Мобильность в UTRAN

Уровень мобильности, которую поддерживает собственно UTRAN, относится к задачам RNC по обеспечению логического соединения с UE при перемещении абонента из соты в соту и для поддержания требуемого качества услуг при прохождении трафика. Мобильность в UTRAN основана на концепции сот, URA (UTRAN Registration Area), RNTI (Radio Network Temporary Identifier) и модели состояний абонентской станции. Отличие UTRAN, а также GERAN от подсистемы базовых станций BSS GSM состоит в перераспределении управляющих функций между ядром сети (подсистемой коммутации) и контроллерами базовых станций RNC. Наряду с локализацией мобильного абонента в MSC/VLR или SGSN появляется “местная” локализация MS в SRNC. При этом SRNC присваивает абоненту “местные” временные номера (идентификаторы) RNTI – Radio Network Temporary Identity. В UTRA-FDD используют 6 типов RNTI [19].

Различают 2 состояния процесса управления UI: idle mode, когда UE не обменивается информацией с сетью, и connected mode, когда идет обмен информацией между UE и сетью (рис.5.10).

В состоянии idle mode UE находится после включения. Найдя сеть, UE может получать системную информацию и вещающие сообщения. UE пребывает в режиме idle mode, пока не установлено RRC соединение. Между UE и сетью может существовать только одно RRC соединение. В состоянии idle mode абонента идентифицируют номерами IMSI, TMSI и P-TMSI.

При connected mode UE может пребывать в одном из 4-х состояний.

Рис.5.10. Состояние UE по RRC протоколу.

Режим выделенного канала Cell_DCH. UE находится в активном состоянии, выполняет все необходимые измерения и отсылает их в RNC. Для обмена сигнализацией между UE и SRNC используют идентификатор S-RNTI (Serving RNTI). Если к обслуживанию UE подключен DRNC, то на Iur интерфейсе UE именуют D-RNTI (Drift RNTI).

Состояние Cell_FACH. UE не выделено физических каналов; вместо них для передачи сообщений используют RACH и FACH каналы, что позволяет вести обмен сообщениями сигнализации и передавать трафик в небольших объемах. В этом состоянии UE выполняет реселекцию сот, посылая сообщение Cell Update, так что RNC знает местоположение UE с точностью до соты. Для различения UE при передаче сообщений используют в заголовках МАС пакетов идентификаторы C-RNTI (Cell RNTI).

Состояние Cell_PCH. Местоположение UE известно в SRNC с точностью до соты, но доступ к UE осуществляют только по каналу PCH. Это состояние позволяет сберечь энергоемкость батарей UE, так как прием сигналов пейджинга происходит прерывисто. UE также прослушивает системную информацию по каналу BCH. Когда UE совершает реселекцию соты, то она переходит с состояние Cell_FACH и по окончании процедуры возвращается в Cell_PCH.

Состояние URA_PCH (UTRAN Registration Area). Это состояние подобно Cell_PCH, но UE может перемещаться в зоне URA, при пересечении границ которой выполняет процедуру локализации в зоне URA Update. При этом UE переходит в состояние Cell_FACH. В UTRAN одна сота может входить в одну или несколько URA (перекрытие URA), что позволяет устранить эффект пинг-понга, когда соседними базовыми станциями управляют разные контроллеры. При обращении к UE и при выходе UE на связь используют идентификатор U-RNTI (UTRAN/GERAN RNTI).

Состояние UE определяет обслуживающий контроллер в зависимости от объема передаваемого трафика. Обычным состоянием при передаче трафика является Cell_FACH. Абоненту предоставляют выделенный канал DCH, который на физическом уровне реализуют либо в виде физического выделенного канала DPDCH, либо с помощью каналов высокоскоростной пакетной передачи данных (см. главу 10). Если передача трафика приостанавливается или объем передаваемой информации в пакетном режиме мал, то станцию переводят в режим Cell_FACH.

Как показала практика, в состоянии Cell_FACH расход энергии батареи станции снижается всего в 2 раза по сравнению с режимом Cell_FACH. Поэтому при паузах срабатывает таймер пребывания UE в состоянии Cell_FACH и контроллер переводит станцию в состояние Cell_PCH, а если UE перемещается, то в URA_PCH. В этих состояниях станция может принимать только сигналы пейджинга. Пребывание в этих состояниях тоже отслеживают соответствующие таймеры в SRNT. При их срабатывании происходит разрыв RRC соединения, но станция остается доступной для пейджинга, передаваемого ей с использованием идентификаторов IMSI, TMSI или P-TMSI.

В режиме высокоскоростной передачи UE в направлении вниз присваивают H- RNTI, а в направлении вверх E-RNTI.

Установку и модернизацию состояния UE осуществляют с помощью команд протокола RRC (Radio Resource Control). Сообщения RRC протокола составляют основную часть сигнального обмена между UE и UTRAN. Кроме команд процедур хэндовера, доступа к сети, управления мощностью передатчиков, локализации в соте (Cell Update) и др., RRC протокол должен обеспечить передачу команд протоколов более высоких уровней сигнализации (ММ, SM, CM). Для этого используют сообщения RRC Direct Transfer: Initial Direct Transfer (“вверх”), Uplink Direct Transfer и Downlink Direct Transfer.

При установлении сигнального соединения между UTRAN и UE (SRB Signal Radio Bearer) создают до 3 – 4 сквозных радиоканалов, обозначаемых как RB#1…#4.

Канал RB#1 используют для всех сообщений DCCH при RLC-UM.

Канал RB#2 используют для всех сообщений DCCH при RLC-AM, кроме сообщений Direct Transfer.

Канал RB#3 используют для передачи Direct Transfer (DCCH при RLC-AM). Это позволяет установить более высокий приоритет сообщениям, передаваемым по каналу RB#2 (UE – UTRAN внутренняя сигнализация) перед сигнальными сообщениями UE – ядро сети.

Канал RB#4 используют для передачи сообщений Direct Transfer более низкого приоритета, чем RB#3, например, при передаче SMS.