第7章无线接口协议,无线接口协议包括哪三层

('第7章无线接口协议JukkaVialén7.1概述无线接口协议的作用是建立、重新配置和释放无线承载业务（其中包括UTRAFDD或者TDD业务），关于无线承载业务我们已经在第2章进行了讨论。位于物理层上面的协议层称为数据链路层（第2层）和网络层（第3层）。在UTRAFDD无线接口中，第2层又分为几个子层。从控制平面看，UTRAFDD第2层包含2个子层—媒体接入控制（MAC）协议层和无线链路控制（RLC）协议层；从用户平面看，除了MAC层和RLC层外，还有两个依赖于业务的协议层：分组数据汇聚协议层（PDCP）和广播/组播控制协议层（BMC）。第3层包含的协议层即无线资源控制层（RRC）属于控制平面。其他网络层协议，例如呼叫控制移动性管理和短消息业务等等，因为对UTRAN是透明的，本书不作介绍。本章首先介绍无线接口协议的整体结构，然后详细描述每个协议的逻辑结构和主要功能对任何一个协议，都要描述它的逻辑结构和主要功能。在MAC层部分，对逻辑信道（MAC层提供的业务）和逻辑信道与传输信道之间的映射都做了详细解释。为使读者更好地理解MAC层和RLC层，我们定义了一个协议层模型来举例说明数据分组通过这些协议时的变化。在RRC层部分，介绍了RRC层的业务状态、主要功能和信令过程。在Release4和Release5版本中没有对第2层和第3层协议的原理进行较大的改动，如第11章所述，在Release5版本中将HSDPA功能增加到NodeB中新的MAC实体中。第7章无线接口协议997.2无线接口协议结构无线接口的整体协议结构[1]如图7-1所示。该图只包含了在UTRAN中可见的协议。物理层通过传输信道向MAC层提供服务，传输数据的类型及特征决定传输信道的特征[2]（传输信道的介绍参见第6章）。然后，MAC层通过逻辑信道给RLC层提供服务，逻辑信道的特征是由发送的数据类型决定的，这部分我们将在7.3节进行详细的介绍。RLC层通过业务接入点（SAP）向高层提供服务；业务接入点用来描述RLC层处理数据分组的方式，例如在采用自动重发请求（ARQ）功能的情况下，RLC如何处理数据分组。在控制平面上，RRC层使用RLC层的业务来传输信令。在用户平面上，无论是特定业务专用协议层PDCP或者BMC，还是其他高层U平面功能（例如，声码器）都使用RLC层的业务。RLC业务在控制平面里称作信令无线承载；而在用户平面业务没有使用PDCP层和BMC层协议的情况下称为无线承载。RLC层协议以三种模式进行操作——透明模式、非确认模式和确认模式。这些将在7.4节进一步地讨论。分组数据汇聚协议（PDCP）只存在于分组（PS）域业务，它的主要功能是头压缩，提供的业务也称为无线承载。第7章无线接口协议100图7-1URTAFDD无线接口协议结构广播组播控制协议（BMC）用来传送小区广播中心产生的无线接口消息。在3GPP规范Release99版本中，唯一的广播业务是源于GSM系统的短消息小区广播业务。BMC层协议所提供的业务也称为无线承载。RRC层也是通过业务接入点（SAP）将服务提供给高层（非接入层），业务接入点在UE侧和UTRAN侧分别由高层协议和Iu接口RANAP协议使用。所有高层信令（移动性管理、呼叫控制、会话管理等等）都被压缩成RRC消息在无线接口上传送。RRC层通过RRC层和所有低层协议之间的控制接口配置低层协议实体的特征参数，包括物理信道、传输信道和逻辑信道的参数。RRC层也使用相同的控制接口，如命令低层进行某种特定的测量，低层向RRC报告测量结果和差错就是通过该接口进行的。7.3媒体接入控制协议在媒体接入控制（MAC）层[5]中，逻辑信道映射为传输信道。MAC层还根据逻辑信道的瞬间源速率为各传输信道选择适当的传输格式（TF）。传输格式的选择与接纳控制为每个连接定义的传输格式组合集紧密相关。7.3.1MAC层结构MAC层逻辑结构如图7-2所示，包括三个逻辑实体：\uf06cMAC-b处理广播信道（BCH）。在每个UE中有一个MAC-b实体，在UTRAN中（位于NodeB）每一个小区有一个MAC-b实体。\uf06cMAC-c/sh处理公共信道和共享信道——寻呼信道（PCH）、前向接入信道（FACH）、随机接入信道（RACH）、上行公共分组信道（CPCH）和下行共享信道（DSCH）。在每个使用共享信道的UE中有一个MAC-c/sh实体，在第7章无线接口协议101UTRAN中（位于CRNC中）的每个小区有一个MAC-c/sh实体。需要注意的是，BCCH逻辑信道可以映射到BCH或者FACH两种传输信道。由于BCCH的MAC层信元头格式取决于传输信道所使用的信元头格式，图7-2给出了两种BCCH映射方式。因为PCCH没有MAC层信元头格式，MAC层只是按照RRC层的控制在给定时刻将从PCCH接收到的数据填充到PCH中。\uf06cMAC-d处理连接模式下分配给UE的专用信道（DCH）。在每个UE中有一个MAC-d实体，在UTRAN中（位于SRNC中）每个UE有一个MAC-d实体。图7-2MAC层结构7.3.2MAC层功能MAC层功能包括：\uf06c逻辑信道和传输信道间的映射。\uf06c根据瞬时源速率为每个传输信道（从传输格式组合集中）选择合适的传输格式。\uf06cUE内数据流间的优先级处理。对于不同的数据流，通过选择“高速率”和“低速率”传输格式实现优先级处理。\uf06c利用动态调度完成UE间的优先级处理。动态调度功能可以应用到公共和共享下行链路传输信道FACH和DSCH。\uf06c公共传输信道上UE的标识。公共传输信道（RACH，FACH或者CPCH）承载专用类型逻辑第7章无线接口协议102信道（DCCH，DTCH）数据时，UE的标识（小区无线网络临时标识（C-RNTI）或者UTRAN无线网络临时标识（U-RNTI））包含于MAC头中。\uf06c在公共传输信道上将高层PDU复用到传送到物理层的传输块集上，或者将高层PDU从来自物理层的传输块集上解复用出来。MAC层完成公共传输信道（RACH/FACH/CPCH）的业务复用。这是必须的，因为在物理层上不能完成业务复用。\uf06c在专用传输信道上将高层PDU复用到传送到物理层的传输块集上，或者将高层PDU从来自物理层的传输块集上解复用出来。MAC层也支持专用传输信道的复用。物理层复用可以完成包括不同QoS业务在内的各种业务的复用，而MAC层复用的对象是具有相同QoS参数的业务。物理层复用在第6章介绍。\uf06c业务量监测。MAC层在接收RLC层PDU的同时，还接收在RLC传送缓冲区中的数据量的状态信息。MAC层将对应各传输信道的数据量与RRC设置的门限相比较，如果数据量太高或者太低，MAC层就向RRC层发送一个业务量状态的测量报告，另外RRC层也可以请求MAC层周期性地发送这些测量报告。RRC层利用这些测量报告来开始重新配置无线承载和/或传输信道的参数。\uf06c传输信道类型的动态切换。RRC层的切换决定动态地控制MAC层执行公共传输信道和专用传输信道间的切换。\uf06c加密。如果使用透明RLC模式承载无线业务，在MAC层的子层（MAC-d实体）上进行加密操作。加密是异或操作（与GSM和GPRS系统中的加密方法一样），数据与由加密算法产生的加密掩码相异或。