TD-SCDMA系统协议(TD-020040202).ppt

24 944 24,课程标题, 副课程标题,cp rnc01-1000 iub接口数据配置,td-scdma 系统协议,课程目标,了解td-scdma系统的网络结构 了解td-scdma的几个概念 掌握td-scdma系统的网络协议 掌握ue的工作状态,课程内容,第一章 utran系统结构和基本概念 第二章 utran地面接口 第三章 utran空中接口,umts的总体结构,cn：core network utran：universal terrestrial radio access network ue：user equipment,utran的基本结构,rns:radio network subsystem。 utran由多个rns组成。 utran各接口：iub、iur、iu、uu,utran接口的一般协议结构,uu接口协议结构,uu 接口协议sap,gc-sap（通用控制）： 系统信息广播（information broadcast），通过周期性重复发送来保证可靠性 。 nt-sap（通知）： 寻呼（paging） dc-sap（专用服务）： 连接建立与释放（establishment/release of a connection），在连接建立期间，能够传输initial message； 信息传输服务（information transfer service），消息按序、非重复、非丢失传送；实现消息的优先级处理。,uu 接口协议,无线协议分为三个层次：由l1、l2、l3组成，其中l1、l2终结在utran；l3分布在utran和cn； l2由mac、rlc、bmc、pdcp组成； mac：media access control rlc :radio link control bmc：broadcast and multicast control ，为bc域协议 pdcp：packet data converge protocol，为ps域协议。 对于业务面： ps域业务经过pdcp/rlc/mac/phy实体； cs域业务经过rlc/mac/phy实体； bc域业务经过bmc/rlc/mac/phy实体； l3包括rrc，nas。其中，rrc属于as层,终结在utran；,rnc无线网络控制面处理协议,nbap ： node b application part ranap：radio access network application part rnsap：radio network subsystem application part rrc ： radio resource control,控制面协议结构,cm：connection management mm：mobile management gmm：gprs mobile management sm：session management,用户面协议结构,utran的功能,用户数据传输 系统接入控制 接入允许控制 拥塞控制 系统消息广播 无线信道的加密和解密 移动性管理功能 切换管理 srnc重定位 寻呼 ue定位,utran的功能（续）,无线资源的管理和控制 无线资源配置与操作 无线环境的测量 连接的建立与释放 无线承载的分配和重分配 rf功率控制 tdd的上行同步 广播和多播功能 跟踪功能,基本概念,几个概念：rab、rb、rl rab：radio access bearer rb：radio bearer rl：radio link,基本概念： crnc,crnc是对于某一个nodeb或小区而言的； 直接和某nodeb相连接，对该nodeb资源的使用进行控制的rnc叫做该nodeb的control rnc； 一个nodeb有并且只有一个crnc crnc对其控制的所有nodeb资源进行合理的分配和使用,基本概念： srnc和drnc,srnc和drnc是对于某个具体的ue而言的，是一个逻辑概念 对某个ue来说，在与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和cn的连接中，与cn没有连接，仅为ue提供资源的rnc叫该ue的drnc 