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WCDMA作為3G的主流技術，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年用戶數將達到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)生在信道切換的暫態(tài)過程中。經過分析和改進之后，實測結果顯示，信道切換的成功率提高到了98%，得到了顯著的改善。
1WCDMA系統(tǒng)無線接口協議簡介
WCDMA無線接口是指移動終端(UE)與無線接入網(UTRAN)之間的協議接口，用來建立、重新配置和釋放無線承載業(yè)務的。共分為3個協議層[1]：物理層(L1)、數據鏈路層(L2)和網絡層(L3)，如圖1所示。數據鏈路層包含了媒體接入控制(MAC)協議層、無線鏈路控制(RLC)協議層以及與業(yè)務相關的分組數據匯聚協議(PDCP)層、廣播組播控制(BMC)協議[2]。從協議角度來看，這些協議層都是為了實現傳輸數據，屬于用戶平面。網絡層主要是無線資源控制(RRC)層，屬于控制平面。
無線空中接口的RRC協議層存在于UTRAN的無線網絡控制器(RNC)和UE之中，但其實現的功能有所不同。如RRC層在RNC中還包括[3]：碼分配、鑒權控制、信道釋放、負載控制、功率控制、切換控制等等。本文主要描述RRC層在進行信道改變或者切換控制中的一種實現方法。
無線數據鏈路(RLC)協議為用戶和控制數據提供分段和重傳服務[4]。每個RLC實體由RRC配置，并且以3種模式之一進行操作：透明模式(TM)、非確認模式(UM)和確認模式(AM)。AM傳輸方式以一套較復雜的自動重傳請求(ARQ)機制提供高可靠的數據傳輸，并且使高層可以通過對AM 實體參數的不同配置獲得更高級別的QoS控制。主要的實現方法是接收方根據發(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)送丟失的協議數據單元(PDU)，或者繼續(xù)發(fā)送后面的PDU。這樣就實現了數據的高可靠傳輸。
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)先級調度、復用和解復用、業(yè)務流量監(jiān)視、根據上層指示進行信道類型的切換等。傳輸信道類型的切換協議描述的是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RRC層負責對無線資源的分配和管理，負責UE在無線接入側的移動性管理工作[6]。當UTRAN的RRC決定對UE進行無線資源的配置或修改時，會相應地先對NODE B和用戶面進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UE[7]。在協議3GPP 25.331中上述消息中規(guī)定這些消息的發(fā)送要通過確認模式無線鏈路控制(AM RLC)或非確認模式無線鏈路控制(UM RLC)的專用控制信道(DCCH)進行發(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，確認消息已經被UE收到；UE的RRC 接收到消息后，根據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)送數據有這樣一個特點，在舊配置上發(fā)送數據，可以在新、舊配置上都接收數據。
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]。
立即生效方式的流程是：RRC首先對用戶面進行無線配置修改的預配置，然后發(fā)送配置消息給UE，UE在新配置上響應完成消息，RRC收到后指示用戶面MAC層進行切換。協議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，由于空中接口的質量問題，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)轉前向接入信道(FACH)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。設此完成消息經RLC處理后的PDU為RLC UL SN＝1，其中polling位為1，要求RNC響應狀態(tài)報告；由于空中接口的質量問題，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 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。
