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技术原理篇系列教材之
—CDMA无线侧接口协议介绍中国电信无线维护岗位认证培训教材
1技术原理篇系列教材之中国电信无线维护1 CDMA系统标准体系是分模块的,各模块按照自己的技术发展道路向前演进。这种方式的优点在于它的平滑演进能力,在大多数情况下,组成系统的各个部分技术发展速度是不一样的。当某个部分有重大技术进步时,可以仅修改相关部分,而其他部分则保持不变。本课程主要介绍CDMA无线侧接口标准协议的相关内容。前言2 CDMA系统标准体系是分模块的,各模块按照自己的技术发展道学习完此课程,您将会:了解CDMA国际标准的发展历程理解无线空口协议、A接口协议、Abis接口协议内容架构掌握无线侧标准协议的查询方法目标3学习完此课程,您将会:目标3内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍4内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述4内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第1节CDMA国际标准发展历程第2节CDMA2000标准演进5内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述5发展历程简述 国际通用的CDMA标准主要是由美国国家标准委员会ANSITIA开发颁布的。ANSI(AmericanNationalStandardInstitute)作为美国国家标准制订单位,负责授权其它美国标准制订实体,其中包括电信工业解决方案联盟ATIS、电子工业委员会EIA以及电信工业委员会TIA。TIA主要开发IS(InterimStandards,暂定标准)系列标准,如CDMA系列标准IS95、IS634、IS41等。IS系列标准之所以被列为暂定标准是因为它的时限性,最初定义的标准有效期限是5年,现在是3年。除了IS系列标准之外,TIA还颁布其它类型的规范,如电信系统公告TSB(TelecommunicationsServiceBulletin)文件。TSB不是标准,但可以提供与现存标准相关的信息或对工业界非常重要的其它事宜。TIA开发出的标准在经ANSI所有成员同意之后即可成为ANSI的正式标准。TIA目前由9个TR委员会组成,即TR8、TR14、TR29、TR30、TR32、TR34、TR41、TR45、TR46,其中与CDMA标准关系最为密切的是TR45(移动和个人通信公用标准),它的下面包括7个子委员会,分别负责不同接口标准的制订,如TR45.2负责网络部分,TR45.4负责A接口部分,TR45.5负责空中接口等。
6发展历程简述 国际通用的CDMA标准主要是由美国国家标准委发展历程简述 除了ANSITIA之外,其他一些标准化组织和生产厂商对CDMA标准的制订也起到积极作用。如CDG(CDMA发展小组)和3GPP2(负责第三代CDMA移动通信标准的制订),先后推出了有关A接口的IOS系列标准,涉及的内容包括从窄带的CDMA到第三代移动通信――宽带CDMA。一批知名的通信公司如MOTOROLA、LUCENT、NORTEL、QUALCOMM等首先提出了有关CDMA标准的方案和建议,经过多次协商讨论,最终修改成为目前被普遍接受的通用标准。
7发展历程简述 除了ANSITIA之外,其他一些标准化组织内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第1节CDMA国际标准发展历程第2节CDMA2000标准演进8内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述8CDMA2000标准演进
作为第三代移动通信技术的一个主要代表,cdma2000技术是从cdma0ne演进而来的。cdma2000是美国向ITU提出的第三代移动通信空中接口标准的建议,是IS-95标准向第三代演进的技术体制方案,是一种宽带CDMA技术。cdma2000标准是一个体系结构,称为cdma2000家族,它包含一系列子标准。由cdma0ne向3G演进的途径为:cdma0ne,IS-95B,cdma2000lx(3x)和cdma20001xEV。其中从cdma2000lx之后均属于第三代技术。
9CDMA2000标准演进 作为第三代移动通信技术的一个主CDMA2000标准演进
由于无线Internet等高速分组业务的不断需求,cdma2000lx并不能满足这些业务的不同要求。为了在cdma2000lx基础上进一步增强功能,以便与WCDMA竞争,3GPP2已制定支持速率高达2Mbit/s的cdma20001x增强标准,如以QUALCOMM,Lucent,Motorola等提出的cdma2000lxEV-DO和cdma2000lxEV-DV,或者沿着cdma20003x及更多载波方式发展。下面分别对这两种技术体制作简要介绍。10CDMA2000标准演进 10CDMA20001XEV
1xEV是cdma2000lx进一步发展的前景所在,它的演进又被划分为两个发展阶段,第一个发展阶段为1xEV-DO(DataOnly)。它采用与话音分离的信道传输数据,支持平均速率为650kbids,峰值速率为2.4Mbit/s的高速数据业务。目前,HDR已被3GPP2正式采纳为cdma2000lxEV-DO的惟一标准。1xEV-DO可提供前向达2.4Mbit/s、反向达153.6kbit/s的高速数据业务,也不需要MSC,HLR等设备的再投人。1xEV-DO通过对前向链路的进一步改进,采用时分复用方式,前向实现了全功率发射,同时又在频段、带宽、码片速率、Turbo码等方面沿用了原lx技术,既提高了数据吞吐量,改善了分组域QoS,又充分考虑了平滑升级问题,与lx网络最大限度地实现了设备共享,保护了运营商的设备投资。
11CDMA20001XEV 1xEV是cdma2000lCDMA20001XEV 第二个发展阶段是1xEV-DV(DataandVoice),数据信道与话音信道合一。目前有多种候选方案,如摩托罗拉、诺基亚等提出的1xTREMEo1xEV-DV可提供6Mbit/s甚至更高的数据吞吐量。目前普遍认为1xEV-DO已具备商用化条件,而1xEV-DV还不成熟。 从IS-95到cdma2000lx,再升级到EV-DO和EV-DV来看,cdma2000标准的演进十分平滑。升级到cdma2000lx网络时,运营商仅需增加载频射频部件和升级软件,同时构建分组域网络即可。过渡到EV-DV,网络结构也基本与lx一致,即使是专项提供数据业务的EV-D0,也仅需增改BTS/BSC,增加AN-AAA,分组域、电路域设备都不用改动。12CDMA20001XEV 第二个发展阶段是1xEV-DVCDMA20003X
