2、空中接口的协议层
     （UM12 5-4）
    图5-4显示的是从UE角度来看的协议层结构图。UMTS将空中接口的协议层分为二个层面，称为接入层面（Access Stratum）和非接入层面（Non-Access Stratum）。其中接入层面就是移动台和UTRAN网络对话所应用到的层面，而非接入层面是移动台和核心网之间对话，透明通过接入层面。接入层面协议与接入类型的变化有关，非接入层面不会发生变化。目前的接入类型是UTRAN FDD模式。
    协议层上层将其分成二个层面，用户平面和控制平面。控制平面走的是信令，无论是系统内还是系统间的信令，都位于控制平面，而用户平面定义的是业务信息的传递。作为用户平面来说，在空中接口上无非有二类，数据和话音。对于话音业务，上层AMR协议层的编码，然后直接利用底层的承载进行发射。对于数据业务，不同数据的应用选择合适的网络层，再选择合适的传输层，作传输承载，其中的PDCP（可选）只位于用户平面，只针对数据业务，完成数据包头和数据段的压缩。用户平面的BMC称为广播、组播业务控制协议。控制平面的上层通常称为层3消息，该层消息部分属于接入层面，另一部分属于非接入层面（移动台与核心网对话）。在非接入层面的协议有MM（移动性管理，如位置登记、与切换过程有关的消息）、CC（呼叫建立，如呼叫建立、服务申请）和CM等，这部分协议与GSM完全一样。在接入层面，UTRAN网络接入层的核心就是RRC层的模块协议。RRC层位于RNC，是移动台和RNC之间的对话。RRC层功能包括无线资源管理和分配、CAC算法、Qos映射、无线承载的分配、安全性功能等等。这些功能的控制全在RRC层，RRC同层的对话是与移动台的对话，不同层之间，由RRC完成对RLC、MAC层以及物理的传输子层的控制。
    RLC层在RRC层控制下完成上层的应用到逻辑信道的映射，RLC可以区分上层控制层面或用户层面的不同信息，映射到不同的逻辑信道上。换言之，RLC层可以根据上层不同的逻辑消息来添加不同的RLC的字头（Header），选择合适的RLC层工作模式。MAC层同样需在RRC层控制下完成从逻辑信道到传输信道的映射，MAC会选择不同类的逻辑消息再映射到不同类的传输信道。由于映射的传输信道的不同，MAC所添加的字头是不一样的。需强调的是它只是映射到传输信道的类别上来，并不完成传输信道的处理，也就是整个基带信号的处理并非在MAC层完成。物理层包含二个子层，分别称为传输子层和物理子层。传输子层的功能就是完成基带信号的处理，传输信道的执行是由传输子层来完成。通过传输子层完成处理之后，信息将会被映射到物理信道上，在物理子层完成扩频和加扰，这样就完成了从传输信道向物理信道的映射。不论何层的映射都是由RRC层来控制。
     （UM12 4-10）
    RRC层的主要功能：
    RRC连接管理（RRC connection management）：移动台向系统提出接入请求，需要完成RRC连接建立过程。在RRC连接建立过程前要完成开环功控，RRC连接建立实际上是移动台和RNC之间的对话，RRC连接建立的标志是由RNC分配给移动台的24位临时识别符将会在RRC连接建立响应消息中发送给移动台。移动台会获得上行链路扰码的码序列发生器的初始值。RNC通过临时识别符来区分各移动台的RRC连接。
    无线承载管理（Radio Bearer management）：RNC接收来自核心网的无线访问承载请求，根据Qos的请求，与RNC内部的业务模板进行匹配，然后完成无线承载的分配。涉及到如吞吐量、Qos、传输信道等的描述。
    无线资源管理（Radio Resource management）：包括码字、POWER的分配，无论是RRC建立初期的资源分配还是移动台已经业务通信状态下资源的分配，都是由RRC来控制的。在分配无线资源时，首先是移动台提出请求到RNC，RNC在分配无线信道之前，要激活基站中的资源，在得到正证实后，才可以为移动台分配资源，如果基站给予RNC负证实或响应超时，将被视为连接失败。
