（通信与信息系统专业论文）tdscdmagsm双模终端无线资源子层的研究与实现.pdf

重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 3 g 牌照的发放标志着t d s c d m a 进入到了一个全新的时代。目前t d 用户已 经达到5 5 1 万，基站达到8 7 万，t d s c d m a 的网络覆盖范围已逐渐扩大。但中国 移动仍然以g s m 为主，其系统稳定且覆盖广泛，而t d s c d m a 网络的完全覆盖 还需要一段比较长的时间，因此在t d 网络没有完全覆盖之前，做好2 g 和3 g 的共 存是运营商急切想解决的问题。这样同时支持g s m 和t d s c d m a 两种接入技术 的双模终端就应运而生。本文基于这样的背景下，系统地研究双模终端无线资源子 层从协议分析到实现，再到测试开发验证的完整过程。 本论文依托于重邮信科p d m l 0 0 双模终端项目，完成t d s c d m a g s m 双模 终端无线资源子层的研究与实现。 本文首先介绍了双模终端研究的必要性、现状及分类。其次对双模终端无线资 源子层的协议进行了深入研究。包括双模终端无线资源子层状态、功能及主要过程。 着重分析了无线资源子层的两个状态一空闲模式和连接模式，进一步研究在空闲模 式下的系统间小区重选和连接模式下的系统间小区切换过程，对发生重选和切换的 条件和执行过程深入研究。然后对系统间小区重选和系统间小区切换过程进行实 现，包括双模终端硬件平台实现和双模终端协议栈整体架构的设计，设计无线资源 子层在系统间和系统内的新增接口，并设计系统间小区重选和切换时的典型流程， 包括正常和异常情况等。最后运用t r c n 板级测试方法验证双模终端小区重选和切 换设计实现的正确性。包括测试方法的介绍，测试模型的设计，构造测试例的过程， 如何验证测试例正常、异常情况等。并通过l o g 和m s c 图验证测试接口和流程设 计是否合理，开发代码是否正确，达到协议一致性测试目的。 关键词tr r c ，r r m ，小区重选，小区切换 重庆邮电大学硕士论文a b s t r a c t a b s t r a c t n eg r a n t e do f3 gl i c e n s ei n d i c a t e st h a tt d - s c d m ah a se n t e r e dan e w e r a n o w a d a y s ，t h es u b s c r i b e ro ft dh a sa m o u n t e dt o5 5lm i l l i o n , b a s es t a t i o n st o8 7 t h o u s a n d a l t h o u g ht h ec o v e r a g eo ft d - s c d m an e t w o r kh a sb e e n 懿p 觚d e d g r a d u a l l y , c h i n am o b i l es t i l lf o c u s e so ng s mb e c a u s eo ft h es t a b l es y s t e r ma n dw i d e c o v e r a g e b u tt h e r ei s s t i l l al o n gw a yt oc o m et of u l l c o v e r a g eo ft d - s c d m a n e t w o r k , s ob e f o r ei t sr e a l i z a t i o n , t h ep r o b l e mo na c h i e v i n gs m o o t ht r a n s i t i o nf r o m2 gt o 3 gn e e d st ob er e s o l v e du r g e n t l y u n d e rt h i ss i t u a t i o n ，t h et d - s c d m a g s md u a lm o d e t e r m i n a lc o m e sw i t ht h et i d eo ff a s h i o na sab r i d g eo fs m o o t ht r a n s i t i o nf r o m2 gt o3 g t h i sp a p e ri sb a s e do ns u c hb a c k g r o u n d ，t oi n c l u d et h es y s t e m a t i cr e s e a r c ho fd u a lm o d e t e r m i n a lr a d i or e s o u r p c cs u b l a y e rf i o mp r o t o c o la n a l y s i sa n dr e a l i z a t i o nt ov e r i f i c a t i o nb y t e s t t h ep a p e ri sr e l i e do nc y l tp d m l 0 0 