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1、WCDMA 系统有效提高切换成功率的方法系统有效提高切换成功率的方法A Valid Way to Improve Success Ratio of Switch in WCDMA System吕应权,周冲摘要：摘要：在 WCDMA 系统实际的开发测试中，终端(UE)在专用信道(DCH)状态和前向接入信道(FACH)状态的相互切换时，若空中接口质量较差、上行有错包，则切换会失败。这种失败完全可以通过 RNC 的处理来避免，即在暂态过程中由 MAC 层自行决策是否可以切换，而不是协议描述的由 RRC 层执行切换。这种方法也可以应用于 WCDMA 的硬切换过程。实际应用证明，这种方法可以有效的提高切
2、换成功率，提高系统的稳定性和可靠性。关键词：关键词：WCDMA；信道类型切换；硬切换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 qual
3、ity. In fact, this problem can be 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 applica
4、tion shows that this technique can successfully improve the ratio of switch. Consequently, it improves the stability and reliability of the system.Key words:WCDMA; transport channel type switch; hard handoffWCDMA 作为3G 的主流技术，在全球移动市场中被日益地推广商用，其市场前景非常广阔，估计到2010年用户数将达到3.7亿。在实际开发过程中，存在一些问题。如在空中接口质量较差的情况下
5、，信道类型切换的成功率只有90左右，而且大部分的失败发生在信道切换的暂态过程中。经过分析和改进之后，实测结果显示，信道切换的成功率提高到了98%，得到了显著的改善。1 WCDMA 系统无线接口协议简介系统无线接口协议简介WCDMA 无线接口是指移动终端(UE)与无线接入网(UTRAN)之间的协议接口，用来建立、重新配置和释放无线承载业务的。共分为3个协议层1：物理层(L1)、数据链路层(L2)和网络层(L3)，如图1所示。数据链路层包含了媒体接入控制(MAC)协议层、无线链路控制(RLC)协议层以及与业务相关的分组数据汇聚协议(PDCP)层、广播组播控制(BMC)协议2。从协议角度来看，这些协
6、议层都是为了实现传输数据，属于用户平面。网络层主要是无线资源控制(RRC)层，属于控制平面。无线空中接口的 RRC 协议层存在于 UTRAN 的无线网络控制器(RNC)和 UE 之中，但其实现的功能有所不同。如 RRC 层在 RNC 中还包括3：码分配、鉴权控制、信道释放、负载控制、功率控制、切换控制等等。本文主要描述 RRC 层在进行信道改变或者切换控制中的一种实现方法。无线数据链路(RLC)协议为用户和控制数据提供分段和重传服务4。每个 RLC 实体由 RRC 配置，并且以3种模式之一进行操作：透明模式(TM)、非确认模式(UM)和确认模式(AM)。AM 传输方式以一套较复杂的自动重传请求
7、(ARQ)机制提供高可靠的数据传输，并且使高层可以通过对 AM 实体参数的不同配置获得更高级别的 QoS 控制。主要的实现方法是接收方根据发送方的请求或配置周期性向发送方上报状态报告，发送方接收到这些状态报告后，就可以有选择的发送丢失的协议数据单元(PDU)，或者继续发送后面的 PDU。这样就实现了数据的高可靠传输。MAC 层的主要功能有5：逻辑信道到传输信道的映射、根据瞬时源速率为每个传输信道选择合适的传输格式、优先级调度、复用和解复用、业务流量监视、根据上层指示进行信道类型的切换等。传输信道类型的切换协议描述的是 MAC 层在收到 RRC 命令后执行的公共传输信道和专用传输信道之间的切换。
8、本文针对具体信道类型切换中的问题提出了一种更加优化的方法。2 信道类型切换或硬切换流程存在的问题信道类型切换或硬切换流程存在的问题在 WCDMA 系统中，UTRAN 的 RRC 层负责对无线资源的分配和管理，负责 UE 在无线接入侧的移动性管理工作6。当 UTRAN 的 RRC 决定对 UE 进行无线资源的配置或修改时，会相应地先对 NODE B 和用户面进行同样的配置或修改，最后通过用户面的 RLC、MAC 将下行 RRC 消息如无线承载建立、无线承载的重配、物理信道重配等发送给 UE7。在协议3GPP 25.331中上述消息中规定这些消息的发送要通过确认模式无线链路控制(AM RLC)或非
