3G(UMTS)网络与协议讲义

本资料来源源3G(UMTS)网络与协议议ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage33G(UMTS)网络与协议议1.3G综述2.关键技术3.UE的初始接入入过程5.HSDPA业务过程分分析6.总结4.CS业务呼叫流流程ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage43G(UMTS)网络与协议议1.3G综述2.关键技术3.UE的初始接入入过程5.HSDPA业务过程分分析6.总结4.CS业务呼叫流流程ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage53G综述移动通信标标准的演进进网络拓扑结结构的演进进MO流程主要内容ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage6EvolvementofMobileCommStandard1G(80s)NMTAMPSTACSJ-TACSOthersFDMA450/800/900MHz2G(90s)GSM900/1800/1900CDMAIS-95TDMAIS-136PDCTDMA、CDMA800/900/1800/1900MHz3G(2000)

IMT-2000CDMA+TDMA+FDMA2GHzZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage73G目标和标准准3G目标3G标准提供更高的的带宽和全全球漫游支持有线和和无线通信信服务的无无缝融合支持电路交交换和分组组交换业务务支持多媒体体和实时业业务对新业务提提供更为灵灵活的支持持WCDMACDMA2000TD-SCDMAZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage83G标准组织ITUCWTS3GPP：ThirdGenerationPartnershipProject，3G伙伴计划ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage93GPP标准Release99(R3)2000年3月正式发布布3GPPTSAB.XYZv3.n.mRelease4(R4)2001年3月正式发布布3GPPTSAB.XYZv4.n.mRelease5(R5)2002年3月正式发布布3GPPTSAB.XYZv5.n.mRelease6(R6)2005年3月正式发布布Release7（R7）……21series

Requirementsspecifications

22series

Serviceaspects

23series

Technicalrealization

24series

Signallingprotocols

25series

UTRAaspects

26series

Codecs

27series

Data

28series

Reservedforfutureuse

29series

Signallingprotocols(NSS)

30series

Programmemanagement

31series

UIM(UserIdentityModule)

32series

OperationandMaintenance

33series

Securityaspects

34series

Testspecifications

35series

Algorithms

ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage10UMTS发展展历历程程（（一一））10k100k64k1M2M1k9899000102时间间速率率bps9.6SMSEDGE电路路型型分组组型型话音音GPRS2.5代WCDMA

CDMA-2000TD-SCDMA3代HSCSDZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage11UMTS发展展历历程程（（二二））GSM只能能提提供供9.6kbps的电电路路型型数数据据业业务务。。高速速电电路路交交换换数数据据（（HSCSD）可可提提供供n*9.6kbps的数数据据业业务务（（目目前前n＝6，用用户户最最高高数数据据速速率率为为57.6kbps）。。GPRS是一一种种面面向向无无连连接接的的技技术术，，提提高高了了对对无无线线资资源源的的利利用用率率。。速速率率可可达达171.2kbps。GSM和GPRS都可可以以采采用用新新的的高高电电平平调调制制方方式式EDGE,提高高调调制制的的有有效效性性，，用用户户数数据据速速率率可可达达384kbps。UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通通用用移移动动通通信信系系统统））是是采采用用WCDMA空中中接接口口技技术术的的第第三三代代移移动动通通信信系系统统。。可可提提供供高高达达2Mbps的空空口口速速率率。。ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage12UMTS系统统构构成成UTRAN（通通用用陆陆地地无无线线接接入入网网））处处理理所所有有与与无无线线有有关关的的功功能能CN（核核心心网网））处处理理UMTS系统统内内所所有有的的话话音音呼呼叫叫和和数数据据连连接接，，并并实实现现与与外外部部网网络络的的交交换换和和路路由由功功能能UTRAN、CN与UE（用用户户设设备备））一一起起构构成成了了整整个个UMTS系统统CN=PS+CSZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage133G综述述移动动通通信信标标准准的的演演进进网络络拓拓扑扑结结构构的的演演进进MO流程程主要要内内容容ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage14UMTSR99网络络结结构构及及接接口口Co-operatingNetworksUserEquipmentRadioAccessNetworkCoreNetworkNote:

