3G培训之6WCDMA无线

1、1,WCDMA系统无线接入网络介绍 RAN Ix和高层协议,3G培训资料之五（第二部分）,2,目 录 1、Ix(Iub、Iu和Iur)接口 2、无线通信协议分层介绍 3、呼叫、切换和功率控制流程,3,1、Ix(Iub、Iu和Iur)接口,4,WCDMA无线接入网络系统（RAN）由一组通过Iu连到核心网（CN）的无线网络子系统（RNS）组成。 一个RNS由一个基站控制器（RNC）和一个或多个基站Node B组成。 RNC和Node B之间通过Iub接口连接。UE通过空中接口（Uu）接入RNS。,无线接入网络总体描述,5,RNC 负责管理控制同一RNS内的小区资源，为移动用户提供接入控制和无线资源

2、分配功能，并为控制信令和各种业务提供无线接入承载。 Node B可处理1个或多个小区，包含可选的宏分集功能，通过空中接口Uu与移动终端接口。,Node B 和RNC功能回顾,6,Ix 接 口 综 述,Ix接口包含Iub，Iur，Iu三大接口，分别用于NodeB和RNC，RNC和RNC，以及RNC和CN之间的互连，并支持业务数据流和信令流在其上的传输。 与GSM不同，Ix接口都是开放的接口。Ix在协议结构上分为无线网络层和传输网络层。无线网络层实现所有与WCDMA无线接入网络相关的功能，传输网络层实现一种标准传输技术，与无线网络层特定功能无关。 3GPP Ix接口协议结构如下图。,7,Ix 协

3、议 结 构 图,8,Iub 接 口,Iub为RNC和NodeB之间的开放接口，控制面应用协议是NBAP，用 户面处理协议为Iub-FP。 Iub接口在WCDMA无线接入网中的地位类似于GSM BSS中的Abis口， 它实现如下功能： Iub接口传输资源管理Node B逻辑操作维护 特定操作维护传输的实现系统信息管理 公共信道传输管理专用信道传输管理 共享信道传输管理定时与同步管理 NBAP协议由一组为完成以上功能而设计的RNC与Node B之间消息 交互流程组成。Iub-FP协议是一种数据传输帧协议。该协议按空中接 口（Uu）的传输时间间隔（TTI）将传输信道上数据块组帧，由传输 网络层传输到

4、Iub接口的对端，或从传输网络层接收数据帧，按协议 规范帧为传输块。,9,目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下，NodeB与RNC 之间一般采用以下两种物理传输方式： E1（含IMA方式） STM-1光传输 在逻辑上，Iub接口采用ATM PVC来承载控制面消息（AAL5）和用户面数（AAL2）。,Iub 接 口,10,Iu接口,Iu为RNC和CN之间的开放接口，控制面应用协议是RANAP，用户面处理协议为Iu-UP。Iu接口包括两个域：Iu-CS和Iu-PS。Iu-CS域连接RNC和CN的电路域，为电路数据业务如话音、ISDN数据业务提供传输承载；Iu-PS为RNC与CN之间的分组数据业

5、务如IP、X.25等提供传输承载。,11,Iu接口在WCDMA无线接入网中的地位类似与GSM中的A接口，它具有如下功能： 无线接入承载（RAB）管理 无线资源管理 速率适配 Iu链路管理 Iu用户面管理 移动性管理 安全性管理 业务及网络接入功能 RANAP协议由一组为完成以上功能而设计RNC与CN之间消息交互流程组成。Iu-UP 协议用于传输与RAB关联的数据流，支持两种传输方式：透明传输方式和预定义SDU大小支持模式。,Iu接口,12,目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下，CN与RNC之间一般采用SDH传输如：STM-1/STM-4/STM-16等。 由于CN存在CS和PS两个域，CS

6、数据采用PVC+AAL2方式承载；PS数据采用IPOA+GTP-U方式传送分组数据。RNC和CN之间的信令连接由SCCP链路承载。,Iu接口,13,Iur接口,Iur为具有相邻小区的两个RNC之间的开放接口，控制面应用协议是RNSAP，用户面处理协议为Iur-FP。 在WCDMA无线接入网中引入一个开放的接口-Iur的主要目的是当一个与网络处于连接态的UE在不同小区（可以属于不同RNC）之间移动时由无线接入网络（多个RNS组成）通过该接口传递信令和数据来跟踪和保持该UE的各种信息（UE上下文）和数据通路，而不是频繁地由UE和CN重新建立连接，即CN尽可能只关心业务本身而不关心UE在无线接入网中