p r o j e c t , t oa c h i e v et h er e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o n o ft d s c d m a g s md u a lm o d et e r m i n a lr a d i or e s o u r c es u b l a y e r f i r s t l y , t h en e c e s s i t y , c u r r e n ts i t u a t i o na n dc a ：t a l 哪o fd u a lm o d et e r m i n a la r e i n t r o d u c e di nt h i sp a p e r t h e nt h ep r o t o c o lo fd u a lm o d et e r m i n a li sr e s e a r c h e dd e e p l y , t o i n c l u d et h ef u n c t i o n , s t a t ea n dm a i np r o c e s s e so fd u a lm o d et e r m i n a lr a d i or e s o u r c e s u b l a y c r t h e ni n t e r - r a tc e l lr e s e l e c t i o ni ni d l em o d ea n dh a n d o v e rp r o c e s si nc o n n e c t m o d ea r er e s e a r c h e de m p h a t i c a l l y , t oi n c l u d et h er e q u i r e m e n ta n di m p l e m e n t a t i o n t h e n e x tp a r ti st h er e a l i z a t i o no fi n t e r - r a tc e hr e s e l e 贮 t i o na n di n t e r - r a th a n d o v c r d u a lm o d e t e r m i n a lh a n d w a r ep l a t f o r ma n dp r o t o c o ls t a c ka r c h i t e c t u r ea d e s i g n e d , t h en e wa d d e d i n t e r f a c e sb e t w e e nr a d i or e s o u r c es u b l a y e ra n dn a s ，r l c ，m a ca sw e l la si n t e r - r a ta r e d e s i g n e d t h en o r m a la n da b n o r m a lp r o c e d u r e so fi n t e r - r a tc e l lr e s d c c t i o na n di n t e r - r a t h a n d o v e ra r er e a l i z e di nd e t a i l s f i n a l l y , t h ec o r r e c t n e s sa b o u tr e a l i z a t i o no fd u a lm o d e t e r m i n a li n t e r - r a tc e l lr e s e l e c t i o na n dh a n d o v e ri sv a l i d a t e db yt h et r c nb o a r d - l e v e lt e s t m e t h o d i n c l u d i n gt h ei 1 1 臼d d u c d o no fp r o t o c o lt e s tm e t h o d , t h ed e s i g no ft e s tm o d e l ，t h e p r o c e s so fc o n s t r u c t i n gt h et e s tc a s e s ，a n dt h em e t h o dt ov e r i f yt h et e s tc a s e so fn o r m a l a n da b n o r m a ls i t u a t i o n t h e nb ym e a so fl o ga n dm s c ，t h ei n t e r f a c ea n dp r o o e ：d ：u r ea 他 v a l i d a t e dw h e t h e ri ti sr e a s o n a b l e ，a l s ot h ec o d ei sv a l i d a t e dw h e t h e ri ti sc o r r e 碰1 1 1 e p u r p o s eo f p r o t o c o