Notallinterfacesare

shownandnamedBSCBTSUmAbisBSSFHLRDCEIRAUCEAGMSCGfGnSGSNGbGrGnSGSNGGSNGsGcGiGdIuCSMSC/VLRGHGpIuPSRNCNodeBUuIurIubRNCNodeBIubRNSRNSUTRANIurMECuorSIM-MEi/fUSIMSIMMSISDNPSTNPSPDNCSPDNPDN:-Intranet-Extranet-Internet-X.25SMSMSC/VLRSCFMESIM-MEi/fSIMMSZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage15R99网络的特特点与2G相比，主主要改进进在无线线部分R99核心网在在逻辑上上划分为为电路域域和分组组域电路域基基于TDM承载技术术，分组组域基于于GPRS技术接入网和和核心网网之间的的Iu接口采用用ATM，适应接接入网采采用新的的无线技技术（WCDMA）核心网仍仍采用64KTDM交换ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage16UMTSR4网络结构构及接口口FHSS

(HLR)CAUCGfSGSNGrGnGcGiGdHSMSCo-operatingNetworksUserEquipmentRadioAccessNetworkCoreNetworkNote:

Notallinterfacesare

shownandnamedBTSUmAbisBSSFDCEIRAUCAGMSC

ServerGfGnGbGrSGSNGGSNGsGcGdIuCSMGWHGpIuPSRNCNodeBUuIurIubRNCNodeBIubRNSRNSUTRANIurMECuorSIM-MEi/fUSIMSIMMSISDNPSTNPSPDNCSPDNPDN:-Intranet-Extranet-InternetMSC/VLRServerSCFMESIM-MEi/fSIMMSMGWMSC/VLRServerMcNbNcMGWNbMcMcEGNcT-

SGWBSCCSMSSCFZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage17R4网络的特特点R4网络和R99相比，主主要的变变化在CS域，PS域和无线线网络基基本没有有变化；；R4CS域基于呼呼叫控制制与承载载分离的的思想，，将MSC分为MGW和MSCServer；R4核心网内内部的信信令采用用IP传输；在核心网网络上体体现了NGN的体系构构架思想想；电路域由由TDM中心节点点交换型型演进为为典型的的分组话话音分布布式体系系结构，，业务逻逻辑与底底层承载载相分离离；ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage18UMTSR5网络结构构及接口口BTSUmAbisBSSARNCNodeBUuIurIubRNCNodeBIubRNSRNSUTRANIurMECuorSIM-MEi/fUSIMSIMMSMESIM-MEi/fSIMMSBSCFHSSCGfSGSNGrGnGcGdSMSCo-operatingNetworksUserEquipmentRadioAccessNetworkCoreNetworkFDCGMSC

ServerGfGnGbGrSGSNGGSNGsGcGdIuCSMGWGpIuPSMSC/VLRServerSCFMGWMSC/VLRServerMcNbNcMGWNbMcMcEGNcT-

