TDSCDMA典型业务信令流程课件

1、1/68 TD-SCDMA典型业务信令流程第1页，共88页。2/68课程内容第一章 UTRAN网络结构第二章 UTRAN接口协议和功能第三章 基本信令流程第四章 基本呼叫流程第2页，共88页。3/68UMTS体系结构UTRANUMTS Terrestrial Radio Access NetworkCNCore NetworkUEUser EquipmentIuUTRANUEUu CN第3页，共88页。4/68UTRAN体系结构RNSRNCRNSRNCCore NetworkNode BNode BNode BNode BIuIuIurIubIubIubIub第4页，共88页。5/68UTRA

2、N接口协议模型接口协议结构的原则是层与平面在逻辑上相互独立，如果需要，在将来的协议版本协议层、甚至一个平面内的所有层可以改变。第5页，共88页。6/68UMTS承载分层结构TEMTUTRANCN IuEDGENODECNGatewayTEUMTSUTRAFDD/TDDServicePhysicalBearerServiceRadioBearerServiceIuBearerServiceBackboneNetworkServiceRadio Access BearerServiceCN BearerServiceUMTS BearerServiceTE/MTLocal BearerServic

3、eExternalBearerServiceEnd-to-End ServiceUTRAN radio interfaceBearer service: 承载业务。具有能力、延迟、BER的信息传播途径。第6页，共88页。7/68UE的工作模式UE有两种基本的运行模式：空闲模式和连接模式空闲模式：UE处于待机状态，没有业务的存在，UE和UTRAN（Node B和RNC ）之间没有连接，UTRAN内没有任何有关此UE的信息；通过非接入层(NAS)标识如IMSI、TMSI或P-TMSI等标志来区分UE； 连接模式：当UE完成RRC连接建立时，UE才从空闲模式转移到连接模式；在连接模式下，UE有4种状

4、态： Cell-DCH, Cell-FACH, Cell-PCH, URA-PCH第7页，共88页。8/68UE在连接模式下的状态Cell-DCH： UE处于激活状态，正在利用自己专用的信道进行通信，上下行都具有专用信道，UTRAN准确的知道UE所位于的小区中Cell-FACH UE处于激活状态，但是上下行都只有少量的数据需要传输，不需要为此UE分配专用的信道，下行的数据在FACH上传输，上行在RACH上传输，下行需要随时监听FACH上是否有自己的信息，UTRAN准确的知道UE所位于的小区，保留了UE所使用的资源，所处的状态等信息。第8页，共88页。9/68UE在连接模式下的状态Cell-PC

5、HUE上下行都没有数据传送，需要监听PICH，以便收听寻呼，因此UE此时进入非连续接收，可有效的节电。UTRAN准确的知道UE所位于的小区，这样， UE所位于的小区变化后，UTRAN需要更新UE的小区信息。URA-PCHUE上下行都没有数据传送，需要监听PICH，进入非连续接收， UTRAN只知道UE所位于的URA（UTRAN Registration Area，一个URA包含多个小区），也就是说，UTRAN只在UE位于的URA发生变化后才更新其位置信息，这样更加节约了资源，减少了信令。第9页，共88页。10/68UE状态示意图CELL_DCHCELL_FACHCELL_PCHURA_PCHI

6、DLEDEAD- 搜索网络(PLMN)- “驻扎”小区(camp on)- 侦听paging channel- 小区重选- 专用信道- Radio bearers传输业务- 高层信令触发 (CN)- 减少活动，DRX，节电RRC connection这些状态只用与UTRAN与UE，对CN来说，这些状态是透明的第10页，共88页。11/68CRNCCRNCIubNode BCellCellCellNode B.CNIuCRNC是对于某一个Node B(或者Cell)来说的直接和某Node B相连接，对该Node B资源的使用进行控制的RNC叫该Node B的Control RNC一个Node B

7、有且只能有一个CRNCCRNC对其控制的所有Node B的资源进行合理的分配和使用第11页，共88页。12/68Source RNC与Target RNCCNCNSource RNCTargetRNCServingRNCIuIuRNCSRNS 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Source RNC， 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