lc o n f o r m a n c e t e s ti sa c h i e v e d k e yw o r d s ：r r c , r r m ，c e l lr e s d o c t i o n , c d lh a n d o v e r 重庆邮电大学硕士论文缩略表 3 g 3 g p p a s a s n 1 a s p b c c h b s i c c c c c c h c c n c h c b s c n c s d c c h d c h d l d r x d s f e d g e f a c h g p i 峪 g s m h c s h s d p a h s u p a 卫m s i i l 丌 缩略表 3 r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n 3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t a c c e s ss t r a t u m a b s t r a c ts y n t a xn o t a t i o n o n e a b s t r a c ts e r v i c ep r i m i t i v e s b r o a d c a s tc o n t r o lc h a n n e l b a s et r a n s c e i v e rs t a t i o ni d e n t i t yc o d e c a l lc o n t r o l c o m m o nc o n t r o lc h a n n e l c o d ec o m p o s i t et r a n s p o r tc h a n n e l c e l lb r o a d c a s ts e r v i c e c o r en e t w o r k c i r c u i ts w i t c h e d d e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l d e d i c a t e dc h a n n e l d o w n l i n k d i s c o n t i n u o u sr e c e p t i o n d o w n l i n ks i g n a l l i n gf a i l u r e e n h a n c ed a t ar a t e sf o r1 f 1 1 eg s m e v o l u t i o n e u r o p e a n t e l e c o m m u n i c a t i o n s t a n d a r d s i n s t i t u t e f o r w a r da c c e s sc h a n n e l g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e g l o b a l s y s t e m f o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n h i e r a r c h i c a lc e l ls t r u c t u r e h i 曲s p e e dd o w n l i n kp a c k e ta c c e s s h i g l ls p e e do p t i i ：l kp a c k e ta c c e s s i n t e r n a t i o n a lm o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i t y i m p l c r n e n t a t i o nu n d e r t e s t v 第3 代移动通信 第3 代合作项目 接入层 抽象语法符号 抽象服务原语 广播控制信道 基站识别码 呼叫控制 公共控制信道 编码组合传输信道 小区广播服务 核心网 电路交换 专用控制信道 专用信道 下行 不连续接收 数字信号处理 全球移动通信系统演进 的增强数据速率 欧洲电信化标准协会 前向接入信道 通用分组无线业务 全球移动通信系统 分层小区结构 高速下行分组接入 高速上行分组接入 国际移动用户识别码 被测实体 重庆邮电大学硕士论文 缩略表 l l l 2 l 3 l a j l c r l l c l t e “蛇 m m 删 m s m s c n a s p c h p c o p c c p c h p d c p p d u p i c h p l m n p s p 删s i l a y e rl ( p h y s i c a ll a y e r ) l a y e r2 ( d a t al i i l kl a y e r ) l a y e r3 ( n e t w o r kl a y e r ) l o c a t i o na r e ai d e n t i t y l o w c h i p r a t e l o g i c a ll i n kc o n t r o