WCDMA无线网络接口和流程教材

WCDMA无线网络接口和流程1第一页，共九十四页。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第二页，共九十四页。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3第三页，共九十四页。UTRAN UMTSTerrestrialRadioAccessNetworkCN CoreNetworkUE UserEquipmentIuUTRANUEUuCNUMTS体系结构4第四页，共九十四页。RNSRNCRNSRNCCoreNetworkNodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIubUTRAN体系结构5第五页，共九十四页。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6第六页，共九十四页。TEMTUTRANCNIuEDGENODECNGatewayTEUMTSUTRAFDD/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7第七页，共九十四页。UE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-PCH8第八页，共九十四页。UE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。9第九页，共九十四页。CELL_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10第十页，共九十四页。UE在连接模式下的状态Cell-PCH

UE上下行都没有数据传送，需要监听PICH，以便收听寻呼，因此UE此时进入非连续接收，可有效的节电。

UTRAN准确的知道UE所位于的小区，这样，UE所位于的小区变化后，UTRAN需要更新UE的小区信息。URA-PCH

UE上下行都没有数据传送，需要监听PICH，进入非连续接收，UTRAN只知道UE所位于的URA（UTRANRegistrationArea，一个URA包含多个小区），也就是说，UTRAN只在UE位于的URA发生变化后才更新其位置信息，这样更加节约了资源，减少了信令。11第十一页，共九十四页。ServingRNC与DriftRNCCNSRNCDRNCIuIur在WCDMA系统中，由于Iur接口的引入而产生了SRNC/DRNC的概念。SRNC和DRNC都是对于某一个具体的UE来说的,是逻辑上的一个概念。简单的说，对于某一个UE来说，其与CN之间的连接中，直接与CN相连，并对UE的所有资源进行控制的RNC叫该UE的SRNC。UE与CN之间的连接中，与CN没有连接，仅为UE提供资源的RNC叫该UE的DRNC。处于连接状态的UE必须而且只能有一个SRNC，可以有0个或者多个DRNC12第十二页，共九十四页。CRNCCRNCIubNodeBCellCellCellNodeB...CNIuCRNC是对于某一个NodeB(或者Cell)来说的直接和某NodeB相连接，对该NodeB资源的使用进行控制的RNC叫该NodeB的ControlRNC一个NodeB有且只能有一个CRNCCRNC对其控制的所有NodeB的资源进行合理的分配和使用13第十三页，共九十四页。SourceRNC与TargetRNCCNCNSourceRNCTargetRNCServingRNCIuIuIurRNCSRNSRelocation就是将某个UE的SRNC的角色由一个RNC转到另外一个RNC的过程.SRNSRelocation前，该UE的SRNC(ServingRNC)叫SourceRNC，即将承担SRNC角色的目标RNC叫TargetRNC.SourceRNC和TargetRNC是在一次SRNSRelocation过程中对于不同RNC的称谓.14第十四页，共九十四页。思考题UTRAN网络具有哪些接口？UE具有哪些工作模式？ServingRNC、DriftRNC、CRNC、SourceRNC、TargetRNC的区别是什么？15第十五页，共九十四页。本章小结本章主要介绍了UTRAN网络的一些基本知识。16第十六页，共九十四页。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17第十七页，共九十四页。第二章UTRAN接口协议和功能Iu接口Iur接口Iub接口Uu接口18第十八页，共九十四页。Iu接口体系结构19第十九页，共九十四页。Physical(FullRateE1orSTM1Optical)ATMLowerLayersAAL2AAL5-SAALNNIMTP3-BIPQ.2150Q.2630Q.AAL2FrameProtocolUnrestrictedDigitalVoiceDataSCCPRANAPUDPGTP-UPacketBearerCSBearerPSBearerControlSignalingRANAP:RadioAccessNetworkApplicationPartIu接口协议栈结构20第二十页，共九十四页。移动性管理功能位置区报告SRNSRelocationRNC间硬切换和系统间切换无线接入承载（RAB）管理功能RAB的建立，更改，释放Iu数据传输正常数据传输异常数据传输UE-CN连接信息的透明传输Iu接口功能（1）21第二十一页，共九十四页。寻呼（Paging)Iu释放安全性模式控制过载控制公共UEID（IMSI）的管理Iu信令跟踪管理Iu接口异常管理CBS(CellBroadcastService)控制Iu接口功能（2）22第二十二页，共九十四页。第二章UTRAN接口协议和功能Iu接口Iur接口Iub接口Uu接口23第二十三页，共九十四页。Iur接口逻辑模型24第二十四页，共九十四页。Physical(FullRateE1orSTM1Optical)ATMLowerLayersAAL2AAL5-SAALNNIMTP3-BQ.2150Q.2630Q.AAL2FrameProtocolUnrestrictedDigitalVoiceDataSCCPRNSAPRLC/MACCSBearerControlSignalingRNSAP:RadioNetworkSubsystemApplicationPartIur接口协议栈结构25第二十五页，共九十四页。支持RNC间移动性的基本功能支持SRNCrelocationRNC间的CellUpdate和URAUpdateRNC间寻呼报告协议错误专用信道功能切换时，在DRNC中建立、更改、释放专用信道Iur接口上DCH传输块的传输通过专用测量报告过程和过虑控制管理DRNS中的无线链路RL的管理，压缩模式的管理Iur接口功能26第二十六页，共九十四页。公共信道功能Iur接口上公共传输信道的建立，删除，公共传输信道用于传输DRNC中处于公共信道状态UE的信息将MAC-d和MAC-c相分离MAC-d和MAC-c之间的流控全局资源管理（GlobalResourceManagement)RNC间公共测量RNC间NodeB定时信息传输Iur接口功能27第二十七页，共九十四页。第二章UTRAN接口协议和功能Iu接口Iur接口Iub接口Uu接口28第二十八页，共九十四页。Physical(FullRateE1orSTM1Optical)ATMLowerLayersAAL2AAL5-SAALUNINBAPQ.2150Q.2630Q.AAL2FrameProtocolRLC/MACRRCMSSignalingCC/MM/RRUnrestrictedDigital/VoicePacketCSBearerPSBearerControlSignalingNBAP:NodeBApplicationPart RRC:RadioResourceControlRLC:RadioLinkControl MAC:MediumAccessControlIub接口协议栈29第二十九页，共九十四页。公共功能公共传输信道管理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接口功能（1）30第三十页，共九十四页。专用功能专用传输信道管理无线链路（RL）监控专用测量管理定时和同步管理上行外环功控Iub专用数据传输下行功率漂移的平衡压缩模式控制Iub接口功能（2）31第三十一页，共九十四页。第二章UTRAN接口协议和功能Iu接口Iur接口Iub接口Uu接口32第三十二页，共九十四页。Uu接口协议栈结构33第三十三页，共九十四页。传输信道复用和码组合信道解复用码组合传输信道到物理信道的映射宏分集合并/分发和软切换执行传输信道错误检测，并向高层指示FEC编解码和交织/去交织速率匹配功率加权和物理信道合并闭环功率控制开环功控Uu接口L1功能（1）34第三十四页，共九十四页。调制/解调和扩频/解扩频率和时间(chip,bit,slot,frame)同步测量并向高层指示压缩模式支持收发分集其他基带处理功能Uu接口L1功能（2）35第三十五页，共九十四页。