在MAC层加密时，加密算法的时变输入参数（COUNT-C）在每个传输信道的TTI周期数据加密后累加1。根据传输信道配置的不同，TTI周期分别为10、20、40或者80ms。各无线承载单独加密。加密的细节参见3GPP规范TS33.102[10]。\uf06c为RACH发送提供接入业务级（ASC）的选择。为了支持使用RACH的不同优先级，需要在不同的接入业务级间分配PRACH物理层资源（如，FDD时为接入时隙和前导（preamble）信号）。ASC的最大数目是8。MAC层给出到达物理层的PDU对应的ASC。第7章无线接口协议1037.3.3逻辑信道MAC层在逻辑信道上提供数据传输业务，逻辑信道类型集合根据MAC层提供的数据传输业务类型进行定义。逻辑信道通常可以分成两类控制信道和业务信道。控制信道用来传输控制平面信息；业务信道用来传输用户平面信息。控制信道包括：\uf06c广播控制信道（BCCH）。广播控制信道是广播系统控制信息的下行信道。\uf06c寻呼控制信道（PCCH）。寻呼控制信道是传输寻呼信息的下行信道。\uf06c专用控制信道（DCCH）。专用控制信道是在UE和RNC之间传送专用控制信息的点对点双向信道，在RRC连接建立过程期间建立该信道。\uf06c公共控制信道（CCCH）。公共控制信道是在网络和UE之间传送控制信息的双向信道，该逻辑信道映射到RACH/FACH传输信道。由于要求长型的UTRANUE标识（U-RNTI，包含SRNC地址），因此即使接收消息的RNC不是当前UE的SRNC，该UE的上行链路消息仍然可以正确传送到其SRNC。业务信道包括：\uf06c专用业务信道（DTCH）。专用业务信道是一个UE专用的，用于传输用户信息的点对点信道。该信道在上行链路和下行链路都存在。\uf06c公共业务信道（CTCH）。公共业务信道是点到多点的下行信道，向全部或一组特定UE传输专用用户信息。7.3.4逻辑信道和传输信道之间的映射逻辑信道和传输信道之间的映射如图7-3所示。第7章无线接口协议104图7-3上行和下行逻辑信道与传输信道之间的映射逻辑信道和传输信道之间存在下列映射关系：\uf06cPCCH映射到PCH。\uf06cBCCH映射到BCH或FACH。\uf06cDCCH和DTCH可以映射到RACH和FACH，或者CPCH和FACH、RACH和DSCH、DCH和DSCH、DCH和DCH。\uf06cCCCH映射到RACH和FACH。\uf06cCTCH映射到FACH。7.3.5MAC层的数据处理实例为了更好地说明MAC层的操作过程，图7-4给出了数据通过MAC层时MAC层的功能。为了使图比较容易理解，该图从网络侧传输实体的角度绘制，并省略了上行传输信道RACH和CPCH的处理过程。图中右边描述了当MAC层功能模块处理从DTCH或者DCCH逻辑信道接收到的数据分组时，MACPDU的建立过程，MAC层功能模块如图中左边所示。在本示例中，MACPDU由FACH传输信道承载。从DTCH或者DCCH逻辑信道到达的数据分组首先触发MAC层中的传输信道类型选择功能。在本示例中，选中了FACH传输信道，然后复用单元添加一个C/T域用来指示数据产生的逻辑信道实体。对于诸如FACH这样的公共传输信道，总是需要有C/T域；而对于专用传输信道（DCH），仅当几个逻辑信道实体使用同一个传输信道时才需要C/T域信息。C/T域包含4比特，允许每个传输信道同时最多对应15个逻辑信道（‘1111’的C/T域值为预留）。FACH和DSCH的优先级标签（不包含在MACPDU内）在MAC-d中进行设置，在将数据调度到传输信道上时由MAC-c/sh使第7章无线接口协议105用该标签。FACH的优先级可以按UE设置，而对于DSCH的优先级则可以按PDU设置。在Iur接口中（第5章）需要用流量控制功能来限制MAC-d和MAC-c/sh（可以置放在不同的RNC中）之间的缓冲区的大小。接收到从MAC-d来的数据后，MAC-c/sh实体首先增加UE标识类型（2比特）、实际的UE标识（C-RNTI16比特，或者U-RNTI32比特）以及目标信道类型域（TCTF，本例中为2比特），TCTF域用来区分映射到该传输信道的逻辑信道的类型（映射到FACH的逻辑信道类型可能是BCCH、CCCH、CTCH或者DCCH/DTCH）。这样，MACPDU准备就绪，调度/优先级处理功能的任务就是决定PDU通过FACH传输信道（含使用的传输格式指示）到达第一层的确切时间。图7-4UTRAN侧MAC实体（图中左边），和从DTCH或者DCCH接收的数据映射到FACH时，MACPDU的建立过程（图中右边）7.4无线链路控制协议无线链路控制协议[6]为用户和控制数据提供分段和重传服务。各RLC实体由RRC配置，并且以三种模式——透明模式（Tr）、非确认模第7章无线接口协议106式（UM）、或确认模式（AM）之一进行操作。在控制平面中，RLC层向上层提供的服务是信令无线承载（SRB）；在用户平面中，只有在RLC层提供的服务不使用PDCP和BMC协议的时候，RLC层提供的服务称为无线承载（RB），否则由PDCP或者BMC提供RB服务。7.4.1RLC层结构图7-5给出了RLC层的结构。图中包括所有三种RLC实体类型以及这三种实体与RLC-SAP和逻辑信道（MAC-SAP）的连接。值得注意的是，在透明模式和非确认模式下，RLC实体定义为单向的，而在确认模式下，该实体定义为双向的。对于所有RLC层模式，CRC错误检测在物理层进行，CRC校验的结果和实际数据一起传送给RLC层。在透明模式下，传送到更高层的数据中不添加协议开销。有错误的协议数据单元（PDU）可丢弃或作上错误标记。若传输的业务是数据流类型，高层数据是不分段的，但在特殊情况下，具有有限的分段/重组能力的传输也是可以使用的。如果使用了分段/重组，就必须在无线承载建立过程中进行协商。包括数据流类型的UMTSQoS类型已在第2章作了介绍。图7-5RLC层结构在非确认模式下，不使用重传协议，并且传送的数据没有保护措施。接收到的错误数据根据配置或者丢弃或者作上错误标记。在发送端使用基于定时器的丢弃方法，该方法不使用明确的信令功能，因此在特定时间内没有被传送的RLCSDU直接从发送缓冲区中删除。由于PDU包含序列号，因此可以由接收数据的序号判断高层PDU的完整性。分段和级联是通过加入到第7章无线接口协议107数据中的头信息提供的。在非确认模式下，上行链路和下行链路之间不需要互相联系，因此RLC实体定义为单向的。如果RRC进程包括确认和重传，则非确认模式可以用于RRC信令过程。小区广播业务（参见7.6节）和IP电话业务（VoIP）就是使用非确认模式RLC的用户业务。在确认模式下，自动重发请求机制用于纠错。RRC通过调整RLC的重发数目参数控制RLC层的质量-延时的性能。如RLC不能正确传送数据时（达到最大重传次数或传输超时），RLC就会通知上层，并且将此RLCSDU丢弃。同时，也要将SDU的丢弃操作通过发送移动接收窗命令（在STATUS消息中）通知对等实体，以便于接收机将所有已经丢弃的RLCSDU的AMDPDU删除。确认模式的RLC实体是双向的，可以在用户数据中“搭载（piggybacking）”相反方向连接的链路状态指示。