l l o n gt e r me v o l u t i o n m e d i u ma c c e s sc o n t r o l m a s t e ri n f o r m a t i o nb l o c k m o b i l i t ym a n a g e m e n t m o b i l es t a t i o n m e s s a g es e ；( 1 u e n c ec h a r t s n o n a c c , e s ss t r a t u m p a g i n gc h a n n e l p o i n t so fc o n t r o la n do b s e r v a t i o n p r i m a r y c o m m o nc o n t r o l p h y s i c a l c h a n n e l p a c k e td a t ec o n v e r g e n c ep r o t o c o l p r o t o c o ld a t au n i t p a g ei n d i c a t o rc h a n n e l p u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k p a c k e ts w i t c h e d p a c k e tt e m p e r a t em o b i l es u b s c r i p t i o n i d e n t i t y q u a l i t yo fs e r v i c e r a n d o ma c c e s sc h a n n e l r a d i oa c c e s sb e a r e r r a d i oa c c e s st e c h n o l o g y r a d i ol i n kc o n t r o l r a d i on e t w o r kt e m p o r a r yi d e n t i t y r e g i s t e rp u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t r a d i or e s o u r c ec o n t r o l r e c e i v e ds i g n a lc o d ep o w e r 第一层( 物理层) 第二层( 数据链路层) 第三层( 网络层) 位置区标识 低码片速率 逻辑链路控制 长期演进 媒质接入控制 主信息块 移动性管理 移动台 消息序列图 非接入层 寻呼信道 控制观察点 主公共控制物理信道 分组数据汇聚协议 协议数据单元 寻呼指示信道 公共陆地移动网络 分组交换 分组域临时标识 服务质量 随机接入信道 无线接入承载 无线接入技术 无线链路控制 无线网络临时标识 注册的p l m n 无线资源管理 无线资源控制 接收信号码功率 娜一啪m眦一一眦一 重庆邮电大学硕士论文 缩略表 r s s i s a c c h s a p s d l s f n s i s m s m s n d c p s s t d s c d m a t d d t 硎 卫m s i u e u m i m a c i m s i 瓜i c i 珏t r c u s m i m a n r e c e i v e ds i g n a ls t r e n g t hi n d i c a t i o n s l o wa s s o c i a t e dc o n t r o lc h a n n e l s e r v i c ea c c e s sp o i n t s p e c i f i c a t i o nd e s c r i p t i o nl a n g u a g e s y s t e mf r a m en u m b e r s y s t e mi n f o r m a t i o n s y s t e mi n f o r m a t i o nb l o c k s u b s c r i b e ri d e n t i t ym o d u l e s u b - n e t w o r k d e p e n d e n c ec o n v e r a g e p r o t o c o l s u p p l e m e n t a r y s e r v i c e t i m e d i v i s i o n - s y n c h r o n o u s c o d e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s t i m ed i 啊s i o nd u p l e x t r e ea n dt a b u l a rc o m b i n e dn o t a t i o n t e m p o r a r ym o b i l es b s 翻b c ri d e n t i t y u s e re q u i p m e n t u n a c k n o w l e d g e dm o d