TD-SCDMA系统仿真软件中进行TD网络的OMC配置、调试与实训

1、实训一：TD-SCDMA仿真系统实训一、实训内容1TD-SCDMA的基本原理；2RNC、NodeB设备介绍；3TD-SCDMA仿真系统配置。二、实训目的及要求1掌握TD-SCDMA的基本原理；2熟悉RNC、NodeB设备结构；3掌握TD-SCDMA仿真系统配置、故障排查的方法。计划课时：30课时三、实训仪器计算机（1台）、TD-SCDMA仿真软件（1套）。四、基本原理1TD-SCDMA技术TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）时分同步的码分多址技术，是ITU批准的四个3G标准中的一个标准。其规范的实质性

2、工作主要在3GPP体系下完成，目前最成熟、稳定的规范是R4规范，其基本网络结构如图1-1所示。TD-SCDMA的优点包括：时分双工，无需对称频率，可充分利用零散频段；上行同步，减小非正交干扰，提高系统容量；智能天线和联合检测，降低多址干扰；时分复用，更好支持上下行不对称业务。TD-SCDMA的缺点包括：时分系统的不连续发射特性，抵抗快衰落和多普勒效应的能力低于FDD系统；高速移动环境性能差，目前最高120km/h；智能天线和高速处理芯片的支持，开发难度大，稳定性不易保证。图1-1 R4基本网络结构2TD-SCDMA UTRAN组成及协议图1-2 UTRAN结构UTRAN是TD-SCDMA网络中

3、的无线接入网部分，如图1-2所示。UTRAN由一组无线网络子系统（RNS，Radio Network Subsystem）组成，每一个RNS包括一个RNC和一个或多个NodeB，NodeB和RNC之间通过Iub接口进行通信，RNC之间通过Iur接口进行通信，RNC则通过Iu接口和核心网相连。对于UTRAN协议，可以采取一个通用的协议结构模型来描述，如图1-3所示，包括两层三面（无线网络层和传输网络层，控制平面、用户平面和传输网络控制平面）。其设计思想是要保证各层几个平面在逻辑上彼此独立，这样便于后续版本的修改，使其影响最小化。图1-3 UTRAN通用协议结构模型（1）Iu接口协议Iu接口是连接

4、UTRAN和CN之间的接口，它是一个开放的接口。从结构上来看，一个CN可以和几个RNC相连，而任何一个RNC和CN之间的Iu接口可以分成三个域：Iu-CS（电路交换域）、Iu-PS（分组交换域）和Iu-BC（广播域）。如图1-4所示。图1-4 Iu接口Iu接口主要负责传递非接入层的控制消息、用户信息、广播信息及控制Iu接口上的数据传递等，具体功能如下： RAB（Radio Access Bearer）管理功能：主要负责RAB的建立、修改和释放，并完成RAB特征参数和Uu承载和Iu传输承载参数的映射。 无线资源管理功能：在RAB建立时执行用户身份的鉴定和无线资源状况的分析，并据此接受或拒绝该请求

5、。 连接管理功能：负责UTRAN和CN之间的Iu信令连接的建立和释放，为UTRAN和CN之间的信令和数据传输提供可靠的保证。 用户平面管理功能：基于RAB的特性提供用户平面相应的模式，比如透明模式或支持模式，并根据不同的模式决定其帧结构。 移动性管理：跟踪终端当前位置信息和对终端进行寻呼。 安全功能：在信令和用户数据传输的过程中对其进行加密并校验其完整性；对用户的身份和权限进行审核。（2）Iub接口Iub接口是RNCNodeB之间的接口，用来传输RNC和NodeB之间的信令及无线接口的数据。其协议栈包括无线网络层、传输网络层和物理层等三个平面，如图1-5所示。图1-5 Iub接口Iub接口完成

6、的功能包括：管理Iub接口的传输资源；NodeB逻辑操作维护（O&M）；传输操作维护（O&M）信令；系统信息管理；专用信道控制；公共信道控制；定时和同步管理。3TD-SCDMA的无线接口技术特点TD-SCDMA的多址接入方案是直接序列扩频码分多址（DS-CDMA)，码片速率为1.28Mcps，扩频带宽约为1.6MHz，采用不需配对频率的TDD（时分双工）工作方式（国际上TDD的工作频段为18851920MHz和21102025MHz，国内还有23002400MHz）。它的下行（前向链路）和上行（反向链路）的信息是在同一载频的不同时隙上进行传送的。在TD-SCDMA系统中，其多址接入方式上除具有

