无线资源管理流程

无线资源管理流程

6.4.1  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6-7 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。

6.4.2  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。流程如下图所示：

图6-8 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。
6.4.3  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6-9 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（适用于Iu-CS接口）；
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6-10 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。
6.4.4  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6-11 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。
6.4.5  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6-12 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：

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。
(1)  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。
 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，其流程如图所示：

更详细请查看:WCDMA基本信令流程