e im sm e d i u ma c c e s sc o n t r o l u l l i v e r s a lm o b i l et d e c o m m u a i c a t i o n s s y s t e m im sr a d i ol i n kc o n t r o l im sr a d i or e s o u r c 洽c o n t r o l u i l i v e r s a ls u b s c r i b e ri d e n t i t ym o d u l e u n i v e r s a lt e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s s n e t w o r k v 接收信号强度指示 慢速随路控制信道 业务接入点 规范描述语言 系统帧号 系统信息 系统信息块 用户识别模块 子网汇聚协议 补充业务 时分同步码分多址接入 时分双工 协议测试规格语言 临时移动用户标识 非确认模式 信噪比 u m t s 媒介接入控制 全球移动通信系统 u m t s 无线链路控制 u m t s 无线资源控制 通用用户识别卡 u m t s 陆地无线接入网 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 随着个人移动通信的发展，移动用户的数量也在日益增加，由我国自主研发的 基于t d s c d m a 标准的移动通信系统也已投入到商用阶段。t d s c d m a 标准作为 世界三大主流标准之一，有其独特的优势，具有以下特点【l 】【2 】：t d s c d m a 系统采 用时分双i ( t d d ) 方式，在频谱利用上具有较大的灵活性。该系统综合采用了智能 天线、上行同步、多用户联合检测、动态信道分配、接力切换和软件无线电等无线 通信中的先进技术，是一个非常先进的3 g 系统。t d s c d m a 与其他第三代移动通 信系统标准相比具有较为明显的优势，主要体现在四个方面：频谱灵活性和支持蜂 窝网的能力；高频谱利用率：适用于多种使用环境；设备成本低。 t d s c d m a 网络的商用【3 】，也加快了中国移动从2 g 时代迈入3 g 时代的步伐， 但中国移动通信仍以g s m 系统为主，覆盖范围广，系统稳定，完全摒弃g s m 网 络，重新建设t d s c d m a 网络将是巨大的投资，也需要相当长的时间，而且2 g 网络仍然可以享用基本的语音通话，短信等服务，这些都决定了t d s c d m a 网络 要达到全网覆盖还需要一段比较长的时间。然而从技术的角度考虑，t d s c d m a 的核心网可以在g s m 网络基础上升级。在t d s c d m a 网络难以做到全国覆盖时， g s m 对t d s c d m a 有非常重要的补充发展作用，这样可以解决2 g 和3 g 共存的 局面，做到从2 g 到3 g 的平滑过渡。所以在这种网络情况下仅仅只支持t d s c d m a 或者g s m 接入技术的终端已不能满足市场需求，因此双模终端的研发具有非常好 的现实意义。 t d s c d m a g s m 双模终端是同时支持两种无线接入技术的终端。在有 t d s c d m a 网络覆盖的地区能提供3 g 服务，使用户享受高速的数据服务，在没有 t d s c d m a 网络覆盖时能同时支持现有的2 g 服务，支持语音、短消息业务等。这 样既满足中国移动网络覆盖规划要求，节约成本，保留客户，也能满足用户需求， 不影响用户实时通信。因此t d s c d m a g s m 双模终端是中国移动成功过渡到3 g 的关键因素，在2 g 平滑过渡到3 g 时期起到很好的桥梁作用，也是最适合在 t d s c d m a 网络没有达到全国覆盖时的终端产品之一。 1 2 双模终端分类 双模终端【4 】【5 1 分为双模双待机数字移动终端和双模单待机数字移动终端。据目 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 前中国移动终端需求，需要研究的是双模单待机数字移动终端。双模单待机又分为 双模单待机手动和自动数字移动终端。这两种终端又有一个共同的特点：同时具有 两种接入技术的特点，但在同一时刻却只能在一种模式下工作，当工作在哪种模式 时，就遵从此模式下的系统要求。 双模单待机手动数字移动终端是指用户可根据自己的需求手动选择网络，通过 人为触发m m i 来开始网络的切换，但是在正在通信的情况下不能发起手动选择。 双模单待机自动数字移动终端是指终端可根据无线网络的环境，当发现更好的 小区时，不需要人为触发而自动切换到另一种工作模式下。这是因为这类终端工作 在一种模式下时，能开启对另一种模式下的小区测量，当测量发现有比服务小区更 好的小区时将会发起自动切换。但由于两种接入技术的不同，在各自模式下能支持 的业务有所不同，比如在2 g 模式下只能进行语音、短消息业务和g p r s 业务，而在 t d s c d m a 模式下，终端除了能支持2 g 模式下的业务以外，还能支持高速数据业 务，如可视电话等。所以当从t d s c d m a 模式自动切换到g s m g p r s 模式时，一些 高速的数据业务将不能继续保持。