7、DS-CDMA特性外，还具有TDMA的特点，因此TD-SCDMA的接入方式也可以表示为TDMA/CDMA。TD-SCDMA的基本物理信道特性由频率、时隙和码决定，其1.6MHz的一个频道上，包含7个常规时隙，每时隙上应用CDMA，分成多个码分信道，码分信道的信息速率与信道编码后的符号速率有关，符号速率由1.28Mchip/s的码速率和扩频因子所决定。上下行的扩频因子在1到16之间，因此各自调制符号速率的变化范围为80K符号/秒1.28M符号/秒。图1-6 TD-SCDMA帧结构示意图TD-SCDMA系统帧结构的设计考虑到对智能天线、上行同步等新技术的支持，一个TDMA帧长为10ms，分成两个5

8、ms子帧，这两个子帧的结构完全相同。每一子帧分成7个常规时隙（时长675微秒）和3个特殊时隙（时长远小于675微秒，不用于传递用户信息，有特殊用途），如图1-6所示。三个特殊时隙分别为DwPTS(下行导频时隙)、G(保护时隙)和UpPTS(上行导频时隙)。在7个常规时隙中，TS0总是分配给下行链路，用于广播系统消息，而TS1总是分配给上行链路。上行时隙和下行时隙之间由转换点分开，在TD-SCDMA系统中，每个5ms的子帧有两个转换点：第一个转换点是下行（DL）到上行（UL）的转换，在TS0和TS1之间；第二个转换点是UL到DL的转换，在TS2和TS5之间灵活选择。通过灵活的配置第二个转换点的位

9、置，可调整上下行时隙的个数，使TD-SCDMA适用于上下行对称及非对称的业务模式。4TD-SCDMA关键技术（1）TDDTD-SCDMA是TDD系统，TDD系统收发信用同一频率，收发使用不同时隙。TDD无需使用对称频段，便于灵活使用频率资源；TDD高效支持非对称上下行数据传输，有效提高频谱利用率；TDD基站终端无需双工器，简化系统设计，降低成本；TDD上下行无线传播环境一致，便于使用智能天线、功率控制等技术，有效降低系统干扰，提高系统性能。（2）上行同步(Uplink Synchronization，ULSC)TD-SCDMA的上行同步就是通过同步调整，使得小区内同一时隙内的各个用户发出的上行

10、信号在同一时刻到达基站。TD-SCDMA是一个同步系统，系统内的基站与基站、基站与移动台之间都是同步的，同步精度可达1/8码片(约97.66ns)。（3）动态信道分配(Dynamical Channel Allocation，DCA)动态信道分配（DCA）就是动态调整无线资源分配，达到降低干扰，均衡负载，确保QoS要求的目的。TD-SCDMA系统中的任何一条物理信道都是通过它的载频/时隙/扩频码/波束的组合来标记的。（4）接力切换(Baton Handover，BHO)接力切换是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一，是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换方法。切换过程经历时间短；切换过程

11、中始终只需一条无线链路，比软切换节省无线资源；切换中上下行分别进行，比硬切换成功率高；可以实现无损伤切换。（5）智能天线、联合检测、自适应功率控制TD-SCDMA是TDD系统，由于TDD上下行无线传播环境比较一致，便于使用智能天线，通过对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角度的估计。（6）多载波方案TD-SCDMA系统高级解决方案：每小区/扇区N个载波，包含一个主载波，N-1个辅载波；所有公共信道均配置于主载波，辅载波仅配置业务信道。五、中兴UTRAN子网设备介绍TD-SCDMA系统由CN（核心网）和UTRAN子网组成，CN由MSC、MGW、SGSN、GGSN组成，UTRAN子网由RNC和N

12、odeB组成（NodeB由BBU和RRU组成）。TD-SCDMA仿真软件只支持UTRAN子网的配置，故下面仅介绍中兴UTRAN子网设备。1ZXTR RNC 功能结构RNC无线网络控制器主要负责无线资源的管理。它通过Iu接口同电路域和分组域核心网相连，同时也负责管理和控制NodeB，并负责空中接口与UE之间的L1以上的协议处理。在无线接入网络中，它处于承上启下的关键地位。RNC与其它设备之间的连接如图1-7所示。图1-7 RNC与其它设备之间的连接图ZXTR RNC单资源框最大可支持7.5万话音用户和7.5万分组域用户，以及最大支持3750爱尔兰话务量或225Mbps数据吞吐量。整个系统可以通过

