集更新（Active set update）

硬切换（Hard handover）

RAT间切换到UTRAN

RAT间切换来自UTRAN （Inter-RAT handover from UTRAN）

RAT间小区重选到UTRAN

RAT小区重选来自UTRAN

Inter-RAT cell change order to UTRAN

来自UTRAN的RAT 间小区改变命令





测量过程(MEASUREMENT PROCEDURES) 细分为：

测量控制（Measurement control）

测量报告（Measurement report）

辅助数据传输（Assistance Data Delivery）



WCDMA的呼叫流程分析
2007-06-30 13:31
一、概述
当前，第三代移动通信系统已经越来越成为人们关注的焦点，作为两大主流体制之一的WCDMA系统将在未来全球一动通信市场扮演重要的角色。对无线通信系统来说，一个呼叫能否建立是一个很重要的问题。呼叫的建立涉及无线网络中的很多网络元素，是通信系统的基本功能。对WCDMA系统的呼叫流程进行分析将有助于整个系统的测试和维护。本文主要介绍电路交换（CS）和分组交换（PS）两种业务的呼叫流程，并进行对比分析。
二、WCDMA的系统结构
本节我们将介绍一下WCDMA的系统结构及协议栈结构。对呼叫流程中将涉及的网络元素和协议层我们将重点描述。
从功能上，WCDMA系统由三部分组成：CN（核心网）、UTRAN（UMTS地面接入网）和UE（用户设备）。CN负责处理与外部网络之间的呼叫和数据连接的交换和路由选择。UTRAN处理所有与无线接入相关的功能。UE则是与用户的接口。CN与UTRAN之间的接口称为Iu接口，UTRAN与UE之间的接口称为Uu接口。
WCDMA的系统结构，其中UTRAN是由一个或多个无线网络子系统（RNS）组成。一个RNS由一个无线网络控制器（RNC）和一个或多个Node B组成。RNC可以通过Iur接口与另一个RNC相连。RNC与Node B之间通过Iub接口相连。
在这里我们介绍的呼叫流程是从UE与CN之间的端到端的呼叫流程，其中包括UE主动发起呼叫（我们通常称之为UE起呼）和UE接受呼叫（UE被呼）。由于呼叫的另一端可能为PSTN、PLMN、ISDN等不同网络系统终端，将涉及有线或无线网络之间的消息交互，我们将不在此介绍。
下面给出了WCDMA系统的协议栈，我们将简要介绍一下呼叫流程中可能涉及到的协议模块。与无线接入无关的高层协议模块我们通称为非接入层（NAS）， NAS层存在于UE和CN中，主要

处理与业务相关的功能。物理层我们称之为L1层。在Uu接口上，物理层是WCDMA系统中重要的部分，主要处理无线数据的传输。而Iub、Iu以及Iur接口是有线连接的，物理层通常是指光纤、电缆等物理连接实体。媒体接入控制（MAC）和无线链路控制（RLC）协议属于第二层（L2）,主要提供数据的传输和交换。无线资源控制（RRC）协议主要完成无线资源的管理和分配。其中Node B的RRC、RLC、MAC模块仅完成系统广播功能，大部分无线资源管理功能都在RNC中实现。Node B应用部分（NBAP）主要处理Iub接口的信令，FP则处理各接口的数据传输。无线接入网应用部分（RANAP）和网络业务接入点（RNSAP）协议分别处理Iu以及Iur接口的信令传输。在呼叫流程中主要涉及Uu、Iub以及Iu接口及相关协议模块，我们主要介绍与WCDMA无线接入相关的部分，其他如RNC与Node B、RNC与CN之间有线传输（在Release99协议中采用ATM传输）采用的均是通用的传输方式，我们将不再介绍。

三、呼叫处理流程
1、 CS起呼流程
电路交换业务起呼流程主要有以下几个基本过程：
第一步，建立RRC连接。起呼时，首先由UE的RRC接收到非接入层的请求发送RRC连接建立请求消息给UTRAN，在该消息中包含被叫UE号码，业务类型等等。UTRAN接收到该消息后，根据网络情况分配无线资源，并在RRC CONNECTION SETUP消息中发送给UE，UE将根据消息配置各协议层参数，同时返回确认消息。
RRC连接建立有两种情况：公共信道上的RRC连接建立和专用信道上的RRC连接建立。两者的区别在于RRC连接使用的传输信道不同，因而连接建立的流程有所区别。
公共信道上的RRC连接建立
专用信道上的RRC连接建立
第二步，Iu信令连接的建立。在RRC连接建立后，UE将向CN发送业务请求。此时UE的RRC发送INITIAL DIRECT TRANSFER消息，在该消息中包含非接入层的信息（CM SERVICE REQUEST）。RNC接收到该消息后，RNC的RANAP发送INITIAL UE MESSAGE，将UE的非接入层消息透明转发给CN，在该消息发送的同时建立Iu信令连接。在Iu信令连接建立后，UE和CN之间的非接入层消息传输使用DOWNLINK DIRECT TRANSFER和UPLINK DIRECT TRANSFER消息进行。具体流程如下图所示：
第三步，鉴权。Iu信令连接建立后，CN需要对UE进行鉴权。鉴权是非接入层功能，在UTRAN中透明传输。具体操作见第二步的流程中3－6消息内容。
第四步，RAB的建立。UE业务请求被网络接收后，CN将根据业务情况分配无线接入承载（RAB）。同时在空中接口将建立相应的无线承载（RB）。
需要注意的是，4－8条消息若在RRC连接建立中建立了无线链路，则需要进行上述无线链路的重配置过程，若在RRC

连接中没有建立无线链路，即建立了公共信道上的RRC连接时，则在此应进行无线链路建立的过程。
第五步，等待应答。此时UE将等待被呼叫方应答，进入通话状态。
下面是对整个电路交换业务UE起呼的一个整体流程图。
2、 CS被呼流程
CS被呼流程基本与起呼流程相似，只是在RRC连接建立前，UE首先接收到寻呼信道上的PAGING TYPE 1消息，然后进行RRC连接的建立。以后各部分同起呼流程。
3、 PS起呼流程
分组交换业务起呼流程有以下几个基本过程：
第一步，建立RRC连接。
第二步，Iu信令连接的建立。
第三步，UE的鉴权和安全模式控制。
第四步，ATTACH。建立UE和服务GPRS业务节点（SGSN）之间的逻辑连接。
第五步，业务请求及分组数据协议（PDP）激活。UE非接入层发送业务请求，并激活PDP。
第六步，RAB的建立。UE业务请求被网络接收后，CN将分配无线接入承载（RAB）。在空中接口将建立相应的无线承载（RB）。
第七步，等待应答。UE等待CN响应。当UE接收到PDP RESPONSE消息，此时可以发送接收IP数据包。
需要说明的是，WCDMA系统的分组业务是“实时在线”的，就是说用户和网络始终连接。通常在用户终端开启时，便进行ATTACH操作，与SGSN建立逻辑连接。在需要进行分组业务数据传输时，直接激活PDP就可以了。因此，在实际操作时流程如下图所示：
在UE上电时通常会执行1－5步，ATTACH到网络上，并一直保持附着状态。在需要进行数据传输时，执行6－10步呼叫过程。
4、 PS被呼流程
与电路交换一样，PS被呼流程也与起呼流程相似，只是在接收到PAGING消息后进行。

四、总结

从上述可以看出，一个呼叫流程进行涉及到UE、UTRAN、CN各个网络元素，参与消息交互和传递的协议模块很多。对呼叫流程进行分析有助于了解网络实际情况、及时发现网络故障，便于我们对网络进行维护和测试。