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:媒体接入控制36第三十六页，共九十四页。逻辑信道到传输信道的映射根据瞬时数据速率选择传输格式UE内不同数据流的优先级处理动态调度UE之间优先级处理公共传输信道上标示不同UE在公共传输信道上，复用/分解高层PDU进入/从传输块集,该传输块集来自/发送到物理层在专用传输信道上，复用/分解高层PDU进入/从传输块集,该传输块集来自/发送到物理层业务量测量动态传输信道类型切换加密MAC功能37第三十七页，共九十四页。{XOR}TransportChannels(L1CharacteristicsDependent)PCHBCHFACHRACHDCHS-CCPCHP-CCPCHPhysicalChannelsPRACHDPDCHLogicalChannels(DataDependent)PCCHDCCHDTCHDecicatedLogicalChannelCipherOnBCCHCCCHCTCHHigherLayerdataPagingSystemInfoSignallingCellBroadcastServiceSignallingandUserdataDTCHDTCHMAC:逻辑信道映射(UE)38第三十八页，共九十四页。通过变更每TTI(TransmissionTimeInterval,为10ms整数倍)

内传送量来控制瞬时比特速率TransportBlock

(TB):从逻辑信道上来的需要传送的一个比特序列TransportBlockSize:TB的大小TransportBlockSet:在一个TTI中传送的一组TB(从逻辑信道上复用)TransportBlockSetSize:TBS中包含所有的比特长度TransportBlock,TB#1TB#2TB#nTransportBlockSizeTransportBlockSetTransportBlockSetSize=TransportBlockSizexNTransportTimeInterval,TTItMAC:TransportFormationSelection39第三十九页，共九十四页。TFCSTransportFormat(TF)定义TransportBlockSet(TransportBlockSize,TransportBlockSetSize)TrCH#1TFSTFTrCH#2TrCH#3TrCH#4TFCTransportFormatSet(TFS):一个传输信道可能的TF集合MAC在每个TTI选择其中的一个TFTransportFormatCombination(TFC):每个TTI，不同传输信道选定的TF的集合TransportFormatCombinationSet(TFCS):