RLC可配置为按序或不按序发送。按序发送时，高层PDU的顺序应保持不变；不按序发送时，只要高层PDU能够完全被接收下来就马上发送。除了数据PDU的发送之外，状态和复位控制过程也可以通过信令在对等RLC实体之间进行传递。因为控制过程甚至可以使用一个独立的逻辑信道，所以一个AMRLC实体可以使用一个或者两个逻辑信道。确认模式是包括诸如因特网浏览和电子邮件下载等分组类型业务的标准的RLC模式。7.4.2RLC层功能RLC层功能包括：\uf06c分段和重组。该功能将不同长度的高层PDU进行分段/重组成为较小的RLC负载单元（PU），一个RLCPDU承载一个PU。RLCPDU大小是按照当前使用RLC实体的业务的最小比特速率设置的。因此对于可变速率业务，除使用最低比特速率外，在一个发送时隙期间内需要发送多个RLCPDU。\uf06c级联。若一个RLCSDU的内容不能填满整数个RLCPU时，下一个RLCSDU的第一段可以放在第7章无线接口协议108该未填满的RLCPU中，与前一个RLCSDU的最后一段级联。\uf06c填充。若不能进行级联，并且剩余的发送数据不能填满一个完整的RLCPDU时，数据域的剩余部分将用填充比特填满。\uf06c用户数据传输。RLC支持确认、非确认和透明模式数据传输。QoS设置控制用户数据的传输。\uf06c纠错。该功能在确认数据传输模式下，通过重传提供纠错。\uf06c高层PDU的按序发送。该功能保持高层PDU的顺序，此顺序是为传输而由RLC使用确认数据传输业务递交的。如果没有使用该功能，那就采用不按序发送。\uf06c复制检测。该功能检测收到的RLCPDU拷贝，并保证合成的高层PDU只向上层提交一次。\uf06c流量控制。该功能允许RLC接收端控制RLC对等发送实体发送信息的速率。\uf06c序列号检查(非确认数据传输模式)。这个功能保证重组PDU的完整性，并且在RLCPDU被重组到RLCSDU中时，通过检查RLCPDU中的序列号，提供检测错误的RLCSDU的方法。错误的RLCSDU将被丢弃。\uf06c协议错误检测与恢复。该功能在RLC协议操作中检测错误并进行恢复。\uf06c加密。加密在RLC层的确认和非确认RLC模式下进行。加密算法与MAC层的加密算法的唯一区别在于加密算法的时变输入参数（COUNT-C），在RLC层，该参数随RLCPDU数目的累积而累加，重传时采用与原始发送相同的加密参数COUNT-C（得到相同的加密掩码）；但是在MAC层加密就不会出现这种情况。在Release5版本以后，采用了第11章介绍的HSDPA与物理层重传结合起来的算法，重传必须采用与原始发送采用相同的加密掩码。加密算法的细节参见3GPP规范TS33.102[10]。\uf06c数据传输的暂停/继续。在安全模式控制过程期间需要传输暂停，因此对等实体总第7章无线接口协议109是使用相同的密钥。暂停和继续都是本地操作，由RRC通过控制接口下达暂停和继续的命令。7.4.3RLC层的数据处理实例本节深入地介绍了数据分组在RLC层的处理过程。图7-6是AM-RLC实体的简化框图，只展示了AMDPDU的构建过程，而没有说明RLC实体之间不同的控制PDU（状态，复位）的形成过程。通过AM-SAP从高层接收到的数据分组（RLCSDU）分段和/或级联到固定长度的负载单元（PU）。负载单元长度是一个半静态值，在无线承载建立时确定，只能通过（RRC）无线承载重新配置过程改变。为了实现级联或者填充携带长度和范围信息的比特要插入到最后一个PU的起始部分，该PU包含来自SDU的数据。如果几个SDU填充到一个PU中，它们将级联起来，并且在PU的起始部分插入对应的长度指示。然后把PU放到发送缓冲区里，正如本例的情况，缓冲区还负责重发管理。下面说明RLCAMDPDU的形成过程：首先从传输缓冲区中取出一个PU，然后添加信元头；若该PU的数据不能填满整个RLCAMDPDU，就添加填充比特或搭载的STATUS消息。搭载的STATUS消息可由接收端（如果对等功能实体要求状态报告）或者发送端产生，用来指示RLCSDU的丢弃。信元头包括RLCPDU的序列号SN（对于AM-RLC是12比特）、轮询比特P（用来请求来自对等实体的STATUS）和可选的长度指示（7或者15比特）。如果在RLCPDU中存在级联的SDU、填充或搭载的STATUSPDU，就必须包含长度指示比特。第7章无线接口协议110图7-6AM-RLC实体的简化框图然后，对AMRLCPDU进行加密操作，但是包含PDU序列号（SN）和轮询比特（P）的前两个字节不加密。PDU序列号是加密算法的一个输入参数（形成COUNT-C参数的最少有效比特），并且能够进行解密操作的对等实体必须理解SN代表的含义。加密过程的细节参见3GPP规范TS33.102[10]。接下来，将PDU通过逻辑信道发送到MAC层。在图7-6中，附加的逻辑信道用虚线表示，这表明通过配置RLC实体，控制PDU和数据PDU可以用不同的逻辑信道发送。但是需要注意的是，图7-6并没有给出不同的控制PDU的形成过程。AM实体的接收端通过MAC层子层的一个逻辑信道接收RLCAMDPDU。（物理层）CRC是在整个RLCPDU上计算出来的，在这里用CRC进行错误校验。实际上，CRC校验在物理层进行，然后RLC实体接收此CRC校验的结果和数据。解密后，从RLCPDU中提取整个头信息和搭载状态信息。如果接收到的PDU是控制消息或搭载到AMDPDU的是状第7章无线接口协议111态信息，控制信息（STATUS消息）就传输到发送端，发送端按照接收到的状态信息检查其重传缓冲区。在解密和将解密后的PU存储到接收缓冲区时需要使用RLC信息头内的PDU序号。一旦属于一个完整的SDU的所有PU都放入接收缓冲区，SDU就进行重组。在这之后（图中没有显示），RLCSDU提交到高层之前，要检查是否已经执行按序发送和复制检测这两项功能。7.5分组数据汇聚协议分组数据汇聚协议（PDCP）[7]只存在于用户平面，且只应用于分组域的业务。PDCP协议包含支持IP分组业务获得更高的频谱效率的压缩方法。3GPPRelease-99标准定义了头压缩的方法，其中包括几种可使用的头压缩算法。我们用一个例子来说明头压缩的重要价值：对于IPv4和IPv6，RTP/UDP/IP组合的头信息的大小分别为至少40字节和至少60字节，而IP话音业务的净载荷可能才只有大约20字节甚至更少。7.5.1PDCP层结构图7-7给出了PDCP层结构的一个例子。3GPPRelease-99版本中不包括PDCP层的无线承载复用，未来版本可能会支持该功能。在图7-7中，通过使用AMRLC的一个PDCP实体提供的两个PDCPSAP（其中一个用虚线表示）来说明可能要进行的复用。每个PDCP实体采用0、1或者多种类型的带有一系列可配置参数的头压缩算法。几个PDCP实体可以采用相同类型的头压缩算法。在RRC无线承载建立和重新配置过程中，头压缩算法类型和它们的参数通过协商确定，并将协商结果通过PDCP控制业务接入点报告给PDCP。第7章无线接口协议112图7-7PDCP层结构7.5.2PDCP层功能PDCP的主要功能包括：\uf06c冗余协议控制信息（例如，TCP/IP和TRP/UDP/IP头）在发送实体端的压缩和在接收实体端的解压缩。