无缝自动切换是双模终端的重要指标。 1 3 双模终端研发现状 2 0 0 9 年中国移动提出“新机制、新标准、新测量”的三新标准，进一步加快了 t d s c d m a g s m 融合组网进程，标志着t d s c d m a 的网络实验进入一个全新的 阶段，中国移动三期招标也于2 0 0 9 年完成，更大一步推进了t d s c d m a 网络的建 设。在2 0 1 0 的中国移动工作目标中加快2 g 网络和3 g 网络的平滑过渡仍是急于解 决的问题。双模终端在这一时期的研发仍然有很重要的现实意义。而中国移动也在 实施一个和手机厂商联合研发的计划，来为市场提供一大批质量比较好的 t d s c d m a 双模手机，通过推进双模终端的发展来加快t d 的发展进程。 目前国内外很多知名通信企业也参与到了双模终端的研发。市场上已经出现多 款t d 双模单待终端( 自动) 产品，如中兴u 8 6 0 、u t d 6 0 、宇龙酷派6 2 6 8 等，不 过在技术上仍然还不是很理想，对系统间的过程还不能很好支持，不能完全实现双 模终端系统间的无缝切换，且以往的双模终端不能支持h s u p a ，因此双模终端的 研发还有很好的现实意义。 重邮信科作为国内较早从事3 g 研发的单位之一，拥有t d s c d m a 移动终端 的核心技术，根据市场需求于2 0 0 8 年开始投入双模单待机自动数字移动终端的研 发。目前主要的研究对象是支持e d g e h s p a 的双模终端，即在g s m 模式下支持 g p r s ，在t d 模式下支持h s d p a 和h s u p a 业务的双模终端。作者有幸从2 0 0 8 2 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 年起从事此双模终端高层协议栈方面的研发测试工作。主要对双模终端无线资源子 层的实现及测试验证做了深入研究。 本文基于篇幅的原因将以c s 模式为例，研究双模单待机自动数字移动终端无 线资源子层重要过程从协议研究到实现的过程。 1 4 论文安排 第一章：绪论。首先介绍双模终端研究的意义和产生背景；然后对双模终端进 行了分类；最后分析双模终端的研发现状。 第二章：双模终端无线资源子层协议研究。首先对双模终端无线资源子层的结 构进行概述；然后再分别对无线资源子层的功能和状态进行协议分析；最后对无线 资源子层的重点过程进行协议研究。包括系统间小区重选和切换，对发生系统间小 区重选和切换的场景、条件及过程做深入研究。 第三章：双模终端无线资源子层重点过程实现。本章基于上面章节的协议研究， 提出实现方案，是本文的核心章节。首先对实现双模终端的硬件平台做了描述，提 出双模终端协议栈整体架构设计，并分析协议栈整体架构对无线资源子层的影响； 其次设计双模终端无线资源子层系统间的接口及原语，并加以详细描述；最后对无 线资源子层系统间的重点过程进行详细流程设计，包括两个模式间的小区重选和切 换的典型正常、异常流程。 第四章：双模终端无线资源子层t r c n 测试。基于上一章节的设计，本章进行 测试验证，也是本文的重点章节。首先介绍协议测试工具t t c n ，包括测试模型和 测试方法；其次根据t r c n 板级测试特点，设计测试平台，测试过程及编写测试用 例：最后对运行测试用例产生的m s c 图、l o g 进行分析，根据产生的数据流及流 程验证设计接口、流程和代码的正确性。 第五章：论文总结和进一步安排。对本文进行总结，并探讨未来的研究方向。 3 重庆邮电大学硕士论文第二章双模终端无线资源子层协议研究 第二章双模终端无线资源子层协议研究 双模终端无线资源子层包括r r c 和r r m ，位于双模终端协议栈层三的最底层， 无线资源子层是整个接入层的控制中心，其主要功能是完成无线资源的控制和管理 等。r r m 处于双模终端协议栈g s m 模式下，r r c 处于双模终端协议栈t d s c d m a 模式下，分别完成单模模式下和模式之间的控制和管理功能。下面章节将对其协议 进行分析，对其控制的重点过程进行详细研究。 2 1r r m 协议研究 2 1 1r r m 功能 在双模终端协议栈中g s m 的接入层是由物理层、数据链路层和无线资源管理 子层( u ) 组成的。r r m 位于g s m 协议栈中层3 的最底层，是接入层的最顶 层。r r m 在g s m 模式下层次如图2 1 所示t 广一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一1 ： m ms u b l a y e r i l 一i ： ；i 广一一一一一一一一1 11 ：l l cs u b l a y e r ： ；ll 一一一一一，一一一一i r r s a p ；g m m r r s a p ；g r r s a p ； 图2 1g s m 协议架构【6 】 r r m 是g s m 模式下整个接入层的控制和管理中心，通过其层间接口和业务接 入点( s a p ) 传送控制命令控制着物理层和数据链路层的参数和行为，同时也为其 4 重庆邮电大学硕士论文 第二章双模终端无线资源子层协议研究 非接入层提供来自网络的系统参数和无线资源参数，如p l m n 、位置区信息和路由 区信息等。