WCDMA系統(tǒng)Iur接口兼容性分析

1、概述

　　Iur接口是RNC用于同其他RNC進(jìn)行信令和數(shù)據(jù)交互的接口，是WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(RNS)之間互聯(lián)的紐帶。不同廠家RNC設(shè)備之間的兼容性，成為系統(tǒng)互聯(lián)互通正常工作的關(guān)鍵。本文從5個(gè)方面詳細(xì)分析了Iur接口的兼容性，預(yù)測(cè)了會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題并探討了相應(yīng)的解決方案。

2、WCDMA Iur接口概述

　　Iur接口是WCDMA系統(tǒng)無(wú)線子網(wǎng)絡(luò)重要的開(kāi)放接口之一，在邏輯上它位于兩個(gè)RNC(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器)之間，是RNC用于完成和其他RNC互聯(lián)的接口，是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(RNS)之間互聯(lián)的紐帶，通過(guò)Iur接口，不同的RNS可以連在一起，通過(guò)專用的協(xié)議——RANSAP(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)應(yīng)用部分)完成與UTRAN有連接的UE跨RNS的移動(dòng)性管理，包括RNS間的切換、無(wú)線資源處理和同步等功能。圖1給出了Iur接口的位置。



圖1　Iur接口的位置

　　當(dāng)一個(gè)移動(dòng)用戶建立了到UTRAN的連接，并在Iur接口產(chǎn)生了軟切換，就會(huì)用到多于一個(gè)RNS的資源，不同的RNC此時(shí)充當(dāng)著不同的角色：

　　(1)服務(wù)RNC(SRNC)。保持該移動(dòng)用戶與核心網(wǎng)的Iu連接的RNC是SRNC，負(fù)責(zé)核心網(wǎng)和用戶之間的數(shù)據(jù)傳送和Iu接口RANAP信令的轉(zhuǎn)送和接收，負(fù)責(zé)進(jìn)行無(wú)線資源控制(RRC)，負(fù)責(zé)對(duì)空中接口的數(shù)據(jù)進(jìn)行L2(MAC與RLC)層的處理，并執(zhí)行基本無(wú)線資源管理操作，如切換判決、外環(huán)功率控制和RAB(無(wú)線接入承載)的參數(shù)向空口傳輸信道參數(shù)的轉(zhuǎn)化等。

　　(2)漂移RNC(DRNC)。DNRC是SRNC以外的其他RNC。它們控制該移動(dòng)用戶使用的小區(qū)，如果需要，DRNC可以進(jìn)行宏分集合并。除非該用戶使用公共傳輸信道，DRNC不會(huì)進(jìn)行用戶面數(shù)據(jù)的L2層處理，而只是將Iub接口數(shù)據(jù)透明的通過(guò)Iur接口的路由傳遞給SNRC。一個(gè)用戶的DRNC可以不止一個(gè)。

　　2代GSM/GPRS系統(tǒng)的基站控制器(BSC)之間沒(méi)有類似的接口，之所以要在WCDMA系統(tǒng)中引入Iur接口，最初的考慮就是要發(fā)揮CDMA系統(tǒng)軟切換的優(yōu)勢(shì)，使得UE在跨無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)移動(dòng)時(shí)，也能獲得軟切換帶來(lái)的增益，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。但后來(lái)，隨著標(biāo)準(zhǔn)化工作的步步深入，Iur接口被賦予了越來(lái)越多的功能。

　　目前Iur接口主要的功能，有以下3種：RNC之間基本移動(dòng)性的管理、支持公共信道的業(yè)務(wù)流程、支持專用信道的業(yè)務(wù)流程。其中支持專用信道的業(yè)務(wù)流程是移動(dòng)用戶處于專用信道狀態(tài)下進(jìn)行的業(yè)務(wù)流程，通俗講，就是進(jìn)行各種不同業(yè)務(wù)跨Iur接口的軟切換和更軟切換(包括切入、切出)，并完成相關(guān)的無(wú)線資源管理；而另外兩項(xiàng)功能都是在移動(dòng)用戶發(fā)起分組域業(yè)務(wù)，處于非專用信道狀態(tài)下(CELL_FACH/CELL_PCH/URA_PCH)，活動(dòng)性較低，用戶和網(wǎng)絡(luò)之間交互的數(shù)據(jù)量較少甚至沒(méi)有。我們通常習(xí)慣于把這兩種情況歸為一類進(jìn)行分析，稱為非專用信道過(guò)程。

