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國家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心
摘 要 本文首先介紹了cdma 2000業(yè)務(wù)協(xié)商的概念及其基本過程，隨后分析了業(yè)務(wù)協(xié)商機制對業(yè)務(wù)質(zhì)量的控制作用。最后，給出了一種基于該協(xié)商機制的實現(xiàn)方案，并分析了該方案中的幾個關(guān)鍵問題。
關(guān)鍵詞 cdma 2000 業(yè)務(wù)協(xié)商 QoS 無線資源 業(yè)務(wù)配置
1 引言
新一代移動通信系統(tǒng)采用了一系列業(yè)務(wù)質(zhì)量控制機制來保障多種類型的業(yè)務(wù)（包括話音業(yè)務(wù)及各種寬帶多媒體業(yè)務(wù)），這些業(yè)務(wù)質(zhì)量控制機制貫穿于整個IS-2000系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)之中，從底層的物理層技術(shù)到高層的協(xié)議控制，其最終目標(biāo)都是為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)。
物理層中的質(zhì)量控制機制主要是功率控制、擴頻調(diào)制、信道編碼等技術(shù)。第二層（L2）中，主要是復(fù)用子層根據(jù)服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)先對時延敏感的業(yè)務(wù)類型進行復(fù)用；RLP子層使用基于否定應(yīng)答（NAK）的選擇重傳ARQ協(xié)議來保證該層數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量；LAC層的ARQ協(xié)議使用基于肯定應(yīng)答的選擇重傳機制，對不同的質(zhì)量保證要求使用不同的控制參數(shù)。在第三層（L3）中，系統(tǒng)的接納控制、負(fù)荷控制、業(yè)務(wù)協(xié)商等均涉及業(yè)務(wù)質(zhì)量控制，對于接納控制、資源管理等機制已有很多討論，本文主要討論業(yè)務(wù)協(xié)商過程及其對業(yè)務(wù)質(zhì)量的控制作用。
2 業(yè)務(wù)協(xié)商過程及原則
2.1 業(yè)務(wù)配置及業(yè)務(wù)協(xié)商概念
簡言之，業(yè)務(wù)協(xié)商就是在通信鏈路建立之初，移動臺與基站就相應(yīng)的業(yè)務(wù)配置進行協(xié)商以最終確定通信鏈路的業(yè)務(wù)配置。業(yè)務(wù)協(xié)商直接關(guān)系到通信鏈路的業(yè)務(wù)配置參數(shù)，對業(yè)務(wù)質(zhì)量有著直接的影響。
業(yè)務(wù)協(xié)商是對業(yè)務(wù)配置進行協(xié)商，因而有必要介紹一下業(yè)務(wù)配置的概念。所謂業(yè)務(wù)配置（Service Configuration）是指基站和移動臺可選的鏈路配置的集合。基站和移動臺采用集合中一套相同的配置來構(gòu)造和分解業(yè)務(wù)信道幀，完成前向鏈路和反向鏈路業(yè)務(wù)信道幀的交互。業(yè)務(wù)配置參數(shù)包括可協(xié)商和不可協(xié)商兩種參數(shù)。
可協(xié)商參數(shù)包括：前/反向復(fù)用項目；前/反向業(yè)務(wù)信道配置；前/反向業(yè)務(wù)信道速率；業(yè)務(wù)選項連接等。前/反向復(fù)用項目確定業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)裝入前/反向業(yè)務(wù)信道幀的方式。前/反向業(yè)務(wù)信道配置確定前/反向業(yè)務(wù)信道的無線配置（RC）方案和其他必要的屬性。前/反向業(yè)務(wù)信道傳輸速率確定前/反向業(yè)務(wù)信道幀的傳輸速率。業(yè)務(wù)選項連接確定業(yè)務(wù)類型和在業(yè)務(wù)信道（基本信道、補充信道）上的操作方式。
