WAWCDMA无线网络接口和流程

WCDMA无线网络接口和流程1课程目标了解UTRAN的相关接口协议和功能了解无线侧的基本信令流程和基本呼叫流程学习完本课程，您将能够：2课程内容 T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3UTRAN UMTSTerrestrialRadioAccessNetworkCN CoreNetworkUE UserEquipmentIuUTRANUEUuCNUMTS体系结构4RNSRNCRNSRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIubUTRAN体系结构5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。UTRAN接口的一般协议模型6TEMTUTRANCNIuEDGENODECNGatewayTEUMTSUTRAFDD/TDDServicePhysicalBearerServiceRadioBearerServiceIuBearerServiceBackboneNetworkServiceRadioAccessBearerServiceCNBearerServiceUMTSBearerServiceTE/MTLocalBearerServiceExternalBearerServiceEnd-to-EndServiceUTRANradiointerfaceBearerservice:承载业务。具有能力、延迟、BER的信息传播途径。UMTS承载分层结构7UE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种状态：Cell-DCH,Cell-FACH,Cell-PCH,URA-PCH8UE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。9CELL_DCHCELL_FACHCELL_PCHURA_PCHIDLEDEAD-搜索网络(PLMN)-“驻扎”小区(campon)-侦听pagingchannel-小区重选-专用信道-Radiobearers传输业务-高层信令触发(CN)-减少活动，DRX，节电RRCconnection这些状态只用与UTRAN与UE，对CN来说，这些状态是透明的

UE状态示意图10UE在连接模模式下的状态态Cell-PCH

UE上下行都没没有数据传送送，需要监听听PICH，，以便收听寻寻呼，因此UE此时进入入非连续接收收，可有效的的节电。UTRAN准准确的知道UE所位于的的小区，这样样，UE所所位于的小区区变化后，UTRAN需需要更新UE的小区信息息。URA-PCH

