4.3 无线资源控制层（RRC )

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RRC层的描述包含在3GPPTS 25.331技术规范中。无线资源控制层位于UE和UTRAN之间，它负责完成UE无线信道资源的管理，RRC层在网络侧总是终结在SRNC上。

4.3.1 RRC 连接

RRC连接是正确理解RRC协议一个很重要的概念，一个RRC连接可以看作在UE和SRNC之间进行信令交互的一条逻辑通路，每个UE最多只有一个RRC 连接。对UE来说，没有RRC连接的状态称为空闲（IDLE)模式，有RRC连接的状态下则称为RRC连接模式。UE在空闲模式下没有专用信道资源，所以UE 在空闲模式下只有通过公共控制信道和SRNC之间传送RRC消息。而在RRC连 接模式下，UE又有4个子状态。并不是每个状态下，UE都有专用信道资源的，有关RRC连接状态细节将在后面加以详细说明。

4.3.2 RAB、SRB、RB以及逻辑信道

在接入网UTRAN部分，3GPP引入了一些新的技术术语，澄清这些术语的具体含义，以及彼此之间的对应关系，对于最初接触3GPP规范的人而言是必要的。

3GPP中定义了 RAB、RB、逻辑信道、传输信道、物理信道的概念。从空中接口分层结构可以看出，层2协议向上层提供的服矣称为无线承载（RB, Radio Bearer)。无线承载（RB)的概念是相对于无线接入承载（RAB)来说的，从核心网的角度来看，一个从UE到核心网之间的承载资源使用一个RAB来定义，而—个RB则表示从UE到UTRAN (SRNC)之间的一个无线承载资源，RAB和RB之间是有映射关系的，一个RAB在空中接口上可以对应于一个或多个RB。

RB则可以通过层2的RLC协议映射到逻辑信道上，逻辑信道是MAC层向上层协议提供的服务，根据3GPP的规范，一个RB可以映射到一个或两个逻辑信道上。

但是因为层3协议分为用户面和控制面，所以RB又被进一步区分为用于传送RRC信令的SRB和用于传送用户面消息的普通RB。与RAB有映射关系的并不是SRB，而是用户面的普通RB, SRB总是映射到控制信道DCCH上，而普通的RB总是映射到DTCH上。例如，在一个普通语音呼叫的建立过程中，首先需要建立UE和SRNC之间的SRB用于RRC消息的交互，然后才是根据需要进行用户面RB的分配。

4.3.3 RRC在呼叫过程中的应用

UE在幵机之后，首先需要选择驻留的小区，UE是通过测量不同小区的导频 信道强度来完成小区选择的。在UE没有专用信道资源的情况下，它需要读取小区的广播信道和寻呼信道，系统消息广播和寻呼都是RRC实现的功能。因为每个小区的系统消息广播使用的信道的信道码都是固定的，而且系统消息会通过广播信道周期性地广播，所以UE就可以读取小区中特定的系统广播信息了，小区的系统广播信息中有些内容是专门和接入所使用的公共信道相关的。

因为空中接口的资源非常有限，在空闲状态下，系统不可能给每个用户都预留专用信道资源，所以最初UE是没有专用信道资源的，UE只能通过公共信道来要求系统给它分配专用信道资源。通过上行公共信道上的RRC消息，UE就可以和网络侧（SRNC）通信了，如果这时SRNC决定给UE分配专用信道，它就可以通过下行的公共信道告知专用信道（SRB）的相关参数，这样二者就可以通过SRB (映射到专用控制信道DCCH)进行信令交互。

在分配了UE专用的SRB以后，UE可以使用SRB和SRNC以及核心网进行信令交互，接下来就可以通过这种信令交互将呼叫所需要的用户面资源进行分配。

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RRC层内部的参考模型如图4-3和图4-4所示。

无线资源控制层L3 (RRC)包括路由功能实体（RFE)、广播控制功能实体 (BCFE)、寻呼及通告功能实体（PNFE)、专用控制功能实体（DCFE)、共享控制功能实体（SCFE)和传输模式实体（TME)。

各个功能实体的作用如下。

（1）路由功能实体（RFE):在UE侧负责将高层NAS消息路由到不同的NAS实体；在UTRAN侧，RFE负责完成高层消息路由到不同的核心网域。

(2) 广播控制功能实体（BCFE):处理广播功能，BCFE功能实体用于处理一般控制接入点（GC-SAP)所相关的RRC业务，BCFE可以使用低层透明模式接入点（Tr-SAP)和非确认模式接入点（UM-SAP)提供的服务。

(3）寻呼及通告功能实体（PNFE):负责寻呼处于空闲模式的UE，该实体用于发送通知接入点（Nt-SAP)所需要的RRC业务，PNFE能使用低层Tr-SAP 和UM-SAP提供的服务。

(4)专用控制功能实体（DCFE):负责处理某个特定UE的所有功能，该实体用于发送专用控制接入点（DC-SAP)所需要的RRC业务，根据发送的消息和当前UE服务状态，DCFE可使用低层Tr-SAP和UM/AM-SAP提供的服务。

(5)共享控制功能实体（SCFE）:此功能实体在TDD模式下和DCFE配合使用，在C-RNC上实现，负责控制PDSCH分配，该实体可以使用低层的Tr-SAP 和UM-SAP提供的服务。

(6)传输模式实体（TME）:处理RRC层内不同实体和RLC提供的接入点之间的映射，RLC层向上层提供3种模式的服务，分别是透明模式传输、无回应模式传输和有回应模式传输。