cdma20003x是基于IS-95标准演化的一个重要部分。3x表示3载波,即3个1.25MHz共3.75MHz的频率宽度。与其他的标准类似,cdma20003x将在cdma2000lx标准的基础上提供附加的功能和相应的业务支持。这些特性包括:提供比cdma2000lx更大的系统容量;提供达到2Mbit/s的数据速率;实现与cdma20001x和cdma0ne系统的后向兼容性等。 由于在第三代技术的进程中出现了一些新的情况,目前很多的研究人员都对3x,6x的多载波技术提出意见。通过增加cdma20001x的载波数量可以提高第三代系统的数据传输速率,但载波数量的增加,将带来系统硬件的复杂性和成本的提高,因此,目前一些专家并不看好cdma20003x及更多载波方式。韩国和日本的窄带CDMA运营者已经明确表示将不采用cdma20003x方式,有迹象表明,cdma20003x技术的前景目前还难以预测。13CDMA20003X cdma20003x是基于IS-内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍14内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述14简介15简介15两个分支 无线空中接口标准发展包括两个分支IS-95ACDMA20001XEV-DO&1XEV-DO+&1XIS-95BEV-DV16两个分支 无线空中接口标准发展包括两个分支IS-95ACDMIS-95A
IS-95A是CDMA标准系列中第一个商用标准,它主要支持语音业务。IS-95A商用几年后,市场对数据业务的需求逐渐显现出来,因此美国电信工业协会(TIA)制定了IS-95B标准。IS-95B通过将多个低速信道捆绑在一起来提供中高速的数据业务,但从技术角度来说,IS-95B并没有引人新技术,依然属于第二代移动通信技术。IS-2000与IS-95相比,由于采用了很多新的技术(如反向相干解调、快速前向功率、Turbo编码),以及数据业务采用了更为灵活的媒体接人控制层(MAC)和多种数据速率等,其容量和性能都得到了较大的提高。cdma20001X技术有多种工作方式,独立使用一个载波的方式叫做cdma20001X,将3个1.25MHz载波捆绑在一起使用的方式叫做cdma20003X。目前国际上商用的都是cdma2000lX技术,虽然理论上存在cdma20003X系统,但在这个领域开展的研究非常少,目前国际上研究的重点是1X演进系统(1XEV)17IS-95A IS-95A是CDMA标准系列中第一个商用标CDMA20001X
CDMA20001X系统空中接口部分分为Re10,A,B,C,D5个版本(CDMA20001X的Release通常仅仅指无线接口和A接口部分)。目前CDMA20001X系统都是Rel0版本。RelA版本相对于Re10版本增加了一些公共信道,同时也将前向最大速率从153.6kbit/s提高到了307.2kbit/s。RelB版本是一个小版本,仅在A版本的基础上做了很小的改进,此版本一般不会被众多厂商采用。RelC和D版本指EV-DV。 CDMA2000lX系统无线空中接口部分协议IS-2000的目的就是使空中接口标准化,以便于移动台和基站子系统之间互相兼容。协议一共分为6个部分,以下介绍各个章节的内容。
18CDMA20001X CDMA20001X系统空中接CDMA20001X
IS-2000.1,协议介绍。
是一个综述性的章节,主要描述了以后各个章节的主体、协议对兼容的理解以及cdma2000lX系统的结构图。IS-2000.2,物理层协议。
主要描述了cdma20001X系统空中接口的物理层,描述的时候分别按照对移动台(第2节)以及对基站的要求进行描述(第3节),同时按照收和发分别进行了描述〔2.1(移动台发),2.2(移动台收),3.1(基站发),3.2(基站收)〕。主要的内容包括:前反向频率的分配,频点的编号,输出功率控制,前反向的调制解调参数,前反向信道结构,接收处理方式。在章节的开始有大量的名词解释。19CDMA20001X 19CDMA20001XIS-2000.3,媒体接人控制层(MAC,MediumAccessControl)。主要描述了MAC层,包括MAC的由来、作用、MAC层的结构、MAC的各个实体、MAC实体之间的原语、MAC层处理流程、通用信道的MAC层、MAC层的复用。IS-2000.4,信令链路接人控制层(LAC,SignalingLinkAccessControl)
主要介绍了信令接人控制层,按照基站和移动台分别的介绍,同时有按照通用信道和专用信道分别的介绍。介绍各消息分别经过LAC各个子层的处理情况,LAC各个子层的介绍,包括鉴权子层、自动重发子层、地址子层、效用子层、拆分子层。在章节最后的附录描述了LAC的含义。20CDMA20001XIS-2000.3,媒体接人控制层(MCDMA20001XIS-2000.5,高层信令[UpperLayer(Layer3)]
主要描述了cdma20001X系统的高层(层三)信令,分别按照基站、移动台进行描述。移动台侧主要描述了移动台的安全与编号,移动台的呼叫处理,包括移动台在初始化状态下的处理、移动台在空闲状态下的处理、移动台在接人状态下的处理、移动台在业务信道下的处理,登记,切换。同时对各种消息字段进行了详细的解释。基站侧是按照信道处理进行描述的,包括导频、同步信道处理,寻呼、快速寻呼信道处理,接人信道处理,业务信道处理。同时详细介绍了相关消息的IE。附录当中对呼叫的流程进行了描述,列出了移动台的各计数器、定时器。IS-2000.6,模拟系统。21CDMA20001XIS-2000.5,高层信令[Uppe1XEV-DO lXEV-DO,最初的名字为高速数据速率(HDR,HighDataRate),其概念开始是由Qualcomm公司于1997年8月向CDMA发展组织(CDG)提出的。2003年3月3GPP2成立了针对HDR的工作组开始标准化工作,1XEV的名称是在制定标准的过程中得到的。 2000年10月,lXEV-DO的标准获得通过,在TIA/EIA中编号为IS-856,在3GPP2中编号为C.S0024。在3GPP2发布的相关标准中,lXEV-DO又称作高速分组数据(HRPD,HighRatePacketData)。 在3GPP2中,lXEV-DO相关的协议还有:C.S0029,测试应用协议;C.S0032,AN最小性能协议;C.S0033,AT协议;lXEV-DO与lX之间的互操作规范见3GPP2的A.S0008。