头压缩方法专门用于特定的网络层、传输层或高层协议的组合，例如TCP/IP和RTP/UDP/IP。3GPPRelease-99规范中提到的唯一的压缩方法是RFC2507[13]。\uf06c用户数据的传输。表示PDCP从非接入层接收PDCPSDU并且将其发送到合适的RLC实体，反之亦然。\uf06c支持无损SRNS重定位。在实践中表明，那些被配置支持无损SRNS重定位的PDCP实体带有PDU序列号。在重定位期间，PDU序列号和没有确认的PDCP分组一起被发送到新的SRNC。但是此功能只有当PDCP使用具有按序发送功能的确认模式RLC时才可用。7.6广播/组播控制协议其它与业务相关的第2层协议——广播/组播控制（BMC）协议[8]——也只存在于用户平面。设计该协议是用来适应在无线接口上产生于广播域的广播和组播业务。在3GPP规范99年版本第7章无线接口协议113中，只有直接继承于GSM系统的短消息（SMS）小区广播业务应用该协议。它利用应用了映射到FACH传输信道的CTCH逻辑信道的UMRLC。各SMSCB消息指向某一个地理区域，而RNC将这个区域映射为小区。7.6.1BMC层结构如图7-8所示，BMC协议没有任何特殊的逻辑结构。图7-8广播/组播控制层结构7.6.2BMC功能BMC协议的主要功能包括：\uf06c储存小区广播消息。为了发送的调度，RNC中的BMC存储CBC-RNC接口上接收到的小区广播消息。\uf06c为CBS进行业务量监测和无线资源请求。在UTRAN侧，BMC根据CBC-RNC接口接收的消息计算所需的小区广播业务传输速率，并向RRC请求合适的CTCH/FACH资源。\uf06cBMC消息的调度。BMC在CBC-RNC接口上接收调度信息和每条小区广播消息。基于这个调度信息，URTAN侧的BMC产生调度消息，并据此调度BMC消息序列。在UE侧，BMC对调度消息进行评估并向RRC报告调度参数，以便RRC为CBS非连续接收配置低层参数。\uf06c向UE发送BMC消息。该功能根据调度发送BMC消息（调度和小区广播消息）。\uf06c向上层提交小区广播消息。该功能向UE的高层提交接收到的正确的小区广播消息。第7章无线接口协议114当首次向小区发送SMSCB消息时，在小区内必须分配适当的容量。CTCH必须进行配置，使用的传输信道必须通过BCH上的（RRC）系统信息广播通知所有的UE。为SMSCB分配的容量是由小区指定的，并且为了有效地利用无线资源，此容量可能随时间变化。7.7无线资源控制协议UE和URTAN之间控制信令的主要部分是无线资源控制（RRC）[3][9]消息。RRC消息携带着建立、修改和释放第2层和第1层协议实体所需的全部参数，RRC消息在它们的负载中还承载高层信令（MM、CM、SM等等）。连接模式下的用户设备的移动是由RRC信令（测量、切换、小区更新等等）控制的。7.7.1RRC层的逻辑结构RRC层的逻辑结构如图7-9所示。图7-9RRC层结构RRC层可以用四个功能实体来描述：\uf06c专用控制功能实体（DCFE）负责处理每个UE指定的所有功能和信令。在SRNC中，每个与该RNC存在RRC连接的UE都存在对应的DCFE实体。在大多数情况下，DCFE使用确认模式的RLC（AM-SAP），但是一些消息使用非确认第7章无线接口协议115模式的SAP（例如，RRC连接释放）或透明模式的SAP（例如，小区更新）进行发送。DCFE可以使用来自于所有信令无线承载提供的服务，参见5.7.3.4节介绍。\uf06c寻呼及通告控制功能实体（PNFE）处理空闲模式的UE的寻呼。在RNC中，对应每一个由此RNC控制的小区至少有一个PNFE实体。PNFE一般通过RLC的透明SAP使用PCCH逻辑信道。但是3GPP规范也支持PNFE使用UM-SAP。在图7-9的结构图中，当RNC中的PNFE接收到来自于Iu接口的寻呼消息时，它就需要配合DCFE检查该UE是否已经存在RRC连接（和其它CN域的信令连接）；如果连接已经存在，DCFE就用该RRC连接将寻呼消息发送给UE。\uf06c广播控制功能实体（BCFE）处理系统信息广播。RNC中的任一个小区至少存在一个对应的BCFE实体。BCFE一般通过透明SAP使用BCCH或FACH逻辑信道，3GPP规范也支持BCFE使用UM-SAP。\uf06c一般认为第四个功能实体处在RRC协议之外，因为该实体所需要的信息是RRC消息的一部分，因此它仍属于接入层并且在“逻辑上”属于RRC层。该实体称为路由功能实体（RFE），其任务是为去往不同的MM/CM实体（UE侧）或者不同的核心网域（UTRAN侧）的高层（非接入层）消息选择路由。每条高层消息都搭载到RRC直接传输消息中（直接传输消息的三种类型为：初始化直接传输（上行链路），上行链路直接传输和下行链路直接传输）。7.7.2RRC层业务状态UE的两个基本的操作模式是空闲模式和连接模式。连接模式可以进一步分成不同的业务状态，这些业务状态定义了UE使用的物理信道的种类。图7-10给出了在连接模式下的主要的RRC业务状态，同时也给出了空闲模式与连接模式之间的转换关系以及在连接模式内部的各第7章无线接口协议116状态之间可能的转换关系。图7-10UE模式和连接模式下的RRC层状态UE开机进入空闲模式[4]后，它（或自动或人工）选择PLMN注册。UE在选定的PLMN中寻找合适的小区，由该小区提供可用的业务，并且监听该小区的控制信道。这个过程被称为“小区的驻留（camping）”，第6章介绍的小区搜索过程是该驻留过程的一部分。完成空闲模式下的小区驻留之后，UE就可以接收系统信息和小区广播消息。UE在发送一个建立RRC连接请求（参见7.7.3.4节）之前，一直处于空闲模式。在空闲模式下，UE是靠IMSI、TMSI和P-TMSI等非接入层标识来辨识的。另外，UTRAN本身没有任何关于单个空闲模式下UE的信息，它只能寻址小区中的全部UE或所有监听寻呼间隔的UE。在Cell_DCH状态下，RNC为UE分配1个专用物理信道，为UE服务的RNC知道该UE在哪个小区或哪些小区下工作。UE根据来自RNC的测量控制信息进行测量并发送测量报告。在该状态下，也可以使用DSCH，并且有特定能力的UE也能够监听FACH信道来获取系统信息消息。在Cell_FACH状态下，UE不占用专用物理信道，却使用RACH和FACH信道来传输信令消息和少量的用户平面数据。此时UE也能够监听广播信道（BCH）来获取系统信息。按照UTRAN的命令，也可以使用CPCH信道。在此状态下，UE要进行小区的重选，然后给RNC发送一条小区更新消息，因此RNC知道UE所属的小区位置。RNC通过MACPDU头的C-RNTI域区分小区内的各UE。UE进行小区重选后，使用U-RNTI发送小区更新消息，因此即使接收该消息的RNC不是当前的SRNC，UTRAN也可以根据小区更新消息，寻址到UE的当前服务RNC。U-RNTI第7章无线接口协议117属于RRC消息，不包含在MAC头内。如果UE检测到的新小区属于诸如GPRS等其它无线接入系统，UE将返回空闲模式并按照该系统的接入过程接入到该系统。在Cell_PCH状态下，SRNC仍然知道UE所属的小区位置，但是只能通过寻呼信道（PCH）与UE进行联系。