处于连接状态下的ue有并且只有一个srnc，可以有0个或多个drnc,基本概念：ue工作模式,ue有两种操作模式：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之间无连接，utran内没有任何有关此ue的信息，由非接入层标识，如：imsi、tmsi、p-tmsi等来区分ue； 连接模式：当ue完成rrc连接建立时，ue才从空闲模式转到连接模式 在连接模式下有四种状态:cell-dch cell-fach cell-pch ura-pch,ue在连接模式下的状态,cell-dch ue分配专用的物理信道，正在利用自已专用的物理信道进行通信，上下行都有专用信道，srnc准确知道ue所在的小区。 cell-fach ue还没有分配到专用物理信道，可以使用rach/fach来传送信令或少量的用户数据 ue在下行方向将连续监视fach传输信道，而在上行方向可以使用rach 随时发起接入过程。 ue可以建立一个或多个dsch或usch传输信道。 utran可以根据ue最后一次所执行的小区更新过程，知道ue当前所在的小区。,ue在连接模式下的状态,cell-pch ue与utran之间没有专用的物理信道连接。 ue可以通过bch、fach使用下行物理信道，但ue不可以使用任何上行物理信道。 ue为了减少功耗，使用drx（非连续接收）方式通过所分配的寻呼指示信道（pich）去监听pch信道。 utran根据ue上次在cell-pch状态下执行的最后一次小区更新过程，知道ue当前所在的小区。,ue在连接模式下的状态,ura-pch ue与utran之间没有专用的物理信道连接。 ue可以通过bch、fach使用下行物理信道，但ue不可以使用任何上行物理信道。 ue为了减少功耗，使用drx（非连续接收）方式通过所分配的寻呼指示信道（pich）去监听pch信道。 utran根据ue上次在ura-pch状态下执行的最后一次ura更新过程，知道ue当前所在的ura。,rrc子层：rrc状态迁移,本章内容回顾,本章主要介绍了 rab、rb、rl基本概念 crnc、srnc、drnc概念 rrc状态迁移,课程内容,第一章 utran系统结构和基本概念 第二章 utran地面接口 第三章 utran空中接口,iu接口概述,iu接口的功能：无线接入承载的建立、维护和释放过程；系统内切换、系统间切换、系统间改变和srns重定位过程；与特定ue无关的通用过程；ue和cn之间nas信令消息的传递过程等。,iu接口协议的功能,无线接入承载（rab）的管理功能 rab的建立、修改和释放 映射到uu承载的rab特性 映射到iu传输承载的rab特性 iu接口的无线资源管理 广播信息管理 对无线资源的接入允许控制 iu链路管理：包括atm vc管理、aal2建立和释放、aal5管理、gtp-u隧道管理等管理,iu接口协议的功能（续）,iu用户面管理 移动性管理 切换和重定位 位置信息更新 安全性保障：包括加密和完整性管理 协调功能,iu-cs协议结构,iu-ps协议结构,iu-bc协议结构,iu 接口-alcap,接入链路控制应用部分：主要对无线网络层的命令，如建立、保持和释放数据承载作出反应，实现对用户面aal2连接的动态建立、维护、释放和控制等功能。 alcap协议包含两部分： q.2630.2（connection signalling）动态的在iu接口上建立和释放aal2连接、分配和取消aal2资源 q.2150.1（stc）是基于mtp的aal2信令传输转换器，是透传、拥塞报告、根据上层有关参数的信息完成链路选择功能,ranap协议服务,通用控制服务 ： 与rnc和逻辑cn域之间的整个iu接口实例有关，通过通用控制sap接入cn，使用iu信令承载提供的无连接信令来传递 通告服务： 与特定的ue或规定区域的所有ue有关，通过通告sap接入cn，使用iu信令承载提供的无连接信令传递 专用控制服务： 与一个特定的ue有关，通过专用控制sap接入cn。