WCDMA无线网络接口和流程教材

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入承承载（RAB）管理理功能RAB的建建立，更改改，释放Iu数据传传输正常数据传传输异常数据传传输UE-CN连接信息息的透明传传输Iu接口功功能（1））21寻呼（Paging)Iu释放安全性模式式控制过载控制公共UEID（IMSI））的管理Iu信令跟跟踪管理Iu接口异异常管理CBS(CellBroadcastService)控制制Iu接口功功能（2））22第二章UTRAN接口协议议和功能Iu接口Iur接口口Iub接口口Uu接口23Iur接口口逻辑模型型24Physical(FullRateE1orSTM1Optical)ATMLowerLayersAAL2AAL5-SAALNNIMTP3-BQ.2150Q.2630Q.AAL2FrameProtocolUnrestrictedDigitalVoiceDataSCCPRNSAPRLC/MACCSBearerControlSignalingRNSAP:RadioNetworkSubsystemApplicationPartIur接口口协议栈结结构25支持RNC间移动性性的基本功功能支持SRNCrelocationRNC间的的CellUpdate和和URAUpdateRNC间寻寻呼报告协议错错误专用信道功功能切换时，在在DRNC中建立、、更改、释释放专用信信道Iur接口上DCH传输块块的传输通过专用测测量报告过过程和过虑虑控制管理理DRNS中的无线线链路RL的管理理，压缩模模式的管理理Iur接口口功能26公共信道功功能Iur接口口上公共传传输信道的建立，删删除，公公共传输信信道用于传传输DRNC中处于于公共信道道状态UE的信息将MAC-d和MAC-c相相分离MAC-d和MAC-c之间间的流控全局资源管管理（GlobalResourceManagement)RNC间公公共测量RNC间NodeB定时信信息传输Iur接口口功能27第二章UTRAN接口协议议和功能Iu接口Iur接口口Iub接口口Uu接口28Physical(FullRateE1orSTM1Optical)ATMLowerLayersAAL2AAL5-SAALUNINBAPQ.2150Q.2630Q.AAL2FrameProtocolRLC/MACRRCMSSignalingCC/MM/RRUnrestrictedDigital/VoicePacketCSBearerPSBearerControlSignalingNBAP:NodeBApplicationPart RRC:RadioResourceControlRLC:RadioLinkControlMAC:MediumAccessControlIub接口口协议栈29公共功能公共传输信信道管理Iub公共信道数数据传输NodeB逻辑O&M（小区区配置，故故障管理，，闭塞等维维护功能））系统信息管管理公共测量资源核查异常管理定时和同步步管理Iub接口口功能（1）30专用功能专用传输信信道管理无线链路（（RL）监监控专用测量管管理定时和同步步管理上行外环功功控Iub专用用数据传输输下行功率漂漂移的平衡衡压缩模式控控制Iub接口口功能（2）31第二章UTRAN接口协议议和功能Iu接口Iur接口口Iub接口口Uu接口32Uu接口协协议栈结构构33传输信道复复用和码组组合信道解解复用码组合传输输信道到物物理信道的的映射宏分集合并并/分发和和软切换执执行传输信道错错误检测，，并向高层层指示FEC编解解码和交织织/去交织织速率匹配功率加权和和物理信道道合并闭环功率控控制开环功控Uu接口L1功能（（1）34调制/解调调和扩频/解扩频率和时间间(chip,bit,slot,frame)同步测量并向高高层指示压缩模式支支持收发分集其他基带处处理功能Uu接口L1功能（（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:媒媒体接入入控制36逻辑信道到到传输信道道的映射根据瞬时数数据速率选选择传输格格式UE内不同同数据流的的优先级处处理动态调度UE之间优优先级处理理公共传输信信道上标示示不同UE在公共传输输信道上，，复用/分分解高层PDU进入入/从传输输块集,该该传输块集集来自/发发送到物理理层在专用传输输信道上，，复用/分分解高层PDU进入入/从传输输块集,该该传输块集集来自/发发送到物理理层业务量测量量动态传输信信道类型切切换加密MAC功能能37{XOR}TransportChannels(L1CharacteristicsDependent)PCHBCHFACHRACHDCHS-CCPCHP-CCPCHPhysicalChannelsPRACHDPDCHLogicalChannels(DataDependent)PCCHDCCHDTCHDecicatedLogicalChannelCipherOnBCCHCCCHCTCHHigherLayerdataPagingSystemInfoSignallingCellBroadcastServiceSignallingandUserdataDTCHDTCHMAC:逻逻辑信道道映射(UE)38通过变更每每TTI(TransmissionTimeInterval,为10ms整数倍)内传送量来来控制瞬时时比特速率率TransportBlock(TB):从逻辑信道道上来的需需要传送的的一个比特特序列TransportBlockSize:TB的大小TransportBlockSet:在一个TTI中传送送的一组TB(从逻逻辑信道上上复用)TransportBlockSetSize:TBS中包包含所有的的比特长度度TransportBlock,TB#1TB#2TB#nTransportBlockSizeTransportBlockSetTransportBlockSetSize=TransportBlockSizexNTransportTimeInterval,TTItMAC:TransportFormationSelection39TFCSTransportFormat(TF)定义TransportBlockSet(TransportBlockSize,TransportBlockSetSize)TrCH#1TFSTFTrCH#2TrCH#3TrCH#4TFCTransportFormatSet(TFS):一个传输信信道可能的的TF集合MAC在每个TTI选择其中的的一个TFTransportFormatCombination(TFC):每个TTI，不同传输信信道选定的的TF的集合TransportFormatCombinationSet(TFCS):定义所有TFC可能的组合合情况这样MAC能够进行不不同传输信信道的动态态传输速率率控制MAC:TransportFormationSelection40AS