9、确认模式无线链路控制(UM RLC)的专用控制信道(DCCH)进行发送8。如果使用 AM RLC 发送，UTRAN 的 RLC 发送消息后需要等待 UE RLC 的 ACK，确认消息已经被 UE 收到；UE 的 RRC 接收到消息后，根据 UTRAN 新的配置方式，在新配置上发送完成消息给 UTRAN。新配置生效方式主要有两种：在规定的时刻生效(同步生效)和立即生效。在同步生效方式中，UTRAN 和 UE 在同一个时刻切换到新配置；在立即生效方式中，UE 接收到完整的配置消息后立即切换到新配置，并发送配置生效完成消息，UTRAN 收到完成消息后切换到新配置。如果配置生效的方式为立即生效，此时
10、UTRAN 在发送配置消息后发送数据有这样一个特点，在旧配置上发送数据，可以在新、旧配置上都接收数据。这种方式目前有两种场景：一种是 UE 的 RRC 状态在 CELL FACH 状态和 CELL DCH 状态之间的信道类型的切换，另一种是硬切换9。立即生效方式的流程是：RRC 首先对用户面进行无线配置修改的预配置，然后发送配置消息给 UE，UE在新配置上响应完成消息，RRC 收到后指示用户面 MAC 层进行切换。协议3GPP 25.321以及3GPP 25.331中也规定了 MAC 层的切换需要由 RRC 发起。但在实际测试过程中发现，由于空中接口的质量问题，如果 UE 在切换到新配置后 R
11、NC 没有接收到完成消息，而 UE 在发送完成消息的逻辑信道上随后又发送一条其他消息，那么即使 RNC 收到了第二条消息，因为下行发送仍是旧配置，UE 将没法接收 RNC 发送的 AM RLC 状态报告，导致 UE 一直不能重传完成消息，最后流程失败。图2介绍了专用信道(DCH)转前向接入信道(FACH)状态切换过程中失败的一个例子。UE 在 DCH 信道上接收到 RNC 的 Rb 配置消息后，立即切换生效，并在新配置 FACH 上发送 RB 配置完成消息。设此完成消息经RLC 处理后的 PDU 为 RLC UL SN1，其中 polling 位为1，要求 RNC 响应状态报告；由于空中接口的
12、质量问题，RNC 没有收到，UE 紧接着发送了一条测量报告消息，其 RLC PDU 的 RLC UL SN=2，同样指示要求状态报告；RNC 的 RLC 收到后，在旧配置 DCH 向 UE 发送 LIST 状态包，要求 UE 重传 UL SN=1，但因为 UE 已经切换到新配置 FACH，就不能接收 DCH 上的这个状态包。在等待 UL SN=2的重传定时器超时后，在 RACH上重传 UL SN=2，RNC 还是在 DCH 上下发 LIST，这样 RNC 始终收不到 UL SN=1的配置完成消息，RRC 层等待定时器超时后流程失败。3 切换改进方法切换改进方法鉴于以上协议中存在的缺陷，在实际开
13、发过程中，我们尝试了一种方法：在 RRC 给 RNC 用户面配置信道类型切换或者硬切换后，将是否进行切换的决策权给 MAC。在切换的暂态过程中，如果 MAC 层接收到新配置上来的有效数据，就认为 UE 已经完成了切换过程，RNC 的用户面也自动切换到新配置。这样既可以避免图2问题的发生，同时也可以加快切换的速度。这里的有效数据目前我们定义为循环冗余码校验指示(CRCI)正确的数据10。图3描述了在采用改进方法后，顺利进行 DCH 到 FACH 的状态切换的过程。前面流程同图2描述一致，在RNC 用户面配置了新配置后由 MAC 层判断，如果在新配置上接收到 UE 数据后，RNC 的用户面自行进行
14、切换。这样，RNC 的 RLC 接收到 SN=2的数据后，向 UE 发送 SN=1丢失的状态报告得以在 FACH 上发送给UE，UE 能接收到并重发 RB 配置完成消息，RNC 的 RRC 也就能顺利接收到此消息，流程顺利结束。4 结束语结束语本文从 WCDMA 实际的开发应用出发，针对 RNC 实行切换过程中存在的问题，提供了一种有效的进行新旧配置切换的方法。在处于新旧配置切换的暂态过程，如果 RNC 的 MAC 接收到新配置上的有效数据，就认为 UE 已经完成了切换过程，RNC 的 MAC 自动切换到新配置。这样可以及时的根据实际情况进行状态的切换，避免了在暂态过程中 RNC 和 UE 的
15、两端的 AM RLC 不能有效进行状态报告的缺陷，并且加快了切换速度。这种方法除了应用于信道类型切换的流程外，还可以应用于硬切换流程。实际应用表明，该方法的实行大大提高切换的成功率，降低了掉话率，从而提高了整个系统的可靠性和稳定性。5 参考文献参考文献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 6) S.2004.3 张平,等. 第三代蜂窝移动通信系统-WCD
16、MAM. 北京:人民邮电出版社，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 系统的无线资源控制和管理J.移动通信，2002,26(2):31-33.7 张立新,等. 第三代移动通信技术M.北京: 人民邮电出版社. 20008 3GPP TS 25. 331 V6.2.0. Radio Resource Control (RRC) protocol specification (Release 6) S.2004.9 郭骅. WCDMA 的硬切换技术J. 江苏通信技术,2004, 20(4):35-37.10