SGWCSMSSCFIMSISDNPSTNPSPDNCSPDNPDN:-Intranet-Extranet-InternetZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage19R5网络特点点是全IP组网的第第一个版版本IPUTRAN(UniversalTerrestrialRadioAccessNetwork)，无线接接入部分分IP化增加IMSIP多媒体域域HSDPA(HighSpeedDownLinkPackageAccess)高速下行行分组接接入，最最高下行行速率8～10Mbps将SIP(SessionInitialProtocol)作为呼叫叫控制协协议引入IPV6增强的QoS(QualityofService)ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage20UMTS体系结构构Iu接口Iur接口Iub接口WCDMA无线接口口介绍ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage21UTRANUMTSTerrestrialRadioAccessNetworkCNCoreNetworkUEUserEquipmentIuUTRANUEUuCNUMTS体系结构ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage22RNSRNCRNSRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIubUTRAN体系结构构ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage23Iu接口体系系结构ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage24移动性管管理功能能位置区报报告SRNSRelocationRNC间硬切换换和系统统间切换换无线接入入承载（（RAB）管理功功能RAB的建立，，更改，，释放Iu数据传输输正常数据据传输异常数据据传输UE-CN连接信息息的透明明传输Iu接口功能能（1）ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage25寻呼（Paging)Iu释放安全性模模式控制制过载控制制公共UEID（IMSI）的管理理Iu信令跟踪踪管理Iu接口异常常管理CBS(CellBroadcastService)控制Iu接口功能能（2）ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage26支持RNC间移动性性的基本本功能支持SRNCrelocationRNC间的CellUpdate和URAUpdateRNC间寻呼报告协协议错错误专用信信道功功能切换时时，在在DRNC中建立立、更更改、、释放放专用用信道道Iur接口上上DCH传输块块的传传输通过专专用测测量报报告过过程和和过虑虑控制制管理理DRNS中的的无线线链路路RL的管理理，压压缩模模式的的管理理Iur接口功功能ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage27公共信信道功功能Iur接口上上公共共传输输信道道的建立立，删删除，，公公共传传输信信道用用于传传输DRNC中处于于公共共信道道状态态UE的信息息将MAC-d和MAC-c相分离离MAC-d和MAC-c之间的的流控控全局资资源管管理（（GlobalResourceManagement)RNC间公共共测量量RNC间NodeB定时信信息传传输Iur接口功功能ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage28公共功功能公共传传输信信道管管理Iub公共信信道数数据传传输NodeB逻辑O&M（小区区配置置，故故障管管理，，闭塞塞等维维护功功能））系统信信息管管理公共测测量资源核核查异常管管理定时和和同步步管理理Iub接口功功能（（1）ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage29专用功功能专用传传输信信道管管理无线链链路（（RL）监控专用测测量管管理定时和和同步步管理理上行外外环功功控Iub专用数数据传传输下行功功率漂漂移的的平衡衡压缩模模式控控制Iub接口功功能（（2）ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage30协议总总体结结构ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage31接口协协议结结构的的原则则是层层与平平面在在逻辑辑上相相互独独立，，如果果需要要，在在将来来的协协议版版本协协议层层、甚甚至一一个平平面内内的所所有层层可以以改变变。UTRAN接口的的一般般协议议模型型ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage32MainReference––IuCSZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage33MainReferencePoint––IuPSZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage34MainReferencePoint--IubZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage353G综述移动通信标标准的演进进网络拓扑结结构的演进进MO过程主要内容ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage36UMTS系统为高层层（NAS，非接入层层）提供承承载，所有有信令流程程的最终目目的是为了了建立这些些承载对于语音通通信而言，，最终目的的就是建立立用户平面以传递语音音，为了搭搭建用户平平面，还需需要涉及到到专用控制制平面的建建立过程3.MO过程ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage37在Iub接口上为RRC连接，全程程仅有一个个在Iu接口上，可可能会映射射成两个Iu连接，一个个对应于CS域；另一个个对于PS域建