　　在第三代移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)實(shí)施和運(yùn)行維護(hù)中，不同廠家的RNC設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)構(gòu)建Iur接口的可能性很大，而相互之間的兼容性(或稱互操作性)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和運(yùn)維的難度帶來(lái)較大的影響，需從建網(wǎng)一開(kāi)始起就加以重視并進(jìn)行相關(guān)的分析。

3、接口兼容性分析

　　從本質(zhì)來(lái)說(shuō)，Iur接口的兼容性分析，是和系統(tǒng)希望達(dá)到的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和想要提供的業(yè)務(wù)密切相關(guān)的。從無(wú)線接入網(wǎng)的角度來(lái)說(shuō)，良好的兼容性是上層給移動(dòng)用戶提供滿意業(yè)務(wù)的可靠前提。因此，對(duì)兼容性的要求，需要根據(jù)整體的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制和要求，并結(jié)合相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。筆者認(rèn)為，以下幾個(gè)方面可能會(huì)對(duì)Iur接口的兼容性帶來(lái)影響，列舉于此，給大家提供一些思路。

　　3.1　軟切換

　　軟切換是Iur接口最基本的功能。完成跨Iur的軟切換，是各廠家RNC設(shè)備的基本要求。通常在單系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中(RNC是同一家設(shè)備)，一般問(wèn)題不會(huì)太大。但當(dāng)不同廠家RNC互連時(shí)，很有可能會(huì)因?yàn)閰��?shù)配置和消息時(shí)序的要求不同而出現(xiàn)問(wèn)題。

　　和軟切換相關(guān)的接口消息，是無(wú)線鏈路建立/增加請(qǐng)求和響應(yīng)(RL SETUP/ADDTION REQUEST/RESPONSE)。SRNC在無(wú)線鏈路建立請(qǐng)求消息中，會(huì)要求DRNC給UE準(zhǔn)備軟切換需要的資源，其中包括：上/下行專用物理信道信息、專用傳輸信道信息、無(wú)線鏈路信息和壓縮模式信息等，在這些信息中，又對(duì)具體的參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。其中，比較容易出現(xiàn)不兼容的有：上/下行專用物理信道的時(shí)隙格式；專用傳輸信道的時(shí)間到達(dá)窗尺寸、業(yè)務(wù)信道的類型描述；無(wú)線鏈路信息中的分集合并控制等等。這些都是在規(guī)范中規(guī)定的關(guān)鍵參數(shù)，在參數(shù)檢查中，如果出現(xiàn)不能匹配的情況，會(huì)造成無(wú)線鏈路建立或增加的失敗，軟切換無(wú)法完成。

　　另外，還會(huì)出現(xiàn)部分業(yè)務(wù)不兼容的情況，例如語(yǔ)音、分組業(yè)務(wù)都正常，但可視電話切換失敗。這種情況下，表明雙方RNC具備基本的互通能力，但在部分業(yè)務(wù)的專用參數(shù)上，存在不匹配的情況，需要針對(duì)這些參數(shù)，具體分析，找出問(wèn)題所在。

　　從另一個(gè)方面說(shuō)，不同廠家的設(shè)備相同，參數(shù)的默認(rèn)值有可能不同，但也都有一定的可調(diào)范圍，因此需要調(diào)整到一個(gè)雙方都能接受的范圍，從而使得雙方的相互切換都能順利的完成。