定义所有TFC可能的组合情况这样MAC能够进行不同传输信道的动态传输速率控制MAC:TransportFormationSelection40第四十页，共九十四页。

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逻辑信道

传输信道

物理信道

RLC:无线链路控制41第四十一页，共九十四页。分段、组装和填充用户数据传输使用不同的传输模式进行差错纠正顺序传递高层PDU、复制检查流量控制序列号检查（UM）协议错误检测和恢复加密挂起/恢复功能RLC功能42第四十二页，共九十四页。

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逻辑信道

传输信道

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SAP's

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物理信道

PDCP：分组数据转换协议

BMC：广播多播控制协议43第四十三页，共九十四页。映射网络PDU从网络协议到RLC协议头压缩/解压缩，以减少上层数据中的冗余控制信息，提高空中接口传输效率TCP/IP(RFC2507) -Non-realtimeIPRTP/UDP/IP(RFC3095,ROHC)inRel4 -RealtimeIP(e.g.VoIP)支持无损迁移(LosslessSRNSRelocation)缓存、重发高层数据PDCP功能44第四十四页，共九十四页。小区广播消息存储业务量监测和CBS(CellBroadcastService)无线资源请求BMC消息调度传送BMC消息到UE向上层传送BMC消息BMC功能45第四十五页，共九十四页。