提供这些服务的ranap功能与ue的iu信令连接相关联，使用iu信令承载提供的面向连接信令来实现,ranap协议主要功能,srnc重定位 将srnc的功能和相关的iu资源(rab和信令连接)从一个rnc中转移到另一个rnc中，srns重定位包括源rnc向cn请求重定位和cn向目标rnc请求为重定位分配资源两个主要过程。同时，在srns重定位过程中源rnc也可以通知cn取消重定位。 rab管理 进行rab的建立、修改和释放的管理，rnc可以申请释放rab和修改rab的qos。 srns上下文传送 此功能用于在进行分组数据传递过程中发生系统间改变时，将snrs上下文由rnc传递给cn,ranap协议主要功能（续）,iu资源释放 包括请求释放rab，释放所有iu资源，请求释放所有iu资源 iu接口控制 iu接口上的过载控制，复位iu，一般错误状态的报告 向rnc发送ue标识 cn可以给rnc发送ue common id (永久的nas ue 识别) 寻呼用户 cn具有寻呼ue的能力,ranap协议主要功能（续）,ue和cn之间传送nas消息 将初始nas信令消息从ue透明传送给cn和在ue和cn之间透明地nas信令消息，包括初始ue消息和直接传输两个过程 控制utran中的安全模式 用于发送密钥给utran，并设置安全操作模式 控制位置报告 允许cn 设置模式使utran报告ue的位置 位置报告 将实际的ue位置信息从rnc传送到cn,iu无线网络层用户平面协议,iu up用来传递与无线接入承载有关的用户数据。 iu up协议的操作模式有两种： 透明模式（trm）：是为那些除用户数据传送之外，不再需要从iu up协议中获取任何其他信息的rab设置的。 支持模式（smpsdu）：是为那些除用户数据传送之外，还需要从iu up协议中获取任何其他信息的rab设置的。,iu up无线网络层用户平面协议,支持模式iu up协议层组成 帧处理 过程控制 速率控制: 对iu up在下行链路上的可控速率集内允许发送的最大速率进行控制。 初始化: 用于运行在预定义sdu大小支持模式下所必需的初始化信息交换。 时间对准: 通过控制iu接口的下行数据到达rnc的时间来实现时间对准。 非接入层数据流的特性功能,iub接口协议结构,iub接口协议的功能,iub 传输资源的管理： nodeb的逻辑o&m：逻辑om是与控制逻辑资源(信道、小区等)相关的信令。 系统信息管理：系统信息由crnc发送给node b，crnc可要求node b去自动建立和更新与此node b相关的系统信息。 公共信道的业务管理：公共信道需要由rnc控制，典型的如对rach和fach信道的控制，以及对在广播控制信道上广播的信息和在寻呼信道上发送控制和请求的信息的控制 专用信道的业务管理 定时和同步管理：主要包括传输信道的同步、node b与rnc之间的同步以及不同的node b之间的同步管理功能。,nodeb的逻辑o&m信息,iub链路管理：pvc管理和aal5管理 小区配置管理：小区建立、删除、重配置 无线网络性能管理：公共测量 资源事件管理：阻塞、解阻塞 公共传输信道管理：公共传输信道建立、删除、重配置 无线网络配置校准：审核,iub在nodeb中的逻辑模型,nodeb的逻辑模型,ncp：nodeb control port nccp： nodeb communication control port cell的基本属性 local cell 的基本属性 公共传输信道：fach、rach、pch 专用传输信道：dch nodeb通信上下文及其属性,nbap基本过程与功能映射,小区配置管理 用来对rnc内的逻辑小区进行管理，包括小区建立，小区重配置，小区删除过程。 公共传输信道管理 包括公共传输信道建立、重配置、删除过程。rnc通过这此过程对node b中各小区的公共传输信道资源进行管理。包括s-ccpch，pich, prach, fach, pch, rach 系统信息管理 系统信息更新过程，更新小区内通过p-ccpch信道发送的小区广播信息。 