8、称谓.第12页，共88页。13/68课程内容第一章 UTRAN网络结构第二章 UTRAN接口协议和功能第三章 基本信令流程第四章 基本呼叫流程第13页，共88页。14/68UTRAN接口协议和功能Iu接口Iub接口Uu接口第14页，共88页。15/68Iu接口体系结构第15页，共88页。16/68Iu接口主要功能移动性管理功能位置区报告SRNS RelocationRNC间硬切换和系统间切换无线接入承载（RAB）管理功能RAB的建立，更改，释放Iu数据传输正常数据传输异常数据传输UE-CN连接信息的透明传输寻呼（Paging)安全性模式控制Iu释放第16页，共88页。17/68UTRAN接口协

9、议和功能Iu接口Iub接口Uu接口第17页，共88页。18/68Iub接口协议栈Physical (Full Rate E1 or STM1 Optical)ATM Lower LayersAAL2AAL5 - SAAL UNINBAPQ.2150Q.2630Q.AAL2Frame ProtocolRLC / MACRRCMSSignalingCC/MM/RRUnrestrictedDigital/VoicePacketCSBearerPSBearerControlSignalingNBAP: Node B Application PartRRC: Radio Resource Control

10、RLC: Radio Link ControlMAC: Medium Access Control第18页，共88页。19/68Iub接口功能（1）公共功能公共传输信道管理Iub公共信道数据传输NodeB逻辑O&M（小区配置，故障管理，闭塞等维护功能）系统信息管理公共测量资源核查异常管理定时和同步管理第19页，共88页。20/68Iub接口功能（2）专用功能专用传输信道管理无线链路（RL）监控专用测量管理定时和同步管理上行外环功控Iub专用数据传输下行功率漂移的平衡压缩模式控制第20页，共88页。21/68UTRAN接口协议和功能Iu接口Iub接口Uu接口第21页，共88页。22/68Uu接口

11、协议栈结构第22页，共88页。23/68Uu接口L1功能（1）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传输信道错误检测，并向高层指示编解码和交织/去交织速率匹配闭环功率控制开环功控闭环同步控制第23页，共88页。24/68Uu接口L1功能（2）调制/解调和扩频/解扩测量并向高层指示收发分集其他基带处理功能第24页，共88页。25/68RRC功能（1）系统信息广播管理寻呼/通知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RRC连接移动性管理功能初始小区选择高层PDU路由请求的QoS控制并映射到接入层中不同的资源无

12、线资源管理和控制第25页，共88页。26/68RRC功能（2）RB，传输信道，物理信道的管理和控制开环功控SRNS relocation支持UE测量控制和测量报告加密控制，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）第26页，共88页。27/68课程内容第一章 UTRAN网络结构第二章 UTRAN接口协议和功能第三章 基本信令流程第四章 基本呼叫流程第27页，共88页。28/68基本信令流程呼叫总体流程网络启动流程UE登记流程呼叫流程和硬切换流程连接移动性管理流程第28页，共88页。29/68呼叫总体流程第29页，共88页。30/68基本信令流程呼叫总

13、体流程网络启动流程UE登记流程呼叫流程和硬切换流程连接移动性管理流程第30页，共88页。31/68系统信息广播流程. 3.BCCH:System Information1.System Information Update RequestUENode BRNCCNNBAPNBAPRRCRRC. 4.BCCH:System InformationRRCRRC 5.BCCH:System InformationRRCRRC. 2.System Information Update ResponseNBAPNBAP第31页，共88页。32/68基本信令流程呼叫总体流程网络启动流程UE登记流程呼叫流程

14、和硬切换流程连接移动性管理流程第32页，共88页。33/68RRC建立流程(CCH)UE为登记发起RRC连接建立，SRNC决定在公共信道上建立RRC连接，并且使用已经配置好的公共信道资源。第33页，共88页。34/68NAS信令建立流程UE与CN之间交换DT消息，如鉴权、连接建立、位置登记等。第34页，共88页。35/68RRC释放流程(CCH)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。第35页，共88页。36/68基本信令流程呼叫总体流程网络启动流程UE登记流程呼叫流程和切换流程连接移动性管理流程第36页，共88页。37/68寻呼流程(空闲状态)CN发送寻呼

15、消息，指定UE与寻呼区（CN负责寻呼消息的重发）。SRNC根据UE的状态发送相应的寻呼消息。第37页，共88页。38/68寻呼流程(连接模式)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的状态发送相应的寻呼消息。第38页，共88页。39/68RRC建立流程(DCH)UE在CCCH信道发送RRC建立请求消息，带有UE标志、能力、原因；SRNC如果条件满足，首先根据需求配置好NodeB，并建立与NodeB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。第39页，共88页。40/68RRC建立流程(CCCH)当SRNC决定在公共信道上建