UE上上下行都没有有数据传送，，需要监听PICH，进进入非连续接接收，UTRAN只知知道UE所位位于的URA（UTRANRegistrationArea，，一个URA包含多个小小区），也就就是说，UTRAN只在在UE位于的的URA发生生变化后才更更新其位置信信息，这样更更加节约了资资源，减少了了信令。11ServingRNC与DriftRNCCNSRNCDRNCIuIur在WCDMA系系统中中，由由于Iur接口的的引入入而产产生了了SRNC/DRNC的的概念念。SRNC和和DRNC都是是对于于某一一个具具体的的UE来说说的,是逻逻辑上上的一一个概概念。。简单的的说，，对于于某一一个UE来来说，，其与与CN之间间的连连接中中，直直接与与CN相连连，并并对UE的的所有有资源源进行行控制制的RNC叫该该UE的SRNC。。UE与与CN之间间的连连接中中，与与CN没有有连接接，仅仅为UE提提供资资源的的RNC叫叫该UE的的DRNC。处于连连接状状态的的UE必须须而且且只能能有一一个SRNC，，可以以有0个或或者多多个DRNC12CRNCCRNCIubNodeBCellCellCellNodeB...CNIuCRNC是对于于某一一个NodeB(或者者Cell)来来说的的直接和和某NodeB相相连接接，对对该NodeB资资源的的使用用进行行控制制的RNC叫该该NodeB的ControlRNC一个NodeB有有且只只能有有一个个CRNCCRNC对对其控控制的的所有有NodeB的资资源进进行合合理的的分配配和使使用13SourceRNC与与TargetRNCCNCNSourceRNCTargetRNCServingRNCIuIuIurRNCSRNSRelocation就是是将某某个UE的的SRNC的角角色由由一个个RNC转转到另另外一一个RNC的的过程程.SRNSRelocation前，，该UE的的SRNC(ServingRNC)叫SourceRNC，即即将将承担担SRNC角色色的目目标RNC叫TargetRNC.SourceRNC和和TargetRNC是在在一次次SRNSRelocation过过程中中对于于不同同RNC的的称谓谓.14思考题题UTRAN网络络具有有哪些些接口口？UE具具有哪哪些工工作模模式？？ServingRNC、DriftRNC、CRNC、、SourceRNC、TargetRNC的的区别别是什什么？？15本章小小结本章主主要介介绍了了UTRAN网网络的的一些些基本本知识识。16课程内内容T第一章章UTRAN网络络结构构第二章章UTRAN接口口协议议和功功能第三章章基基本信信令流流程17第二章章UTRAN接口口协议议和功功能Iu接接口Iur接口口Iub接口口Uu接接口18Iu接接口体体系结结构19Physical(FullRateE1orSTM1Optical)ATMLowerLayersAAL2AAL5-SAALNNIMTP3-BIPQ.2150Q.2630Q.AAL2FrameProtocolUnrestrictedDigitalVoiceDataSCCPRANAPUDPGTP-UPacketBearerCSBearerPSBearerControlSignalingRANAP:RadioAccessNetworkApplicationPartIu接接口协协议栈栈结构构20移动性性管理理功能能位置区区报告告SRNSRelocationRNC间硬硬切换换和系系统间间切换换无线接接入承承载（（RAB））管理理功能能RAB的建建立，，更改改，释释放Iu数数据传传输正常数数据传传输异常数数据传传输UE-CN连接接信息息的透透明传传输Iu接接口功功能（（1））21寻呼（（Paging)Iu释释放安全性性模式式控制制过载控控制公共UEID（IMSI））的管管理Iu信信令跟跟踪管管理Iu接接口异异常管管理CBS(CellBroadcastService)控制制Iu接接口功功能（（2））22第二章章UTRAN接口口协议议和功功能Iu接接口Iur接口口Iub接口口Uu接接口23Iur接口口逻辑辑模型型24Physical(FullRateE1orSTM1Optical)ATMLowerLayersAAL2AAL5-SAALNNIMTP3-BQ.2150Q.2630Q.AAL2FrameProtocolUnrestrictedDigitalVoiceDataSCCPRNSAPRLC/MACCSBearerControlSignalingRNSAP:RadioNetworkSubsystemApplicationPartIur接口口协议议栈结结构25支持RNC间移移动性性的基基本功功能支持SRNCrelocationRNC间的的CellUpdate和和URAUpdateRNC间寻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中建建立、、更改改、释释放专专用信信道Iur接口上上DCH传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的的管理理，压压缩模模式的的管理理Iur接口口功能能26公共信信道功功能Iur接口口上公公共传传输信信道的建立立，删删除，，公公共传传输信信道用用于传传输DRNC中中处于于公共共信道道状态态UE的信信息将MAC-d和和MAC-c相相分离离MAC-d和MAC-c之间间的流流控全局局资资源源管管理理（（GlobalResourceManagement)RNC间间公公共共测测量量RNC间间NodeB定定时时信信息息传传输输Iur接接口口功功能能27第二二章章UTRAN接接口口协协议议和和功功能能Iu接接口口Iur接接口口Iub接接口口Uu接接口口28Physical(FullRateE1orSTM1Optical)ATMLowerLayersAAL2AAL5-SAALUNINBAPQ.2150Q.2630Q.AAL2FrameProtocolRLC/MACRRCMSSignalingCC/MM/RRUnrestrictedDigital/VoicePacketCSBearerPSBearerControlSignalingNBAP:NodeBApplicationPartRRC:RadioResourceControlRLC:RadioLinkControlMAC:MediumAccessControlIub接接口口协协议议栈栈29公共共功功公共传输信道管理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Iub接接口口功功能能（（1））30专用用功功能能专用用传传输输信信道道管管理理无线线链链路路（（RL））监监控控专用用测测量量管管理理定时时和和同同步步管管理理上行行外外环环功功控控Iub专专用用数数据据传传输输下行行功功率率漂漂移移的的平平衡衡压缩缩模模式式控控制制Iub接接口口功功能能（（2））31第二二章章UTRAN接接口口协协议议和和功功能能Iu接接口口Iur接接口口Iub接接口口Uu接接口口32Uu接接口口协协议议栈栈结结构构33传输输信信道道复复用用和和码码组组合合信信道道解解复复用用码组组合合传传输输信信道道到到物物理理信信道道的的映映射射宏分分集集合合并并/分分发发和和软软切切换换执执行行传输输信信道道错错误误检检测测，，并并向向高高层层指指示示FEC编编解解码码和和交交织织/去去交交织织速率率匹匹配配功率率加加权权和和物物理理信信道道合合并并闭环环功功率率控控制制开环环功功控控Uu接接口口L1功功能能（（1））34调制制/解解调调和和扩扩频频/解解扩扩频率率和和时时间间(chip,bit,slot,frame)同同步步测量量并并向向高高层层指指示示压缩缩模模式式支支持持收发发分分集集其他他基基带带处处理理功功能能Uu接接口口L1功功能能（（2））35