资源事件管理 管理逻辑小区内的频点、时隙、信道等资源，包括闭塞资源，解闭塞资源，资源状态指示过程,nbap基本过程与功能映射(续),配置校准 逻辑小区与本地小区之间的资源进行审核，包括审核请求，审核，复位过程。 公共资源测量 是对无线网络性能的管理，包括公共测量初始化，包括公共测量报告，公共测量终止，公共测量失败过程。 无线链路管理 用于控制ue和nodeb之间的空口资源，包括无线链路建立，无线链路增加，无线链路删除，非同步的无线链路重配置，同步的无线链路重配置准备，同步的无线链路重配置提交，同步的无线链路重配置取消，无线链路抢占过程。 无线链路监视 包括无线链路失败，无线链路恢复过程,nbap基本过程与功能映射(续),专用资源测量 专用测量初始化，专用测量报告，专用测量终止，专用测量失败 物理共享信道管理 在小区为hspa小区时，会启用此功能，过程包括物理共享信道重配置,nbap过程,公共过程 ue无线链路建立，小区配置，公共传输信道管理，公共测量，物理共享信道管理，配置校准 专用过程 ue无线链路增加，删除，重配置，无线链路监视，专用测量,iub用户平面协议,数据传递过程 控制过程 节点同步过程：用来获取rnc的rfn与node b的bfn的差值。主要用于检测正常上下行链路的偏差值，这个差值用于rnc和nodeb间的传输信道同步 。 dl传输信道同步过程： rnc的下行业务帧能够及时在uu接口上得到发送。,iub用户平面协议,rnc和nodeb节点同步：,rfn：rnc frame number bfn：node b frame number,iub接口传输信道同步,cfn： connect ion frame number sfn： system frame number toa：time of arrive,iub接口传输信道同步,下行fp帧中cfn的含义：该帧在空口发送时刻的sfn所对应的cfn。 nodeb判断当前下行帧是否合适的标准：nodeb接收到rnc的配置接收窗口参数后，就很清楚在特定时刻应该收到特定cfn的下行帧。如果收到的下行帧的cfn有误，则计算toa并出发调整过程。 上行cfn的填充方法：nodeb收到上行帧后，根据在uu接口上收到的第一个无线帧的sfn计算cfn。,iub接口定时调整,无线链路传输承载建立或重配置时，rnc在node b配置一个接收窗，以便监视数据帧是否在接收窗内达到。如果在窗外到达，则nodeb需要向rnc发送定时调整控制帧，其中包含toa。 rnc在收到定时调整控制帧后，将根据toa作为调整的根据，将其后的dl data frame发送时间提前或者滞后一定时间，以便下行帧准确的落在node b接收窗口内。,本章内容回顾,本章主要介绍了 iu接口和ranap iub接口和nbap,课程内容,第一章 utran的系统结构和基本概念 第二章utran的地面接口 第三章utran的空中接口,uu接口l1功能,传输信道的前向纠错码的编译码 传输信道和编码组合传输信道的复用/解复用 编码组合传输信道到物理信道的映射 物理信道的调制/扩频和解调/解扩 频率和时钟（码片、比特、时隙和子帧）同步 开环/闭环功率控制,uu接口l1功能（续）,rf处理 速率匹配 无线特性测量，包括fer、sir、干扰功率等 上行同步控制 上行和下行波束成形（智能天线） ue定位（智能天线）,mac子层: 概述,mac子层: 逻辑结构,主要是在物理层提供的传输信道和向rlc层提供服务的逻辑信道之间进行信道映射，同时也为传输信道选择合适的传输格式（tf）,mac子层: 逻辑结构,mac子层: 功能,mac层最基本的功能为逻辑信道到传输信道上的映射关系。同时为了高效的传输数据，在mac层还需要完成数据的调度发送的功能。另外mac层还可能对业务流量及质量进行测量、对rlc层没有加密的数据进行加密。 mac的数据调度主要有：ue之间的数据流优先级处理、ue内的数据流优先级处理、传输信道tf选择、rach信道上的asc选择、传输信道上传输块的复用解复用以及传输信道类型切换。