221XEV-DO lXEV-DO,最初的名字为高速数据速1XEV-DO 协议也分为两个版本,Rel0和RelA版本。初始Rel0版本前向最高峰值速率可达2.4Mbit/s,反向速率和lx相同。RelA版本为0版本的增强,此版本兼容DO0版本,在一些特性上对DO0版本进行了增强设计,前向最高峰值速率可达3.1Mbit/s,反向最高速率可达1.BMbit/s,并增加了QoS设计,以支持实时性要求比较高的分组业务。
231XEV-DO 协议也分为两个版本,Rel0和Rel1XEV-DV cdma2000lX另一个发展方向是从cdma2000lX直接升级到EV-DV系统,EV-DV系统后向兼容1X系统,同时提供语音和数据服务,同时,对原1X终端也可兼容支持,前向最高速率达到3.1Mbit/s,反向最高速率可达l.5Mbit/s。 EV-DV目前有两个版本,RelC和RelD,RelC2002年5月份在3GPP2上正式发布,支持EV-DV,前向速率达到3.1Mbit/s,反向速率与lX相同。RelD版本相对于C版本,反向速率增强高达1.5Mbit/s,并支持BCMCS(Broadcast/Multicast)。241XEV-DV cdma2000lX另一个发展方向是从c阅读建议 对于网络维护优化工程师而言,IS-2000协议阅读的重点在IS2000-2部分,该部分是掌握CDMA系统的基础,尤其是物理信道、功率控制部分更需要掌握;IS2000-3,IS2000-4部分与产品实现关系更密切,阅读可以不必要十分细致。在阅读的时候可以结合IOS4.0,更加容易理解消息在呼叫流程当中的作用,同时对流程也有整体的概念。在阅读的时候由浅人深,例如在阅读IS200-5的时候首先不要过于详细的了解IE,等到对协议有一定理解之后再行深人。25阅读建议 对于网络维护优化工程师而言,IS-2000协议阅读内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍26内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述26简介
A接口包括4个组成部分:Al/A2/A5,A3/A7,A8/A9和A10/All。关于A接口的第一个标准是美国TIA发布的IS634,之后又发布了IS634A,但这两个标准都有缺点,不具备可操作性。为了确保标准的可操作性,美国运营商SprintPCS公司在IS634的基础上提出了自己的标准,并将这个标准提交给CDMA发展组织(CDG)讨论。最后以CDG的名义发布,就是IOS(互操作规范)标准。 IOS2系列标准主要是针对IS-95A空中接口的。在国外,广泛采用的标准是IOS2.2。在IOS2.2基础上,CDG根据中国提出的特定市场需求,制定了IOS2.4。 IOS3系列标准是针对IS95B空中接口的。由于95B并没有被广泛采用,所以IOS3.1应用范围也不广。
27简介 A接口包括4个组成部分:Al/A2/A5,A3/简介进人CDMA20001X时代以后,3GPP2接管了IS-95和CDMA20001X所有标准的制定工作。但CDG依然在这方面开展工作。经过协商,CDG和3GPP2都将发布自己的标准,但两个标准间保持一致。
IOS4系列标准是支持CDMA2000lX无线接口的。其中IOS4.0对应于3GPP2A.S0001,
IOS4.1对应于3GPP2A.SOOOlA,IOS4.2对应于3GPP2A.S0011到3GPP2A.S0017。 IOS5系列支持lXEV-DV无线接口。28简介进人CDMA20001X时代以后,3GPP2接IOS4系统版本下表所列是3GPP2发布的IOS4系统版本版本号发布时间3GPP2TSG-A文件号基本特点IOS4.02000/01A.S0001定义基本功能,包括基本语音业务、低速分组数据业务、支持语音和分组业务的BS间软切换IOS4.0.12000/06A.S0001.1IOS4.12000/11A.S0001-A支持语音和分组业务的并发,支持SDB并对分组业务作了增强IOS4.1.12001/06A.S0001-AVersion2.0IOS4.22001/12A.S0011-0-A.S0017-0Version1.0支持定位业务,继续提高分组业务的性能IOS4.22002/05A.S0011-O-A.S0017-0Version2.0IOS4.32002/10A.S0011-A-A.S0017-AVersion1.0考虑向ALLIP演进,支持BS间IP传输和VoIP,提高系统的性能IOS4.32003/10A.S0011-A-A.S0017-AVersion2.029IOS4系统版本下表所列是3GPP2发布的IOS4系统版本版IOS4.0内容简介
目前广泛应用的是IOS4.0。IOS4.0描述了MSC和BS之间的接口(A1/A2/AS),PCF与BS之间的接口(A8/A9),PDSN与PCF之间的接口(A10/All),BS之间的接口(A3/A7)。协议的制定就是为了确保各个厂家的设备之间互连的可能。协议分成以下几个部分:第1章,简要地介绍了协议的目标、范围、内容。第2章,介绍了各类呼叫流程,包括始呼流程、被呼流程、释放流程、附加业务、数据业务、短消息、OTASP,PACA、用户服务区域、A8/A9流程、A10/All流程。第3章,介绍了无线资源管理,包括信道的分配和各类的切换。第4章,介绍了移动性管理,包括移动性管理的寻呼、登记,还有鉴权加密。第5章,介绍了协议分层,主要讲各个接口的L1,L2。第6章,描述消息和IE,介绍消息的内容、IE的含义。30IOS4.0内容简介 目前广泛应用的是IOS4.0。IOHRPD