16、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。第40页，共88页。41/68NAS信令建立流程UE与CN之间交换DT消息，如鉴权、业务请求、连接建立等。第41页，共88页。42/68RAB建立流程（DCH-DCH）Iu接口上的ALCAP建立过程有多次，允许同时建立多条用户面的RAB；用户面建立完毕后，UE进入通话过程。第42页，共88页。43/68RAB建立流程(RA/FA-RA/FA)第43页，共88页。44/68RAB建立流程(RA/FA-DCH)第44页，共88页。45/68RAB修改流程第45页，共88页。46/68传输信道

17、重配置流程第46页，共88页。47/68物理信道重配置流程第47页，共88页。48/68被叫流程(RAN)第48页，共88页。49/68被叫流程(续1)(RAN)第49页，共88页。50/68被叫流程(续2)(RAN)第50页，共88页。51/68被叫流程(续3)(RAN)第51页，共88页。52/68被叫流程(续4)(RAN)第52页，共88页。53/68IU释放第53页，共88页。54/68硬切换流程UENode BSourceNode BTargetSRNC8. DCCH : Physical Channel Reconfiguration Complete6.DCCH : Physic

18、al Channel Reconfiguration1. Radio Link Setup Request2. Radio Link Setup Response9. Radio Link Deletion Request10. Radio Link Deletion Response3 ALCAP ub Data Transport Bearer Setup7. Radio Link Failure IndicationRRCRRCNBAPNBAPNBAPRRCRRCNBAPNBAPNBAPNBAPDecide to handoverStart RxStart TxDCH-FP4. Down

19、link SynchronisationDCH-FPDCH-FP5.Uplink SynchronisationDCH-FPNBAPNBAPNBAP11. ALCAP Iub Data Transport Bearer Release第54页，共88页。55/68RRC释放流程（DCH）释放过程一般由CN发起；当然在UE异常情况下，SRNC也可以请求释放。首先释放UE的连接，然后再释放与NodeB的连接。RRC释放，就是呼叫的结束。第55页，共88页。56/68RRC释放流程（CCCH）当释放使用公共信道的UE时，可以发现SRNC只要直接释放UE就可以了，而无需释放NodeB的资源，当然也没有

20、数据承载释放。第56页，共88页。57/68连接移动性管理流程小区更新流程URA更新流程系统间切换流程SRNC Relocation流程第57页，共88页。58/68前向切换前向切换（Forward Handover）是UE发起的切换，包括CELL UPDATE和URA UPDATE过程。其中，URA UPDATE过程只用于处于URA_PCH状态的UE进行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 小区重选 处于SA(Service Area)，定时器T305超时（此定时器在广播的系统信息中定义）对于CELL_PCH和URA_PCH状态的UE需

21、要上传数据时（进入CELL_FACH状态）当在PCCH上接收到寻呼消息时，发起小区更新 CELL UPDATE过程还可用来重建RLC实体不可恢复的错误（丢失连接），以及监视RRC连接的状态。第58页，共88页。59/68小区更新流程UEDRNCSourceDRNCTargetSRNCRNSAPRNSAP8. Common Transp. Channel Resources ReleaseRNSAPRNSAP2. Uplink Signalling TransferIndicationRNSAP3. Common Transp. Channel ResourcesInitialization R

22、equestRNSAPRRC1. CCCH: Cell UpdateRRC-relayRRC6. DCCH: Cell Update ConfirmRRCRRC7. DCCH: RNTI Relocation CompleteRRCRNSAPRNSAP4. Common Transp. Channel Resourcesinitialization Response5. ALCAP Iur bearer setup第59页，共88页。60/68URA更新流程UETargetRNC5.CCCH: URA Update ConfirmSourceRNC2.Uplink Signalling Tra

23、nsfer IndicationServingRNCnew C-RNTI,D-RNTI, UL message1.CCCH: URA UpdateU-RNTI, URA update causeRRC-relayRRC3. Decision Not toperform SRNSrelocation RRCRRC-relayRNSAPRNSAP4. Downlink Signalling Transfer RequestRNSAPRNSAP第60页，共88页。61/68系统间切换流程（UMTS-GSM）MAP/EMAP/E2. PrepareHandoverBSSMAPBSSMAP4. Hand

24、over Reuqest AckRANAPRANAP13. Iu ReleaseCompleteBSSMAPBSSMAP3. Handover RequestMAP/EMAP/E5. Prepare Handover ResponseRANAPRANAP6. Relocation CommandBSSMAPBSSMAP8. Handover DetectBSSMAPBSSMAP10. Handover CompleteMAP/EMAP/E11. Send End Signal RequestMAP/E MAP/E14. Send End Signal ResponseRANAPRANAP1.