    寻呼/事件报告的发送（Paging/Notification）：在GSM中寻呼请求（request）是由MSC触发的。UTRAN中也是由核心网来触发，而RNC中的寻呼功能是指RNC作为寻呼的执行，完成来自核心网的寻呼请求。由RNC控制无线寻呼的过程，也就是无线寻呼信道的控制算法。所以与GSM相同，无线有无线的寻呼控制，核心网有核心网的寻呼控制。
    信息广播（Broadcasting of information）：RNC与OMC通信，将系统信息通过空中接口向移动台发送。
    测量报告管理（Measurement reporting management）：移动台和基站发送上来的测量报告都是以Ec/Io为参考的。由RNC的RRC层完成对测量报告的处理，根据测量报告完成一些过程如开环功控、闭环功控、切换等等。在GSM系统中，测量报告的处理是在基站侧完成的，相邻小区的删选也是在基站侧完成，再送往BSC，而在UTRAN网络中，都是由RNC来完成，基站只涉及物理层。
    功率控制管理（Power control management）：指的是外环功控的管理，计算SIR目标值，由RRC层实现SIR目标值算法的启动。
    加密管理（Ciphering management）：加密的执行不是RRC的功能，加密的对象是RLC、MAC层的块（传输层的块）。这里的加密管理指的是由RRC控制加密的执行，决定由谁来完成，也就是RRC层提供加密参数，将加密参数送往RLC层和MAC层并由传输层执行。
    路由（Routing）：路由高层的协议单元PDU。RRC层的上层有不同类型的各种高层协议数据单元，RRC将根据不同的数据单元路由到相应的不同底层，指的只是协议内部的功能。
    完整性管理（Integrity management）：属于加密过程，对信令消息的完整性验证。信令消息无论是接收还是发送都要获得完整性key（IK）参数，IK是由鉴权中心产生的鉴权五元组之一。IK与发送方向、发送帧号、随机号经过F9算法产生一个比特序列，称为MAC-I。MAC-I对MAP层消息进行封装，在空中接口发送至接收端，接收端将首先判定接收的MAC-I与自己产生的MAP-I序列是否相同，如果一致则对信令消息进行处理，如不一致，则认为该信令消息的完整性被破坏，信令消息非法，直接丢弃不作处理。
    RRC层（层3消息）规范定义在3GPP规范中的TS25.331中。
    （UM12 4-7）
    RLC（Radio Link Control Layer）层对上层的逻辑消息进行处理，接收RRC层的控制，选择合适的传输模式。作为RLC层工作模式一共有三种，分别称为透明传输模式（Transparent）、非确认模式（Unacknowledged）和确认模式（Acknowledged）。RLC工作于透明模式时，上层消息透明穿过RLC层到达MAC层。没有任何的RLC层字头的添加。适合于实时性要求比较高的业务，减少RLC层的繁杂处理。
    非确认和确认模式都属于非透明方式。消息在经过RLC层时，要添加RLC层的字头进行封装。对于非确认模式，不会触发重复机制，RLC层数据块出错时RLC层不作处理，它的重发将由上层应用层来启动，同时要执行分段、RLC层包头的添加和对RLC层的块实行加密等过程，这样的模式适合于VoIP业务。确认模式适合于绝大多数的数据业务，包头较长含有重发机制，RLC如果收到错误数据包，会启动重发算法，要求发端进行重发。由于要实现重发，在RLC层就要求有缓冲区（buffer）。数据包将存放在缓冲区进行处理。这种模式适合于可靠性较高的信息传递，如交互类业务、背景类业务。RLC层根据上层的不同逻辑消息（逻辑信道）以及同一类信道内的不同类业务要求选择的传输模式各不一样。传输模式的选择来自于RRC层控制。
