WCDMA接口协议与信令流程

WCDMA接口协议与信令流程中兴通讯学院TD&W&PCS无线团队课程目标学完本课程，您将能够：掌握接口协议模型掌握业务数据处理流程掌握端到端的呼叫处理过程课程内容无线接口协议无线网络流程同步时分复用异步时分复用同步帧周期性的不需要准确计时，非周期性，在没有数据流的时候发送空信元ATM原理ATM（AsynchronousTransferMode）异步传输模式无线接口协议ATM协议模型（B－ISDN模型）数据交换数据分段/重组ATM网络协议参考模型无线接口协议在ATM层交换通过VP/VC的变换进行交换交换方式分为VPS和VCS两种ATM交换原理ATM原理无线接口协议

VP&VC虚通路VC（VitualChannel）、虚通道VP（VitualPath）是一个逻辑概念无线接口协议VP、VC交换 －交换：信元的转发VCI1VCI2VCI3VCI4VPI2VPI3VPI1VPI2VPI3VPI5VPI1VPI4Port1Port2Port3VCI1VCI2VCI1VCI2VP交换／交叉连接VC交换／交叉连接VCI3VCI4VCI1VCI2VCS交换：信元头的VPI/VCI均改变VPS交换：仅改变信元头的VPI值VP&VC交换无线接口协议AAL（ATMAdapterLayer）ATM适配层AAL主要功能：数据的分段/重组。为了提高交换网络的速率，B－ISDN协议对ATM层作了尽可能的简化，ATM层不提供处理的信元丢失，误传，时延，时延抖动等与业务服务质量密切相关的功能，这些功能由AAL完成。不同的业务需要不同的适配，ITU-T研究各种业务的特点，根据源和目的的定时，比特率，连接方式将业务分为A、B、C、D四类。无线接口协议ATM适配层分类无线接口协议AAL2&AAL5AAL2是是为需要端端到端的定定时关系的的面向连接接的可变位位速率服务务开发的。。AAL2信信元能够定定期地向远远方对等的的AAL2会聚子层层发送源时时钟频率和和网络参照照时钟之间间的差别指指示，这样样接收方就就能在很精精确的范围围内保持输输出时钟同同步，保证证了语音这这样的实时时数据流的的传送。在UMST中，包括括语音等用用户面数据据选择AAL2承载载。AAL5适适配层是ITU-T提出的用用于进行数数据传送的的ATM适适配层协议议，由于充充分考虑了了数据传输输高可靠性性的需求，，在协议处处理中对数数据段进行行了相应的的校验保证证，是一种种低开销而而纠错能力力较好的适适配协议；；在WCDMA的信令令协议栈中中，AAL5适配层层用于承载载Iux口口的业务信信令以及IuPS接接口上的业业务数据。。无线接口协协议SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNC

IuIuIur

IubIubIubIubUEUuUTRAN体系结构构无线接口协协议物理层信令承载ALCAP应用协议无线网络层层传输网络层层控制面传输网络控控制面用户面数据流数据承载信令承载传输网络用用户面传输网络用用户面UTRAN接口通用用协议模型型无线接口协协议NodeBRNCRNCCSDomainPSDomainBCDomainNodeBNodeBNodeBUTRANCoreNetwork(CN)“Iu-CS”“Iu-PS”“Iu-BC”Iu接口Iu接口综综述—Iu口逻辑结结构无线接口协协议Iu接口Iu接口口功能：RAB管理理功能；无线资源管管理功能；；Iu链路管管理功能；；Iu接口用用户平面管管理功能；；移动管理功功能；安全管理功功能；服务和网络络接入功能能。无线接口协协议PhysicalLayerATMAAL5AAL5SSCF-NNISSCOPQ.2150.1AAL2Q.2630.1RANAP无线网络层层传输网络层层控制面传输网络控控制面用户面IuUPProtocolLayerMTP3bSCCPSSCF-NNISSCOPMTP3b传输网络用用户面传输网络用用户面Iu接口综综述—Iu-CS协协议结构无线接口协协议SCCP-SAP宽带No.7信令系系统作为RANAP承载的协协议模型AAL5SSCOPSSCFRANAPMTP3bSCCPATMSAAL-NNI提供无连接接和面向连接接的业务提供消息路路由、鉴别别、分配等业务务用于在CN和RNC之间传送信令消消息，扩展了MTP3的的地址能力力原语电路域的信信令承载无线接口协协议SignalATMAdaptationLayerprotocol——SAALSSCFSSCF:ServiceSpecificCo-ordinationFunctionSSCOP:ServiceSpecificConnectionOrientedProtocolSSCOPAAL5CPCSSSCFSSCOPAAL5CPCSATMnetworkSAAL在信令实体体和SAAL中的SSCOP之间进行原原语的转换换完成SAAL的证实和非证证实数据的传送功能能提供信令链链路，传递信令消消息。