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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:无线链路控制46第四十六页，共九十四页。系统信息广播管理寻呼/通知RRC连接管理（建立、重建、维护和释放）无线承载管理（建立、重配置和释放），以便为非接入层（NAS）提供服务RRC连接移动性管理功能初始小区选择高层PDU路由请求的QoS控制并映射到接入层中不同的资源无线资源管理和控制RRC功能（1）47第四十七页，共九十四页。RB，传输信道，物理信道的管理和控制开环功控SRNSrelocation支持UE测量控制和测量报告加密控制，完整性保护CBS相关功能（BMC配置，CBS无线资源分配请求，CBS非连续接收支持等）RRC功能（2）48第四十八页，共九十四页。本章小结本章分别对UTRAN的四个接口：Iu、Iur、Iub、Uu接口的协议功能进行了介绍。49第四十九页，共九十四页。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50第五十页，共九十四页。第三章基本信令流程呼叫总体流程网络启动流程呼叫流程及软、硬切换流程51第五十一页，共九十四页。呼叫总体流程52第五十二页，共九十四页。第三章基本信令流程呼叫总体流程网络启动流程呼叫流程及软、硬切换流程53第五十三页，共九十四页。.3.BCCH:SystemInformation1.SystemInformationUpdateRequestUENodeBRNCCNNBAPNBAPRRCRRC.4.BCCH:SystemInformationRRCRRC5.BCCH:SystemInformationRRCRRC.2.SystemInformationUpdateResponseNBAPNBAP系统信息广播流程54第五十四页，共九十四页。第三章基本信令流程呼叫总体流程网络启动流程呼叫流程及软、硬切换流程55第五十五页，共九十四页。CN发送寻呼消息，指定UE与寻呼区（CN负责寻呼消息的重发）。SRNC根据UE的状态发送相应的寻呼消息。寻呼流程(type1)56第五十六页，共九十四页。CN发送寻呼消息，指定UE与寻呼区（CN负责寻呼消息的重发）。SRNC根据UE的状态发送相应的寻呼消息。寻呼流程(type2)57第五十七页，共九十四页。UE在CCCH信道发送RRC建立请求消息，带有UE标志、能力、原因；SRNC如果条件满足，首先根据需求配置好NodeB，并建立与NodeB的通路；然后在CCCH信道发送RRC连接建立消息，并等候UE从DCCH的响应。RRC建立流程(DCH)58第五十八页，共九十四页。当SRNC决定在公共信道上建立RRC连接的时候，就不需要再配置NodeB并建立SRNC与NodeB之间的数据承载了，因为都已经建立好了。RRC建立流程(CCCH)59第五十九页，共九十四页。UE与CN之间交换DT消息，如鉴权、业务请求、连接建立等。NAS信令建立流程60第六十页，共九十四页。Iu接口上的ALCAP建立过程有多次，允许同时建立多条用户面的RAB；用户面建立完毕后，UE进入通话过程。RAB建立流程(DCH-DCH,同步)61第六十一页，共九十四页。RAB建立流程(DCH-DCH,异步)62第六十二页，共九十四页。RAB建立流程(RA/FA-RA/FA)63第六十三页，共九十四页。RAB建立流程(RA/FA-DCH)64第六十四页，共九十四页。RAB修改流程65第六十五页，共九十四页。传输信道重配置流程66第六十六页，共九十四页。物理信道重配置流程67第六十七页，共九十四页。被叫流程(RAN)68第六十八页，共九十四页。被叫流程(续1)(RAN)69第六十九页，共九十四页。被叫流程(续2)(RAN)70第七十页，共九十四页。被叫流程(续3)(RAN)71第七十一页，共九十四页。被叫流程(续4)(RAN)72第七十二页，共九十四页。被叫流程(续5)(RAN)73第七十三页，共九十四页。软切换宏分集："Macrodiversity"isaoperationstateinwhichaUserEquipmentsimultaneouslyhasradiolinkswithtwoormoreUTRANaccesspointsforthesoleaimofimprovingqualityoftheradioconnectionorprovidingseamless活动集：“ActiveSet”SetofradiolinkssimultaneouslyinvolvedinaspecificcommunicationservicebetweenanUserEquipmentandaUTRANaccesspoint软切换相关概念74第七十四页，共九十四页。NodeBRNCAirBridgeAirBridgeAirBridge软切换流程示意图75第七十五页，共九十四页。同频–不同码Rake接受/分集合并NodeBRNCAirBridgeAirBridgeAirBridge软切换流程示意图76第七十六页，共九十四页。同频–不同码RNC分集合并NodeBRNCAirBridgeAirBridgeAirBridge软切换流程示意图77第七十七页，共九十四页。同频–不同码SRNC分集合并，DRNC透传NodeBAirBridgeAirBridgeAirBridgeServingRNCDriftRNC软切换流程示意图(SRNC-DRNC)78第七十八页，共九十四页。NodeBAirBridgeAirBridgeAirBridgeServingRNCRNC软切换流程示意图(SRN迁移)79第七十九页，共九十四页。软切换前软切换后软切换示意图CNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeB软切换中软切换流程示意图（RNC内）80第八十页，共九十四页。DecisiontosetupnewRL7.DCCH:ActiveSetUpdateComplete6.DCCH:ActiveSetUpdateCommandUENodeB(new)SRNCNBAP1.RadioLinkSetupRequestNBAPNBAP2.RadioLinkSetupResponseNBAP3ALCAPIubDataTransportBearerSetupStartRXdescriptionDCH-FP4.DownlinkSynchronisationDCH-FPDCH-FP5.UplinkSynchronisationDCH-FPStartRXdescriptionRRCRRCRRCRRC软切换流程（RNC内addbranch）81第八十一页，共九十四页。DecisiontodeleteaRL2.DCCH:ActiveSetUpdateComplete1.DCCH:ActiveSetUpdateCommandUENodeB(old)SRNCNBAP3.RadioLinkDeletionRequestNBAPNBAP4.RadioLinkDeletionResponseNBAPRRCRRCRRCRRCStopRXandTx5ALCAPIubTransportBearerrelease软切换流程（RNC内delbranch）82第八十二页，共九十四页。软切换前软切换后无线链路同时增加与删除CNSRNCRNCNodeBNodeBNodeBCNSRNCRNCNodeBNodeBNodeB软切换流程示意图（跨RNC）83第八十三页，共九十四页。7.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（跨RNC）84第八十四页，共九十四页。硬切换前硬切换后无线链路不能够同时保存CNSRNCNodeBNodeBCNSRNCNodeBNodeB硬切换流程示意图（RNC内）85第八十五页，共九十四页。UENodeBSourceNodeBTargetSRNC8.DCCH:PhysicalChannelReconfigurationComplete6.DCCH:PhysicalChannelReconfiguration1.RadioLinkSetupRequest2.RadioLinkSetupResponse9.RadioLinkDeletionRequest10.RadioLinkDeletionResponse3ALCAPubDataTransportBearerSetup7.RadioLinkFailureIndicationRRCRRCNBAPNBAPNBAPRRCRRCNBAPNBAPNBAPNBAPDecidetohandoverStartRxStartTxDCH-FP4.DownlinkSynchronisationDCH-FPDCH-FP5.UplinkSynchronisationDCH-FPNBAPNBAPNBAP11.ALCAPIubDataTransportBearerRelease硬切换流程（RNC内）86第八十六页，共九十四页。硬切换前硬切换后无线链路不能够同时保存CNSRNCRNCNodeBNodeBCNSRNCRNCNodeBNodeB硬切换流程示意图（跨RNC）87第八十七页，共九十四页。RNSAPRNSAP1.RadioLinkSetupRequestUENodeBSourceNodeBTargetRNC