7、的位置。 目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下， RNC之间一般采用STM-1光传输。两个RNC可以物理直联，也可以通过CN成网。,14,2、无线通信协议分层介绍,15,Uu（空中接口）总体描述,16,无线资源控制层（RRC）是层3（L3）最下面的一个子层，属于控制面。它与每个下层协议实体（PDCP、BMC、RLC、MAC和PHY）之间都存在一个控制服务接入点（SAP）。RRC通过这些控制SAP配置和控制这些下层协议实体。因此RRC是整个空中接口协议的控制核心。 L2包括PDCP、BMC、RLC、MAC，其中PDCP、BMC仅位于用户面，RLC被分成控制面和用户面两部分。RLC与MAC之间

8、的SAP体现为逻辑信道；MAC与物理层之间的SAP体现为传输信道。 若以Uu接口为分界线，两端的协议栈功能是不对称的。 这里只讨论Uu接口的RRC、RLC和MAC层无线接入网侧（网络侧）协议栈，其它层如L3的CC|、MM、PDCP、BMC、物理层协议以及所有协议UE侧另作介绍。,Uu（空中接口）总体描述,17,RRC层介绍,RRC是Uu接口的核心，它负责对整个空中接口资源的分配和控制，负责对下层协议直接控制。RRC在Node B和RNC上都有分布，但完成的功能有所不同。RRC主要有以下几部分的功能： 系统广播和通知 无线资源分配 移动性管理 测量的管理和控制 系统接入和拥塞控制 对下层协议的配

9、置和控制,18,RRC消息流程分为以下几类： RRC连接管理流程，包括：系统信息广播流程、UE寻呼流程 和信令连接流程; 无线承载控制流程，包括：无线承载、传输信道和物理信道的控制流程; RRC移动性管理流程，包括：小区更新、URA更新和硬切换等流程; 测量流程; 通用流程。,RRC层介绍,19,无线资源管理策略,从本质上说，WCDMA是一个自干扰系统，影响系统接入能力的最重要的是码资源和发射功率两种无线资源。因此，对于商用WCDMA系统来说，无线资源管理策略尤其重要。无线资源管理的策略包括： 切换策略，包括软切换和硬切换。 接纳控制，避免系统性能严重下降。 无线承载控制，动态进行信道配置和切

10、换。 码资源分配策略。 功率控制算法。,20,L2介绍-RLC,RLC由三种模式的实体组成：透明模式实体、非确认模式实体和确认模式实体。,透明模式,非确认模式,21,确认模式,1RLC连接建立/释放 2透明数据传输业务 分段和重组 用户数据传送 3非确认数据传输业务 分段和重组 串接 用户数据传送 4确认数据传送业务 分段和重组 串接 用户数据传送 纠错 高层PDU顺序传送 重复检测 流量控制 协议错误检测和恢复 5服务质量（QoS）设定 6不可恢复错误通知 7高层消息多点传送,RLC向上层提供的服务,22,信道结构介绍,逻辑信道结构,传输信道结构,23,信 道 结 构 介 绍,逻辑信道位于R

11、LC和MAC层之间，属于控制面传输控制信令消息的逻辑信道称为控制逻辑信道；位于用户面传输用户业务数据的逻辑信道为业务逻辑信道。 传输信道位于MAC层和物理层之间，分为公共传输信道和专用传输信道。公共传输信道为小区内所有UE共同使用；专用传输信道仅为特定UE使用。,24,L2介绍-MAC,右图说明了UTRAN侧MAC实体的互连关系。相应于小区内每一个UE存在一个MAC-d，每一个MAC-d又与小区的MAC-sh和MAC-c相关。MAC-c和MAC-sh位于控制RNC（controlling RNC），MAC-d位于服务RNC（serving RNC）。MAC控制SAP用于RRC向UE所属MAC实

12、体传送控制信息。,25,L2介绍-MAC,26,MAC层提供的功能：,逻辑信道与传输信道的映 基于瞬时源速率为传输信道选择适当的传输格式 同属一个UE的不同数据流的优先级处理 通过动态调度实现不同UE的优先级处理 DSCH和FACH上不同用户的数据流之间的优先级处理 在公用传输信道上标识不同的UE 高层PDU和经公共传输信道上接收/发送的传输块之间的复用/解复用,L2介绍-MAC,27,L2介绍-MAC,MAC层提供的功能：,高层PDU和经专用传输信道上接收/发送的传输块之间的复用/解复用 业务量监视 链路资源监视 高层信令路由 对等MAC实体信令连接维护 动态传输信道类型切换 加密 RACH