,mac子层: 信道结构和映射,逻辑信道分为两类： 控制信道 bcch 广播系统控制信息 pcch 传输寻呼信息 ccch 在网络和终端之间传送控制信息 dcch 在网络和终端之间传送专用控制信息 shcch 网络和终端之间传送控制信息 业务信道 ctch 用来向全部或部分ue传送用户信息 dtch 专门用于一个ue传送用户信息,传输信道,专用信道 dch,专用传输信道,随机接入信道 rach 前向接入信道 fach 广播信道 bch 寻呼信道 pch 上行共享信道 usch 下行共享信道 dsch,公共传输信道,mac子层: 信道结构和映射,传输格式选择,主要是在物理层提供的传输信道和向rlc层提供服务的逻辑信道之间进行信道映射，同时也为传输信道选择合适的传输格式（tf）,tf中动态因子由mac根据实际情况选择，体现了mac的调度和流控功能。而半静态因子由rrc配置，体现了传输信道数据在空口上的质量保证。,传输格式选择,根据瞬时速率为每个传输信道选择适当的传输格式 对于固定速率，或者速率变化很慢的业务，在配置传输信道时，可以只配置一个tf，而对于速率变化快的业务，在配置传输信道时，可以配置多个tf。 rrc为每一个逻辑信道分配一个绝对优先级。优先级的范围从高到低依次为18。mac根据该优先级来选择tfc，使得最高优先级的数据得到最快的传输。,asc选择,ue在rach上发送上行数据时，需要发起随机接入过程。 为了提供不同的rach使用优先级，rach物理资源（即上行同步码）可以被划分为不同的接入业务级别（asc）。可以将多个asc或全部asc分配给同一个上行同步码(sync_ul)。 asc表示在rach信道上向物理层提交数据的服务等级。asc0的服务等级最高，以下依次降低。服务等级越高，数据被提交的概率就越大。,rlc子层：概述,rlc层模式,rlc主要是为用户和控制数据提供分段和重传业务，保证数据的有效传输。 rlc分为三种模式tm、um、am模式,rlc子层：模型,rlc子层：功能,分段/重组 级联 填充 错误纠正 高层pdu的顺序发送 流量控制 复制检查 协议错误检查与恢复 加密 暂停/继续功能,pdcp子层: 概述,pdcp子层：功能,ip数据流的头压缩和解压缩：头压缩方法依赖于特殊网络层、传输层或上层协议组合，如：tcp/ip and rtp/udp/ip。 用户数据的传输，在nas层和rlc层之间传送数据。 支持无损srns重定位：通过保持pdcp帧序号，来支持srns重定位。,bmc子层: 概述,bmc子层：功能,小区广播消息的存储 监控小区广播的业务流量，计算所需的传输速率，并申请合适的ctch/fach资源。 在小区广播业务（cbs）时进行无线资源请求。 bmc消息的调度 将小区广播消息传递给上层nas（ue侧）,rrc子层: 概述,rrc子层：主要功能,广播由非接入层(核心网)提供的信息 广播与接入层相关的信息 建立、维护和释放ue和utran之间的一个rrc连接 建立、重新配置和释放无线承载 分配、重新配置和释放用于rrc连接的无线资源 rrc连接移动功能 控制所需的qos ue测量的报告和对报告模式的控制,rrc子层：主要功能（续）,外环功率控制 寻呼 加密控制 空闲模式控制 慢速动态信道分配 完整性保护 初始小区选择和重选 cbs控制,rrc子层：rrc与底层的交互,rrc层模型,rrc过程： rrc连接管理-系统消息,系统消息来源于核心网及rnc，并在基站周期性地重复发送。系统信息块由同类型的系统信息元素组成，在bcch逻辑信道上发送 系统信息在cell或是plmn范围内广播,rrc过程： rrc连接管理-系统消息,系统信息块树状结构,系统消息块,sib1 包含nas系统信息和ue在空闲与连接模式下使用的各类定时器和计数器 sib2 包含ura信息,系统消息块,sib3 包含小区选择和重选参数 sib4 包含ue在连接模式下的小区选择和重选参数,系统消息块,sib5 包含小区公共物理信道的配置参数,系统消息块,sib6 包含ue在连接模式下的小区公共和共享物理信道的配置参数 sib7 包含快速变化的参数 sib8 包含小区中静态的cpch信息，仅用于fdd sib9 包含小区中cpch信息，仅用于fdd sib10 