WCDMA系统无线接入网络介绍培训资料(PPT 55页)

1、1WCDMAWCDMA系统无线接入网络介绍系统无线接入网络介绍RAN IxRAN Ix和高层协议和高层协议3G培训资料之五（第二部分）2目 录1 1、Ix(IubIx(Iub、IuIu和和Iur)Iur)接口接口2 2、无线通信协议分层介绍、无线通信协议分层介绍3 3、呼叫、切换和功率控制流程、呼叫、切换和功率控制流程31 1、Ix(IubIx(Iub、IuIu和和Iur)Iur)接口接口4RNSRNCRNSRNC核心网络 （CN）Node BNode BNode BNode BIuIuIurIubIubIubIubUEUEUuUu WCDMA无线接入网络系统（RAN）由一组通过Iu连到核心网

2、（CN）的无线网络子系统（RNS）组成。 一个RNS由一个基站控制器（RNC）和一个或多个基站Node B组成。 RNC和Node B之间通过Iub接口连接。UE通过空中接口（Uu）接入RNS。无线接入网络总体描述无线接入网络总体描述5 RNC 负责管理控制同一RNS内的小区资源，为移动用户提供接入控制和无线资源分配功能，并为控制信令和各种业务提供无线接入承载。 Node B可处理1个或多个小区，包含可选的宏分集功能，通过空中接口Uu与移动终端接口。Node B 和和RNC功能回顾功能回顾6Ix 接接 口口 综综 述述 Ix接口包含Iub，Iur，Iu三大接口，分别用于NodeB和RNC，RN

3、C和RNC，以及RNC和CN之间的互连，并支持业务数据流和信令流在其上的传输。 与GSM不同，Ix接口都是开放的接口。Ix在协议结构上分为无线网络层和传输网络层。无线网络层实现所有与WCDMA无线接入网络相关的功能，传输网络层实现一种标准传输技术，与无线网络层特定功能无关。 3GPP Ix接口协议结构如下图。7Ix 协协 议议 结结 构构 图图应用协议数据流ALCAP(s)传输网络层物理层信令承载传输用户网络面控制面用户面传输用户网络面传输网络控制面无线网络层信令承载数据承载8Iub 接接 口口 Iub为RNC和NodeB之间的开放接口，控制面应用协议是NBAP，用户面处理协议为Iub-FP。

4、 Iub接口在WCDMA无线接入网中的地位类似于GSM BSS中的Abis口，它实现如下功能：Iub接口传输资源管理Node B逻辑操作维护特定操作维护传输的实现系统信息管理公共信道传输管理专用信道传输管理共享信道传输管理定时与同步管理 NBAP协议由一组为完成以上功能而设计的RNC与Node B之间消息交互流程组成。Iub-FP协议是一种数据传输帧协议。该协议按空中接口（Uu）的传输时间间隔（TTI）将传输信道上数据块组帧，由传输网络层传输到Iub接口的对端，或从传输网络层接收数据帧，按协议规范帧为传输块。9 目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下，NodeB与RNC之间一般采用以下两种物

5、理传输方式：E1（含IMA方式）STM-1光传输 在逻辑上，Iub接口采用ATM PVC来承载控制面消息（AAL5）和用户面数（AAL2）。Iub Iub 接接 口口10IuIu接口接口 Iu为RNC和CN之间的开放接口，控制面应用协议是RANAP，用户面处理协议为Iu-UP。Iu接口包括两个域：Iu-CS和Iu-PS。Iu-CS域连接RNC和CN的电路域，为电路数据业务如话音、ISDN数据业务提供传输承载；Iu-PS为RNC与CN之间的分组数据业务如IP、X.25等提供传输承载。Core Network (CN)UTRANRNCCSDomainPSDomainNode BNode BNode

6、 BNode BRNCIu Interface “Iu-PS” “Iu-CS”11 Iu接口在WCDMA无线接入网中的地位类似与GSM中的A接口，它具有如下功能：无线接入承载（RAB）管理无线资源管理速率适配Iu链路管理Iu用户面管理移动性管理安全性管理业务及网络接入功能 RANAP协议由一组为完成以上功能而设计RNC与CN之间消息交互流程组成。Iu-UP 协议用于传输与RAB关联的数据流，支持两种传输方式：透明传输方式和预定义SDU大小支持模式。IuIu接口接口12 目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下，CN与RNC之间一般采用SDH传输如：STM-1/STM-4/STM-16等。 由于