AS

L2

GC

Nt

DC

RRC(L3)

RLC

PHY(L1)

PDCP

BMC

MAC

逻辑信道

传输信道

Control

SAP's

Control

SAP

Radio

(Access)

Bearers

物理信道

MAC:媒媒体体接接入入控控制制36逻辑辑信信道道到到传传输输信信道道的的映映射射根据据瞬瞬时时数数据据速速率率选选择择传传输输格格式式UE内内不不同同数数据据流流的的优优先先级级处处理理动态态调调度度UE之之间间优优先先级级处处理理公共共传传输输信信道道上上标标示示不不同同UE在公公共共传传输输信信道道上上，，复复用用/分分解解高高层层PDU进进入入/从从传传输输块块集集,该该传传输输块块集集来来自自/发发送送到到物物理理层层在专专用用传传输输信信道道上上，，复复用用/分分解解高高层层PDU进进入入/从从传传输输块块集集,该该传传输输块块集集来来自自/发发送送到到物物理理层层业务务量量测测量量动态态传传输输信信道道类类型型切切换换加密密MAC功功能能37{XOR}TransportChannels(L1CharacteristicsDependent)PCHBCHFACHRACHDCHS-CCPCHP-CCPCHPhysicalChannelsPRACHDPDCHLogicalChannels(DataDependent)PCCHDCCHDTCHDecicatedLogicalChannelCipherOnBCCHCCCHCTCHHigherLayerdataPagingSystemInfoSignallingCellBroadcastServiceSignallingandUserdataDTCHDTCHMAC:逻逻辑辑信信道道映映射射(UE)38通过过变变更更每每TTI(TransmissionTimeInterval,为10ms整数倍)内传送量量来控制制瞬时比比特速率率TransportBlock(TB):从逻辑信信道上来来的需要要传送的的一个比比特序列列TransportBlockSize:TB的大小TransportBlockSet:在一个TTI中中传送的的一组TB(从从逻辑信信道上复复用)TransportBlockSetSize:TBS中中包含所所有的比比特长度度TransportBlock,TB#1TB#2TB#nTransportBlockSizeTransportBlockSetTransportBlockSetSize=TransportBlockSizexNTransportTimeInterval,TTItMAC:TransportFormationSelection39TFCSTransportFormat(TF)定义TransportBlockSet(TransportBlockSize,TransportBlockSetSize)TrCH#1TFSTFTrCH#2TrCH#3TrCH#4TFCTransportFormatSet(TFS):一个传输输信道可可能的TF集合MAC在每个TTI选择其中中的一个个TFTransportFormatCombination(TFC):每个TTI，，不同传输输信道选选定的TF的集合TransportFormatCombinationSet(TFCS):定义所有有TFC可能的组组合情况况这样MAC能够进行行不同传传输信道道的动态态传输速速率控制制MAC:TransportFormationSelection40AS

L2

GC

Nt

DC

RRC(L3)

RLC

PHY(L1)

PDCP

BMC

MAC

Control

SAP's

Control

SAP

Radio

(Access)

Bearers

逻辑信道

传输信道

物理信道

RLC:无线线链路控控制41分段、组组装和填填充用户数据据传输使用不同同的传输输模式进进行差错错纠正顺序传递递高层PDU、、复制制检查流量控制制序列号检检查（UM）协议错误误检测和和恢复加密挂起/恢恢复功能能RLC功功能42AS

L2

GC

Nt

DC

RRC(L3)

RLC

PHY(L1)

PDCP

BMC

MAC

逻辑信道

传输信道

Control

SAP's

Control

SAP

Radio

(Access)