HRPD的IOS分为Phase1和Phase2,支持EV-DO,两者相互独立而不是演进关系。两者的差异在于:Phase1,SC/MM(会话控制/移动性管理)功能位于AN。Phase2,SC/MM(会话控制/移动性管理)功能位于PCF。与Phase1相比,Phase2增加了A14、Ax和A15接口,A12、A13接口从AN上移到PCF。 Phase1和Phase2对应相同的空口标准,在业务上也没有差异。 发布的Phase1的版本有:A.S0007-0v1.0,A.S0007-0v2.0,A.S0008-0v3.0; 发布的Phase2的版本有:A.S0007-Av1.0,A.S0007-Av2.0a31HRPD HRPD的IOS分为Phase1和PhasCDMA2000技术标准发展历程32CDMA2000技术标准发展历程32内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍33内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述33AbisAbis接口定义为基站子系统的两个功能实体BSC(基站控制器)和BTS(基站收发信台)之间的通信接口,用于BTS与BSC之间的远端互连方式,该接口支持所有向用户提供的服务,并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。Abis接口为私有接口,即BTS和BSC的协议可以根据各设备商自行规定。
报告主要介绍了Abis接口的模型,介绍了Abis接口的功能,包括支持业务信道功能、支持寻呼信道功能、支持接人信道功能、支持无线功能、支持广播系统消息、支持层1层2。同时还介绍了Abis功能在呼叫流程当中的应用,包括始呼、被呼、释放、切换、短消息、业务突发流程。在报告的最后介绍了消息的内容以及IE。34AbisAbis接口定义为基站子系统的两个功能实体BSC(基Abis的承载方式两张方式:E1方式,FE方式在中国电信CDMA指标体系中,统计Abis接口的带宽利用率时,实际配置带宽是按如下方式统计的:采用FE方式时,按实际配置带宽统计。采用E1方式时,可用带宽为E1数乘以2,即每条E1按2Mbps带宽统计。采用FE+E1负荷分担方式时,取FE带宽与E1带宽的累加值。采用FE+E1优选FE方式时,取FE实际配置带宽。35Abis的承载方式两张方式:E1方式,FE方式35内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍36内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述36A接口协议参考模型cdma2000A接口遵循IOS4.X协议标准,分为A1,A2,A3,A5,A7,A8,A9,A10和A11接口,协议参考模型如上图所示。PCFPDSNA2A9信令A8业务目标BSC源BSCSDUA1MSC呼叫处理与移动性管理交换A11信令A10业务A7信令A3业务/信令37A接口协议参考模型cdma2000A接口遵循IOS4.X协A接口功能介绍A1接口主要承载BSS和MSC之间的信令信息,包括与呼叫处理、移动性管理、无线资源管理、鉴权和加密有关的信令消息。A2接口主要承载基站侧与MSC侧交换网络之间的64/56KPCM数据(在CDMA-ONEBSS中采用E1接口,一个时隙承载64K数据)。A3接口用于支持当移动台处于业务信道状态时所发生的BSS之间的软切换(BSC互连),A3接口被划分成两部分:A3信令接口和A3业务接口。A5接口主要承载基站侧与IWF之间电路数据的传输。CDMA20001x系统支持BSC内置的IWF,不支持外挂IWF。A7接口用于支持当移动台处于还没有控制在业务信道状态时所发生的BSS之间的切换,并支持移动台在进行BSS之间软切换时需要建立新的业务时的控制流程。A8/A9接口用于承载BSS和PCF之间信令和数据的传输,A8接口承载数据,A9接口承载信令,用于维护BSS到PCF之间的A8连接。A10/A11接口用于承载PCF和PDSN之间的信令和数据传输,A10接口承载数据,A11接口承载信令,用于维护BSS到PCF之间的A10连接。38A接口功能介绍A1接口主要承载BSS和MSC之间的信令信息,内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍39内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述391xEV-DO网络参考模型AT:接入终端,与IS2000系统中的MS是同一个概念;AN:接入网络,包含BSC和BTS;ANAAA:接入网络侧的AAA服务器;1xEV-DO的网络参考模型有两条发展路线,PhaseI和PhaseII。401xEV-DO网络参考模型AT:接入终端,与IS2000系统1xEV-DO网络网元功能说明无线接入网(RadioAccessNetwork,RAN)主要包含接入网(AccessNetwork,AN)、分组控制功能(PacketCcontrolFunction,PCF)和接入网鉴权/认证/计费服务器(AN-Authentication,AuthorizationandAccounting,AN-AAA)等功能实体。AN完成基站收发及其控制器的功能。其中,PCF完成A8和A10连接的建立以及分组数据业务节点(PacketDataServiceNode,PDSN)的选择功能。AN-AAA存储接入鉴权的算法和参数,执行接入鉴权功能。411xEV-DO网络网元功能说明无线接入网(RadioAccEVDOIOS互操作接口不同功能实体之间通过互操作(Inter-OperationSpecification,IOS)协议接口进行通信。EVDOIOS接口包括A8/A9、A10/A11、A12和A13。A8/A9是AN与PCF之间的内部接口。它用于传送与数据会话、业务连接的建立/维持/释放以及休眠态切换等有关的信令和数据信息,其中,A8提供业务数据的承载,A9提供信令消息的承载。A10/A11是PCF与PDSN之间的接口,也称为R-P接口,A10承载数据,A11承载信令。A12是AN与AN-AAA之间的接口,用于承载用户接入鉴权(AccessAuthentication)的消息。A13接口是源(Source)AN与目标(Target)AN之间的接口,在会话切换时,源AN和目标AN通过A13传递原有会话的配置信息。42EVDOIOS互操作接口不同功能实体之间通过互操作(In与1x网络参考模型的区别由于1xEV-DO仅支持分组数据业务,所以没有MSC/HLR以及相应的接口;分组数据域的设备(PDSN、AAA、HA)以及接口与1x系统相同;增加了接入网络侧的AAA服务器;增加了两个A接口,其中A12接口用于系统的接入鉴权,A13口用于AT在跨AN漫游时目的AN与源AN之间交换相应AT的信息。43与1x网络参考模型的区别由于1xEV-DO仅支持分组数据业务A8/A9接口功能A8接口提供AN与PCF之间的业务数据承载。