7、CN存在CS和PS两个域，CS数据采用PVC+AAL2方式承载；PS数据采用IPOA+GTP-U方式传送分组数据。RNC和CN之间的信令连接由SCCP链路承载。IuIu接口接口13IurIur接口接口 Iur为具有相邻小区的两个RNC之间的开放接口，控制面应用协议是RNSAP，用户面处理协议为Iur-FP。 在WCDMA无线接入网中引入一个开放的接口-Iur的主要目的是当一个与网络处于连接态的UE在不同小区（可以属于不同RNC）之间移动时由无线接入网络（多个RNS组成）通过该接口传递信令和数据来跟踪和保持该UE的各种信息（UE上下文）和数据通路，而不是频繁地由UE和CN重新建立连接，即CN尽可

8、能只关心业务本身而不关心UE在无线接入网中的位置。 目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下， RNC之间一般采用STM-1光传输。两个RNC可以物理直联，也可以通过CN成网。142 2、无线通信协议分层介绍、无线通信协议分层介绍15UuUu（空中接口）总体描述（空中接口）总体描述L 3controlcontrolcontrolcontrolLo g ic a lC h a n n e lsT ra n s p o rtC h a n n e lsC -p la n e s ig n a llin gU -p la n e in fo rma tio nP H YL 2 /M A CL 1R

9、LCD CN tGCL 2 /R L C M A CR LCR LCR LCR LCR LCR LCR LCD u p lic a tio n a v o id a n c eU u S b o u n d a ryB M CL 2 /B M CR R Cc o n tro lP D C PP D C PL 2 /PD C PD CN tGC空空 中中 接接 口口 协协 议议 结结 构构16 无线资源控制层（RRC）是层3（L3）最下面的一个子层，属于控制面。它与每个下层协议实体（PDCP、BMC、RLC、MAC和PHY）之间都存在一个控制服务接入点（SAP）。RRC通过这些控制SAP配置和控

10、制这些下层协议实体。因此RRC是整个空中接口协议的控制核心。 L2包括PDCP、BMC、RLC、MAC，其中PDCP、BMC仅位于用户面，RLC被分成控制面和用户面两部分。RLC与MAC之间的SAP体现为逻辑信道；MAC与物理层之间的SAP体现为传输信道。 若以Uu接口为分界线，两端的协议栈功能是不对称的。 这里只讨论Uu接口的RRC、RLC和MAC层无线接入网侧（网络侧）协议栈，其它层如L3的CC|、MM、PDCP、BMC、物理层协议以及所有协议UE侧另作介绍。UuUu（空中接口）总体描述（空中接口）总体描述17RRCRRC层介绍层介绍 RRC是Uu接口的核心，它负责对整个空中接口资源的分配

11、和控制，负责对下层协议直接控制。RRC在Node B和RNC上都有分布，但完成的功能有所不同。RRC主要有以下几部分的功能：系统广播和通知无线资源分配移动性管理测量的管理和控制系统接入和拥塞控制对下层协议的配置和控制18RRC消息流程分为以下几类： RRC连接管理流程，包括：系统信息广播流程、UE寻呼流程和信令连接流程;无线承载控制流程，包括：无线承载、传输信道和物理信道的控制流程;RRC移动性管理流程，包括：小区更新、URA更新和硬切换等流程;测量流程;通用流程。U EU T R A NR R C R E Q U E S T M E S S A G ER R C R E P LY M E S

12、 S A G ERRCRRC层介绍层介绍19无线资源管理策略无线资源管理策略 从本质上说，WCDMA是一个自干扰系统，影响系统接入能力的最重要的是码资源和发射功率两种无线资源。因此，对于商用WCDMA系统来说，无线资源管理策略尤其重要。无线资源管理的策略包括：切换策略，包括软切换和硬切换。接纳控制，避免系统性能严重下降。无线承载控制，动态进行信道配置和切换。码资源分配策略。功率控制算法。20L2L2介绍介绍-RLC-RLC RLC由三种模式的实体组成：透明模式实体、非确认模式实体和确认模式实体。Transm.Tr-EntityTransmissionbufferSegmentationTr-S

13、APBCCH/PCCH/CCCH/DTCHReceivingTr-EntityReceiver bufferReassemblyBCCH/PCCH/CCCH/DTCHTr-SAPRadio InterfaceTransm.UM-EntityTransmissionbufferUM-SAPReceiverUM-EntityReceiverbufferUM-SAPRadio InterfaceSegmentation &ConcatenationCipheringAdd RLC headerReassemblyDecipheringRemove RLCheaderBCCH/PCCH/CCC

14、H/DCCH/DTCHBCCH/PCCH/CCCH/DCCH/DTCH透明模式非确认模式21TransmissionbufferRetransmissionbuffer &mangementMUXSet fields in RLC Header (e.g. setpoll bits). Optionally replace PADwith piggybacked information.RLC Control UnitReceived acknowledgementsAcknowledgementsDCCH/DTCHAM-SAPDCCH/DTCHDCCH/DTCHAM-EntityDe