立Iu连接时，应应在CS域和PS域分别用InitialUEMessage消息来建立立释放Iu连接时，在在CS域和PS域应分别进进行，即分分别发送IuReleaseCommand消息原则ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage38RNCNodeBMSCSGSNPS域的Iu连接CS域的Iu连接RRC连接ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage39（1）MO流程（一））NodeBRNCUEUENodeBRNCRLSetupRequestRLSetupResponseNABPNABPNABPNABPERQALCAPALCAPECFALCAPALCAPDLSynchronizationIub-FPIub-FPULSynchronizationIub-FPIub-FP【RACH】RRCConnectionRequestRRCRRCRRCRRC【FACH】RRCConnectionSetup建立DCCH信道这些操作的的最终目的的是要建立立DCCH给UE使用，在此此之后的RRCConnectionSetupComplete消息就可以以从建立好好的DCCH上传送给网网络RRCRRCDCCH信道RRCConnectionSetupCompleteZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage40MO流程（二））CNNodeBNodeBRNCRNCCN[MM]IdentityResponse[RANAP]DirectTransferRANAPRANAPInitialDirectTransfer(MM)RRCRRC[MM]IdentityRequest[RANAP]DirectTransferRANAPRANAPCommonID（IMSI）RANAPRANAP网络将UE的IMSI告知RNC，RNC将之与RRC连接关联起起来，[MM]CMServiceRequest[RANAP]InitialUEMessageRANAPRANAPDLdirecttransfer(MM)RRCRRCULdirecttransfer(MM)RRCRRC携带LAI、TMSI，RNC-id，Iuid等信息当网络内不不存在该TMSI，将启动身身份识别过过程，该过过程可选Request:whoareyou?Response:I’mXX(IMSI)ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage41MO流程（三））CNNodeBNodeBRNCRNCCN[MM]AuthenticationRequest[RANAP]DirectTransferRANAPRANAP[MM]AuthenticationResponse[RANAP]DirectTransferRANAPRANAPDLdirecttransfer(MM)RRCRRCULdirecttransfer(MM)RRCRRCSecurityModeCompleteRRCRRCRRCRRCSecurityModeCommandSecurityModeCommandRANAPRANAP鉴权过程：：验证用户户身份(1)Request:ProveWhoyouare？(2)Response:HereistheproofRANAPRANAPSecurityModeComplete加密过程：：(1)Request:Let’stalkinoursecretlanguage(2)Complete:OK,Iagree!ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage42MO流程（四））CNNodeBNodeBRNCRNCCN[CC]Setup[RANAP]DirectTransferRANAPRANAPDLdirecttransfer(CC)RRCRRCULdirecttransfer(CC)RRCRRCRLReconfigurationReadyNBAPNBAPNBAPNBAPRLReconfigurationPrepareRABAssignmentRequest（QoS）RANAPRANAPSetup：Iwanttotalkwithxxx(telephonenumber)[CC]CallProceeding[RANAP]DirectTransferRANAPRANAPCallProceeding:Waitamoment!I’mprocessingnow!重新配置无无线链路，，同步方式式ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage43MO流程（五））NodeBNodeBRNCRNCCNCNRABAssignmentResponseRANAPRANAPERQALCAPALCAPECFALCAPALCAPECFALCAPALCAPERQALCAPALCAPDLSynchronizationIubFPIubFPULSynchronizationIubFPIubFP建立NodeB与RNC(Iub接口)之间的用用户面承载载RadioBearSetupRRCRRCRRCRRCRadioBearSetupComplete建立UE与NodeB(Uu接口)之间的用户户面承载建立CN与RNC(Iu接口)的用户面承承载ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage44MO流程（六））RNCCNNodeBNodeBRNCCN[CC]CONNECT[RANAP]DirectTransferRANAPRANAP[CC]ALERT[RANAP]DirectTransferRANAPRANAPDLDirectTransfer(CC)RRCRRCRRCRRCDLDirectTransfer(CC)RRCRRCULDirectTransfer(CC)RANAPRANAP[CC]:CONNECTACK[RANAP]DirectTransfer用ALCAP过程建立用RABAssignment过程建立用RBsetup过程建立DCHDCH(用户面)通话状态ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage45MO流程（七））CNNodeBNodeBRNCRNCCN[CC]DISCONNECT[RANAP]DirectTransferRANAPRANAPULDirectTransfer(CC)RRCRRCRRCRRCDLDirectTransfer(CC)RRCRRCULDirectTransfer(CC)RANAPRANAP[CC]RELEASE[RANAP]DirectTransfer非接入层(NAS)释放过程RANAPRANAP[CC]RELEASEACK[RANAP]DirectTransferRANAPRANAPIuReleaseCommand从这一时刻刻开始，进进入接入层层(AS)的释放过程程RBReleaseCompleteRRCRRCRBReleaseRRCRRCDCH通过RBRelease过程释放UE和UTRAN之间的用户户平面ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage46MO流程（八））RNCCNNodeBRRCConnectionReleaseRRCRRCRRCRRCRRCConnectionReleaseCompleteNBAPNBAPRLDeletionRequestNBAPNBAPRLDeletionResponseRLCALCAPALCAPALCAPALCAPRELDCH(用户面)RLCALCAPALCAPALCAPALCAPRELDCH(控制面)释放RRC连接释放无线链链路释放UE占用的传输输用户数据据的用户平平面承载释放UE占用的传输输控制信令令的控制平平面承载ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage47MO流程（九））RNCCNNodeBDCHDCH(用户面)ALCAPRELRLCALCAPALCAPALCAP释放UE占用的传输输用户数据据的承载RANAPIuReleaseCompleteRANAPIu连接的释放放完成SCCPRLSDSCCPSCCPRLCSCCP释放SCCP连接。至此此整个通话话过程的信信令流程结结束！ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage483G(UMTS)网络与协议议1.3G综述2.关键技术3.UMTS核心网网络络及协议5.业务过程分分析6.总结4.UMTS无线接入网网网络及协协议ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage49关键技术多址技术&&CDMA功率控制切换类型主要内容ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage50移动通信的的多址接入入技术回顾顾FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMAFDMA是采用频分分的多址技技术.业务信道在在不同频段段分配给不不同的用户户。TDMA是采用时分分的多址技技术。业务务信道在不不同的时间间片段分配配给不同的的用户。CDMA是采用扩频频的码分多多址技术。。所有用户户在同一时时间、同一一频段上、、根据不同同的编码获获得业务信信道。ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage51InterferenceSourcesSpreadingEncoding&InterleavingCorrelatorDecode&DeinterleavingBasebandDataBasebandData1920kbps3840kbpsTransmitterReceiverfcfc00多址接入ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage52扩频与解扩扩（DS-CDMA）扩频解扩码片符号数据扩频码扩频信号=数据×码字扩频码数据=扩频信号×码字1-11-11-11-11-1ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage53扩频与解扩扩（DS-CDMA）期望信号其他用户信信号期望的扩频频信号扩频码解扩后的数数据其他扩频信信号积分后的其其他信号1-11-11-18-81-18-8解扩后的其其他信号相关接收机机的基本操操作积分后的数据据处理增益ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage54多址接入要点：1、扩频过程：先扩频码扩频频，再加扰码码；2、比特速率=码片速率(3.84MHz)/扩频增益；3、通过加入扰扰码，信号可可以从不同的的发送器(终端或机站)分离。DATA扩频码码片速率3.84MHz扰码码片速率3.84MHz比特速率ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage55WCDMA中码的使用在一个小区内内:所有UE需共享相同的的频率-CDMA正交码区分用用户和一个用用户的不同的的信道(多码传输)Channelizationcodes(信道码)在整个网络内内:多个发射机(RBS,UE)需在一个地理理区域共享相相同的频率接近正交的码码区分从不同同发射机发射射的信道Scramblingcodes(扰码)ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage56OrthogonalCodes正交码的作用用OC1,OC2OC3,OC4OC5,OC6,OC7OC1,OC2,OC3OC1,OC2OC1,OC2,OC3,OC4上行:正交码用于区区分从一个用用户终端发出出的不同信道道下行:正交码用于区区分从一个基基站发出的不不同信道ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage57WCDMA扰码的作用PN3PN4PN5PN6PN1PN1CellSite“1”transmitsusingPNcode1PN2PN2CellSite“2”transmitsusingPNcode2上行: PN码用作区分不不同的用户终终端

下行: PN码用作区分不不同的基站ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage58基础知识VS关键技术多址接入&&CDMA切换类型主要内容功率控制ZCTTproperty/UsepursuanttocompanyinstructionPage59什么是功率控控制?-发射机根据不不同的路径损损耗调整发射射功率.