SAAL无线接口协协议无线接入网网络应用部部分协议（（RANAP）RANAP--在RNC和CN之间通通过对高层层协议的封封装和承载载为上层业业务提供信信令传输功功能。RANAP功能RAB指配配（RABAssignmentRequest））复位Iu（（RNCReset）RNC重定定位（RelocationRequest）Iu口释放放（IuRelease））寻呼（Paging）位置报告InitialUE层三的直传传消息无线接口协协议ALCAP&IuUP承载控制协协议（ALCAP））AAL2承承载的建立立AAL2承承载的释放放VPI，VCI的闭闭塞VPI，VCI的解解闭AAL2链链路的复位位Iu用户面面协议（IuUP）位于Iu接接口上无线线网络层的的用户平面面内，用来来传输与无无线接入承承载（RAB）绑定定的用户数数据。无线接口协协议PhysicalLayerATMAAL5SSCF-NNISSCOPRANAP无线网络层层传输网络层层控制面传输网络控控制面用户面IuUPProtocolLayerMTP3-BSCTPIPSCCP传输网络用用户面传输网络用用户面PhysicalLayerATMAAL5UDPIPGTP-UM3UAIu接口综综述—Iu-PS协协议结构无线接口协协议提供面向无无连接及面向连接接类业务提供消息选选路、鉴别和分配配等。MTP3bRANAPSCCPATMSAAL-NNI承载RANAP的Iu-PS的TNL用用户面的协协议栈SCCP-SAP原语M3UASCTPUDP/IPAAL5在IP网上传输信令NO.7信令ISUP隧道分组域的信信令承载无线接口协协议GTP-C/GTP-UL2L1UDPIPGTP-U协议：用于对所有用户数据进行封装并进行隧道传输；GTP-C协议：负责传送路径管理、隧道管理、移动性管理和位置管理等相关信令消息，用于对传送用户数据的隧道进行控制。UDP/IP：用于骨干网内的路由选择；L1/L2：底层传输网络相关的协议，底层传输网络可以是ATM、以太网、DDN、ISDN、帧中继等各种传输网络；GTP>P-UGTP－GPRSTunnelingProtocol（GPRS隧道传输协协议）在要传送的的网络层数数据包（如如IP包））之外进行行GTP封封装，以加加入当前移移动用户的的有关信息息（如IMSI等）），并在GTP包之之外用UDP/IP封装上源源GSN和和目的GSN的IP地址，从从而以隧道道的方式将将数据包从从源GSN送到目的的GSN。。无线接口协协议IPOA技技术IPOA(IPOverATM)是在ATM－LAN上传传送IP数数据包的一一种技术。。它规定了利利用ATM网络在在ATM终终端间建立立连接，特特别是建立立交换型虚虚连接(SVC：SwitchedVirtualCircuit)进行IP数据通信信的规范。。IPOA完完成IP地地址到硬件件地址(ATM地址址)的映射射过程，封封装并发送送输出的数数据分组，，接收输入入的数据分分组并将其其发送到对对应的模块块。IPOA在在WCDMA的应用用：在Iub口口，IPOA用于在在RNC和和NodeB之间间建立一条条操作维护护数据的通通道。在Iu-PS口，IPOA用用于承载Iu-PS的用户面面。无线接口协协议IPOA功功能介绍IPOA的的主要功能能有两个：：地址解析析和数据封封装。地址解析－－就是完成成地址绑定定功能。类似以太网网，IP数数据包在ATM网络络上传输也也必须进行行IP地址址绑定，ATM给每每一个连接接的计算机机分配ATM物理地地址，当建建立虚连接接时必须使使用这个物物理地址。。但由于ATM硬件件不支持广广播，所以以在ATM网络中，，每一个LIS配置置至少一个个ATMARPSERVER以完完成地址绑绑定工作。。数据封装：：对于IP数数据包的封封装问题，，目前有下下面两种封封装形式可可以采用：：VC封装：：一条VC用于传输输一种特定定的协议数数据(如IP数据和和ARP数数据)，传传输效率很很高；多协议封装装：使用同同一条VC传输多种种协议数据据，这样必必须给数据据加上类型型字段。