A9接口传送AN与PCF之间业务连接的建立、维持、释放以及休眠切换的信令消息。主要有以下的流程:A8连接建立流程、A8连接重激活流程、A8连接释放流程、A8连接参数更新流程44A8/A9接口功能A8接口提供AN与PCF之间的业务A10/A11接口功能A10/A11用于传递PCF与PDSN之间的业务数据、A10连接的建立和释放信令消息以及计费信息等。主要有以下流程:A10连接建立、A10连接释放、计费信息传送、等45A10/A11接口功能A10/A11用于传递PCF与PDSA12接口:接入鉴权A12是AN与AN-AAA之间的接口,用于传递接入鉴权的信令消息。一般地,AN与AN-AAA之间采用RADIUS客户端及其服务器模式工作。包含以下3条消息:A12accessrequestA12accessacceptA12accessreject46A12接口:接入鉴权A12是AN与AN-AAA之间的接口,用A12接口:接入鉴权在EVDO系统中,若AN支持接入鉴权,则在建立空口PPP连接过程中,可将CHAP(ChallengeHandshakeAuthenticationProtocol)作为LCP(LinkControlProtocol)协商的一个配置项。当AN-AAA从A12接口收到AN的接入鉴权请求消息时,执行鉴权运算,并将鉴权结果通过A12接口传给AN。若AN-AAA接入鉴权成功,则向AN发送A12接入允许消息(A12-AccessAcceptMessage),AN-AAA通过A12接口同时向AN返回MNID(或IMSI),用于R-P会话的建立。对于混合终端,返回的IMSI将被用于R-P会话在EVDO与CDMA20001x两网之间的切换指示。否则,如鉴权不成功,则向AN发送A12接入拒绝消息(A12-AccessRejectMessage)。47A12接口:接入鉴权在EVDO系统中,若AN支持接入鉴权AN-AAA主要有两个功能完成接入鉴权功能;在接入鉴权成功消息中向AN返回MNID(或IMSI),用于建立R-P会话,实现分组数据会话在EVDO和CDMA20001x两网之间的切换。48AN-AAA主要有两个功能完成接入鉴权功能;48A13接口:AN之间session信息交换A13接口用于传递不同AN之间切换的信令消息,这些消息中携带的参数用于恢复原空口会话和识别原R-P会话。在1xEV-DO网络中,每一个已登记AT在AN中存储有一份session记录,描述AT和AN之间对所使用的协议以及协议中所使用的参数的协商结果。通过A13接口,在AT从一个AN漫游到另一个AN时,目的AN将通过A13口向源AN索要该AT的session记录,避免了冗长的再次协商过程。49A13接口:AN之间session信息交换A13接口用于传递A13接口流程示例50A13接口流程示例50谢谢!51谢谢!51演讲完毕,谢谢观看!演讲完毕,谢谢观看!技术原理篇系列教材之
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53技术原理篇系列教材之中国电信无线维护1 CDMA系统标准体系是分模块的,各模块按照自己的技术发展道路向前演进。这种方式的优点在于它的平滑演进能力,在大多数情况下,组成系统的各个部分技术发展速度是不一样的。当某个部分有重大技术进步时,可以仅修改相关部分,而其他部分则保持不变。本课程主要介绍CDMA无线侧接口标准协议的相关内容。前言54 CDMA系统标准体系是分模块的,各模块按照自己的技术发展道学习完此课程,您将会:了解CDMA国际标准的发展历程理解无线空口协议、A接口协议、Abis接口协议内容架构掌握无线侧标准协议的查询方法目标55学习完此课程,您将会:目标3内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍56内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述4内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第1节CDMA国际标准发展历程第2节CDMA2000标准演进57内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述5发展历程简述 国际通用的CDMA标准主要是由美国国家标准委员会ANSITIA开发颁布的。ANSI(AmericanNationalStandardInstitute)作为美国国家标准制订单位,负责授权其它美国标准制订实体,其中包括电信工业解决方案联盟ATIS、电子工业委员会EIA以及电信工业委员会TIA。TIA主要开发IS(InterimStandards,暂定标准)系列标准,如CDMA系列标准IS95、IS634、IS41等。IS系列标准之所以被列为暂定标准是因为它的时限性,最初定义的标准有效期限是5年,现在是3年。除了IS系列标准之外,TIA还颁布其它类型的规范,如电信系统公告TSB(TelecommunicationsServiceBulletin)文件。TSB不是标准,但可以提供与现存标准相关的信息或对工业界非常重要的其它事宜。TIA开发出的标准在经ANSI所有成员同意之后即可成为ANSI的正式标准。TIA目前由9个TR委员会组成,即TR8、TR14、TR29、TR30、TR32、TR34、TR41、TR45、TR46,其中与CDMA标准关系最为密切的是TR45(移动和个人通信公用标准),它的下面包括7个子委员会,分别负责不同接口标准的制订,如TR45.2负责网络部分,TR45.4负责A接口部分,TR45.5负责空中接口等。
58发展历程简述 国际通用的CDMA标准主要是由美国国家标准委发展历程简述 除了ANSITIA之外,其他一些标准化组织和生产厂商对CDMA标准的制订也起到积极作用。如CDG(CDMA发展小组)和3GPP2(负责第三代CDMA移动通信标准的制订),先后推出了有关A接口的IOS系列标准,涉及的内容包括从窄带的CDMA到第三代移动通信――宽带CDMA。一批知名的通信公司如MOTOROLA、LUCENT、NORTEL、QUALCOMM等首先提出了有关CDMA标准的方案和建议,经过多次协商讨论,最终修改成为目前被普遍接受的通用标准。
59发展历程简述 除了ANSITIA之外,其他一些标准化组织内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第1节CDMA国际标准发展历程第2节CDMA2000标准演进60内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述8CDMA2000标准演进