同时结合双模终端的特点r r m 为与t d s c d m a 模式下的r r c 这两个 模块之间也提供着系统间的控制信息，其系统间的任务是本文研究的重点内容，将 在后面章节中详细研究。从总体来说r r m 是整个控制平面的核心、是终端协议栈 的总管、是接入平面和非接入平面进行对话的桥梁、是协议信令与用户数据通信的 调度员。 p , r m 子层完成的主要功能可简述如下【7 】： 1 ) 小区选择：u e 开机之后r r m 负责寻找一个g s m 小区，如果找到一个合 适或者任意小区，则驻留在这个小区。 2 ) 小区重选：随着u e 的移动和无线环境的改变，可能会有新的小区比当前 服务小区更适合u e 驻留，提供更好的业务质量。因此r r m 对服务小区和邻近小 区进行监控并在满足条件时重新选择到一个新的小区。 3 ) 接收系统信息：r r m 从小区接收的系统信息中可以获得关于网络的基本信 息，如p l m n 、路由区信息等。 4 ) 接收寻呼：网络需要连接到u e 时会向u e 发送信息，u e 则在p c h 上接收 来自网络的寻呼指示。 5 ) 建立、维持和释放r r 连接。 研u e 测量：r r m 需要进行测量，并触发小区选择和重选过程。 7 ) p l m n 选择：终端开机后，u e 将试图选择一个合适的p l m n 网进行位置 登记。此时，如果r p l m n 存在，u e 将首先选择该p l m n 并试图进行位置登记。 当从丢失覆盖中恢复时，如果有必要，u e 也将选择r p l m n ( 若存在) 试图进行位 置登记。 2 1 2r r m 的状态 r r m 的状态p j 分为空闲模式和专用模式两种状态。在空闲模式下，m s 没有被 分配任何专用的物理信道，m s 监听b c c h 和c c c h 信道。在空闲模式下，没有 r r m 连接建立的存在。在空闲模式下的m s 的主要任务有p l m n 网络的选择和重 选、小区选择和重选、位置区登记和监视寻呼消息等。在专用模式下，m s 被分配 了至少两条专用信道，其中一条是s a c c h 。在专用模式下，r r 连接是一个点到点 的双向物理连接，并且在此连接中包括一个主d c c h 上的复帧模式的s a p i o 数据 链路连接。在专用模式下需要处理的信息有信道指派、切换消息、频率重定义、信 道释放和s m s 过程等。 5 重庆邮电大学硕士论文第二章双模终端无线资源子层协议研究 2 2r r c 协议研究 2 2 1r r c 功能 双模终端协议栈中t d 模式下接入层由物理层、数据链路层和无线资源控制子 层( i 汛c ) 组成。其中r r c 位于t d s c d m a 接入层层三的最底层。从横向来看是 接入层和非接入层的主要控制中心，控制着层间的主要接口和业务接入点。从纵向 来看是信令平面和用户平面的控制中心，r r c 在建立了信令平面的基础上，建立且 管理用户平面资源，为本模式内的层间模块和模式间的r r m 提供着控制信息。其 在t d s c d m a 模式下的层次结构如图2 2 所示： 图2 2 u u 的分层结构 r r c 层向上层提供信令连接以便支持上层之间信息流的交互。对于每个核一t l , 网 域，同一时刻最多存在一个信令连接。r r c 层将某个u e 的多个信令连接映射为单 独一个r r c 连接。r r c 子层的主要功能可简述为【1 】：( 1 ) 广播与非接入层( 核一t l , 网) 相关的信息；( 2 ) 广播与接入层相关的信息；( 3 ) 建立、维护和释放u e 和 6 重庆邮电大学硕士论文第二章双模终端无线资源子层协议研究 u t r a n 之间的一个r r c 连接，r r c 连接建立包括小区重选( 可选的) 、接入控 制和l 2 信令连接的建立；( 4 ) 无线承载的建立、重配置和释放，u e 可以同时建 立多个无线承载；( 5 ) 分配、重配置和释放用于r r c 连接的无线资源，在不同的 r a t 之间进行切换的过程中，由u t r a n 的r r c 子层向u e 发送信号，以指示相 关的资源配置情况；( 6 ) r r c 连接移动性功能。这些过程包括同一r a t 的切换、 不同r a t 之间的切换准备、小区重选、小区更新以及u r a 更新等过程；( 7 ) 控 制所请求的q o s( 8 ) u e 测量报告以及对报告的控制。在u m t s 空中接口和其 它系统中，u e 所作的测量都由r r c 控制。u e 侧的r r c 子层也负责把测量结果报 告给网络；( 9 ) 外环功率控制；( 1 0 ) 慢速动态码道分配，基于长远决策准则， r r c 负责分配合适的无线参数；( 1 1 ) 寻呼，r r c 子层负责实现把寻呼信息广播 给特定的u e 。网络侧的高层可以请求寻呼，在一个r r c 连接建立的过程中，r r c 子层也可以发起寻呼；( 1 2 ) 初始小区选择及小区重选，基于空闲模式下的测量和 小区选择标准，r r c 子层负责选择最合适的小区；( 1 3 ) 上行链路d c h 上无线资 源的仲裁；( 1 4 ) r r c 消息完整性保护； ( 1 5 ) 定时提前；( 1 6 ) c b s 的无线资 源控制。 