    （UM12 4-6）
    MAC（Medium Access Control）层仍然是第二层协议，完成从逻辑信道向传输信道的映射，MAC层包含了多种映射的软件包，如MAC-C、MAC-B、MAC-D等。MAC-B代表的是映射到广播信道，MAC-C代表的是映射到公共信道，MAC-D代表的是映射到专用信道。这种映射关系体现在传输格式的选择上，同时MAC层也是接收来自RRC的控制。作为MAC层来说，对于数据流有优先级的选择处理，此外还有对移动台的优先处理选择过程。MAC层完成在公共业务信道上不同用户的识别，所谓公共业务信道是UMTS定义的一种新的信道类型，它可以在上下行链路方向，在用户数据量不大的情况下，多个移动台共用同一个物理信道来完成信息传送。在传输信道上公共信道映射就需要表明不同用户数据的块，就需要由MAC层来添加移动台标识符域加以识别，即URNTI和CRNTI。传输信道在MAC层的封装长度是不固定的，取决于当前的工作方式和完成怎样的映射。MAC层有来自高层的多种逻辑信道将会映射到相同的传输信道，从逻辑概念上讲是完成了一个复用。同样从MAC层向高层传送消息时会分成不同的逻辑信道类型由RRC层处理，即所谓的解复用过程。由MAC层交换传输数据块送往物理层时对块的监视功能。MAC层的加密指加密的执行，MAC层接收来自RRC的控制，获得加密参数对MAC层的块进行加密，它对等是在RNC侧解密而不是在基站侧。MAC层完成随机接入控制，提供不同优先级的随机接入。
    （UM12 4-5）
    物理层由传输子层和物理子层构成，接受Layer1 Management的控制管理，Layer1 Management与RNC中的RRC层通信，RRC层通过业务访问点直接访问Layer1 Management。传输子层完成基带信号的处理，物理子层完成扩频和加扰调制以及射频调制。物理层的主要功能包括：
    宏分集功能：无论是在RNC还是在基站，在RNC是选择一路、下行链路splittering，在基站合路，都是指宏分集功能。
    错误侦测：物理层经过基带信号逆处理过程来判定传输信道上数据块是否出错，通过相应的指示位CRCI给予高层指示。
    编码解码交织反交织：也就是基带信号的处理，目的是对有用信息进行保护。执行的参数，如是1/2还是1/3卷积、是Turbo码还是卷积码，都是由MAC层来通知物理层。MAC层完成的是传输信道的映射。
    传输信道复用和解复用：CCTrCH是码分复用传输信道，作为一个逻辑概念不在空中接口上出现，不属于传输信道也不属于逻辑信道，它只是从MAC层向物理层映射时出现的一个逻辑概念。它是指一个用户所有传输信道的复用，每个用户会对应一个CCTrCH的处理，其中对应的上层传输信道是多个传输信道的复用。由CCTrCH向物理层映射时可能是向多个物理信道映射。
    CCTrCH对物理信道的映射
    功率叠加及物理信道上的合成
    物理信道调制解调扩频解扩
    频率和时间的同步
    送往高层的测量和指示（EFR、SIR、接口等）
    闭环功控：每秒1500次
    射频处理
    从协议栈上可知，基站面向空中接口只有物理层协议，面向RNC底层的承载是AAL2，上层封装是帧协议FP，用于Node B和RNC之间的数据传递。到达RNC之后，CS域送往TRAU，同样是AAL2承载，上层是Iu接口的用户平面。作为PS域，RNC、PDCP（Option）、RNC和SGSN之间底层AAL5的承载，上层满足GPRS的对照协议，在Iu PS端口上，PDP Tunnel、U平面、UDP传输承载选择AAL5，到Gn接口，将去除ATM转换成Gn接口上的IP骨干网协议，高层是PDP、UDP到IP作为传输层，底层是以太网、物理层链路传送。

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