　　軟切換是Iur接口最基本的功能，不同廠家的RNC務(wù)必要能夠完成這部分功能的兼容，否則根本談不上Iur接口的互通。

　　3.2　業(yè)務(wù)的重配置

　　無(wú)論是現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)商還是新運(yùn)營(yíng)商，保持業(yè)務(wù)的連續(xù)性是業(yè)務(wù)推廣的必要條件。WCDMA系統(tǒng)初期應(yīng)該以一個(gè)合理的負(fù)荷來(lái)建網(wǎng)，以宏蜂窩三扇區(qū)單載頻為主，同時(shí)對(duì)一些重點(diǎn)建筑考慮室內(nèi)分布系統(tǒng)。后期擴(kuò)容應(yīng)以增加載頻為主。

　　通過(guò)從Iur接口的信令流程分析，可以比較清晰的看到重配置失敗的情況，再通過(guò)對(duì)設(shè)備本身默認(rèn)參數(shù)的對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)最有可能出現(xiàn)不兼容現(xiàn)象的成因有以下幾種情況：上下行無(wú)線資源不可獲得、請(qǐng)求的配置不支持、專用傳輸信道類型不支持等。另外，也有可能出現(xiàn)DRNC返回的響應(yīng)消息為SRNC不認(rèn)可的情況，例如某些參數(shù)值DRNC沒(méi)有返回，或和SRNC要求的范圍不匹配等等。

　　在軟切換和業(yè)務(wù)重配置中，很有可能出現(xiàn)失敗的另一類原因來(lái)自于RNC的無(wú)線資源控制。例如由于接入控制或者負(fù)載控制，DRNC不允許UE切入自己的覆蓋區(qū)，或者不能夠分配給UE足夠的用戶面資源完成并發(fā)業(yè)務(wù)，這里，我們也暫時(shí)把這些情況作為廣義的不兼容情況列出。

　　3.3　專用測(cè)量功能

　　Iur接口的專用測(cè)量過(guò)程，是UE在跨Iur接口切換時(shí)，由SNRC發(fā)起的針對(duì)該UE的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如TCP(發(fā)射碼域功率)、SIR、SIR Error或RTT(環(huán)回時(shí)間等)的測(cè)量，使得盡管該UE不在自己所屬的基站下，SRNC仍能夠?qū)ζ溥M(jìn)行有效的無(wú)線資源管理。

　　由于無(wú)線資源管理算法的復(fù)雜性和多樣性，在統(tǒng)一的專用測(cè)量執(zhí)行機(jī)制(信令消息格式相同)的約束下，測(cè)量的內(nèi)容、方式非常多樣。例如，在專用測(cè)量目標(biāo)類型(Dedicated Measurement Object Type)上，可以有RL、RLS、ALL RL、ALL RLS；在測(cè)量?jī)?nèi)容上(Dedicated Measurement Type)，可以是TCP、SIR、SIR Error或RTT；而在報(bào)告機(jī)制上，可以是事件A到事件F，以及周期型上報(bào)。

　　這就造成不同廠家在實(shí)現(xiàn)專用測(cè)量上，會(huì)出現(xiàn)支持不同的測(cè)量目標(biāo)、測(cè)量?jī)?nèi)容和報(bào)告機(jī)制，造成Iur接口不能夠完成SNRC發(fā)起的測(cè)量任務(wù)，導(dǎo)致SRNC無(wú)法及時(shí)合理的控制UE使用的無(wú)線資源，不但影響該用戶的服務(wù)質(zhì)量，對(duì)整個(gè)小區(qū)的通信質(zhì)量，都會(huì)造成相應(yīng)惡化，這是CDMA系統(tǒng)的自干擾特性決定的。

　　專用測(cè)量的一個(gè)主要作用是進(jìn)行下行功率平衡，避免功率漂移。對(duì)Iur接口切換來(lái)說(shuō)，SRNC需要通過(guò)專用測(cè)量功能知道在另一個(gè)RNC下的UE下行發(fā)射功率，判斷多條鏈路的功率差異情況，從而給出一個(gè)下行發(fā)射功率的參考值供各條無(wú)線鏈路參考，完成下行功率平衡，使各條鏈路的發(fā)射功率維持在比較均衡的狀態(tài)，保持軟切換帶來(lái)的增益。如果雙方RNC不能很好的支持對(duì)于UE下行發(fā)射功率的測(cè)量和上報(bào)，SRNC就不能及時(shí)的進(jìn)行功率平衡，軟切換帶來(lái)的實(shí)際增益將會(huì)受到很大影響。