包含ue的dch由drac过程控制的信息，仅用于fdd sib11 包含小区中测量控制信息 sib12 包含连接模式下ue测量控制信息 sib13 包含ansi-41有关信息,系统消息块,sib14 包含公共和专用物理信道上行外环控制参数，仅用于 tdd sib15 包含基于ue是我或者ue辅助的定位方法的有关信息 sib16 包含无线承载、传输信道和物理信道参数，这些参数将存在ue中，在ue切换到utran时使用 sib17 包含连接模式下配置共享物理信道的快速变化参数，仅用于tdd sib18 包含邻近小区的plmn标识,寻呼概述,寻呼分两种类型：paging type1 和 paging type2 paging type 1 用于在寻呼控制信道（pcch）上对处于空闲模式、cell_pch或ura_pch状态下的ue进行公共寻呼。 paging type 2 用于在专用信道（dcch）上对处于cell_dch或cell_fach的ue进行专用寻呼。 paging消息包含的参数有：cn 域指示、imsi、tmsi、p-tmsi、寻呼原因、drx循环长度系数、寻呼区域等信息，根据寻呼原因不同，消息内容有所不同。,寻呼原因,来自核心网的寻呼 cn需要与ue建立联系，以便开始传输数据和信令，对于cn发起的寻呼，utran可以完成寻呼协调，以便决定发送寻呼消息的类型。 utran发起的寻呼 utran在cell_pch或ura_pch状态下对一个ue寻呼，以触发小区更新过程或通知其随后的下行动作，通知在空闲模式、cell_pch或ura_pch状态下的ue读取更新的系统信息。,rrc过程：rrc连接管理-rrc连接建立,该过程是为了在ue和utran之间建立一个连接。,初始直传,在上行链路上使用初始直传过程来建立一个信令连接。它也用来在无线接口上承载一个初始上层（非接入层）消息。,直传消息,上行直传：在上行链路方向上，使用上行直传过程来在无线接口上承载属于某一信令连接的所有连续的上层（nas）消息。 下行直传：在下行链路方向上，使用下行直传过程来在无线接口上承载上层（nas）消息。,rb定义,rb即无线承载，它是rlc层为ue和utran间传输信令和数据而提供的承载。,rb分类,系统有rb0至rb32，分为两类，其中rb0至rb4是srb，用于传输信令，其它用于传输业务。 信令无线承载（srb）：用于控制平面信令，srb通常在rrc连接建立期间建立，可以建立3个或4个srb。 srb0：用于承载使用ccch逻辑信道，并且使用rlc tm模式的上行消息和使用rlc um模式的下行消息，如rrc connection request和rrc connection setup消息。当小区激活后，rnc和ue各自在本地建立好rb0 srb1：用于承载使用dcch逻辑信道，并且使用rlc um模式的消息，如rrc connection release消息 srb2：用于承载使用dcch逻辑信道，并且使用rlc am模式以及不带nas信令的消息，如rrc connection setup complete和radio bearer setup消息等。 srb3和srb4：用于承载使用dcch逻辑信道，并且使用rlc am模式以及带nas信令的消息，如initial direct tranfer、uplink direct transfer和downlink direct transfer消息。 无线承载（rb）用于实现用户平面的一个无线接入承载(rab)或其子流,rb建立过程,rb建立过程,rb setup 消息参数,rb重配过程,该消息用来重配置与qos 改变相关的参数。该过程也可以改变mac的复用、重配置传输信道和物理信道。 当ue进行rnc之间切换，cn之间切换的时候，会用到此流程。,rrc过程：移动性过程,该过程是在连接模式下utran保持对ue位置的跟踪。 主要过程包括： 小区更新： 重新进入ura_pch或cell_pch状态的服务区域后通知utran； 依靠定期小区更新； 小区重选后更新utran中ue所驻留的当前小区的信息； ura更新 srnc重定位 切