13、机框和机架的进一步扩展，达到最大100万用户的容量。RNC从功能角度讲，可分为五部分，如图1-8所示：（1）操作维护单元：包括ROMB和CLKG单板。CLKG板负责系统的时钟供给和外部同步功能；ROMB单板负责RNC系统的全局过程处理，负责整个RNC的操作维护代理，各单板状态的管理和信息的搜集，维护整个RNC的全局性的静态数据，ROMB上还可能跑RPU模块，负责路由协议处理。（2）交换单元：由两级交换子系统组成。主要为系统控制管理、业务处理板间通信以及多个接入单元之间业务流连接等提供大容量的、无阻塞的交换功能。一级交换子系统是容量为40Gbps的核心交换子系统，为RNC系统内部各个功能实体之间

14、以及系统之外的功能实体间提供必要的消息传递通道，用于完成包括定时、信令、语音业务、数据业务等在内的多种数据的交互以及根据业务的要求，以及根据不同的用户提供相应的QOS功能。包括交换网PSN和线卡GLI单板，分别完成管理、核心交换网板和线卡功能。在只有两个资源框的配置下，用户面可以不采用一级交换子系统。二级交换子系统由以太网交换芯片提供，一般情况下支持层二以太网交换，根据需要也可以支持层三交换。负责系统内部用户面和控制面数据流的交换和汇聚，包括UIMC、UIMU和CHUB单板。RNC系统内部提供两套独立的交换平面，控制面和用户面。对于控制面数据，因数据流量较小，采用二级交换子系统进行集中汇聚，无

15、需通过一级交换子系统实现交换。对于用户面数据，因数据流量较大，同时为了对业务实现QoS，需要通过一级交换子系统来实现交换和扩展。图1-8 RNC功能单元图（3）接入单元：包括APBE、IMAB、SDTB和DTB单板。接入单元为ZXTR RNC系统提供Iu、Iub和Iur接口的STM-1和E1接入功能。APBE单板是ATM处理板，APBE用于Iu/Iur/Iub接口的ATM接入处理，APBE单板，提供4个STM-1接入，支持622M交换容量。负责完成RNC系统STM-1物理接口的AAL2和AAL5的终结，实现ATM的OAM功能，完成SSCOP和SSCF的处理。IMAB与DTB板一起使用，提供支持

16、IMA的E1接入。每个IMAB板实现30个IMA组的分组能力，实现线速的ATM AAL2和AAL5的分段与重组SAR，实现ATM的OAM功能，完成SSCOP和SSCF的处理，每个DTB单板提供32路E1接口。每块RGUB板提供以太网端口和交换单元的二级交换子系统相连，完成对于PS业务GTP-U协议的处理。每块RUB板提供以太网端口和交换单元的二级交换子系统相连，完成对于CS业务FP/MAC/RLC/UP协议栈的处理和PS业务FP/MAC/RLC/PDCP的处理。（4）处理单元：包括RCB、RUB和RGUB。处理单元实现控制面和用户面上层协议处理。每块RGUB板提供以太网端口和交换单元的二级交换

17、子系统相连，完成对于PS业务GTP-U协议的处理。每块RUB板提供以太网端口和交换单元的二级交换子系统相连，完成对于CS业务FP/MAC/RLC/UP协议栈的处理和PS业务FP/MAC/RLC/PDCP的处理。RCB（控制面）连接在交换单元上，实现RNC系统Iu/Iur/Iub/Uu接口控制面RANAP/RNSAP/NBAP/RRC标准协议信令处理和NO.7信令处理。（5）外围设备监控单元：包括PWRD单板和告警箱ALB。PWRD完成机柜里一些外围单板和环境单板信息的收集，包括电源分配器和风机的状态，以及温湿度、烟雾、水浸和红外等环境告警。PWRD通过RS-485总线接受ROMB的监控和管理。