15、mux/RoutingF.F.SDCCH/DTCHDCCH/DTCHDCCH/DTCHReceiver buffer &RetransmissionmanagementTransmitting SideReceiving SideSegmentation/ConcatenationCipheringAdd RLC headerReassemblyDecipheringRemove RLC header & ExtractPiggybacked informationPiggybacked status确认模式1RLC连接建立/释放2透明数据传输业务 分段和重组 用户数据传送3非

16、确认数据传输业务 分段和重组 串接 用户数据传送4确认数据传送业务 分段和重组 串接 用户数据传送 纠错 高层PDU顺序传送 重复检测 流量控制 协议错误检测和恢复5服务质量（QoS）设定6不可恢复错误通知7高层消息多点传送RLCRLC向上层提供的服务向上层提供的服务22信道结构介绍信道结构介绍SC CH(B CCHPC CHD C CHD C CHC C CH 控 制 信 道D TC H 业 务 信 道O D C CHO C C CHO D TC HC TC HSH CCH逻辑信道结构传输信道结构RACHFACHDSCHDSCH 控制CPCHUSCH 公共信道DCH 专用信道ORACHBCH

17、FAUSCHODCHPCH23信信 道道 结结 构构 介介 绍绍 逻辑信道位于RLC和MAC层之间，属于控制面传输控制信令消息的逻辑信道称为控制逻辑信道；位于用户面传输用户业务数据的逻辑信道为业务逻辑信道。 传输信道位于MAC层和物理层之间，分为公共传输信道和专用传输信道。公共传输信道为小区内所有UE共同使用；专用传输信道仅为特定UE使用。24L2L2介绍介绍-MAC-MACFACH RACHDCCHDTCHDTCHDSCHMAC ControlIur or local MAC ControlDCH DCHMAC-dUSCHTDD onlyMAC- shMAC-cCPCHFDD onlyCCC

18、H CTCHBCCHSHCCH TDD onlyPCCHFACHPCH 右图说明了UTRAN侧MAC实体的互连关系。相应于小区内每一个UE存在一个MAC-d，每一个MAC-d又与小区的MAC-sh和MAC-c相关。MAC-c和MAC-sh位于控制RNC（controlling RNC），MAC-d位于服务RNC（serving RNC）。MAC控制SAP用于RRC向UE所属MAC实体传送控制信息。25CTCHFA CHM A C-cto M AC dRA CHM AC C ontrolCP CH(FDD only )CCCHF low C ontrolM AC -c / M AC -dFA C

19、HUE IdM U XT CT F M U XB CCHS HCCCHP CCHP CH T FC selectionS cheduling / P riority H andling/ C TCH : C B - S chedulingDCCHUEDTCH DTCHDCHDCHMAC-dto M AC-cto M AC- shC/T MUX/ PrioritysettingM AC-ControlFAUSCH HandlingFAUSCHDecipheringC/TMUXDL scheduling/priority handling (2)CipheringFlow ControlMACc

20、/MAC-dFlow ControlMAC-sh/MAC-dC/T MUX/ PrioritysettingChannel switchingL2L2介绍介绍-MAC-MAC26MAC层提供的功能：逻辑信道与传输信道的映基于瞬时源速率为传输信道选择适当的传输格式同属一个UE的不同数据流的优先级处理通过动态调度实现不同UE的优先级处理DSCH和FACH上不同用户的数据流之间的优先级处理在公用传输信道上标识不同的UE高层PDU和经公共传输信道上接收/发送的传输块之间的复用/解复用 L2L2介绍介绍-MAC-MAC27L2L2介绍介绍-MAC-MACMAC层提供的功能：高层PDU和经专用传输信道上接

21、收/发送的传输块之间的复用/解复用业务量监视链路资源监视高层信令路由对等MAC实体信令连接维护动态传输信道类型切换加密 RACH 接入业务类别选择283 3、呼叫、呼叫、切换和功率控制流程切换和功率控制流程293.1呼叫建立过程 3.1.1 UE起呼 3.1.2UE被呼3.2 呼叫释放过程3.3 切换过程 3.3.1软切换 3.3.2硬切换3.4功率控制过程30呼叫建立过程呼叫建立过程-UE-UE起呼起呼 用户拨号,发起呼叫请求 UE的NAS层向AS层发起RRC连接建立指示 RRC连接建立 NAS信令连接建立 RAB建立 呼叫成功 UE与CN之间数据传送31呼叫建立过程示意图呼叫建立过程示意图