25、Relocation RequiredUENode BRNCServingCNMSCBSCBTSRRC7. DCCH : Inter-System Handover CommandRRCRR9. Handover CompleteRRRANAPRANAP12. Iu Release Command第61页，共88页。62/68系统间切换流程（ GSM -UMTS）RANAPRANAP3. RelocationRequestBSSMAPBSSMAP1. HandoverRequiiedRANAPRANAP4. RelocationRequest AckMAP/EMAP/E5. Prepare H

26、andoverResponseMAP/EMAP/E2. PrepareHandoverBSSMAPBSSMAP6. HandoverCommandMAP/EMAP/E11. Send End SignalRequestBSSMAPBSSMAP12. ClearCommandBSSMAPBSSMAP13. ClearCompleteRANAPRANAP10. Relocation CompleteUENode BRNCTargetCNMSCBSCBTSMAP/EMAP/E14. Send End SignalResponseRRC9. DCCH : Handover CompleteRRCRR7

27、. Handover CommandRRRANAPRANAP8. RelocationDetect第62页，共88页。63/68小区重选流程（UMTS-GPRS）UECN2. UE接入GPRS系统中ServingRNCRANAPRANAP4. Iu Release CommandRANAPRANAP4. Iu Release CompleteGPRS1. UE与RNC断开连接3. 系统间信息交换，数据传递第63页，共88页。64/68小区重选流程（ GPRS -UMTS）UEServingRNC1. UE接入RNC系统中CN2. 与CN建立信令连接3. 用户面承载建立GPRS4. 系统间信息交

28、换，数据传递第64页，共88页。65/68SRNC Relocation流程第65页，共88页。66/68课程内容第一章 UTRAN网络结构第二章 UTRAN接口协议和功能第三章 基本信令流程第四章 基本呼叫流程第66页，共88页。67/68手机开机高层指示RRC搜索网络搜索过程中，RRC控制L1寻找驻扎小区(频率，扰码)RRC检测BCH上的系统消息侦听PCH上的寻呼信号RRC通知上层已经进入IDLE 状态UE准备做位置更新流程和IMSI Attach流程CELL_DCHCELL_FACHCELL_PCHURA_PCHIDLEDEADUEUTRANSYSTEM_INFO开机第67页，共88页。

29、68/68Setup Signalling Channel (GSM/UMTS)RADIO ACCESSLOCATION UPDATE REQUEST (I have moved!)IDENTITY REQUEST (Who are you?)IDENTIFICATION (optional)IDENTITY RESPONSE (I am so&so)AUTHENTICATION REQUEST (Prove who you are)AUTHENTICATION (optional)AUTHENTICATION RESPONSE (Here is the proof)MM: 位置更新、Atta

30、tch(1)第68页，共88页。69/68CIPHERING MODE COMMAND (Lets talk in our secret language)CIPHERING (optional)CIPHERING MODE COMPLETE (OK)TMSI REALLOCATION COMPLETE (OK) LOCATION UPDATE ACCEPT (I know where you are now.I will call you TMSI#x)LOCATION UPDATERELEASE CONNECTIONRelease Signalling Channel (GSM/UMTS)

31、MM: 位置更新、Attatch(2)第69页，共88页。70/68在传送位置更新以及IMSI Attach等高层信令时，UTRAN的RRC连接状态迁移到cell_FACH 或者cell_DCH状态完成位置更新、IMSI Attach后，UE的位置信息登记到网络侧(Location / Routing area level)UE具备做主叫(MOC: mobile originated calls)或被叫（MTC: mobile terminated calls)的准备RRC状态迁回到idle mode呼叫准备第70页，共88页。71/68手机监听寻呼信道(Paging Channel)RRC检

32、测寻呼信息中的ID信息RRC检测系统消息更新信息RRC控制L1测量检测，进行小区重选判决RRC控制进行小区重选收到寻呼消息、呼叫、位置更新，高层指示RRC与网络侧间建立RRC连接CELL_DCHCELL_FACHCELL_PCHURA_PCHIDLEDEADUEUTRANPAGING TYPE 1UE RRC IDLE状态(1)第71页，共88页。72/68RRC建立RAN连接，进入CELL_FACH或 CELL_DCH 状态RRC建立信令承载RRC指示RLC启用UM/AM模式进行信令信息传送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