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SAP's

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逻辑信道

传输信道

物理信道

RLC:无无线链路路控制41分段、组装装和填充用户数据传传输使用不同的的传输模式式进行差错错纠正顺序传递高高层PDU、复制制检查流量控制序列号检查查（UM））协议错误检检测和恢复复加密挂起/恢复复功能RLC功能能42AS

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传输信道

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SAP's

Control

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Bearers

物理信道

PDCP：：分组数据据转换协议议

BMC：广播多多播控制协协议43映射网络PDU从网网络协议到到RLC协协议头压缩/解解压缩，以以减少上层层数据中的的冗余控制制信息，提提高空中接接口传输效效率TCP/IP(RFC2507)-Non-realtimeIPRTP/UDP/IP(RFC3095,ROHC)inRel4-RealtimeIP(e.g.VoIP)支持无损迁迁移(LosslessSRNSRelocation)缓存、重发发高层数据据PDCP功功能44小区广播消消息存储业务量监测测和CBS(CellBroadcastService)无线资源源请求BMC消息息调度传送BMC消息到UE向上层传送送BMC消消息BMC功能能45

AS

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GC

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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:无无线链路路控制46系统信息广广播管理寻呼/通知知RRC连接接管理（建建立、重建建、维护和和释放）无线承载管管理（建立立、重配置置和释放）），以便为为非接入层层（NAS）提供服服务RRC连接接移动性管管理功能初始小区选选择高层PDU路由请求的QoS控制并并映射到接接入层中不不同的资源源无线资源管管理和控制制RRC功能能（1）47RB，传输输信道，物物理信道的的管理和控控制开环功控SRNSrelocation支持UE测量控控制和测量量报告加密控制，，完整性保保护CBS相关关功能（BMC配置置，CBS无线资源源分配请求求，CBS非连续接接收支持等等）RRC功能能（2）48本章小结本章分别对对UTRAN的四个个接口：Iu、Iur、Iub、Uu接口的协协议功能进进行了介绍绍。49课程内容T第一章UTRAN网络结构构第二章UTRAN接口协议议和功能第三章基基本信令流流程50第三章基基本信令流流程呼叫总体流流程网络启动流流程呼叫流程及及软、硬切切换流程51呼叫总体流流程52第三章基基本信令流流程呼叫总体流流程网络启动流流程呼叫流程及及软、硬切切换流程53.3.BCCH:SystemInformation1.SystemInformationUpdateRequestUENodeBRNCCNNBAPNBAPRRCRRC.4.BCCH:SystemInformationRRCRRC5.BCCH:SystemInformationRRCRRC.2.SystemInformationUpdateResponseNBAPNBAP系统信息广广播流程54第三章基基本信令流流程呼叫总体流流程网络启动流流程呼叫流程及及软、硬切切换流程55CN发送寻寻呼消息，，指定UE与寻呼区区（CN负负责寻呼消消息的重发发）。SRNC根根据UE的的状态发送送相应的寻寻呼消息。。寻呼流程(type1)56CN发送寻寻呼消息，，指定UE与寻呼区区（CN负负责寻呼消消息的重发发）。SRNC根根据UE的的状态发送送相应的寻寻呼消息。。寻呼流程(type2)57UE在CCCH信道道发送RRC建立请请求消息，，带有UE标志、能能力、原因因；SRNC如如果条件满满足，首先先根据需求求配置好NodeB，并建立立与NodeB的通通路；然后在CCCH信道道发送RRC连接建建立消息，，并等候UE从DCCH的响响应。RRC建立立流程(DCH)58当SRNC决定在公公共信道上上建立RRC连接的的时候，就就不需要再再配置NodeB并并建立SRNC与NodeB之间的数数据承载了了，因为都都已经建立立好了。RRC建立立流程(CCCH)59UE与CN之间交换换DT消息息，如鉴权权、业务请请求、连接接建立等。。NAS信令令建立流程程60Iu接口上上的ALCAP建立立过程有多多次，允许许同时建立立多条用户户面的RAB；用户面建立立完毕后，，UE进入入通话过程程。