22、UECNRNCNodeBRadio Bearer SetupRadio Bearer Setup CompleteRAB Assignment RequestRAB Assignment ResponseRadio Link Setup RequestRadio Link Setup ResponseDirect TransferDownlink Direct TransferRRC Connection RequestRRC Connection SetupRRC Connection Setup CompleteRRC连接建立Initial Direct TransferInitial U

23、E Message信令连接建立RAB建立用户拨号通话通话地面资源及空中资源分配Allocate RNTI,Select L1 and L2 parameter32RRCRRC连接建立连接建立 RRC连接在协议层中的位置 RRC连接建立消息交互 RRC连接建立流程详细说明33RRCRRC连接在协议层中的位置连接在协议层中的位置UERRCRLCPHYUTRAN=NodeB+RNCRRCRLCPHYMACMACRRC连接34RRCRRC连接建立消息交互连接建立消息交互UEUTRANRRC CONNECTION REQUESTRRC CONNECTION SETUPRRC CONNECTION SET

24、UP COMPLETERRC连接建立成功UEUTRANRRC CONNECTION REQUESTRRC CONNECTION REJECTRRC连接建立失败35RRCRRC连接建立流程详细说明连接建立流程详细说明UECNRNCNodeBAllocate RNTI,Select L1 and L2 parameterRRC Connection RequestRRC Connection SetupRRC Connection Setup CompleteRadio Link Setup RequestRadio Link Setup ResponseALCAP Iub Data Transp

25、ort Bearer Setup可选择36NASNAS信令连接建立信令连接建立UECNRNCNodeBInitial Direct TransferInitial UE MessageRRC Connection Establishment37RABRAB建立建立UECNRNCNodeBAllocate RNTI,Select L1 and L2 parameterRadio Link Reconfiguration RequestRadio Link Reconfiguration ResponseALCAP Iub Data Transport Bearer SetupRadio Bear

26、er SetupRadio Bearer Setup CompleteALCAP Iu Data Transport Bearer SetupRAB Assignment RequestRAB Assignment Response38UEUE呼叫流程呼叫流程-UE-UE被呼被呼UECNRNCNodeBRRC连接建立Paging Type1PagingRAB建立Initial Direct TransferInitial UE MessageDownlink Direct TransferDirect TranserData Transfer39UE发起的呼叫建立过程 用户拨号,发起呼叫请求

27、UE侧RRC接收NAS层呼叫请求 UE向RNC发起RRC连接建立请求,建立RRC连接 建立NAS信令连接 建立RAB承载 呼叫建立成功,传输用户数据 UE被呼 CN通过RNC向UE发起呼叫请求 UE接收呼叫信息,并发起RRC连接请求 其它过程与UE被呼相同呼叫建立过程总结呼叫建立过程总结40呼呼 叫叫 释释 放放 用户终止业务 UE向CN发送链路拆除请求 Iu口资源释放 RAB释放 信令RB释放41呼叫释放过程所示意图呼叫释放过程所示意图UECNRNCNodeBUplink Direct Transfer用户终止业务Direct TransferIu Release CommandIu Rel

28、ease Complete信令RB释放RAB释放42切换过程切换过程-软切换软切换 软切换特点 软切换分类 软切换过程 软切换过程示意图 NodeB内的软切换 NodeB间的软切换 不同RNC之间的软切换43软切换特点软切换特点 切换前后UE所在小区的频率相同; 同时存在多条无线链路; 在切换过程中,始终存在无线链路,链路不中断; 在切换过程中,业务不中断. 44 增加无线链路 删除无线链路 增加并删除无线链路软切换分类软切换分类45软切换过程软切换过程 UE移动,造成无线链路的质量变差; UE对相邻小区进行测量,并将测量结果传送给RNC; RNC根据测量结果选择一个合适的小区,若该小区与以前

29、的小区频率相同,则可以进行软切换; RNC在该小区建立一条新的无线链路,此时UE与RNC之间存在多条无线链路; 删除以前的无线链路(也可以不删除); 软切换过程完成.46RNCNodeBCELLCELLUENodeBNodeB内的软切换内的软切换-切换过程示意图切换过程示意图RNCNodeBCELLCELLUERNCNodeBCELLCELLUE47同一同一RNCRNC不同不同NodeBNodeB之间的软切换之间的软切换RNCNodeBCELLCELLUENodeB切换中RNCNodeBCELLCELLUENodeB切换后RNCNodeBCELLCELLUENodeB切换前48不同不同RNC之间的软切换之间的软切换RNCNodeBCELLCELLUENodeB切换前T_RNCRNCNodeBCELLCELLUENodeB切换中T_RNCRNCNodeBCELLCELLUENodeB切换后T_RNC49切换过程切换过程-硬切换硬切换 硬切换概念 同一NodeB内不同小区间的硬切换 不同NodeB内的