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在TS 25.331中给出了UTRA的不同状态和GSM/GPRS系统之间状态转换的示意图，在本书中，为了详细说明WCDMA系统内部不同RRC状态之间的转换关系，将不给出GSM/GPRS系统的相关状态。

根据UE有无RRC连接，可以将UE的状态划分为两种：一种是没有RRC 连接的空闲模式（IDLEMode)；—种是有一条RRC连接的RRC连接模式，如图4-5所示。

UE开机后的首要任务是寻找网络并和网络取得联系，为此，UE首先需要进行PLMN和小区的选择，这样UE会在它认为最佳的小区中驻留。UE在开机后还需要完成位置更新过程，位置更新过程的目的是通过鉴权过程来完成用户和网络之间相互的安全性认证，同时UE需要将自己当前的位置信息通知给自己的归属网络，这样其他用户向UE发起呼叫时，通过归属网络中的位置信息〈当前所处的VLR）就可以对用户发起寻呼过程，从而能找到UE。

UE在一个小区中处于空闲模式下，UE可以读取小区内的系统广播信息，同时UE还要监听寻呼信道PCH (实际上首先是PICH),这样就能够保证空闲模式下的UE可以被寻呼到。

另外一个需要注意的问题就是，在空闲模式下，UTRAN没有UE任何的位置信息。这时，对用户的寻呼过程只能在位置区（用LAI标识）级别（CS域） 或路由区（用RAI标识）级别（PS域）来进行，RNC需要在所有相关的小区内 对用户发起寻呼才可以保证能通过寻呼找到用户。有关位置区和路由区的概念请见本书系统体系结构一章。

当UE需要和网络发起信令交互过程时，UE就需通过上行公共控制逻辑信道（CCCH)，该信道映射为RACH，向网络方发出RRC连接建立请求。在RRC连接建立请求消息中，UE需要将自己的身份标识和建立连接请求的原因加以说明。

有很多个信令规程都需要UE发起建立RRC连接的请求，例如UE希望发起移动台始呼的语音呼叫、UE向网络方发送寻呼回应消息、移动台的位置更新过程等。

RRC连接请求发送到SRNC上，SRNC根据UE请求的原因将决定UE进入RRC连接状态的哪个子状态。换句话说，UE的RRC状态总是由网络方来决定的，而且在UE方和网络方须要保持RRC状态的同步。

UE在空闲模式下，只能进入两个状态，即CELL一DCH状态和CELL一FACH 状态。顾名思义，CELL_DCH状态是指网络此时为用户分配了专用传输信道； CELL_FACH是指用户使用FACH/RACH来进行用户专用信息的传输（此时专用逻辑信道DCCH和DTCH映射到FACH (下行）和RACH (上行）上)。

网络根据什么原则来决定UE进入哪个状态呢？这实际上是由用户的服务请求类型以及网络无线资源的状态决定的。如果用户的服务请求是建立语音呼叫， 则必须给UE分配专用的DCH信道；如果用户的服务类型是高速率的数据服务，则同样需要给用户分配DCH;如果用户需要的低速率的数据业务，此时如果给每个用户分配一个专用传输信道也可能是种浪费，网络方出于无线资源管理优化的目的，也可以使UE直接转移到CELL_FACH状态，而且这时多个用户的专用信息可以映射到同一个公共传输信道（FACH/RACH）进行传输。

用户的业务特性有时候是随时间而不断变化的，例如，用户开始数据业务可能是速率很高的，然后用户的数据业务会有很大的降低，如果继续为用户保留专用传输信道，对系统资源的有效利用是非常不利的。这时将用户从CELL_DCH 状态转换到CELL一FACH状态，显然是一种理想的选择。如果用户的数据速率再次有大幅度的增加，FACH/RACH的传输速率不能满足用户业务的要求，只要将用户的状态转变回CELL_DCH即可。各个RRC连接子状态的跃迁变化是由网络方通过RRC消息来通知UE的，正常情况下，UE总是根据网络方的指令来调整到网络指定的状态。

上面提到的状态转换只是WCDMA状态转换的一个例子，WCDMA允许用户在RRC连接状态下有四个子状态，它们之间的转换关系如图4-5所示。下面就这几个子状态的特点作一下说明。其中CELL_PCH,尤其是URA_PCH状态的存在是开始接触WCDMA的读者不太容易理解的子状态。

CELL—DCH状态：UE有专用的传输信道（DCH)资源，这时用户的业务往往是电路域的服务或高速率的数据服务。在此状态下，网络对UE的寻呼消息通过DCH实现下行方向的传输。

CELL一FACH状态：UE在此状态下使用公共传输信道RACH/FACH传输DCCH(和DTCH)专用信息，UE在CELL_FACH状态下没有专用传输信道(DCH) 资源。此状态适合于支持低速率的数据业务。在此状态下，网络对UE的寻呼消息通过FACH来实现下行传输。

CELL_PCH状态：UE在此状态下没有专用传输信道（DCH)资源，UE在此状态下监听寻呼信道，如有必要与网络进行信令交互，则可以通过RACH/FACH 实现。在此状态下，网络知道UE当前驻留的小区，如果需要对UE进行寻呼，网络可以在UE所处的那个小区中使用PCH对UE进行寻呼。

URA—PCH状态：UE在此状态下没有专用传输信道（DCH)资源，UE在此状态下监听寻呼信道，如有必要与网络进行信令交互，则可以通过RACH/FACH 实现。与CELL_PCH状态的不同之处在于，在URA_PCH状态下，网络方只是知道UE具体位于哪一个URA范围内，而并非确定UE当前位于哪个小区。在此状态下，如果需要对UE进行寻呼，网络需要在UE所处的URA包含的所有小区中使用PCH对UE进行寻呼。