在该状态下，UE的耗电量低于Cell_FACH状态下的耗电量，因为寻呼信道监听是一个非连续接收（DRX）的过程。同时UE还监听BCH上的系统信息。在该状态下，支持小区广播业务（CBS）的UE也可以接收BMC消息。如果UE进行小区重选，它就自动转移到Cell_FACH状态执行小区更新。然后，如果在小区更新过程中没有触发其他动作，它就返回Cell_PCH状态。如果重选的小区属于其它无线接入系统，UTRAN就转到空闲模式，并且根据其系统规范接入到该系统。除了UE在每次小区重选之后不执行小区更新之外，URA_PCH状态与Cell_PCH状态非常相似。但在URA_PCH状态下，取而代之的是UE要读取广播信道上的UTRAN注册区（URA）标识，并且仅当URA改变（小区重选之后）时，UE才将其位置通知SRNC。这是通过URA更新过程完成的，该过程与小区更新过程（UE进入Cell_FACH状态执行该过程，然后再返回到URA_PCH状态）非常相似。一个小区可以属于一个或者多个URA，但是仅当UE无法从小区内的URA列表中找到其最新的URA标识时，它才需要执行URA更新过程。这种“重叠URA”特性是用来避免可能出现的由地理位置连续的基站却由不同的RNC控制时的网络配置所产生的乒乓效应。当RRC连接释放或者在RRC连接失败时，UE离开连接模式转移到空闲模式。7.7.2.1多模终端的增强性状态模型图7-11给出了多模终端的状态转移关系，其中的多模终端是一款UTRAFDD——GSM/GPRS终端。根据这些终端类型，就可以进行UTRAFDD和GSM之间的系统间切换，以及从UTRAFDD到GPRS的系统间小区第7章无线接口协议118重选。图7-11中加粗箭头表示的信令过程在7.7.3节介绍。7.7.3RRC功能和信令过程因为RRC层负责处理UE和UTRAN间控制信令的绝大部分，故其功能列表很长。其中绝大多数功能都属于RRM算法（参见第9章和第10章）部分，但是由于信息是在RRC层消息中传送，规范就将这些功能列为RRC协议的一部分。RRC主要功能包括：\uf06c对应非接入层和接入层的系统信息广播。\uf06c寻呼。\uf06c初始小区选择和空闲模式下的小区重选。\uf06cUE和UTRAN之间的RRC连接的建立、维持和释放。\uf06c无线承载、传输信道和物理信道的控制。\uf06c安全功能（加密和完整性保护）的控制。\uf06c信令消息的完整性保护。\uf06cUE测量报告以及对报告的控制。\uf06cRRC连接的移动性功能。\uf06cSRNC重定位的支持。\uf06cUE侧下行链路外环功控的支持。\uf06c开环功控。\uf06c小区广播业务相关的功能。\uf06cUE的定位功能的支持。第7章无线接口协议119图7-11双模UTRAFDD——GSM/GPRS终端的UERRC状态下面各节将对上述这些功能和相应的信令过程作详细的介绍。7.7.3.1系统信息的广播广播系统信息是源自于核心网，到达RNC，最后从NodeB发射出来。系统信息消息在BCCH逻辑信道上发送，BCCH逻辑信道可以映射到传输信道BCH或FACH。系统信息消息承载系统信息块（SIB），SIB是由性质相同的系统信息元素组合而成。与更多的静态参数不同，动态（就是经常变化的）参数可以组成不同的SIB。按照所要传输的SIB的大小，一条系统信息消息可以承载数个SIB或者部分SIB。系统信息消息总是和BCH或FACH传输块的大小相匹配。否则RRC负责插入填充比特。系统信息块呈树形结构（如图7-12所示）。主信息块（MIB）给出小区中的大部分系统信息块的参考和调度信息。主信息块中也会包含一个或两个调度块，调度块给出其它所有主信息块没给出的系统信息块的参考和调度信息。主信息块在BCH上周期地发送并且其调度是静态的。除了某些SIB和调度块的调度信息，主信息块只包含参数“所支持的PLMN类型”以及由所支持的PLMN类型确定的“PLMN标识（GSMMAP）”或“ANSI-41核心网信息”。系统信息块包含所有的其它系统信息。对于包含经常变化参数的SIB，其调度信息（包含在MIB或者调度块中）包含一个与该SIB对应的计时器（以帧为单位的值）。UE可以利用该计时器对每个块进行重新读取。而对于其他SIB（含静态参数），主信息块或者“父”SIB的调度信息包含“值标签（valuetag）”，值标签作为调度信息的一部分，UE将其与信息块最后的“值标签”比较。只有当最后读取SIB出错导致值标签变更时，UE才重新读取SIB。这样，通过监测主信息块和调度块，UE就可以发现任何系统信息块（静态性质的）的变更。另外，UTRAN也可以通过PCH传输信道上的第7章无线接口协议120寻呼信息（参见7.7.3.2节），或者FACH传输信道上的系统信息变化指示消息来通知系统信息的变化。通过这两条消息，可以获取所有UE（在Cell_FACH，Cell_PCH和URA_PCH状态的所有UE）所需的有关系统信息变化的信息。图7-12在3GPPRelease-99中系统信息块的整体结构。注：虚线箭头用来说明可以包含每个SIB调度信息的例子在3GPPRelease-99中，系统信息块包括一个主信息块、两个调度块和17个SIB。除了包含只在Cell_PCH状态所需信息的10号SIB是通过FACH传输信道发送以外，所有其它SIB（包括MIB和调度块）都是通过BCH发送的。每个SIB的调度信息只可以包含在一个地方，即或者包含在MIB上，或者包含在某一个调度块上。7.7.3.2寻呼RRC层可以在PCCH上将来自网络的寻呼信息广播给小区内选定的UE，寻呼过程有以下三种用途：\uf06c用在核心网发起呼叫或者通话建立时。寻呼请求是源于核心网通过Iu接口到达。\uf06c将UE从Cell_PCH或者URA_PCH状态转变到Cell_FACH状态。这可由诸如下行链路分组数据激活来发起。第7章无线接口协议121\uf06c提示系统信息的变化。在这种情况下RNC发送一个没有寻呼记录的寻呼消息，但是其中包含描述主信息块的新的“值标记”信息。这种类型的寻呼是针对小区内所有UE的。7.7.3.3空闲模式下初始小区选取和重选根据空闲模式下的测量结果和小区选择准则选择最合适的小区。第6章介绍的小区搜索过程属于小区选择过程。7.7.3.4RRC连接的建立、维护和释放UE和UTRAN（RNC）之间RRC连接和信令无线承载（SRB）的建立是由UE侧的高层（非接入层）发出的请求触发的。如果连接建立由网络发起，首先发送RRC寻呼消息，然后建立连接。非接入层的请求实际上是请求在UE和CN之间建立一条信令连接（信令连接包括RRC连接和Iu连接）。仅当UE在空闲模式下，也就是在没有任何RRC连接存在的情况下，UE才发起RRC连接的建立过程。在一个UE和UTRAN之间通常不存在或者只存在一个RRC连接，如果UE和CN节点之间存在多个信令连接，那么它们‘共享’一个相同的RRC连接。RRC连接的“维护”指的是RRC连接的重建功能，即在无线链路连接失败后重建一条连接UE返回“服务区”和执行重建的时间由计时器控制。重建功能包括在小区更新过程中（参见7.7.3.9节）。RRC连接的建立过程如图7-13所示。