WCDMA资料学习心得之无线网络接口和流程.doc

WCDMA资料学习心得之无线网络接口和流程在此，我想谈谈自己对这一部分内容的总体理解。我觉得对于无线网络的接口，主要是掌握各个接口的功能、接口的协议分层结构（对于任何网络接口应该都是如此）；在流程方面：首先应该从总体上掌握业务流程，其次再重点掌握信令流程。1、UTRAN的网络接口 我想大家肯定对这部分的知识已经是滚瓜烂熟了，但是为了加深记忆，这里再重新归纳一下，望各位不要介意。A、从总体上来讲，UMTS体系结构主要是：CN-核心网、UTRAN-无线接入网、UE-用户终端，三者之间的接口依次是：Iu口、Uu口。图示如下-见附件1： B、对于UTRAN的体系结构，主要分解如下：UTRAN实际上就是由多个RNS（是一个逻辑概念）所组成，1个RNS包含1个RNC和多个Node-B；CN与RNC之间的接口是IU口，RNC和RNC之间的接口是Iur口，RNC和Node-B之间的接口是Iub口。图示如下见附件2： C、在讲到UTRAN接口的协议时，首先应该提到UTRAN接口的一般协议模型。经过分析，其实主要可以总结为“纵向分层，横向分面”，接口协议结构的原则是层与面在逻辑上相互独立，涉及到几个概念：传输网络层、无线网络层、控制平面、用户平面。图示如下见附件3： D、UMTS承载的分层结构。我是这样理解的，每个接口的对等实体之间都是有对应分层结构，那么在不同的分层接口之间所映射的业务就对应于承载的分层结构。图示如下见附件4：E、UE的工作模式。总体上UE有2种基本模式：空闲模式（IDLE模式）、连接模式（Connect），其中连接模式又分为：CELL-DCH、CELL-FACH、CELL-PCH、URA-PCH4种状态。对于以上所罗列的几种状态，我们应该掌握其区别，防止混淆。IDLE模式-UE和UTRAN之间没有建立连接，UE处于待机，没有业务存在，UTRAN内没有关于该UE的信息，要通过IMSI、TMSI、P-TMSI等非接入层标识来区分UE。Connect模式-当UE完成RRC连接建立时，才从IDLE模式转移到CONNECT模式。CELL-DCH状态-UE处于激活状态，上、下行都具有专用信道， UTRAN准确的知道UE所处的小区。CELL-FACH状态-UE处于激活状态，上、下行有少量数据传输，下行在FACH信道上传输而上行在RACH信道上传输，UTRAN同样准确的知道UE所处的小区；保留了UE所使用的资源、所处的状态等信息。CELLPCH状态-UE上、下行没有数据传输，需要监听PICH信道；UE处于DRX模式，能够省电；UTRAN同样准确的知道UE所处的小区，当UE所处的小区变化后，UTRAN需要更新UE的小区信息。URAPCH状态- UE上、下行没有数据传输，需要监听PICH信道；UE处于DRX模式，能够省电；UTRAN只知道UE所处的URA（UTRAN Registration Area，1个URA可能包含多个小区），当UE的URA发生变化后才更新其位置消息，能够节约资源，减少信令消息。UE状态示意图如下所示见附件5：总之，UE的各种状态都是相对于UTRAN而言，对于核心网（CN）来说，这些状态都是透明的。F、Serving-RNC、Drift-RNC、CRNC、Source-RNC、Target-RNC的概念。 SRNC和DRNC的提出主要是由于Iur接口的引入；它们都是对于某个具体的UE而言，是逻辑上的概念；二者的区别其实很简单，SRNC是直接与CN相连而且对UE的所有资源进行控制，而DRNC与CN没有直接相连，仅仅对UE提供资源而已。处于连接状态的UE必须且只能有1个SRNC，而DRNC是可选项。图示如下见附件6： CRNC是相对于Node-B/Cell来说的；直接和Node-B相连，对Node-B资源的使用进行控制；1个Node-B有且只能有1个CRNC。图示如下见附件7：Source-RNC、Target-RNC的概念。SRNS Relocation就是将某个UE的SRNC的角色由一个RNC转到另外一个RNC的过程；SRNS Relocation 前该UE 的SRNC (Serving RNC) 叫SourceRNC 即将承担SRNC角色的目标RNC叫Target RNC；Source RNC和Target RNC是在一次SRNS Relocation过程中对于不同RNC的称谓。图示如下见附件8：总结这一章的内容，我们可以考虑一下这几个问题：UTRAN网络具有哪些接口？UE的工作模式及其区别？Serving-RNC、Drift-RNC、CRNC、Source-RNC、Target-RNC的概念和区别是什么？2、UTRAN接口协议和功能（1）、Iu接口协议和功能介绍 A、Iu接口的体系结构主要分为3部分：Iu-CS、Iu-PS、Iu-BC。 