无线接口协协议不同点：ATM适配配层不同：：控制面实现现方式不同同：数据传输方方式不同：：Iu－CS与Iu－PS接口协议栈栈比较Iu－CSIu－PS控制面AAL5AAL5用户面AAL2AAL5Iu－CSIu－PS控制面协议基于宽带七号宽带七号或SigtranIu－CSIu－PS控制面协议基于宽带七号宽带七号或SigtranIu接口无线接口协协议PhysicalLayerATMAALType5AALType5SSCF-UNISSCOPQ.2150.1SSCF-UNISSCOPAALType2Q.2630.1ALCAPNodeBApplicationPart(NBAP)无线网络层层传输网络层层无线网络控控制面传输网络控控制面用户面Iub协议议结构无线接口协协议PhysicalLayerATMAAL5AAL5SSCF-NNISSCOPSTC(Q.2150.1)AALType2ALCAP(Q.2630.1)RNSAP无线网络层层传输网络层层控制面传输网络控控制面用户面Iur数据据流MTP3-BSCTPIPM3UASCCPSSCF-NNISSCOPMTP3-BSCTPIPM3UA传输网络络用户面面传输网络络用户面面Iur协协议结构构无线接口口协议RNC无无线网络络控制面面协议RNCCNNodeBUERNCRANAPRNSAPNBAPRRCNBAP：NodeBApplicationPartRANAP:RadioAccessNetworkApplicationPartRNSAP:RadioNetworkSubsystemApplicationPartRRC:RadioResourceControl无线接口口协议NBAPL1L1MACRLCRRCMM/GMMCCSMNBAPTransportLayerTransportLayerTransportLayerMACRLCRRCRANAPRANAPMM/GMMCCSMUuUENodeBRNCCNIubIu…TransportLayerUTRAN控制制面协议议栈无线接口口协议其中PDCP子子层仅用用于PS域业务务RLC造造成根据据业务种种类的不不同，可可以选择择TM、、UM或或者AM工作模模式L1MACRLCPDCPTransportLayerTransportLayerIuUPUuUENodeBRNCCNIubIuL1FPFPTransportLayerMACRLCPDCPIuUP用户数据据TransportLayerUTRAN用户户面协议议栈无线接口口协议课程内容容无线接口口协议无线网络络流程UE的工工作模式式UE有两两种基本本的运行行模式：：空闲模式式UE处于于待机状状态，没没有业务务的存在在，UE和UTRAN之间没没有连接接，UTRAN内没有有任何有有关此UE的信信息；通通过非接接入层标标识如IMSI、TMSI或或P-TMSI等标志志来区分分UE；；连接模式式当UE完完成RRC连接接建立时时，UE才从空空闲模式式转移到到连接模模式；在连接模模式下，，UE有有4种状状态：Cell-DCH,Cell-FACH,Cell-PCH,URA-PCH无线网络络流程UE在连连接模式式下的状状态Cell-DCHUE处于于激活状状态，正正在利用用自己专专用的信信道进行行通信，，上下行行都具有有专用信信道，UTRAN准确确的知道道UE所所位于的的小区中中Cell-FACHUE处于于激活状状态，但但是上下下行都只只有少量量的数据据需要传传输，不不需要为为此UE分配专专用的信信道，下下行的数数据在FACH上传输输，上行行在RACH上上传输，，下行需需要随时时监听FACH上是否否有自己己的信息息，UTRAN准确的的知道UE所位位于的小小区，保保留了UE所使使用的资资源，所所处的状状态等信信息。无线网络络流程UE在连连接模式式下的状状态Cell-PCHUE上下下行都没没有数据据传送，，需要监监听PICH，，以便收收听寻呼呼，因此此UE此此时进入入非连续续接收，，可有效效的节电电。UTRAN准确的的知道UE所位位于的小小区，这这样，UE所所位于的的小区变变化后，，UTRAN需需要更新新UE的的小区信信息。URA-PCHUE上下下行都没没有数据据传送，，需要监监听PICH，，进入非非连续接接收，UTRAN只只知道UE所位位于的URA（（UTRANRegistrationArea，，一个URA包包含多个个小区）），也就就是说，，UTRAN只只在UE位于的的URA发生变变化后才才更新其其位置信信息，这这样更加加节约了了资源，，减少了了信令。。无线网络络流程UE的RRC状状态迁移移(1)RRC建建立连接接，进入入CELL_FACH或CELL_DCH状状态RRC建建立信令令承载网络侧根根据具体体情况，，指示UE进入入专用信信道(DCH)，或或者进入入PCH状态(DRX),或者释释放RRC连接接回到IDLE状态。。