　　3.4　非專用傳輸信道的移動(dòng)性

　　在UE進(jìn)行分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)速率的大小和需要對(duì)無(wú)線資源的占用情況，網(wǎng)絡(luò)會(huì)為UE分配不同的RRC狀態(tài)，當(dāng)UE處于大數(shù)據(jù)量傳輸時(shí)，通常處于CELL_DCH狀態(tài)，使用專用的無(wú)線資源；當(dāng)UE處于小數(shù)據(jù)量或無(wú)數(shù)據(jù)量傳輸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)讓UE處于CELL_FACH、CELL_PCH、URA_PCH狀態(tài)，和其他手機(jī)使用公共的無(wú)線傳輸資源。在這種情況下的跨Iur接口的移動(dòng)性，就是我們前面提到的非專用傳輸信道的移動(dòng)性。

　　非專用傳輸信道的移動(dòng)性通常有4種解決方案：上下行信令傳輸、SRNS重定位、公共傳輸信道過(guò)程和直接信令連接重建。每種方案適用的條件和對(duì)象都有所不同。

　　不同廠家的設(shè)備，出于對(duì)市場(chǎng)需求的分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮，對(duì)URA_PCH、CELL_FACH、CELL_PCH的支持能力是不同的。有的會(huì)選擇CELL_PCH，有的則會(huì)選擇CELL_FACH；支持同一種狀態(tài)，可能采用的解決方案也不同，有的可能選擇SRNS重定位，有的就可能選擇公共傳輸信道過(guò)程。這樣在Iur接口就有可能出現(xiàn)由于支持狀態(tài)不同、方案不同造成的不兼容。UE在跨Iur接口移動(dòng)時(shí)，就會(huì)不可避免的出現(xiàn)通信中斷。

　　為了能讓UE在不兼容條件下仍然能夠保持較好的移動(dòng)性，3GPP提出了一種解決方案——直接信令連接重建。直接信令連接重建就是處于CELL_FACH、CELL_PCH、URA_PCH狀態(tài)下的UE在SRNC控制下釋放掉并和原有SRNC的RRC連接(當(dāng)然還包括相應(yīng)的接入網(wǎng)核心網(wǎng)資源)，在新的RNC下重新建立RRC連接，回到通信狀態(tài)。這樣在雙方RNC對(duì)UE的低活躍狀態(tài)不兼容時(shí)，不至于造成不可恢復(fù)的通信中斷。

　　所以在考慮Iur接口的兼容性時(shí)，如果出現(xiàn)以上提到的不兼容情況，就需要雙方的RNC都能夠支持直接信令連接重建方案，在不考慮系統(tǒng)功能改進(jìn)的前提下，把該方案作為管理解決低活躍狀態(tài)UE移動(dòng)性的必要方案。

4、小結(jié)

　　Iur接口是WCDMA系統(tǒng)開(kāi)放接口之一，盡管各廠家在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)時(shí)，都遵循統(tǒng)一的規(guī)范，但往往在參數(shù)設(shè)計(jì)和功能選擇上，會(huì)產(chǎn)生差異。在軟切換、業(yè)務(wù)重配置、專用測(cè)量、非專用信道過(guò)程等方面，都會(huì)出現(xiàn)不同程度、不同原因的不兼容情況，在某些方面，目前已經(jīng)有了解決的辦法，而有的方面，還在進(jìn)一步探索。筆者希望通過(guò)對(duì)Iur接口兼容性的探討，引起業(yè)界對(duì)WCDMA系統(tǒng)接口兼容性的重視，不斷的改進(jìn)設(shè)備、完善標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)不同廠家設(shè)備的互通，推動(dòng)我國(guó)3G產(chǎn)業(yè)更加良性的發(fā)展。