不可協(xié)商參數(shù)只能由基站確定，不能進行協(xié)商，不可協(xié)商參數(shù)不是本文討論的對象。
事實上，業(yè)務(wù)協(xié)商包括兩個方面：業(yè)務(wù)選項（SO）協(xié)商和業(yè)務(wù)屬性協(xié)商。對于基站和移動臺支持的每一個業(yè)務(wù)選項（SO），可用的業(yè)務(wù)配置屬性在一定范圍內(nèi)可選，而非無限制的。也就是說，在協(xié)商時，應(yīng)首先確定欲使用的業(yè)務(wù)選項，再從該業(yè)務(wù)選項可選的業(yè)務(wù)屬性中選擇合適的配置進行協(xié)商。
業(yè)務(wù)屬性協(xié)商包括對無線配置（RC），復(fù)用選項，編碼方式等的協(xié)商。它們是相互關(guān)聯(lián)的，因而在一次協(xié)商過程中可同時對多種業(yè)務(wù)屬性進行協(xié)商，以減少信令交互所耗的時間。
2.2 業(yè)務(wù)協(xié)商過程簡述
業(yè)務(wù)協(xié)商的過程可簡要描述為以下過程：
· 移動臺可以在發(fā)起呼叫時請求一個與業(yè)務(wù)選項相關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)配置，也可以在業(yè)務(wù)信道的工作過程中請求新的業(yè)務(wù)配置。所請求的業(yè)務(wù)配置和原來的業(yè)務(wù)配置可以相去甚遠(yuǎn)，也可以相差無幾。
· 若移動臺所請求的業(yè)務(wù)配置對于基站而言是可以接受的，那么它們就開始使用新的業(yè)務(wù)配置。否則，基站可以拒絕該請求或提出一個替代用的業(yè)務(wù)配置。
· 若基站提出替代用的業(yè)務(wù)配置，移動臺可根據(jù)具體情況接受或拒絕該業(yè)務(wù)配置，或者再提出另一個業(yè)務(wù)配置請求，直到最后移動臺和基站找到一個相互都可以接受的業(yè)務(wù)配置，或者移動臺和基站中任意一方拒絕對方所請求的業(yè)務(wù)配置，協(xié)商過程即結(jié)束。
類似的，基站可以在尋呼移動臺時請求一個與業(yè)務(wù)選項相關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)配置，也可以在業(yè)務(wù)信道的工作過程中請求新的業(yè)務(wù)配置。其協(xié)商過程如上所述，只是基站與移動臺的角色對換了一下。
2.3 業(yè)務(wù)協(xié)商對業(yè)務(wù)質(zhì)量的控制作用
業(yè)務(wù)協(xié)商機制本質(zhì)上是一種QoS機制，基站和移動臺之所以通過信令交互選出適宜的業(yè)務(wù)配置的根本原因是為了提高業(yè)務(wù)質(zhì)量。本文從以下幾方面分析業(yè)務(wù)協(xié)商對業(yè)務(wù)質(zhì)量的控制作用：
· 基站在尋呼移動臺時要求移動臺使用某種業(yè)務(wù)選項及相關(guān)的業(yè)務(wù)配置，而移動臺可能不支持這種業(yè)務(wù)配置，若沒有業(yè)務(wù)協(xié)商機制，移動臺就無法與基站建立連接，導(dǎo)致呼叫失敗。
· 移動臺在通話中可能會發(fā)生軟切換，當(dāng)移動臺的控制權(quán)轉(zhuǎn)移到新基站后，新基站可能會要求移動臺使用另一種業(yè)務(wù)配置，若不進行業(yè)務(wù)協(xié)商，移動臺就得以這種對新基站而言“不適宜”的業(yè)務(wù)配置繼續(xù)呼叫，這樣掉話的可能性就大大增加了。
· 對于分組業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸速率是與Walsh碼道資源密切相關(guān)的，較高的速率要求較短的Walsh碼，亦即高速率占用較多碼道資源。由于補充信道的速率是不可變的，Walsh碼的占用也不會自動地隨數(shù)據(jù)量的減少而減少，因而當(dāng)無大量的數(shù)據(jù)可傳輸時，就會造成資源的浪費，可能導(dǎo)致新呼叫因無資源可用而接入失敗。為了節(jié)省資源，當(dāng)移動臺需要傳送的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于已得到的碼道資源時，它會向基站發(fā)起協(xié)商，請求減少所分配的資源。