URA_PCHCELL_DCHCELL_FACHCELL_PCHIDLEDEADIDLEDEADCELL_DCHCELL_FACHIDLERRC状状态迁移移示意——从IDLE状态进进行迁移移无线网络络流程URA_PCHCELL_DCHCELL_PCHIDLEDEADIDLEDEADCELL_FACHIDLERRC状状态迁移移示意UE的RRC状状态迁移移(2)核心网的的消息通通过RRC信令令承载UE在FACH上接收收下行消消息UE在RACH(PRACH)信道道上发送送上行消消息处于CELL_FACH状态态UE不占占用专用用物理信信道下行侦听听FACH(S-CCPCH)上行占用用公共信信道(PRACH)或或者共享享信道——CELL_FACH状态态无线网络络流程URA_PCHCELL_DCHCELL_FACHCELL_PCHIDLEDEADIDLEDEADCELL_DCHIDLEURA_PCHCELL_PCHCELL_DCHRRC状状态迁移移示意UE的RRC状状态迁移移(3)UE通过过专用信信道与网网络通信信UE在DCH上上接收收下行消消息UE在DCH上上发送送上行消消息进行分组组业务的的数据传传输时，，由于业业务的特特性，在在某些时时间段，，可能没没有业务务流量，，网络侧侧将指示示UE迁迁移到URA_PCH或CELL_PCH状态处于CELL_DCH状态上下行都都占用一一条专用用物理信信道(DPDCH和DPCCH)——CELL_DCH状态无线网络络流程URA_PCHCELL_DCHCELL_FACHCELL_PCHIDLEDEADIDLEDEADCELL_DCHIDLECELL_DCHURA_PCHCELL_PCHCELL_FACHRRC状状态迁移移示意——CELL_PCH和URA_PCH状状态UE的RRC状状态迁移移(4)可以节省省系统资资源此时UE没有激激活的上上行链路路寻呼消息息将使UE重新新进入CELL_FACH/CELL_DCH状状态在CELL_PCH状状态下，，若UE要进行行小区更更新，就就会转移移到CELL_FACH状态态，完成成更新后后重新回回到CELL_PCH状态在URA_PCH状态态下，当当URA改变时时，也同同样会转转移到CELL_FACH状状态完成成更新后后，UE重新回回到URA_PCH。。无线网络络流程开机搜索小区区位置更新新待机RRC连接建立立NAS连接建立立切换小区URA更更新信道重配置RBRAB修修改RAB建建立RRC连接释放放主叫/被被叫发起①②③④⑤⑥⑦⑧⑨UE呼叫叫过程概概述无线网络络流程基本概念念(一)几个概念念：UTRAN,NAS,RABUTRAN：为非接入入层(NAS)提供无无线接入入承载RAB的的建立、、维护、、释放等等服务，，以屏蔽蔽NAS对无线线接入层层特性的的关注。。NAS-NonAccessStratrum可以是当当手机需需要发起起一个业业务时，，由终端端自身发发起，也也可以是是手机响响应CN发起的的寻呼而而发起。。UE通过过RNC建立与与CN的的信令连连接，用用于UE和CN之间NAS消消息的交交互，比比如业务请求求、位置置更新、、鉴权等。UE和CN之间间交互的的信令，，对于RNC而而言，都都是直传传消息。。RNC在在收到第第一条消消息时，，即InitialDirectTransfer消息，，将建立立与CN之间的的信令连连接。无线网络络流程基本概念念(二)RAB-RadioAccessBearer整个UTRAN（包括括RNC、NodeB一直直到UE）为完完成某一一个业务务向上层层提供的的包括各各层协议议实体在在内相互互连接而而形成的的传输通通路，它它在实现现上映射射到Iux承载载、RB以及RL等。。无线网络络流程呼叫流程程UENodeBRNCCNRRCconnectionsetuprequestRRCconnectionsetupRABassignmentrequestRLsetuprequestRLsetupresponseRBsetupRBsetupcompletionPaging(RANAP)Paging(RRC)NASmessageinteraction(servicerequest)RABassignmentresponse无线网网络流流程呼叫流流程第一步步，建建立RRC连接接。起呼时时，首首先由由UE的RRC接收收到非非接入入层的的请求求发送送RRC连连接建建立请请求消消息给给UTRAN，，在该该消息息中包包含被叫UE号号码，，业务务类型型等。