B、Iu接口的协议栈结构：主要是要区别控制平面、CS承载、PS承载时，ATM适配层及高层协议的区别。图示如下见附件9： C、Iu接口的功能： 移动性管理u 位置区报告l l SRNSRelocation RNC间的硬切换和系统间硬切换l RAB管理u l RAB的建立、更改、释放 Iu数据的传输u 正常数据的传输l 异常数据的传输l l UE-CN之间数据的透明传输 Pagingu Iu释放u 安全性模式控制uu 过载控制 公共UE ID（IMSI）的管理u Iu信令跟踪管理u u Iu接口异常管理 CBS（CELLBROADCASTSERVICE）控制u（2）、Iur接口协议和功能介绍 A、Iur接口的逻辑模型见附件10： B、Iur接口的协议栈结构见附件11： C、Iur接口的功能： 支持RNC间移动性的基本功能u 支持SRNC-Relocationl l RNC间的CELL-UPDATE和URAUPDATE RNC间的寻呼l 报告协议错误l u 专用信道功能 切换时，在DRNC中建立、修改、释放DCHl Iur接口上DCH传输块的传输l l 通过专用测量报告过程和过滤控制来管理DRNS中的RL RL的管理、压缩模式的管理l 公共信道功能u l Iur接口上公共信道的建立、释放，公共信道用于传输DRNC中处于公共信道状态的UE的信息 l 将MAC-D和MAC-C相分离，同时对MAC-D和MAC-C之间进行流控 全局资源管理u l RNC间公共测量 RNC间Node-B的定时信息传送l（3）、Iub接口协议和功能介绍 A、Iub接口的协议栈结构见附件12 B、Iub接口的功能 公共功能u l 公共传输信道管理 Iub公共信道数据传输l NodeB逻辑Ol&M 小区配置故障管理闭塞等维护功能 系统信息管理l 公共测量l 资源核查l l 异常管理 定时和同步管理l 专用功能u 专用传输信道管理l l 无线链路RL 监控 专用测量管理l 定时和同步管理l 上行外环功控l l Iub专用数据传输 下行功率漂移的平衡l 压缩模式控制l（4）、Uu接口协议和功能介绍 A、Uu接口的协议栈结构见附件13： B、Uu接口L1层的功能 u 传输信道复用和码组合信道解复用 码组合传输信道到物理信道的映射u 宏分集合并/分发和软切换执行u u 传输信道错误检测并向高层指示 FEC编解码和交织/去交织u 速率匹配u u 功率加权和物理信道合并 闭环功率控制u 开环功控u 调制/解调和扩频/解扩u u 频率和时间(chip, bit, slot, frame)同步 测量并向高层指示u u 压缩模式支持 收发分集u 其他基带处理功能u C、Uu接口MAC层的功能 u 逻辑信道到传输信道的映射 根据瞬时数据速率选择传输格式u UE内不同数据流的优先级处理u u 动态调度UE之间优先级处理 公共传输信道上标示不同UEu u 在公共传输信道上复用/分解高层PDU进入/从传输块集,该传输块集来自/发送到物理层 u 在专用传输信道上复用/分解高层PDU进入/从传输块集,该传输块集来自/发送到物理层 业务量测量u u 动态传输信道类型切换 加密u D、MAC层逻辑信道映射的示意图如下所示见附件14： E、MAC层transport formation selection： 我觉得关键是理解和区别以下几个基本概念。 u 通过变更每个TTI内的传送量来控制瞬时比特率；其中TTI是Transmission Time Interval 的缩写，为10ms的整数倍。 u Transport Block（TB）：从逻辑信道上来的一个比特序列。 Transport Blocku Size：TB的大小。 Transport Block Set：在一个TTI中所传送的一组TB。u u Transport Block Set Size：TBS中所包含的所有比特长度；Transport Block Set Size= Transport Block SizeN。相关示意图如下所示见附件15： Transportu Format（TF）：主要是定义了Transport Block Set（Transport Block Size、Transport Block Set Size）。 Transport Formatu Set（TFS）：1一个传输信道可能的TF的集合，MAC会在每个TTI选择其中的一个TF。 Transport Formatu Combination（TFC）：在每个TTI内，不同传输信道所选定的TF的集合。 Transport Formatu Combination Set（TFCS）：定义所有TFC可能的组合情况，这样MAC能够进行不同传输信道的动态速率控制。示意图如下所示见附件16： F、Uu口RLC层的功能 分段、组装和填充。