Bearers

物理信道

PDCP：分组组数据转转换协议议

BMC：广广播多播播控制协协议43映射网络络PDU从网络络协议到到RLC协议头压缩/解压缩缩，以减减少上层层数据中中的冗余余控制信信息，提提高空中中接口传传输效率率TCP/IP(RFC2507)-Non-realtimeIPRTP/UDP/IP(RFC3095,ROHC)inRel4-RealtimeIP(e.g.VoIP)支持无损损迁移(LosslessSRNSRelocation)缓存、重重发高层层数据PDCP功能44小区广播播消息存存储业务量监监测和CBS(CellBroadcastService)无无线资源源请求BMC消消息调度度传送BMC消息息到UE向上层传传送BMC消息息BMC功功能45

AS

L2

GC

Nt

DC

RRC(L3)

RLC

PHY(L1)

PDCP

BMC

MAC

Control

SAP's

Control

SAP

Radio

(Access)

Bearers

逻辑信道

传输信道

物理信道

RRC:无线线链路控控制46系统信息息广播管管理寻呼/通通知RRC连连接管理理（建立立、重建建、维护护和释放放）无线承载载管理（（建立、、重配置置和释放放），以以便为非非接入层层（NAS）提提供服务务RRC连连接移动动性管理理功能初始小区区选择高层PDU路由由请求的QoS控控制并映映射到接接入层中中不同的的资源无线资源源管理和和控制RRC功功能（1）47RB，传传输信道道，物理理信道的的管理和和控制开环功控控SRNSrelocation支持UE测量量控制和和测量报报告加密控制制，完整整性保护护CBS相相关功能能（BMC配置置，CBS无线线资源分分配请求求，CBS非连连续接收收支持等等）RRC功功能（2）48本章小结结本章分别别对UTRAN的四个个接口：：Iu、、Iur、Iub、Uu接口口的协议议功能进进行了介介绍。49课程内容容T第一章UTRAN网网络结构构第二章UTRAN接接口协议议和功能能第三章基基本信信令流程程50第三章基基本信信令流程程呼叫总体体流程网络启动动流程呼叫流程程及软、、硬切换换流程51呼叫总体体流程52第三章基基本信信令流程程呼叫总体体流程网络启动动流程呼叫流程程及软、、硬切换换流程53.3.BCCH:SystemInformation1.SystemInformationUpdateRequestUENodeBRNCCNNBAPNBAPRRCRRC.4.BCCH:SystemInformationRRCRRC5.BCCH:SystemInformationRRCRRC.2.SystemInformationUpdateResponseNBAPNBAP系统信信息广广播流流程54第三章章基基本信信令流流程呼叫总总体流流程网络启启动流流程呼叫流流程及及软、、硬切切换流流程55CN发发送寻寻呼消消息，，指定定UE与寻寻呼区区（CN负负责寻寻呼消消息的的重发发）。。SRNC根根据UE的的状态态发送送相应应的寻寻呼消消息。。寻呼流流程(type1)56CN发发送寻寻呼消消息，，指定定UE与寻寻呼区区（CN负负责寻寻呼消消息的的重发发）。。SRNC根根据UE的的状态态发送送相应应的寻寻呼消消息。。寻呼流流程(type2)57UE在在CCCH信道道发送送RRC建建立请请求消消息，，带有有UE标志志、能能力、、原因因；SRNC如如果条条件满满足，，首先先根据据需求求配置置好NodeB，并并建立立与NodeB的通通路；；然后在在CCCH信道道发送送RRC连连接建建立消消息，，并等等候UE从从DCCH的响响应。。RRC建立立流程程(DCH)58当SRNC决定定在公公共信信道上上建立立RRC连连接的的时候候，就就不需需要再再配置置NodeB并并建立立SRNC与NodeB之间间的数数据承承载了了，因因为都都已经经建立立好了了。RRC建立立流程程(CCCH)59UE与与CN之间间交换换DT消息息，如如鉴权权、业业务请请求、、连接接建立立等。。NAS信令令建立立流程程60Iu接接口上上的ALCAP建立立过程程有多多次，，允许许同时时建立立多条条用户户面的的RAB；；用户面面建立立完毕毕后，，UE进入入通话话过程程。RAB建立立流程程(DCH-DCH,同同步)61RAB建立立流程程(DCH-DCH,异异步)62RAB建立立流程程(RA/FA-RA/FA)63RAB建建立流程程(RA/FA-DCH)64RAB修修改流程程65传输信道道重配置置流程66物理信道道重配置置流程67被叫流程程(RAN)68被叫流程程(续1)(RAN)69被叫流程程(续2)(RAN)70被叫流程程(续3)(RAN)71被叫流程程(续4)(RAN)72被叫流程程(续5)(RAN)73软切换宏分集：："Macrodiversity"isaoperationstateinwhichaUserEquipmentsimultaneouslyhasradiolinkswithtwoormoreUTRANaccesspointsforthesoleaimofimprovingqualityoftheradioconnectionorprovidingseamless活动集：：“ActiveSet””SetofradiolinkssimultaneouslyinvolvedinaspecificcommunicationservicebetweenanUserEquipmentandaUTRANaccesspoint软切换相相关概念念74NodeBRNCAirBridgeAirBridgeAirBridge软切换流流程示意意图75同频–不同码Rake接受/分集合并NodeBRNCAirBridgeAirBridgeAirBridge软切换流流程示意意图76同频–不同码RNC分集合并NodeBRNCAirBridgeAirBridgeAirBridge软切换流流程示意意图77同频–不同码SRNC分集合并，DRNC透传NodeBAirBridgeAirBridgeAirBridgeServingRNCDriftRNC软切换流流程示意意图(SRNC-DRNC)78NodeBAirBridgeAirBridgeAirBridgeServingRNCRNC软切换流流程示意意图(SRN迁迁移)79软切换前软切换后软切换示意图CNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeB软切换中软切换流流程示意意图（RNC内内）80DecisiontosetupnewRL7.DCCH:ActiveSetUpdateComplete6.DCCH:ActiveSetUpdateCommandUENodeB(new)SRNCNBAP1.RadioLinkSetupRequestNBAPNBAP2.RadioLinkSetupResponseNBAP3ALCAPIubDataTransportBearerSetupStartRXdescriptionDCH-FP4.DownlinkSynchronisationDCH-FPDCH-FP5.UplinkSynchronisationDCH-FPStartRXdescriptionRRCRRCRRCRRC软切换流流程（RNC内内addbranch）81DecisiontodeleteaRL2.DCCH:ActiveSetUpdateComplete1.DCCH:ActiveSetUpdateCommandUENodeB(old)SRNCNBAP3.RadioLinkDeletionRequestNBAPNBAP4.RadioLinkDeletionResponseNBAPRRCRRCRRCRRCStopRXandTx5ALCAPIubTransportBearerrelease软切换流流程（RNC内内delbranch）82软切换前前软切换后后无线链路路同时增增加与删删除CNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBCNSRNCRNCNodeBNodeBNodeB软切换流流程示意意图（跨跨RNC）837.UplinkSynchronisationRNSAPRNSAP1.RadioLinkSetupRequestStartTXdescriptionRNSAPRNSAP4.RadioLinkSetupResponseNBAPNBAP2.RadioLinkSetupRequestNBAPNBAP3.RadioLinkSetupResponseStartRXdescriptionDecisiontosetupnewRLandreleaseoldRLNBAP10.RadioLinkDeletionRequestNBAPNBAP11.RadioLinkReleaseResponseStopRXandTX12.ALCAPIubDataTransportBearerReleaseRRCRRC9.DCCH:ActiveSetUpdateCompleteRRCRRC8.DCCH:ActiveSetUpdateCommand[RadioLinkAddition&Deletion]NBAPUENodeBDriftRNSNodeBServingRNSDriftRNCServingRNCALCAPIurBearerSetup5.ALCAPIubDataTransportBearerSetupDCH-FPDCH-FPDCH-FPDCH-FP6.DownlinkSynchronisation软切换流流程（跨跨RNC）84硬切换前前硬切换后后无线链路路不能够够同时保保存CNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeB硬切换流流程示意意图（RNC内内）85UENodeBSourceNodeBTargetSRNC8.DCCH:PhysicalChannelReconfigurationComplete6.DCCH:PhysicalChannelReconfiguration1.RadioLinkSetupRequest2.RadioLinkSetupResponse9.RadioLinkDeletionRequest10.RadioLinkDeletionResponse3ALCAPubDataTransportBearerSetup7.RadioLinkFailureIndicationRRCRRCNBAPNBAPNBAPRRCRRCNBAPNBAPNBAPNBAPDecidetohandoverStartRxStartTxDCH-FP4.DownlinkSynchronisationDCH-FPDCH-FP5.UplinkSync