UTRAN接收收到该该消息息后，，根据据网络络情况况分配配无线线资源源，并并在RRCCONNECTIONSETUP消息中中发送送给UE，，UE将根根据消消息配配置各各协议议层参参数，，同时时返回回确认认消息息。无线网网络流流程呼叫流流程第二步步，Iu信信令连连接的的建立立。在RRC连连接建建立后后，UE将将向CN发发送业业务请请求。。此时时UE的RRC发送送INITIALDIRECTTRANSFER消息，，在该该消息息中包包含非非接入入层的的信息息（CMSERVICEREQUEST））。RNC接收收到该该消息息后，，RNC的的RANAP发发送INITIALUEMESSAGE，将UE的的非接接入层层消息息透明明转发发给CN，，在该该消息息发送送的同同时建建立Iu信信令连连接。。在Iu信令令连接接建立立后，，UE和CN之之间的的非接接入层层消息息传输输使用用DOWNLINKDIRECTTRANSFER和UPLINKDIRECTTRANSFER消息进进行。。无线网网络流流程呼叫流流程第三步步，RAB的建建立。。UE业业务请请求被被网络络接收收后，，CN将根根据业业务情情况分分配无无线接接入承承载（（RAB））。同同时在在空中中接口口将建建立相相应的的无线线承载载（RB））。RAB建立立的过过程即即是CN为为具体体业务务分配配资源源的过过程。。无线网网络流流程CS注注册UERNCCN(11)RRC_CONNECTION_RELEASE_COMP(10)RRC_CONNECTION_RELEASE(8)IU_RELEASE_COMMAND(9)IU_RELEASE_COMP(7)DOWNLINK_DT(LOCATION_UPDT_ACCEPT)(4)INITIAL_DT(LOCATION_UPDT)(6)DIRECT_TRANSFER(LOCATION_UPDT_ACCEPT)CC(5)CR:INITIAL_UE_MSG(3)RRC_CONNECTION_COMP(2)RRC_CONNECTION_SETUP(1)RRC_CONNRECTION_REQPS附附着8.ISUPIAMUE主主叫UERNSMSC被叫MSC1.RRC连连接建建立6.RRCDT(CallProceeding)3.RRCDT(CMServiceRequest)2.CN信令令链路路建立立4.鉴鉴权权和安安全模模式5.RRCDT(Setup)7.RAB建建立10.ISUPACM11.RRCDT(Alert)12.ISUPANM13.RRCDT(Connect)14.RRCDT(ConnectACK)15.通通话过过程9.CN承载载建立立UE被被叫1.ISUPIAMUERNS被叫MSC主叫MSC4.RRC连连接建建立8.RRCDT(Setup)6.RRCDT(PagingResponse)5.CN信令令链路路建立立7.鉴鉴权权和安安全模模式9.RRCDT(CallConfirm)10.RAB建立立2.Paging3.Paging11.RRCDT(Alerting)12.ISUPACM13.RRCDT(Connected)14.ISUPANM16.通通话过过程15.RRCDT(ConnectACK)建立RRC连接接UENodeBSRNC2.分分配L1L2参参数1.RRCConnectionRequest5.ALCAP建建立并并同步步3.NBAPRLSetupRequest7.RRCConnectionSetupComplete6.RRCConnectionSetup4.NBAPRLSetupResponse1.RRCInitialDirectTransfer建立与与CN的信信令链链路UESRNCCN3.SCCPCC(Success)2.RANAPInitialUEMessageSCCPConnectRequest3.SCCPCJ(Failure)4.RRCDirectTransfer5.RRCDirectTransfer1.1SendAuthenticationInfo4.SecurityModeCommand5.SecurityModeComplete6.SecurityModeComplete3.SecurityModeControl鉴权和安全全模式UERNSMSCServer/VLR1.AuthenticationRequest2.AuthenticationResponseHLR2.1SendAuthenticationInfoAck3.NBAPRLReconfigurePrepareRAB建立立过程UENodeBSRNC1.RANAPRABAssignmentRequest4.NBAPRLReconfigureReadyMSC2.AL