作为第三代移动通信技术的一个主要代表,cdma2000技术是从cdma0ne演进而来的。cdma2000是美国向ITU提出的第三代移动通信空中接口标准的建议,是IS-95标准向第三代演进的技术体制方案,是一种宽带CDMA技术。cdma2000标准是一个体系结构,称为cdma2000家族,它包含一系列子标准。由cdma0ne向3G演进的途径为:cdma0ne,IS-95B,cdma2000lx(3x)和cdma20001xEV。其中从cdma2000lx之后均属于第三代技术。
61CDMA2000标准演进 作为第三代移动通信技术的一个主CDMA2000标准演进
由于无线Internet等高速分组业务的不断需求,cdma2000lx并不能满足这些业务的不同要求。为了在cdma2000lx基础上进一步增强功能,以便与WCDMA竞争,3GPP2已制定支持速率高达2Mbit/s的cdma20001x增强标准,如以QUALCOMM,Lucent,Motorola等提出的cdma2000lxEV-DO和cdma2000lxEV-DV,或者沿着cdma20003x及更多载波方式发展。下面分别对这两种技术体制作简要介绍。62CDMA2000标准演进 10CDMA20001XEV
1xEV是cdma2000lx进一步发展的前景所在,它的演进又被划分为两个发展阶段,第一个发展阶段为1xEV-DO(DataOnly)。它采用与话音分离的信道传输数据,支持平均速率为650kbids,峰值速率为2.4Mbit/s的高速数据业务。目前,HDR已被3GPP2正式采纳为cdma2000lxEV-DO的惟一标准。1xEV-DO可提供前向达2.4Mbit/s、反向达153.6kbit/s的高速数据业务,也不需要MSC,HLR等设备的再投人。1xEV-DO通过对前向链路的进一步改进,采用时分复用方式,前向实现了全功率发射,同时又在频段、带宽、码片速率、Turbo码等方面沿用了原lx技术,既提高了数据吞吐量,改善了分组域QoS,又充分考虑了平滑升级问题,与lx网络最大限度地实现了设备共享,保护了运营商的设备投资。
63CDMA20001XEV 1xEV是cdma2000lCDMA20001XEV 第二个发展阶段是1xEV-DV(DataandVoice),数据信道与话音信道合一。目前有多种候选方案,如摩托罗拉、诺基亚等提出的1xTREMEo1xEV-DV可提供6Mbit/s甚至更高的数据吞吐量。目前普遍认为1xEV-DO已具备商用化条件,而1xEV-DV还不成熟。 从IS-95到cdma2000lx,再升级到EV-DO和EV-DV来看,cdma2000标准的演进十分平滑。升级到cdma2000lx网络时,运营商仅需增加载频射频部件和升级软件,同时构建分组域网络即可。过渡到EV-DV,网络结构也基本与lx一致,即使是专项提供数据业务的EV-D0,也仅需增改BTS/BSC,增加AN-AAA,分组域、电路域设备都不用改动。64CDMA20001XEV 第二个发展阶段是1xEV-DVCDMA20003X
cdma20003x是基于IS-95标准演化的一个重要部分。3x表示3载波,即3个1.25MHz共3.75MHz的频率宽度。与其他的标准类似,cdma20003x将在cdma2000lx标准的基础上提供附加的功能和相应的业务支持。这些特性包括:提供比cdma2000lx更大的系统容量;提供达到2Mbit/s的数据速率;实现与cdma20001x和cdma0ne系统的后向兼容性等。 由于在第三代技术的进程中出现了一些新的情况,目前很多的研究人员都对3x,6x的多载波技术提出意见。通过增加cdma20001x的载波数量可以提高第三代系统的数据传输速率,但载波数量的增加,将带来系统硬件的复杂性和成本的提高,因此,目前一些专家并不看好cdma20003x及更多载波方式。韩国和日本的窄带CDMA运营者已经明确表示将不采用cdma20003x方式,有迹象表明,cdma20003x技术的前景目前还难以预测。65CDMA20003X cdma20003x是基于IS-内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍66内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述14简介67简介15两个分支 无线空中接口标准发展包括两个分支IS-95ACDMA20001XEV-DO&1XEV-DO+&1XIS-95BEV-DV68两个分支 无线空中接口标准发展包括两个分支IS-95ACDMIS-95A
IS-95A是CDMA标准系列中第一个商用标准,它主要支持语音业务。IS-95A商用几年后,市场对数据业务的需求逐渐显现出来,因此美国电信工业协会(TIA)制定了IS-95B标准。IS-95B通过将多个低速信道捆绑在一起来提供中高速的数据业务,但从技术角度来说,IS-95B并没有引人新技术,依然属于第二代移动通信技术。IS-2000与IS-95相比,由于采用了很多新的技术(如反向相干解调、快速前向功率、Turbo编码),以及数据业务采用了更为灵活的媒体接人控制层(MAC)和多种数据速率等,其容量和性能都得到了较大的提高。cdma20001X技术有多种工作方式,独立使用一个载波的方式叫做cdma20001X,将3个1.25MHz载波捆绑在一起使用的方式叫做cdma20003X。目前国际上商用的都是cdma2000lX技术,虽然理论上存在cdma20003X系统,但在这个领域开展的研究非常少,目前国际上研究的重点是1X演进系统(1XEV)69IS-95A IS-95A是CDMA标准系列中第一个商用标CDMA20001X
CDMA20001X系统空中接口部分分为Re10,A,B,C,D5个版本(CDMA20001X的Release通常仅仅指无线接口和A接口部分)。目前CDMA20001X系统都是Rel0版本。RelA版本相对于Re10版本增加了一些公共信道,同时也将前向最大速率从153.6kbit/s提高到了307.2kbit/s。RelB版本是一个小版本,仅在A版本的基础上做了很小的改进,此版本一般不会被众多厂商采用。RelC和D版本指EV-DV。 CDMA2000lX系统无线空中接口部分协议IS-2000的目的就是使空中接口标准化,以便于移动台和基站子系统之间互相兼容。协议一共分为6个部分,以下介绍各个章节的内容。
70CDMA20001X CDMA20001X系统空中接CDMA20001X
