WCDMA系統(tǒng)有效提高切換成功率的方法

1、WCDMA系統(tǒng)有效提高切換成功率的方法A Valid Way to Improve Success Ratio of Switch in WCDMA System呂應(yīng)權(quán),周沖摘要：在WCDMA系統(tǒng)實際的開發(fā)測試中，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，若空中接口質(zhì)量較差、上行有錯包，則切換會失敗。這種失敗完全可以通過RNC的處理來避免，即在暫態(tài)過程中由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的硬切換過程。實際應(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；

2、信道類型切換；硬切換Abstract:In the practical testing of WCDMA system, during the interchange of Dedicated Channel (DCH) status and Forward Access Channel (FACH) status, User Equipment (UE) may fail to switch because of error uplink packets in case of poor air transmission quality. In fact, this problem can b

3、e avoided by Radio Network Controller (RNC). On the process of the switch, the switch to FACH is decided by Media Access Control (MAC) layer, not by Radio Resource Control (RRC) layer. This method can also be applied in the hard handoff of WCDMA. The practical application shows that this technique c

4、an successfully improve the ratio of switch. Consequently, it improves the stability and reliability of the system.Key words:WCDMA; transport channel type switch; hard handoff WCDMA作為3G的主流技術(shù)，在全球移動市場中被日益地推廣商用，其市場前景非常廣闊，估計到2010年用戶數(shù)將達(dá)到3.7億。在實際開發(fā)過程中，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

5、的暫態(tài)過程中。經(jīng)過分析和改進(jìn)之后，實測結(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)無線接口協(xié)議簡介 WCDMA無線接口是指移動終端(UE)與無線接入網(wǎng)(UTRAN)之間的協(xié)議接口，用來建立、重新配置和釋放無線承載業(yè)務(wù)的。共分為3個協(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)議角度來看，這些協(xié)議層都是為了實現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)，屬于用戶平面。網(wǎng)絡(luò)層主要是無線資源控制(RRC)層，屬于控制平

6、面。 無線空中接口的RRC協(xié)議層存在于UTRAN的無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)和UE之中，但其實現(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現(xiàn)方法。 無線數(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RLC實體由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)雜的自動重傳請求(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對AM 實體參數(shù)的不同配置獲得更高級別的QoS控制。主要的實現(xiàn)方

7、法是接收方根據(jù)發(fā)送方的請求或配置周期性向發(fā)送方上報狀態(tài)報告，發(fā)送方接收到這些狀態(tài)報告后，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)瞬時源速率為每個傳輸信道選擇合適的傳輸格式、優(yōu)先級調(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RR

8、C層負(fù)責(zé)對無線資源的分配和管理，負(fù)責(zé)UE在無線接入側(cè)的移動性管理工作6。當(dāng)UTRAN的RRC決定對UE進(jìn)行無線資源的配置或修改時，會相應(yīng)地先對NODE B和用戶面進(jìn)行同樣的配置或修改，最后通過用戶面的RLC、MAC將下行RRC消息如無線承載建立、無線承載的重配、物理信道重配等發(fā)送給UE7。在協(xié)議3GPP 25.331中上述消息中規(guī)定這些消息的發(fā)送要通過確認(rèn)模式無線鏈路控制(AM RLC)或非確認(rèn)模式無線鏈路控制(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

9、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在同一個時刻切換到新配置；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UTRAN在發(fā)送配置消息后發(fā)送數(shù)據(jù)有這樣一個特點(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

10、方式的流程是：RRC首先對用戶面進(jìn)行無線配置修改的預(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。但在實際測試過程中發(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，因為下行發(fā)送仍是舊配置，UE將沒法接收RNC發(fā)送的AM RLC狀態(tài)報告，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

11、)狀態(tài)切換過程中失敗的一個例子。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 SN1，其中polling位為1，要求RNC響應(yīng)狀態(tài)報告；由于空中接口的質(zhì)量問題，RNC沒有收到，UE緊接著發(fā)送了一條測量報告消息，其RLC PDU的RLC UL SN=2，同樣指示要求狀態(tài)報告；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，但因為UE已經(jīng)切換到新配置FACH，就不能接收DCH上的這個狀態(tài)包。在等待UL SN=2的重傳定時器超時后，在RACH上重傳UL

12、 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層等待定時器超時后流程失敗。3 切換改進(jìn)方法 鑒于以上協(xié)議中存在的缺陷，在實際開發(fā)過程中，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)過程中，如果MAC層接收到新配置上來的有效數(shù)據(jù)，就認(rèn)為UE已經(jīng)完成了切換過程，RNC的用戶面也自動切換到新配置。這樣既可以避免圖2問題的發(fā)生，同時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F

13、ACH的狀態(tài)切換的過程。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 本文從WCDMA實際的開發(fā)應(yīng)用出發(fā)，針對RNC實行切換過程中存在的問題，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)完成了切換過程，RNC的MAC自動切換到新

14、配置。這樣可以及時的根據(jù)實際情況進(jìn)行狀態(tài)的切換，避免了在暫態(tài)過程中RNC和UE的兩端的AM RLC不能有效進(jìn)行狀態(tài)報告的缺陷，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。實際應(yīng)用表明，該方法的實行大大提高切換的成功率，降低了掉話率，從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。5 參考文獻(xiàn)1 3GPP TS 25.301 V6. 1.0.Radio Interface Protocol Architecture(Release 6) S.2004.2 3GPP TS 25. 401 V6. 3.0.UTRAN Overall Description(Release

15、 6) S.2004.3 張平,等. 第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)-WCDMAM. 北京:人民郵電出版社，2000.4 3GPP TS 25.322 V6.1.0.Radio Link Control (RLC) protocol specification (Release 6) S.2004.5 3GPP TS 25.321 V6.2.0. Medium Access Control (MAC) protocol specification (Release 6) S.2004.6 柴瑜, 沙斐. WCDMA系統(tǒng)的無線資源控制和管理J.移動通信，2002,26(2):31-33.7 張立新,等. 第三代移動通信技術(shù)M.北京: 人民郵電出版社. 20008 3GPP TS 25. 331 V6.2.0. Radio Resource Control (RRC) protocol specification (Release 6) S.2004.9 郭驊. WCDMA的硬切換技術(shù)J. 江蘇通信技術(shù)