· 類似的，當(dāng)移動臺需要傳送的數(shù)據(jù)量突然增加，所分配的碼道資源不能滿足需要時，它也會向基站發(fā)起業(yè)務(wù)協(xié)商，以獲取更多資源。
· 對基站而言，要盡量容納更多的用戶。若已給某個移動臺分配較大的碼道資源，又有大量新的移動臺試圖接入，可能會由于碼道資源不足而拒絕新呼叫。此時若基站采用業(yè)務(wù)協(xié)商機制請求該移動臺使用較低的速率傳輸就能收回一些碼道資源，用以接納新的呼叫。
綜上，業(yè)務(wù)協(xié)商機制作為一種高層的QoS機制，支持基站和移動臺靈活地使用業(yè)務(wù)配置。更為重要的是，通過業(yè)務(wù)協(xié)商機制，可以在保持呼叫的條件下實現(xiàn)無線資源的動態(tài)分配，最大限度地利用無線資源，這對于增加整個CDMA系統(tǒng)的容量，保證單個移動臺的業(yè)務(wù)質(zhì)量都是至關(guān)重要的。
3 業(yè)務(wù)協(xié)商的實現(xiàn)
3.1 模塊結(jié)構(gòu)圖及分析說明
業(yè)務(wù)協(xié)商模塊在實現(xiàn)時可分為消息讀取模塊、消息處理模塊、消息發(fā)送模塊、定時器管理模塊及初始化工作表模塊，其中，消息處理模塊是核心模塊。消息讀取模塊把空中接口LAC專用信道處理模塊送上來的PDU（即完全層3消息）讀取到按消息域定義的結(jié)構(gòu)體中，以便消息處理模塊進行后續(xù)處理。
· 消息處理模塊處理業(yè)務(wù)協(xié)商請求及響應(yīng)消息，根據(jù)移動臺發(fā)送該消息的目的（接受基站的建議，提出自己的建議，拒絕基站的建議）分別作相應(yīng)的處理。此外，消息處理模塊還要處理Abis接口發(fā)來的重配置證實消息（下節(jié)討論該消息），若成功，繼續(xù)處理；若失敗，要向移動臺發(fā)釋放命令。
· 消息發(fā)送模塊被消息處理模塊調(diào)用，當(dāng)消息處理完畢后，處理模塊根據(jù)需要決定是否調(diào)用消息發(fā)送模塊，發(fā)送業(yè)務(wù)請求、業(yè)務(wù)協(xié)商、服務(wù)連接完成消息及釋放命令等。
· 定時器管理模塊分配和管理協(xié)商中所用的定時器。
· 初始化模塊獲取當(dāng)前正在使用的業(yè)務(wù)選項、前向基本信道復(fù)用選項、補充信道復(fù)用選項、補充信道編碼方式等可協(xié)商的業(yè)務(wù)配置信息。
業(yè)務(wù)協(xié)商模塊與Abis接口處理模塊間的關(guān)系是：消息處理模塊控制Abis接口處理模塊向基站收發(fā)信機發(fā)送重配置命令；Abis接口處理模塊向處理模塊轉(zhuǎn)發(fā)基站收發(fā)信機對重配置命令的證實（詳見下節(jié)）。
業(yè)務(wù)協(xié)商模塊與資源管理模塊存在交互關(guān)系的原因是：對某些業(yè)務(wù)配置進行協(xié)商可能會引起一些不可協(xié)商配置的改變，這就引起資源的重新分配。例如對補充信道進行速率的協(xié)商，可能會引起Walsh碼的改變（碼長變化），這時就需要調(diào)用資源管理模塊重新分配Walsh碼。
3.2 重配置消息的設(shè)計及使用
在實現(xiàn)中需要設(shè)計重配置消息的根本原因是基站分為基站控制器（BSC）與基站收發(fā)信機（BTS）兩部分，BTS負(fù)責(zé)收發(fā)空中接口的無線幀；BSC負(fù)責(zé)對其所管轄的多個BTS進行管理。業(yè)務(wù)協(xié)商過程實質(zhì)上是移動臺與BSC間的對話過程，若二者對欲使用的業(yè)務(wù)配置達(dá)成一致，即協(xié)商成功，此時應(yīng)使用新的業(yè)務(wù)配置。然而，實際處理移動臺空中信息的是BTS，BTS并不知道BSC與移動臺要使用新的業(yè)務(wù)配置，它仍使用原來的業(yè)務(wù)配置解析和構(gòu)造空中信息，這樣會造成空中業(yè)務(wù)幀無法正確解調(diào)。因此，BSC在協(xié)商成功后要命令BTS使用已協(xié)商過的配置，該命令應(yīng)通過BSC與BTS間的接口——Abis接口發(fā)送，該命令稱為重配置消息。