33、接回到IDLE状态。CELL_DCHCELL_FACHCELL_PCHURA_PCHIDLEDEADUEUTRANRRC CONNECTION SETUPRRC CONNECTION REQUESTRRC CONNECTION SETUP COMPLETEUE RRC IDLE状态(2)第72页，共88页。73/68核心网的消息通过RRC信令承载UE在FACH上接收下行消息UE在RACH信道上发送上行消息在不同的SRB上传送高层(MM/GMM)以及 RRC对等实体间的消息信令(L1) + 流量(MAC)测量报告网络侧通过RB建立建立用户面，RRC按照网络侧指示配置L1、MAC、RLC各层的具体

34、参数网络侧可以通过启动安全模式控制流程进行加密CELL_DCHCELL_FACHCELL_PCHURA_PCHIDLEDEADUEUTRANDOWNLINK DIRECT TRANSFERINITIAL DIRECT TRANSFERUPLINK DIRECT TRANSFERUEUTRANRADIO BEARER SETUPRADIO BEARER SETUP COMPLETEUE RRC FACH状态第73页，共88页。74/68UE使用专用信道与网络侧通信在不同的SRB上传送高层(MM/GMM)以及 RRC对等实体间的消息UE在DCH (PDCH)上接收下行消息UE在DCH (PDCH)

35、上发送上行消息在进行分组业务(Packet Switched Data)的情况下，如果没有流量，网络侧将指示UE迁移到URA_PCH或CELL_PCH状态CELL_DCHCELL_FACHCELL_PCHURA_PCHIDLEDEADUEUTRANRADIO BEARER RECONFIGURATIONRADIO BEARER RECONFIGURATION COMPLETEUE RRC DCH状态第74页，共88页。75/68电路域呼叫可能由UE发起(MOC: mobile originated call)电路域呼叫也可能由网络侧发起(MTC: mobile terminated call)

36、进行呼叫过程中，需要在CN与UE以及UTRAN与UE间进行信令交互在UTRAN中，UE的状态可能产生变迁电路域呼叫第75页，共88页。76/68 CM SERVICE REQUEST(I want connection service)AUTHENTICATION RESPONSE (Here is the proof)CIPHERING MODE COMMAND (Lets talk in our secret language)CIPHERING MODE COMPLETE (OK)AUTHENTICATION REQUEST (Prove who you are) AUTHENTICAT

37、ION & ENCRYPTIONRADIO ACCESS PARTSetup Signalling Channel (GSM/UMTS)CC: UE主叫(1)第76页，共88页。77/68SETUP (I want to set up a call to this number)CALL SETUPCALL PROCEEDING (I am setting it up)ALERTING (Other party is ringing)CALL SETUP CONTINUESCALL IS ACTIVECONNECT ACK. (OK)CONNECT (Other partys answered

38、)Access Bearer ASSIGNMENTSetup Communication Channel (GSM/UMTS)CC: UE主叫(2)第77页，共88页。78/68PAGING REQUEST (Someone is ringing you)PAGINGAUTHENTICATION REQUEST (Prove who you are)AUTHENTICATION & CIPHERINGAUTHENTICATION RESPONSE (Here is the proof)RADIO ACCESS PARTSetup Signalling Channel (GSM/UMTS)CC:

39、 UE被叫(1)第78页，共88页。79/68CIPHERING MODE COMMAND (Lets talk in our secret language)CIPHERING MODE COMPLETE (OK)SETUP (This number is ringing you)CALL SETUPCALL CONFIRMED (OK)ALERTING (I am ringing)Access Bearer ASSIGNMENTSetup Communication Channel (GSM/UMTS)CC: UE被叫(2)第79页，共88页。80/68CONNECT (Call is answered)CONNECT ACK. (OK)CALL ACTIVECall quality report (GSM/UMTS)CC: UE被叫(3)第80页，共88页。81/68CS连接释放由CC过程执行释放前，UE的状态必须为cell_FACH 或cell_DCH释放后，如果没有其它连接存在，RRC连接也将被释放，UE迁移回IDLE状态此时，MM上下文没有被释放，UE信息仍然登记在CN中UE关机将促发进行MM上下文的释放CS连接释放第81页，共88页。82/68DISCONNECT RELEASE RELEASE COMPLETE CALL