由于用于连接请求和建立消息的UE标识符是唯一的UE标识（对于基于GSM的核心网是P-TMSI+RAI、TMSI+LAI或者IMSI），因此无需诸如GSM[12]中需要的竞争分辨步骤。在RRC连接建立过程中，初始UE标识符只用于连接请求和建立消息，在RRC连接建立过程结束后，UTRAN将其丢弃。因此，当高层（非接入层）信令以后再需要这些UE标识时，就必须（在高层消息中）重新发送这些标识。RRC连接建立消息可能包含为UE指派一条专用物理信道的信息（转移到Cell_DCH状态），或者它可以命令UE使用公共信道（转移到Cell_FACH状第7章无线接口协议122态）。在后一种情况下，在公共传输信道上给UE分配一个无线网络临时标识（U-RNTI，也可能是C-RNTI）用作UE的标识。图7-13RRC连接建立过程图7-13中信道的名称表示每条消息在建立的每一步过程中使用的逻辑信道或者逻辑/传输信道的名称。RRC连接建立过程创建3个（也可以选择4个）信令无线承载（SRB），分别由RB标识#1~#4（RB标识#0保留给使用CCCH的信令）。在这之后，可以利用标准的无线承载控制过程创建、重新配置甚至删除SRB。SRB是根据下列准则用于RRC信令：\uf06cRB#1用于所有在DCCH和RLC-UM上发送的消息。\uf06cRB#2用于除了直接传送消息之外的所有在DCCH和RLC-AM上发送的消息。\uf06cRB#3用于传送高层信令的直接传送消息（使用DCCH和RLC-AM）。为直接传送保留专用信令无线承载的原因是UE-UTRAN信令的优先级高于使用RLC业务（无需额外的RRC功能）的UE-CN信令。\uf06cRB#4是可选的，如果它存在，也用于直接传递消息（使用DCCH和RLC-AM）。利用两个传送高层信令的SRB，UTRAN就可以处理信令上的优先级问题，RB#4用于“低优先级”的NAS信令，RB#3则用于“高优先级”的NAS信令。利用无线链路上传送的实际NAS消息，RRC得知各信令的优先级。例如，SMS就是第7章无线接口协议123低优先级信令。\uf06cRB标识#0用于使用透明模式RLC的RRC消息和使用CCCH逻辑信道的RRC消息（例如，小区更新、URA更新）。这些消息需要RRC层的特殊功能，即填充，因为在透明模式中，RLC确实既不要求消息的大小，也不进行填充，但要求消息大小必须等于传输块的大小。7.7.3.5无线承载、传输信道和物理信道的控制根据高层的请求，RRC进行无线承载的建立、重新配置和释放。在建立和重新配置过程中，UTRAN（RNC）进行接纳控制和配置第1层和第2层的无线承载的参数。SRB通常是在RRC连接建立过程中建立的（参见7.7.3.4节），但是也可由标准无线承载过程控制。传输信道和物理信道的参数包含在无线承载过程中，但是也可以利用传输信道和物理信道专用过程分别进行配置。配置参数也是必要的，因为如果在网络中出现临时拥塞，或者当UE在Cell_DCH和Cell_FACH两种状态之间转变时，就需要配置参数。7.7.3.6安全功能的控制RRC安全模式控制过程用于启动UE和UTRAN之间的加密和完整性保护，还可以在连接过程中触发加密和完整性密钥的修改。密钥是CN域专用的；因此在典型的网络配置中（参见第5章），一个UE可以同时支持分别用于PS域业务和CS域业务的2个密钥的使用。两个密钥中较新的一个用于信令（在两种CN域中使用公共无线承载的信令）。对于使用非确认或者确认RLC模式的业务，在RLC层执行加密；而使用透明RLC模式的业务在MAC层执行加密。完整性保护（参见下一节）只用于信令。在典型的网络配置中，可以使用两个完整性密钥；但是由于每个UE只存在唯一的RRC连接，因此所有的信令都是使用IKCS和IKPS中较新的一个完整性密钥进行保护。第7章无线接口协议1247.7.3.7信令完整性保护RRC层将32比特完整性校验和，即消息鉴别码MAC-I，插入到大多数RRCPDU中。RRC接收实体用完整性校验和来验证消息的来源和完整性。接收实体还计算MAC-I并将它与利用信令消息接收到的MAC-I作比较。接收到的消息如果有错误或者其消息鉴别码丢失，就将其丢弃。因为所有高层（非接入层）信令都在RRC直接传送消息中进行传送，所以所有高层消息就自动实现了完整性保护；其中唯一的例外是在初始化直接传送消息中传送的初始化高层消息。校验和是使用UMTS完整性算法（UIA）进行计算的，该算法使用保密的128比特的完整性密钥（IK）作为输入参数。完整性密钥是在鉴权过程[11]中和密钥一起生成的。图7-14给出了使用完整性算法f9[15]计算MAC-I的过程。除了IK以外，其他用作算法输入的参数还有：随每条完整性保护消息累加1的COUNT-I，RNC生成的随机数FRESH，方向比特DIRECTION（上行链路/下行链路）和实际的信令消息。另外，信令无线承载标识对MAC-I的计算也有影响；但是由于当需要信令无线承载标识这个参数时，f9算法已经准备就绪，故不能再把新的输入参数提供给f9算法。因此信令无线承载标识在信令消息提供给完整性算法前就放入到消息中。图7-14消息鉴别码MAC-I的计算只有少量RRC消息无法进行完整性保护，例如在RRC连接建立过程期间交换的消息；因为发送这些消息时算法和参数还没有进行协商。第7章无线接口协议1257.7.3.8UE测量报告和控制RNC通过RRC协议消息控制UE的测量，包括UTRA无线接口和其他系统在内。RNC控制的内容包括UE测量的对象、测量的时间和报告方法。RRC信令也用于将测量结果从UE报告给UTRAN（RNC）。测量控制测量控制（和报告）过程设计得非常灵活。SRNC可以启动、停止或者修改UE的多个并行测量，而且这些并行测量（包括它们如何报告）可以被相互独立地控制。测量控制信息包含在类型12系统信息块和类型11系统信息块中。如图7-15所示，对于处于Cell_DCH状态的UE也可以使用专用的测量控制消息。测量控制信息包括：\uf06c测量标志号：UTRAN在测量修改和释放时、UE在测量报告中都使用的参考序号。\uf06c测量命令：可能是建立、修改或者放弃测量的命令。\uf06c测量类型：预定列表中7种类型之一，其中每种类型给出UE的测量对象。这七种测量类型定义如下：\uf0a8频率内测量：在与激活集同频率的下行物理信道上进行的测量；\uf0a8频率间测量：在与激活集不同频率的下行物理信道上进行的测量；\uf0a8系统间测量：在非UTRAN无线接入系统的下行物理信道上进行的测量，例如GSM系统；\uf0a8业务量测量：测量上行业务量，例如测量为各无线承载提供的RLC缓冲区负载；\uf0a8质量测量：测量质量参数，例如测量下行传输信道的误块率；\uf0a8内部测量：测量UE发射功率和UE接收信号电平；\uf0a8定位业务测量[14]：UE提供给网络的基于OTDOA-IPDL定位方法的基本测量，测量两个小区之间接收到系统帧号（SFN）的时第7章无线接口协议126间差。\uf06c测量对象：是指UE测量的对象以及相关的对象信息。在切换测量中，这是指在特定的频率内、频率间或者系统间对小区进行测量得到的UE所需的小区信息。在业务量测量中，这个参数包含传输信道标识。\uf06c测量数量：UE测量的数目。\uf06c测量报告数量：UE测量后报告的数目。