在一次業(yè)務(wù)協(xié)商中，基站若同意移動臺所提議的業(yè)務(wù)配置，它需要通過服務(wù)連接消息（SCM）通知移動臺，同時控制Abis接口處理模塊給BTS發(fā)重配置消息，命令BTS使用新的業(yè)務(wù)配置，之后才能收到移動臺使用新的業(yè)務(wù)配置發(fā)送過來的服務(wù)連接完成消息（該消息是對SCM消息的響應(yīng)），最終完成一次業(yè)務(wù)協(xié)商。
3.3 定時器的設(shè)置及使用
BSC向移動臺發(fā)送SCM消息表示它接受新的業(yè)務(wù)配置，同時命令BTS使用新的業(yè)務(wù)配置。此后并不能立即使用新的配置，協(xié)議中指出此時基站應(yīng)等待一個“業(yè)務(wù)作用時間”，該時間應(yīng)設(shè)置為多長，與什么值相關(guān)是實現(xiàn)中一個很關(guān)鍵的問題。
事實上，在SCM消息中包括一個可選的值——action time，該值表示移動臺在收到SCM消息后再過多長時間執(zhí)行相關(guān)操作，亦即使用新的業(yè)務(wù)配置。因此，基站的“業(yè)務(wù)作用時間”應(yīng)該設(shè)置得與SCM消息中的“action time”相同。
為實現(xiàn)基站的等待“業(yè)務(wù)作用時間”操作，應(yīng)設(shè)置一個定時器，該定時器的時長當(dāng)然就是“action time”。在BSC向移動臺發(fā)送SCM消息時啟動該定時器，在此期間完成對BTS的重配置操作，待該定時器超時，使用新的業(yè)務(wù)配置，如使能MAC層用新的復(fù)用選項工作等。同時，移動臺也在“action time”之后使用新的業(yè)務(wù)配置，這就解決了基站和移動臺改變業(yè)務(wù)配置的同步問題。若無此定時器，或該定時器的時長與SCM消息中的“action time”不一致，在實際系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)協(xié)商是不可能成功的。
4 結(jié)束語
本文介紹了作為cdma 2000高層QoS機制的一種——業(yè)務(wù)協(xié)商機制的概念及基本過程，并分析了業(yè)務(wù)協(xié)商機制對業(yè)務(wù)質(zhì)量的控制作用，指出其對靈活使用碼道資源的重要性。文章第3部分指出了實現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)商機制的幾個關(guān)鍵問題。隨著研究的深入，利用業(yè)務(wù)協(xié)商機制控制業(yè)務(wù)質(zhì)量的方法將越來越多，具體實現(xiàn)方案也將得到進一步的完善。
周華瑩，女，1980年出生，于1997年獲解放軍信息工程大學(xué)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為解放軍信息工程大學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)碩士研究生，主要研究方向為cdma 2000基站軟件研究與設(shè)計。
唐曉梅，女，解放軍信息工程大學(xué)副教授、碩士生導(dǎo)師，主要研究方向為cdma 2000基站軟件研究與設(shè)計。
季新生，男，解放軍信息工程大學(xué)副教授、碩士生導(dǎo)師，國家863計劃項目——“中國第三代移動通信系統(tǒng)”cdma 2000系統(tǒng)集成項目主管，主要研究方向為cdma 2000系統(tǒng)總體設(shè)計。
----《中國數(shù)據(jù)通信》