u 用户数据传输。u u 使用不同的传输模式进行差错纠正。 顺序传递高层PDU，复制检查。u 流量控制。u u 序列号检查（UM）。 协议错误检测和恢复。u 加密。u 挂起和恢复功能。u G、Uu口PDCP的功能 映射网络PDU从网络协议到RLC协议。u u 头压缩/解压缩，以减少上层数据中的冗余控制信息，提高空口传输效率： TCP/IP-Non-realtimel IP。 RTP/UDP/IP-Realtime IP。l u 支持无损迁移。主要是存储、重发高层数据。 H、Uu口BMC的功能 小区广播信心的存储u u 业务量检测和CBS无线资源请求 BMC消息调度u 传送BMC消息到UEu u 向上层传送BMC消息 I、Uu口RRC的功能 系统信息广播管理u 寻呼/通知u u RRC连接管理建立重建维护和释放 无线承载管理建立重配置和释放以便为非接入层NAS 提供服务u u RRC连接移动性管理功能 初始小区选择u 高层PDU路由u u 请求的QoS控制并映射到接入层中不同的资源 无线资源管理和控制u RB 传输信道物理信道的管理和控制uu 开环功控 SRNS relocation支持u UE测量控制和测量报告u u 加密控制完整性保护 CBS相关功能（BMC配置CBS无线资源分配请求CBS非连续接收支持等）u3、基本信令流程 在WCDMA中，信令流程很多，我觉得应该首先从整体上把握一个流程方向，对于每个具体的信令流程，只需要把握能够标识其特征的关键信令以及信令中的关键参数即可，对于其他信令消息只要平时多看，应该不难理解。现在按照这个思路分别对基本信令流程介绍如下。（1）、呼叫总体流程见附件17 从以上示意图可以看出，呼叫总体流程还是比较容易理解的。（2）、网络启动流程 该流程主要存在系统消息广播流程。该流程示意图如下见附件18： （3）、UE登记流程 该流程主要包括RRC连接建立、NAS非接入层信令、RRC连接释放共3个流程，现就分别介绍如下。 A、RRC连接建立流程 UE为了向网络登记，需要主动发起RRC连接建立消息，SRNC收到该请求消息后，决定在CCH上建立RRC连接，并且使用已经配置好的CCH资源。示意图如下见附件19： B、NAS信令建立流程 该流程主要UE和CN之间透明传输非接入层的信令消息（如鉴权、连接建立、位置登记等等）。示意图如下所示见附件20： C、RRC释放流程 UE在登记过程中，没有使用专用的用户面资源，直接释放信令链路，登记过程结束。示意图如下见附件21： （4）、呼叫流程及软/硬切换流程 这一部分的内容最多，也是相对最复杂的。下面分别介绍。 A、寻呼流程 根据UE所处的模式不同，寻呼流程又分为IDLE模式和连接模式下的寻呼流程。 u IDLE模式CN发送寻呼消息，指定UE与寻呼区（CN负责寻呼消息的重发），SRNC根据UE的状态下发寻呼消息。示意图如下所示见附件22：u 连接模式与IDLE模式唯一不同的是，SRNC下发寻呼消息时，是在DCCH上下发的。示意图如下所示见附件23： B、RRC建立流程 RRC连接建立，根据所选择信道的不同，分为：基于CCCH的RRC连接建立、基于DCH的RRC连接建立，下面分别介绍。 u RRC建立流程（DCH）UE在CCCH信道RRC连接建立请求消息，带有UE标志、能力、原因，SRNC如果条件满足，首先根据需要配置好Node-B资源，并建立与Node-B的通路，然后在CCCH信道发送RRC连接建立消息，并等候UE从DCCH的响应。示意图如下所示见附件24：u RRC建立流程（CCCH） 当SRNC决定在公共信道上建立RRC连接的时候就不需要再配置NodeB并建立SRNC与NodeB之间的数据承载了因为都已经建立好了。示意图如下所示见附件25： 总结：从以上流程图可以看出，二者的区别主要在于是否需要在SRNC和Node-B之间重新建立数据承载，如果要建立，则属于DCH；否则，属于CCCH。 C、NAS信令建立流程 该流程示意图如下见附件26： D、RAB建立流程 具体又可以分为以下几个流程。 u RAB建立流程（DCH-DCH，同步）示意图如下所示见附件27： u RAB建立流程（DCH-DCH，异步）示意图如下所示见附件28： u RAB建立流程（RA/FARA/FA）示意图如下所示见附件29： u RAB建立流程（RA/FADCH）示意图如下所示见附件30： E、RAB修改流程 示意图如下所示见附件31： F、传输信道重配置流程见附件32 G、物理信道重配置流程 示意图如下所示见附件33： H、软切换流程介绍 u 软切换流程示意图见附件34： u 软切换流程示意图如下所示见附件35：I、硬切换介绍见附件36 J、RRC释放流程 RRC释放流程（DCH）见附件37u u RRC释放流程（CCCH）见附件38（5）、连接移动性管理流程 连接的移动性管理流程主要包含了：小区更新、URA更新、系统间硬切换、SRNC-Relocation这4个流程。