2 2 2r r c 的状态 r r c 状态分为空闲模式和连接模式，r r c 的状态转移图如图2 3 所示： 图2 3r r c 状态转移图 7 重庆邮电大学硕士论文第二章双模终端无线资源子层协议研究 在空闲模式下 9 1 ，l i e 在接入层的所有连接都是关闭的，直到l i e 发送一个r r c 连接建立的请求给u t r a n 之前，l i e 将一直处于空闲模式下，u e 的识别是通过非 接入层标识( 如i m s i 、t m s i 和p 聊s i ) 来区别的。u t r a n 中没有为处于空闲模 式的u e 建立上、下文信息，若要寻址一个特定的u e ，它只能在一个小区内向所 有的u e 或向监听同一寻呼时段的所有l i e 发送寻呼信息。只有在发送一个r r c 连 接建立请求后，u e 才能发起从空闲模式到i y r r a n 连接模式的转移。这一事件是 由网络发送的寻呼请求或l i e 的高层请求来触发的。若连接建立失败，l i e 将返回 空闲模式。 l y e 收到r r c 连接建立请求信息后，u e 将进入l y r r a n 连接模式下的 c e l l - d c h 或者c e l l - f a c h 状态。此时网络将分配一个无线网络临时标识( i 斟t i ) 给u e 来作为公共传输信道上的li e 标识。u t r a n 连接模式下的r r c 状态反映了 i y e 的连接等级以及在该状态下的哪些信道可用。在r r c 连接模式下可分为四种不 同的状态【l o 】分别是：c e l l - d c h 状态、c e l l - f a c h 状态、c e l l - p c h 状态以及 u r a - p c h 状态。 1 ) 在状态c e l l - d c h 下，网络给u e 分配了专用的物理信道，还可能分配了 物理下行共享信道或物理上行共享信道。该状态下l i e 主要是传输和处理一些实时 性很强、量很大的数据。 2 ) 在状态c e l l - f a c h 下，l i e 没有被分配专用的物理信道，在下行方向连续 监视f a c h 传输信道，在上行方向可以使用公共或共享传输信道( r a c h 等) ，在 任何时候可以在相关的信道上发起接入过程。该状态下l i e 主要是传输量很小的数 据，当业务流量变大的时候，l i e 可以执行从c e l l - f a c h 到c e l l - d c h 的状态转 移，使用专用信道来进行传输。 3 ) 在状态c e l l - p c h 和u r a - p c h 下，u e 没有被分配专用的物理信道，也不 可以使用任何上行传输信道，但可以使用d r x 技术，在下行传输信道上监听寻呼、 接收系统信息。 说明：在空闲模式下u e 在g s m 和t d s c d m a 模式的任务基本一样，其区别 在于g s m 增加了n e a r 小区和f a r 小区的概念，并且要求与多个n e a r 小区保 持同步，周期性地解析n e a r 小区的b s i c ( 3 0 s ) ，并周期性地解析n e a r 小区 的s 1 3 和服务小区的所有s i ( 3 0 s ) ，同时根据测量值对f a r 小区和n e a r 小区进 行调整。在连接模式下，g s m 和t d s c d m a 两种模式下u e 虽接收的信号和内容 有所区别，但任务也基本相似。g s m 特有的任务是读服务小区的系统消息默认为 s 1 5 和s 1 6 ，以及可选的s 1 5 b i s 等( s a c c h ) ，周期性的解析n e a rc o i l 表中的6 个小区的b s i c ( 1 0 s ) 。 8 重庆邮电大学硕士论文第二章双模终端无线资源子层协议研究 2 3t d s c d m a g s m 双模终端无线资源子层重点过程研究 据上节中对双模终端协议分析知双模终端在空闲模式下的主要任务有p l m n 选择、小区选择和小区重选等，在连接模式下的主要任务有重配置过程、小区更新 和切换等过程，由于双模终端在各自单模模式下技术已比较成熟，所以本文主要研 究无线资源子层在双模终端i n t e r - r a t 之间的重点过程，对双模终端在空闲模式 下系统间小区重选和连接模式下系统间切换进行研究。 2 3 1i n t e r - r a t 小区重选过程协议研究 要触发双模终端系统间小区重选，要求网络将g s m 小区配置成u t r a n 小区 的邻近小区，或者将u t r a n 小区配置成g s m 小区的邻近小区。并开启对服务小 区和邻近小区的测量，当满足重选准则时就触发系统间小区重选过程。下面对双模 终端系统间小区重选过程做深入研究。 2 3 1 1g s m 模到t d s c d m a 模的小区重选 当l i e 驻留在g s m 小区时，要触发到t d s c d m a 的小区重选【l l 】【1 2 1 3 】，是通 过测量控制信息触发的，在g s m 模式下开启对t d s c d m a 模式小区的测量。在 i d l e 模式下，l i e 最多监控6 4 个t