RAB建立立流程(DCH-DCH,同同步)61RAB建立立流程(DCH-DCH,异异步)62RAB建立立流程(RA/FA-RA/FA)63RAB建立立流程(RA/FA-DCH)64RAB修改改流程65传输信道重重配置流程程66物理信道重重配置流程程67被叫流程(RAN)68被叫流程(续1)(RAN)69被叫流程(续2)(RAN)70被叫流程(续3)(RAN)71被叫流程(续4)(RAN)72被叫流程(续5)(RAN)73软切换宏分集："Macrodiversity"isaoperationstateinwhichaUserEquipmentsimultaneouslyhasradiolinkswithtwoormoreUTRANaccesspointsforthesoleaimofimprovingqualityoftheradioconnectionorprovidingseamless活动集：““ActiveSet”SetofradiolinkssimultaneouslyinvolvedinaspecificcommunicationservicebetweenanUserEquipmentandaUTRANaccesspoint软切换相关关概念74NodeBRNCAirBridgeAirBridgeAirBridge软切换流程程示意图75同频–不同码Rake接受/分集合并NodeBRNCAirBridgeAirBridgeAirBridge软切换流程程示意图76同频–不同码RNC分集合并NodeBRNCAirBridgeAirBridgeAirBridge软切换流程程示意图77同频–不同码SRNC分集合并，DRNC透传NodeBAirBridgeAirBridgeAirBridgeServingRNCDriftRNC软切换流程程示意图(SRNC-DRNC)78NodeBAirBridgeAirBridgeAirBridgeServingRNCRNC软切换流程程示意图(SRN迁迁移)79软切换前软切换后软切换示意图CNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeB软切换中软切换流程程示意图（（RNC内内）80DecisiontosetupnewRL7.DCCH:ActiveSetUpdateComplete6.DCCH:ActiveSetUpdateCommandUENodeB(new)SRNCNBAP1.RadioLinkSetupRequestNBAPNBAP2.RadioLinkSetupResponseNBAP3ALCAPIubDataTransportBearerSetupStartRXdescriptionDCH-FP4.DownlinkSynchronisationDCH-FPDCH-FP5.UplinkSynchronisationDCH-FPStartRXdescriptionRRCRRCRRCRRC软切换流程程（RNC内addbranch））81DecisiontodeleteaRL2.DCCH:ActiveSetUpdateComplete1.DCCH:ActiveSetUpdateCommandUENodeB(old)SRNCNBAP3.RadioLinkDeletionRequestNBAPNBAP4.RadioLinkDeletionResponseNBAPRRCRRCRRCRRCStopRXandTx5ALCAPIubTransportBearerrelease软切换流程程（RNC内delbranch））82软切换前软切换后无线链路同同时增加与与删除CNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBCNSRNCRNCNodeBNodeBNodeB软切换流程程示意图（（跨RNC）837.UplinkSynchronisationRNSAPRNSAP1.RadioLinkSetupRequestStartTXdescriptionRNSAPRNSAP4.RadioLinkSetupResponseNBAPNBAP2.RadioLinkSetupRequestNBAPNBAP3.RadioLinkSetupResponseStartRXdescriptionDecisiontosetupnewRLandreleaseoldRLNBAP10.RadioLinkDeletionRequestNBAPNBAP11.RadioLinkReleaseResponseStopRXandTX12.ALCAPIubDataTransportBearerReleaseRRCRRC9.DCCH:ActiveSetUpdateCompleteRRCRRC8.DCCH:ActiveSetUpdateCommand[RadioLinkAddition&Deletion]NBAPUENodeBDriftRNSNodeBServingRNSDriftRNCServingRNCALCAPIurBearerSetup5.ALCAPIubDataTransportBearerSetupDCH-FPDCH-FPDCH-FPDCH-FP6.DownlinkSynchronisation软切换流程程（跨RNC）84硬切换前硬切换后无线链路不不能够同时时保存CNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeB硬切换流程程示意图（（RNC内内）85UENodeBSourceNodeBTargetSRNC8.DCCH:PhysicalChannelReconfigurationComplete6.DCCH:PhysicalChannelReconfiguration1.RadioLinkSetupRequest2.RadioLinkSetupResponse9.RadioLinkDeletionRequest10.RadioLinkDeletionResponse3ALCAPubDataTransportBearerSetup7.RadioLinkFailureIndicationRRCRRCNBAPNBAPNBAPRRCRRCNBAPNBAPNBAPNBAPDecidetohandoverStartRxStartTxDCH-FP4.DownlinkSynchronisationDCH-FPDCH-FP5.UplinkSynchronisationDCH-FPNBAPNBAPNBAP11.ALCAPIubDataTransportBearerRele