13、 接入业务类别选择,28,3、呼叫、切换和功率控制流程,29,3.1呼叫建立过程 3.1.1 UE起呼 3.1.2UE被呼 3.2 呼叫释放过程 3.3 切换过程 3.3.1软切换 3.3.2硬切换 3.4功率控制过程,30,呼叫建立过程-UE起呼,用户拨号,发起呼叫请求 UE的NAS层向AS层发起RRC连接建立指示 RRC连接建立 NAS信令连接建立 RAB建立 呼叫成功 UE与CN之间数据传送,31,呼叫建立过程示意图,UE,CN,RNC,NodeB,RRC连接建立,RAB建立,用户拨号,地面资源及 空中资源分配,Allocate RNTI,Select L1 and L2 paramet

14、er,32,RRC连接建立,RRC连接在协议层中的位置 RRC连接建立消息交互 RRC连接建立流程详细说明,33,RRC连接在协议层中的位置,34,RRC连接建立消息交互,RRC连接建立成功,RRC连接建立失败,35,Allocate RNTI,Select L1 and L2 parameter,36,NAS信令连接建立,RRC Connection Establishment,37,RAB建立,Allocate RNTI,Select L1 and L2 parameter,ALCAP Iub Data Transport Bearer Setup,ALCAP Iu Data Transp

15、ort Bearer Setup,38,UE呼叫流程-UE被呼,RRC连接建立,RAB建立,39,UE发起的呼叫建立过程 用户拨号,发起呼叫请求 UE侧RRC接收NAS层呼叫请求 UE向RNC发起RRC连接建立请求,建立RRC连接 建立NAS信令连接 建立RAB承载 呼叫建立成功,传输用户数据 UE被呼 CN通过RNC向UE发起呼叫请求 UE接收呼叫信息,并发起RRC连接请求 其它过程与UE被呼相同,呼叫建立过程总结,40,呼 叫 释 放,用户终止业务 UE向CN发送链路拆除请求 Iu口资源释放 RAB释放 信令RB释放,41,呼叫释放过程所示意图,UE,CN,RNC,NodeB,用户终止业务

16、,Direct Transfer,Iu Release Command,Iu Release Complete,信令RB释放,RAB释放,42,切换过程-软切换,软切换特点 软切换分类 软切换过程 软切换过程示意图 NodeB内的软切换 NodeB间的软切换 不同RNC之间的软切换,43,软切换特点,切换前后UE所在小区的频率相同; 同时存在多条无线链路; 在切换过程中,始终存在无线链路,链路不中断; 在切换过程中,业务不中断.,44,增加无线链路 删除无线链路 增加并删除无线链路,软切换分类,45,软切换过程,UE移动,造成无线链路的质量变差; UE对相邻小区进行测量,并将测量结果传送给RN

17、C; RNC根据测量结果选择一个合适的小区,若该小区与以前的小区频率相同,则可以进行软切换; RNC在该小区建立一条新的无线链路,此时UE与RNC之间存在多条无线链路; 删除以前的无线链路(也可以不删除); 软切换过程完成.,46,NodeB内的软切换-切换过程示意图,47,同一RNC不同NodeB之间的软切换,RNC,NodeB,CELL,CELL,UE,NodeB,切换后,48,不同RNC之间的软切换,RNC,NodeB,CELL,CELL,UE,NodeB,切换前,T_RNC,RNC,NodeB,CELL,CELL,UE,NodeB,切换中,T_RNC,RNC,NodeB,CELL,CE

18、LL,UE,NodeB,切换后,T_RNC,49,切换过程-硬切换,硬切换概念 同一NodeB内不同小区间的硬切换 不同NodeB内的硬切换 不同RNC间的硬切换,50,硬切换,UE与UTRAN之间链路的频点发生改变,切换在异频小区之间进行; 切入小区不支持宏分集; 模式改变(TDD与FDD之间的切换); 切换过程中仅有一条正常无线链路; 业务出现短暂的中断,触发条件:,特点:,51,UE移动,造成无线链路的质量变差; UE对相邻小区进行测量,并将测量结果传送给RNC; RNC根据测量结果选择一个合适的小区,若该小区与以前的小区 频率不同,模式不同,或该小区不支持宏分集,则进行硬切换; 在所选小区与目标RNC之间建立无线链路; 对物理信道进行重配置; 以前的无线链路失