18、每个机柜有一块PWRD板。告警箱ALB根据系统出现的故障情况进行不同级别的系统报警，以便设备管理人员及时干预和处理。2RNC设备机框按照功能和插箱所使用的背板不同，RNC设备包含3种机框：控制框、资源框、一级交换框。（1）控制框控制框如图1-9所示，提供ZXTR RNC（V3）的控制流以太网汇接、处理以及时钟功能。控制框的背板为BCTC，可以插ROMB、UIMC、RCB、CHUB、GLI和CLKG单板以及这些单板的后插板。图1-9 控制框槽位图（2）资源框资源框如图1-10所示，提供ZXTR RNC（V3）的外部接入和资源处理功能，以及网关适配功能。资源框的背板为BUSN，可以插DTB、RUB

19、、UIMU、RGUB、IMAB和APBE单板以及这些单板的后插板。图1-10 资源框槽位图（3）一级交换框一级交换框如图1-11所示，为ZXTR RNC（V3）提供一级交换子系统，针对用户面数据较大流量时的交换和扩展。交换框的背板为BPSN，可以插GLI，PSN和UIMC单板以及这些单板的后插板。图1-11 一级交换框槽位图3NodeB 的B328在TD-SCDMA系统中由于智能天线的采用，NodeB常采用分布式基站实现，即NodeB由BBU和RRU组成。BBU和RRU之间传输的是基带数据，中频和射频功放部分都放在室外RRU部分处理。BBU和RRU通过光纤传输（1.25Gb/s光纤承载24A&

20、C数据)，工程施工大大简化了。本软件支持的BBU和RRU型号分别为：B328和R04。B328标准机柜如图1-12所示，由机顶走线区、电源插箱、传输插箱（备选）、风扇插箱、上层BCR机框、下层BCR机框及两个BCR机框之间的走线插箱构成。BCR机框放置4类单板完成BBU的功能。（1）系统控制板BCCS它完成的功能包括：l 主控功能：BCCS通过以太网交换系统收集各单板的状态信息，并且执行单板的管理、控制和接收，控制信息通过以太交换网送到各个单板。l 时钟处理功能：接收外来的时钟源进行锁相处理、过滤抖动，并输出时钟，输出的系统时钟送到各单板作为基带和中频处理的时钟。还输出网络侧时钟给两块BIIA

21、单板，作为E1和STM-1的发送时钟。（2）TBPA单板主要由CPU、DSP、FPGA等组成，实现3载波8天线业务数据处理。（3）IIA的全称是Iub Interface over ATM，是B328设备与RNC设备连接的数字接口板，实现与RNC的物理连接。每个IIA支持8个E1、2个STM-1光接口。（4）TORN单板实现BBU与RRU单元的光传输、IQ交换和操作维护信令数据的插入与删除，提供6个1.25G光接口支持RRU单元。每个光口支持24个AxC。图1-12 B328标准机柜从RNC来的业务流和控制流数据，经过Iub接口板IIA的处理后，封装为MAC包。其中业务数据经过BCCS的以太网

22、交换到基带处理板TBPA，由TBPA进行基带处理，然后将处理好的IQ数据经过背板的IQ链路传输到TORN，经过TORN处理后通过光纤传输给RRU，反之亦然。而控制信息则由BCCS通过以太网交换，直接送到各个单板。同理各个单板的操作维护信息也通过以太网直接交换到BCCS上，然后由BCCS通过IIA传到后台。4NodeB 的R04R04主要完成4通道发信功能（即将基带I/Q信号变换成射频信号通过天线发射出去）和4通道收信功能（将天线接收的射频信号变换成基带I/Q信号，送给BBU）。两个RRU组成8天线扇区。R04在网络中的位置如图1-13所示。图1-13 R04的上下文图R04功能模块如图1-14

23、所示，主要包括：接口中频控制子系统（RIIC）、收发信机子系统（RTRB）、低噪放功放子系统（RLPB）、通道腔体滤波器（RFIL）。图1-14 R04的功能模块图在下行方向，数据信号从光纤接口到达RIIC子系统经过RIIC子系统处理后，发送到RTRB子系统，在RTRB子系统经过信号处理、滤波后发送到RLPB子系统，然后到达RFIL子系统后传送到天馈系统；上行方向按反方向处理后数据信息经光纤接口发送给BBU。ZXTR R04硬件还包含：电源子系统、电源防雷子系统和信号防雷保护子系统。信号防雷子系统对主从通讯和干节点输入输出提供防雷保护；电源防雷子系统对电源输入进行防雷防护以及EMI滤波；电源子