\uf06c测量报告准则：测量报告的触发准则，例如周期性触发报告或者事件触发报告。\uf06c报告模式：特指UE用RLC的确认或者非确认数据传输模式发送测量报告。图7-15处于不同UE状态的测量控制过程测量报告当满足报告准则时，将触发进行如图7-16所示的UE侧测量报告过程。UE向UTRAN发送测量报告消息，其中包含测量标识号和测量结果。第7章无线接口协议127图7-16测量报告过程测量报告消息用在Cell_DCH和Cell_FACH状态下。其中，在Cell_FACH状态，它只用于业务量测量报告。在Cell_PCH和URA_PCH状态下，也可以触发业务量测量，但是UE在发送测量报告之前，必须转移到Cell_FACH状态。在建立专用物理信道过程中，为了接收宏分集快速建立需要的测量信息UTRAN也可以要求UE将与无线链路相关（频率内）的测量报告附加到在RACH信道发送的下列消息中：\uf06cRRC连接请求消息，用于建立RRC连接；\uf06c初始的直接传输和上行直接传输消息；\uf06c小区更新消息；\uf06c测量报告消息，用于报告Cell_FACH状态下的上行业务量。7.7.3.9RRC连接移动性功能RRC“连接移动性”是指当UE处于UTRAN连接模式下，保持对UE位置（在小区或者激活集层次上）的跟踪，为此定义了许多RRC过程。当UE使用专用信道时，进行移动性控制的标准方法是用激活集更新和硬切换进程。当UE处于UTRAN连接模式下并且只使用公共信道（RACH/FACH/PCH）时，采用特定进程在小区或者在UTRAN注册区（URA）层次上保持对UE位置的跟踪。与UE移动性相关的RRC过程包括：\uf06c激活集更新过程，用于更新Cell_DCH状态下UE的激活集;\uf06c硬切换过程，用于Cell_DCH状态下的频率间或者频率内的硬切换;\uf06c系统间切换过程，在UTRAN和其他无线接入系统之间（例如GSM）进行切换;\uf06c系统间小区重选过程，在UTRAN和其他无第7章无线接口协议128线接入系统之间（例如GPRS）进行小区重选;\uf06c系统间小区改变命令过程，在UTRAN和其他无线接入系统之间（例如GPRS）改变命令;\uf06c小区更新过程，用于向RNC报告处于Cell_PCH或者Cell_FACH状态下UE的位置；\uf06cURA更新过程，用于向RNC报告处于URA_PCH状态下UE的位置。下面将详细介绍这些过程。激活集更新激活集更新过程的目的是当UE处于Cell_DCH状态时，更新UE与UTRAN之间建立连接的激活集。如图7-17所示，该过程可以有下列三种功能之一：增加无线链路的、清除无线链路的、增加和删除无线链路。同时存在的无线链路最大数目是8，一条激活集更新的命令可以清除部分甚至全部的无线链路。软切换算法及其性能分析在9.3.1节介绍。图7-17激活集更新过程硬切换硬切换过程只用于Cell_DCH状态，它可以用来改变UE与UTRAN之间使用的无线频带；或者当网络不支持宏分集时，在同一频率上改变小区；或者用于FDD和TDD之间模式的切换。硬切换只能在Cell_DCH状态下执行。硬切换没有定义专用信令消息，但下列RRC进程可以实现该功能：物理信道重新配置，无线承载建立，无线承载重新配置，无线承载释放和传输信道重新配置。从UTRAN到其它系统的切换第7章无线接口协议129从UTRAN到其它系统的切换过程如图7-18所示。当UE至少有一个RAB用于CS域业务时，使用该过程从UTRAN切换到其他无线接入系统。对于Release-99UE，尽管规范也允许多个RAB甚至来自CS和PS域的RAB同时进行切换，但是实际只支持1个RAB的切换。如图7-18中示例所示，切换的目标系统是GSM，但是规范也支持向PCS1900和cdma2000无线接入系统的切换。该过程可以在Cell_DCH和Cell_FACH状态下执行。UE从系统信息或者测量控制消息中接收GSM邻区参数[12]，这些参数能够测量候选GSM小区的情况。RNC根据包括GSM测量在内的来自UE的测量报告作切换决定。在GSMBSS资源预留之后，RNC发送一个从UTRAN切换的切换命令消息，该消息携带了搭载的GSM切换命令。此时，UE中的GSMRR协议开始起作用，并向GSMBSC发送GSM切换接入消息。在切换过程成功完成之后，GSMBSS会触发UTRAN的资源释放，它将释放无线连接并且删除所有涉及该UE的上下文信息。图7-18从UTRAN到GSM的系统间切换过程从其它系统到UTRAN的切换从其它系统切换到UTRAN的过程如图7-19所示。此过程用于从一个非UTRAN系统到UTRAN系统的切换，如图7-19中示例所示，这个非UTRAN系统仍然第7章无线接口协议130为GSM。双模UE从GSM系统信息消息中接收UTRAN相邻小区参数。所需的这些参数是为了测量UTRAFDD小区的，这些参数包括下行链路中心频率或UTRA绝对无线频率信道号（UARFCN）、下行链路带宽（3GPPRelease-99中只允许5MHz，但未来可能出现其他带宽）、主公共导频信道（CPICH）使用的下行链路扰码或者扰码组，以及UTRA小区的参考时间差（当前GSM小区和被测量的UMTS小区之间的定时差）。图7-19从GSM到UTRAN的系统间切换过程在接收到来自GSMMS包括UTRA测量的测量报告并且决定切换之后，GSMBSC开始为UTRANRNC系统预留资源；然后，GSMBSC发送一个GSM系统间切换命令[12]，该切换命令包括搭载的UMTS切换到UTRAN命令消息，它还包含了与UTRA小区建立连接所需的所有信息。GSM切换消息（系统间切换命令）必须适配成一个23字节的数据链路层PDU。因为包含在切换到UTRAN命令中的信息量很大，所以在标准中还定义了一个预配置机制预配置是指将UTRA参数（无限承载、传播信道和物理信道参数）预定义为参考值。当然，预配置必须预先由GSM信令传送给UE，或者如果当UE先前一直处于UMTS模式，它就能从类型16第7章无线接口协议131的系统信息块中读取预配置信息。UE把向UTRAN系统报告的切换完成消息发送给RNC，从而完成切换过程。在切换过程成功完成之后，RNC释放GSMBSS的资源。从UTRAN到其他系统的小区重选从UTRAN到其它系统间的小区重选过程用于将UE和UTRAN间的连接转变为UE和诸如GSM/GPRS这样的其它无线接入系统间的连接。该过程可能在Cell_FACH、Cell_PCH或者URA_PCH状态中发起。重选过程主要由UE控制，但是在某种程度上说也是由UTRAN控制。当UE到其他无线接入系统的连接建立完成之后，它将释放所有UTRAN的特定资源。从其它系统到UTRAN的小区重选从其它系统到UTRAN的小区重选过程用于将UE和诸如GSM/GPRS这样的UTRAN之外的无线接入系统之间的连接转变为UE和UTRAN之间的连接。该过程主要由UE控制，但是在某种程度上说也是由另一个无线接入系统控制。利用‘系统间小区重选’命令，UE开始建立到UTRAN的RRC连接，并且释放另一个无线接入系统的所有特定资源。从UTRAN到其他系统的小区变更命令如图7-20所示，UTRAN利用从UTRAN到其它系统的小区变更命令将UE转到另外一个无线接入系统。