在介绍这4个流程之前，再描述一下“前向切换”的概念。 “前向切换”-Forward-Handover是UE发起的切换，包括：CELL-UPDATE、URA-UPDATE过程。其中，URA-UPDATE过程只适用于UE处于URA-PCH状态时的URA重选，以及检查RRC连接是否正常。 对于CELL-FACH和CELL-PCH状态的UE，在以下两种情况下会发生“前向切换”： 小区重选u u 处于SA（Svervice Area），定时器T305超时（该定时器在广播的系统消息中定义） 对于CELL-PCH和URA-PCH状态的UE，在以下情况下会发生“前向切换”： u 需要上传数据时，要进入CELL-FACH状态 当在PCCH上接收到寻呼消息时，发起小区更新u u 当然，CELL-UPDATE过程还可以用来重建RLC实体不可恢复的错误（也就是连接丢失）以及监视RRC连接的状态 A、小区更新流程见附件39 B、URA更新流程见附件53 GSM）见附件54C、硬切换流程（UMTS- UMTS）见附件55D、硬切换流程（GSM- GPRS）见附件40E、小区重选（UMTS- UMTS）见附件41F、小区重选（GPRS- G、SRNCRelocation 流程见附件42 总结：这一部分主要介绍了RAN侧的基本信令流程，掌握了这些信令流程，对后续学习CN侧的信令流程将会有很大的帮助。4、基本呼叫流程 我个人觉得要理解基本呼叫流程主要是从实际呼叫业务流向方面着手。下面分别予以介绍。（1）、开机业务流程 该流程可以按照以下思路来理解、学习： A、手机开机 B、高层指示RRC搜索网络 C、在搜索的过程中，RRC控制L1寻找、驻留小区（频率、扰码） D、当手机驻留在某一小区以后，RRC会检测BCH上的系统消息 E、当手机读取系统消息以后，会侦听PCH上的寻呼信号 F、RRC通知上层已经进入IDLE状态 G、UE随时准备，做好小区更新和IMSI Attach流程 相关流程如参考如下见附件43： （2）、MM：移动性管理、Attach流程 当手机开机，完成小区驻留及系统信息的读取后，会根据需要进行位置更新和Attach流程，流程图如下图所示见附件44： 根据以上流程图，我觉得还是不难理解的，尤其是图中红色标记的部分通俗易懂。（3）、呼叫准备流程在传送位置更新和IMSI Attach等高层信令时，UTRAN的RRC连接状态会迁移到CELL-FACH或CELL-DCH状态；当完成位置更新、IMSI-Attach后，UE的位置信息登记到网络侧CN（Location/Routing area level）；UE具备做主叫MOC（Mobile-Origenated-Calls）和被叫MTC（Mobile-Terminated-Calls）的准备；RRC状态返回IDLE模式。A、UE RRC IDLE状态说明 UE在IDLE状态首先监听寻呼信道；u RRC检测寻呼信息中的ID 信息；uu RRC检测系统信息中的更新信息 RRC控制L1层进行测量检测，从而进行小区重选的判决u u 当收到寻呼消息、呼叫、位置更新时，高层会指示RRC与网络侧建立RRC连接 u RRC建立RAN连接，UE进入CELL-FACH或CELL-DCH状态 RRC建立信令承载u u RRC指示RLC启用AM/UM模式进行信令消息传送 u 网络侧根据具体情况，指示UE进入专用信道（DCH），或者进入PCH状态（DRX），或者释放RRC连接进入IDLE状态参考示意图如下所示见附件45：C、 UE RRC FACH状态说明 CN侧的消息通过RRC信令承载进行传送u u UE在FACH上接收下行消息；在RACH上发送上层消息 在不同的SRB上传送高层（MM/GMM）以及RRC对等实体之间的消息uu 进行L1层信令、MAC层流量的测量报告 u CN侧通过RB建立用户平面，RRC会根据网络侧指示配置L1、MAC、RLC各层的配置参数 u CN侧可以通过启动安全模式控制流程进行加密参考示意图如下所示见附件46：D、 UE RRC DCH状态说明u UE使用DCH与网络侧进行通信 在不同的SRB上传送高层（MM/GMM）以及RRC对等实体间的消息u u UE在DCH上传送/接收上/下行消息 u 在进行分组业务的情况下，如果没有流量，将指示UE进入CELL-FACH或URA-PCH状态参考示意图如下所示见附件47： （4）、CS呼叫流程 CS域的呼叫可能由UE发起（MOC）或者由网络侧发起（MTC）；在进行呼叫的过程中，需要在CN与UE间、UTRAN与UE间进行信令交互；在UTRAN中，UE的状态可能发生迁移。 A、UE主叫流程说明见附件48