24、系统将输入的电源转化为系统内部所需的电源，给系统内部所有硬件子系统或者模块供电。五、实验步骤1启动TD-SCDMA仿真教学软件点击“TD-SCDMA 仿真教学软件”进入主页，菜单上有虚拟机房和虚拟后台。在虚拟机房可以查看RNC、BBU、RRU以及天线的配置。在虚拟后台可以进行数据配置，数据配置时先启动服务器，然后启动客户端，进入数据配置界面。在视图的配置管理界面的UTRAN资源树的OMC下创建UTRAN子网。2数据配置下面以S3/3/3（即三个扇区，每个扇区分配三个载波）为例进行数据配置。（1）RNC数据配置 创建子网：视图配置管理OMC创建TD UTRAN子网子网标识：1 创建TD RNC管

25、理网元：TD UTRAN创建TD RNC管理网元用户标识：TD RNC管理网元RNC标识：1操作维护单板IP地址：129.0.31.1 创建RNC全局资源：配置集创建RNC全局资源用户标识：RNC全局资源移动国家码：460移动网络码：07本局24位信令点编码：14.31.11ATM地址编码方式：NSAPATM地址：第三位改为1 创建机架：设备配置创建快速创建机架小容量机架标准机架1 对机架1各单板（GIPI、ROMB、APBE）的配置：A、GIPI修改接口信息：端口号：1IP个数：2IP：139.1.100.100/139.1.100.102接口掩码：255.255.255.0广播：255.2

26、55.255.255B、ROMB修改接口信息：端口号：1IP个数：1IP：136.1.1.1接口掩码：255.255.255.255广播：255.255.255.255C、APBE修改接口信息：端口号：3IP个数：2IP：20.2.33.3/20.2.33.4接口掩码：255.255.255.0广播：255.255.255.255端口号：1IP个数：1IP：20.2.34.3接口掩码：255.255.255.0广播：255.255.255.255 统一分配IPUDP IP地址：设备配置统一修改IPUDP IP地址RPU接口IP：136.1.1.1需要配置的单板：1/1/14 1/1/16 1/

27、1/17 ATM通信端口配置：局向配置创建ATM通信端口配置通信端口：4、6添加（1/1/6） Iu-CS AAL2路径组配置：局向配置路径组配置用户标识：路径组配置 Iu-CS局向配置：局向配置Iu-CS局向配置基本参数：用户标识：Iu-CS局向配置ATM地址编码：NSAPATM地址编码计划：前三位改为1MGW信令点编码：14.29.5MSC-SERVER信令点编码：14.27.5传输路径信息：路径组编号：1AAL2通道信息：AAL2通道编号：1管理该通道的SMP模块号：11VPI/VCI：2/41宽带信令信息：管理该链路放入SMP模块号：11 Iu-PS局向配置：局向配置Iu-PS局向配置

28、基本参数：用户标识：Iu-PS局向配置ATM地址编码：NSAP24位信令点编码：14.26.5IPOA消息：目的IP地址：20.2.33.3源IP地址：20.2.33.4地址掩码:255.255.255.0IPOA对端通信端口：6VPI/VCI：1/50宽带信令链路消息：信令链路组内编号：1SMP模块号：11通信端口号：6VPI/VCI：1/46 IuB局向配置：局向配置快速创建IuB站型：S3/3/3NodeB数量：1E1数量：5 创建服务小区：NodeB创建服务小区基本参数：用户标识：服务小区1、2、3小区标识：10、11、12本地小区标识：10、11、12NODEB内小区标识：0、1、2

29、小区参数标识：0、1、2位置区码：7服务区码：10路由区码：2载频、时隙和功率配置:频点：2010.8、2012.4、2014(2)手工开动NodeB 创建NodeB：TD UTRAN创建B328管理网元NodeB号：1用户标识：B328提供商：ZTE使用地址：SJZ模块一IP地址：140.13.0.1 创建模块：B328配置集模块用户标识：模块ATM地址：第二十位：1IuB接口联机介质属性：E1同轴电缆 配置机架、机框、单板：设备配置创建机架：B328机架将第二机框内除三块TBPA、一块TORN、一块IIA、一块BCCS单板之外板子删除 IIAE1线维护E1线维护端口号：0、1、2、3、4无复帧 TORN单板光纤维护光口编号：0、1、2、3、4、5光纤编号：0、1、2、3、4、5 TORN射频资源配置光纤编号：