该过程也可以为至少有一个用于PS域业务的RAB时的UE使用，该过程可以在Cell_DCH和Cell_FACH状态下执行。像从UTRAN到其它系统的切换一样，Release-99UE只能在只有一个PS域的RAB上执行系统间小区变更，但是规范对此没有加以限制。第7章无线接口协议132图7-20来自UTRAN的系统间小区改变命令过程UTRAN利用从UTRAN到其它系统的小区变更命令消息启动该过程，该消息至少包含目标小区所需的信息。在UE与其它无线接入系统（例如GSM/GPRS）的连接建立成功后，该无线接入系统开始释放所用的UTRAN无线资源和UE的上下文信息。从其他系统到UTRAN系统的小区变更命令该过程用于命令UE由其他无线接入系统（如GSM）转移到UTRAN小区。该无线接入系统中“小区变更命令”消息应包含有目标UTRAN小区标识。在UTRAN侧，利用设置在“RAT间小区变更命令”中的“建立触发(cause)”，UE会启动RRC连接建立过程。小区更新引发小区更新过程有以下几个原因，包括小区重选、周期小区更新计时器到时、上行链路数据传送初始化、UTRAN发起的寻呼和Cell_DCH状态下无线链路连接失败。小区更新确认消息可能包括了给UE的UTRAN移动性信息元素（新的U-RNTI和C-RNTI）。此时UE用UTRAN移动性信息确认消息响应，从而使RNC知道UE使用了新的标识。小区更新确认过程也可能包括无线承载的释放、无线承载的重新配置、传输信道重新配置或者物理信道重新配置。此时，UE用相应的“完成”消息响应，如图7-21所示。URA更新在URA_PCH状态里，执行UTRAN注册区（URA）更新过程。如果在新小区内没有广播UE所追踪的URA标识符，在小区重选结束后或者通过定期URA更新计时器均可以触发URA更新过程。因为在URA_PCH状态下不可能存在激活的上行链路，因此UE必须暂时切换到Cell_FACH状态来执行信令处理过程，如图7-22所示。第7章无线接口协议133图7-21小区更新过程图7-22URA更新过程UTRAN注册区可以通过分层来避免信令过多。这就意味着可以在一个小区内广播几个URA标识符，并且一个小区内的不同UE可能属于不同的URA。处于URA_PCH状态下的UE总是有且只有一个有效的URA。如果小区广播了几个URA，RNC会在URA更新确认消息中给一个UE分配一个URA。URA更新确认可以为UE分配一个它必须遵循的新URA标识，也可以为UE分配一个新的RNTI。此时UE用UTRAN移动性信息确认消息响应，从而RNC就知道UE使用了新的标识。7.7.3.10SRNC重定位的支持在SRNS重定位过程（参见第5章）中，SRNCRRC层建立一条特殊的RRC消息——到目标RNC的第7章无线接口协议134RRC信息。这条消息之所以特殊是因为它的目标并不是发向UE而是发向新的SRNC。因此，这个消息不通过空中接口发送，而是通过核心网从旧的SRNC送到新的SRNC。初始化信息包含RRC状态信息和在新的SRNC中建立UE上下文关系所需的所有协议参数（RRC，RLC，MAC，PDCP，PHY）等。另外，在SRNS重定位期间，需要在UE和UTRAN间发送期望的PDCP序列号（通常在UE和UTRAN中被本地维护），该序列号可以包含在发送的任何RRC消息内。7.7.3.11对下行外环功控的支持所有用来增加或者重新配置下行传输信道的RRC消息（例如，无线承载建立/重新配置/释放，传输信道重新配置）都包含一个“质量目标”（BLER质量值）的参数，表示各下行传输信道配置的质量指标（初始下行SIR目标）。外环功控算法及其性能在9.2节介绍。7.7.3.12开环功控在发射PRACH（参见第6章）之前，首个前导（preamble）的发射功率计算如下：前导初始功率=主CPICHDLTX功率-CPICH_RSCP+上行干扰+常数值式中，CPICH_RSCP的值是由UE测量得到，所有其他参数是在系统信息上接收到的。只要物理层配置为发送PRACH，当上述公式中使用的任何广播参数改变时，UE就继续重新计算前导的初始功率，然后将新的前导初始功率再次提交给物理层。当建立第一个DPCCH时，UE应该根据下式开始上行内环功控：DPCCH初始功率=DPCCH功率偏移-CPICH_RSCP式中，DPCCH功率偏移的值是在来自UTRAN的不同信令消息上接收到的，CPICH_RSCP的值应由UE测量得到。7.7.3.13与小区广播业务相关的功能RRC层的与CBS相关的功能如下：第7章无线接口协议135\uf06cBMC层的初始配置。\uf06c为CBS分配无线资源，实际上是为CTCH逻辑信道到FACH传输信道以及到S-CCPCH物理信道的映射而分配调度。\uf06c为UE中的CBS非连续接收配置第1和第2层。7.7.3.14与UE定位相关的功能虽然Release’99UTRAN规范只支持基于Cell_ID的定位方法，但是RRC协议已经有能力支持基于UE的定位方法和UE辅助的OTDOA与GPS方法[14]。这两种方法要求RRC具有下列能力：将与定位相关的UE测量传输给UTRAN；为从UTRAN到UE的OTDOA和/或GPS提供辅助数据。这些信息通过系统信息或者称为辅助数据传送的专用消息来提供。参考文献[1]3GTS25.301RadioInterfaceProtocolArchitecture.[2]3GTS25.302ServiceProvidedbythePhysicalLayer.[3]3GTS25.303UEFunctionsandInterlayerProceduresinConnectedMode.[4]3GTS25.304UEProceduresinIdleMode.[5]3GTS25.321MACProtocolSpecification.[6]3GTS25.322RLCProtocolSpecification.[7]3GTS25.323PDCPProtocolSpecification.[8]3GTS25.324Broadcast/MulticastControlProtocol(BMC)Specification.[9]3GTS25.331RRCProtocolSpecification.[10]3GTS33.1023GSecurity;SecurityArchitecture.[11]3GTS24.008MobileRadioInterfaceLayer3Specification,CoreNetworkProtocols—Stage3.[12]GSM04.18DigitalCellularTelecommunicationsSystem(Phase2+);MobileRadioInterfaceLayer3Specification,RadioResourceControlProtocol.[13]IETFRFC2507IPHeaderCompression.[14]3GTS25.305Stage2FunctionalSpecificationofLocationServicesinUTRAN.[15]3GTS33.1053GSecurity;CryptographicAlgorithmRequirements.',)