IS-2000.1,协议介绍。
是一个综述性的章节,主要描述了以后各个章节的主体、协议对兼容的理解以及cdma2000lX系统的结构图。IS-2000.2,物理层协议。
主要描述了cdma20001X系统空中接口的物理层,描述的时候分别按照对移动台(第2节)以及对基站的要求进行描述(第3节),同时按照收和发分别进行了描述〔2.1(移动台发),2.2(移动台收),3.1(基站发),3.2(基站收)〕。主要的内容包括:前反向频率的分配,频点的编号,输出功率控制,前反向的调制解调参数,前反向信道结构,接收处理方式。在章节的开始有大量的名词解释。71CDMA20001X 19CDMA20001XIS-2000.3,媒体接人控制层(MAC,MediumAccessControl)。主要描述了MAC层,包括MAC的由来、作用、MAC层的结构、MAC的各个实体、MAC实体之间的原语、MAC层处理流程、通用信道的MAC层、MAC层的复用。IS-2000.4,信令链路接人控制层(LAC,SignalingLinkAccessControl)
主要介绍了信令接人控制层,按照基站和移动台分别的介绍,同时有按照通用信道和专用信道分别的介绍。介绍各消息分别经过LAC各个子层的处理情况,LAC各个子层的介绍,包括鉴权子层、自动重发子层、地址子层、效用子层、拆分子层。在章节最后的附录描述了LAC的含义。72CDMA20001XIS-2000.3,媒体接人控制层(MCDMA20001XIS-2000.5,高层信令[UpperLayer(Layer3)]
主要描述了cdma20001X系统的高层(层三)信令,分别按照基站、移动台进行描述。移动台侧主要描述了移动台的安全与编号,移动台的呼叫处理,包括移动台在初始化状态下的处理、移动台在空闲状态下的处理、移动台在接人状态下的处理、移动台在业务信道下的处理,登记,切换。同时对各种消息字段进行了详细的解释。基站侧是按照信道处理进行描述的,包括导频、同步信道处理,寻呼、快速寻呼信道处理,接人信道处理,业务信道处理。同时详细介绍了相关消息的IE。附录当中对呼叫的流程进行了描述,列出了移动台的各计数器、定时器。IS-2000.6,模拟系统。73CDMA20001XIS-2000.5,高层信令[Uppe1XEV-DO lXEV-DO,最初的名字为高速数据速率(HDR,HighDataRate),其概念开始是由Qualcomm公司于1997年8月向CDMA发展组织(CDG)提出的。2003年3月3GPP2成立了针对HDR的工作组开始标准化工作,1XEV的名称是在制定标准的过程中得到的。 2000年10月,lXEV-DO的标准获得通过,在TIA/EIA中编号为IS-856,在3GPP2中编号为C.S0024。在3GPP2发布的相关标准中,lXEV-DO又称作高速分组数据(HRPD,HighRatePacketData)。 在3GPP2中,lXEV-DO相关的协议还有:C.S0029,测试应用协议;C.S0032,AN最小性能协议;C.S0033,AT协议;lXEV-DO与lX之间的互操作规范见3GPP2的A.S0008。
741XEV-DO lXEV-DO,最初的名字为高速数据速1XEV-DO 协议也分为两个版本,Rel0和RelA版本。初始Rel0版本前向最高峰值速率可达2.4Mbit/s,反向速率和lx相同。RelA版本为0版本的增强,此版本兼容DO0版本,在一些特性上对DO0版本进行了增强设计,前向最高峰值速率可达3.1Mbit/s,反向最高速率可达1.BMbit/s,并增加了QoS设计,以支持实时性要求比较高的分组业务。
751XEV-DO 协议也分为两个版本,Rel0和Rel1XEV-DV cdma2000lX另一个发展方向是从cdma2000lX直接升级到EV-DV系统,EV-DV系统后向兼容1X系统,同时提供语音和数据服务,同时,对原1X终端也可兼容支持,前向最高速率达到3.1Mbit/s,反向最高速率可达l.5Mbit/s。 EV-DV目前有两个版本,RelC和RelD,RelC2002年5月份在3GPP2上正式发布,支持EV-DV,前向速率达到3.1Mbit/s,反向速率与lX相同。RelD版本相对于C版本,反向速率增强高达1.5Mbit/s,并支持BCMCS(Broadcast/Multicast)。761XEV-DV cdma2000lX另一个发展方向是从c阅读建议 对于网络维护优化工程师而言,IS-2000协议阅读的重点在IS2000-2部分,该部分是掌握CDMA系统的基础,尤其是物理信道、功率控制部分更需要掌握;IS2000-3,IS2000-4部分与产品实现关系更密切,阅读可以不必要十分细致。在阅读的时候可以结合IOS4.0,更加容易理解消息在呼叫流程当中的作用,同时对流程也有整体的概念。在阅读的时候由浅人深,例如在阅读IS200-5的时候首先不要过于详细的了解IE,等到对协议有一定理解之后再行深人。77阅读建议 对于网络维护优化工程师而言,IS-2000协议阅读内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍78内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述26简介
A接口包括4个组成部分:Al/A2/A5,A3/A7,A8/A9和A10/All。关于A接口的第一个标准是美国TIA发布的IS634,之后又发布了IS634A,但这两个标准都有缺点,不具备可操作性。为了确保标准的可操作性,美国运营商SprintPCS公司在IS634的基础上提出了自己的标准,并将这个标准提交给CDMA发展组织(CDG)讨论。最后以CDG的名义发布,就是IOS(互操作规范)标准。 IOS2系列标准主要是针对IS-95A空中接口的。在国外,广泛采用的标准是IOS2.2。在IOS2.2基础上,CDG根据中国提出的特定市场需求,制定了IOS2.4。 IOS3系列标准是针对IS95B空中接口的。由于95B并没有被广泛采用,所以IOS3.1应用范围也不广。
79简介 A接口包括4个组成部分:Al/A2/A5,A3/简介进人CDMA20001X时代以后,3GPP2接管了IS-95和CDMA20001X所有标准的制定工作。但CDG依然在这方面开展工作。经过协商,CDG和3GPP2都将发布自己的标准,但两个标准间保持一致。
IOS4系列标准是支持CDMA2000lX无线接口的。其中IOS4.0对应于3GPP2A.S0001,
IOS4.1对应于3GPP2A.SOOOlA,IOS4.2对应于3GPP2A.S0011到3GPP2A.S0017。 IOS5系列支持lXEV-DV无线接口。80简介进人CDMA20001X时代以后,3GPP2接IOS4系统版本下表所列是3GPP2发布的IOS4系统版本版本号发布时间3GPP2TSG-A文件号基本特点IOS4.02000/01A.S0001定义基本功能,包括基本语音业务、低速分组数据业务、支持语音和分组业务的BS间软切换IOS4.0.12000/06A.S0001.1IOS4.12000/11A.S0001-A支持语音和分组业务的并发,支持SDB并对分组业务作了增强IOS4.1.12001/06A.S0001-AVersion2.0IOS4.22001/12A.S0011-0-A.S0017-0Version1.0支持定位业务,继续提高分组业务的性能IOS4.22002/05A.S0011-O-A.S0017-0Version2.0IOS4.32002/10A.S0011-A-A.S0017-AVersion1.0考虑向ALLIP演进,支持BS间IP传输和VoIP,提高系统的性能IOS4.32003/10A.S0011-A-A.S0017-AVersion2.081IOS4系统版本下表所列是3GPP2发布的IOS4系统版本版IOS4.0内容简介
目前广泛应用的是IOS4.0。IOS4.0描述了MSC和BS之间的接口(A1/A2/AS),PCF与BS之间的接口(A8/A9),PDSN与PCF之间的接口(A10/All),BS之间的接口(A3/A7)。协议的制定就是为了确保各个厂家的设备之间互连的可能。协议分成以下几个部分:第1章,简要地介绍了协议的目标、范围、内容。第2章,介绍了各类呼叫流程,包括始呼流程、被呼流程、释放流程、附加业务、数据业务、短消息、OTASP,PACA、用户服务区域、A8/A9流程、A10/All流程。第3章,介绍了无线资源管理,包括信道的分配和各类的切换。第4章,介绍了移动性管理,包括移动性管理的寻呼、登记,还有鉴权加密。第5章,介绍了协议分层,主要讲各个接口的L1,L2。第6章,描述消息和IE,介绍消息的内容、IE的含义。82IOS4.0内容简介 目前广泛应用的是IOS4.0。IOHRPD
HRPD的IOS分为Phase1和Phase2,支持EV-DO,两者相互独立而不是演进关系。两者的差异在于:Phase1,SC/MM(会话控制/移动性管理)功能位于AN。Phase2,SC/MM(会话控制/移动性管理)功能位于PCF。与Phase1相比,Phase2增加了A14、Ax和A15接口,A12、A13接口从AN上移到PCF。 Phase1和Phase2对应相同的空口标准,在业务上也没有差异。 发布的Phase1的版本有:A.S0007-0v1.0,A.S0007-0v2.0,A.S0008-0v3.0; 发布的Phase2的版本有:A.S0007-Av1.0,A.S0007-Av2.0a83HRPD HRPD的IOS分为Phase1和PhasCDMA2000技术标准发展历程84CDMA2000技术标准发展历程32内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍85内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述33AbisAbis接口定义为基站子系统的两个功能实体BSC(基站控制器)和BTS(基站收发信台)之间的通信接口,用于BTS与BSC之间的远端互连方式,该接口支持所有向用户提供的服务,并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。Abis接口为私有接口,即BTS和BSC的协议可以根据各设备商自行规定。
报告主要介绍了Abis接口的模型,介绍了Abis接口的功能,包括支持业务信道功能、支持寻呼信道功能、支持接人信道功能、支持无线功能、支持广播系统消息、支持层1层2。同时还介绍了Abis功能在呼叫流程当中的应用,包括始呼、被呼、释放、切换、短消息、业务突发流程。在报告的最后介绍了消息的内容以及IE。86AbisAbis接口定义为基站子系统的两个功能实体BSC(基Abis的承载方式两张方式:E1方式,FE方式在中国电信CDMA指标体系中,统计Abis接口的带宽利用率时,实际配置带宽是按如下方式统计的:采用FE方式时,按实际配置带宽统计。采用E1方式时,可用带宽为E1数乘以2,即每条E1按2Mbps带宽统计。采用FE+E1负荷分担方式时,取FE带宽与E1带宽的累加值。采用FE+E1优选FE方式时,取FE实际配置带宽。87Abis的承载方式两张方式:E1方式,FE方式35内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍88内容介绍第1章CDMA无线接口协议概述36A接口协议参考模型cdma2000A接口遵循IOS4.X协议标准,分为A1,A2,A3,A5,A7,A8,A9,A10和A11接口,协议参考模型如上图所示。PCFPDSNA2A9信令A8业务目标BSC源BSCSDUA1MSC呼叫处理与移动性管理交换A11信令A10业务A7信令A3业务/信令89A接口协议参考模型cdma2000A接口遵循IOS4.X协A接口功能介绍A1接口主要承载BSS和MSC之间的信令信息,包括与呼叫处理、移动性管理、无线资源管理、鉴权和加密有关的信令消息。A2接口主要承载基站侧与MSC侧交换网络之间的64/56KPCM数据(在CDMA-ONEBSS中采用E1接口,一个时隙承载64K数据)。A3接口用于支持当移动台处于业务信道状态时所发生的BSS之间的软切换(BSC互连),A3接口被划分成两部分:A3信令接口和A3业务接口。A5接口主要承载基站侧与IWF之间电路数据的传输。CDMA20001x系统支持BSC内置的IWF,不支持外挂IWF。A7接口用于支持当移动台处于还没有控制在业务信道状态时所发生的BSS之间的切换,并支持移动台在进行BSS之间软切换时需要建立新的业务时的控制流程。A8/A9接口用于承载BSS和PCF之间信令和数据的传输,A8接口承载数据,A9接口承载信令,用于维护BSS到PCF之间的A8连接。A10/A11接口用于承载PCF和PDSN之间的信令和数据传输,A10接口承载数据,A11接口承载信令,用于维护BSS到PCF之间的A10连接。90A接口
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