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,WCDMA无线网络信令流程,2,课程目标,了解UTRAN的网络结构了解UTRAN的一些基本概念了解无线侧的基本信令流程,学习完本课程，您将能够：,3,课程内容,T,第一章UTRAN网络结构和协议栈第二章UTRAN基本概念第三章基本信令流程,4,UTRAN在网络中的位置,5,WCDMA网络拓扑,6,UTRANUMTSTerrestrialRadioAccessNetworkCNCoreNetworkUEUserEquipment,UMTS体系结构,7,UTRAN体系结构,8,UU协议结构,9,Iu-CS域协议结构,10,Iu-PS域协议结构,11,Iub接口协议结构,12,Iur接口协议结构,13,思考题,UTRAN网络具有哪些接口？,14,课程内容,T,第一章UTRAN网络结构和协议栈第二章UTRAN基本概念第三章基本信令流程,15,基本概念（1）,UTRAN：为非接入层（NAS）提供无线接入承载RAB的建立，维护、释放等服务，以屏蔽NAS对于无线接入层特性的关注几个概念：UTRAN,RAB，RB，RL,16,基本概念（2）,RAB：Theservicethattheaccessstratumprovidestothenon-accessstratumfortransferofuserdatabetweenUserEquipmentandCN。RB：Theserviceprovidedbythelayer2fortransferofuserdatabetweenUserEquipmentandServingRNCRL：AradiolinkisalogicalassociationbetweensingleUserEquipmentandasingleUTRANaccesspoint.Itsphysicalrealizationcomprisesoneormoreradiobearertransmissions,17,基本概念（3）,QoS从理论上讲，只有终端用户才能真正感知网络端对端服务的质量。演化到网络层次，就是每个服务层次必须能够提供满足特定质量要求的服务。,18,基本概念（4）,Iu接口消息RABassignmentrequest消息里包含了UMTSservice要求RABservice提供的QoS信息。RABservice：在终端和CN节点间提供满足要求的信令和用户数据的传输，它的质量依赖于无线接口的特性，随着UE的移动能不断调整以保持需要的QoS。RBservice：为适应在RAB服务中使用不同的错误保护机制，需要下层的RB服务来实现。,19,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-PCH,20,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-FACHUE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。,21,UE在连接模式下的状态,Cell-PCHUE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-PCHUE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。,22,UE状态示意图,23,ServingRNC与DriftRNC,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DRNC,24,CRNC,CRNC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,25,SourceRNC与TargetRNC,SRNSRelocation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.,26,本章小结,本章重点介绍了UTRAN的一些基本概念。,27,课程内容,T,第一章UTRAN网络结构和协议栈第二章UTRAN基本概念第三章基本信令流程,28,第三章基本信令流程,小区建立系统消息广播寻呼呼叫IMSIATTACH/DETACH切换动态信道配置,29,小区建立（1）,30,小区建立（2）,小区建立的基本步骤说明：在SAAL链路层发起建立NCP和CCP，其中NCP（NodeBControlPort）承载NBAP公共过程消息，CCP(CommunicationControlPort）承载NBAP专用过程消息，一个NodeB只能建立一个NCP，可以有多个CCP；NBAP的公共过程消息和专用过程消息可以参考协议3GPP25.433NodeB小区资源核查，为建立小区做准备；逻辑小区建立；建立小区的公共传输信道，包括RACH/FACH/PCH；建立公共传输信道IUB接口承载FP，及FP承载AAL2PATH；IUB接口FP同步过程；IUB接口节点同步过程。,31,小区建立（3）,32,第三章基本信令流程,小区建立系统消息广播寻呼IMSIATTACH/DETACH呼叫切换动态信道配置,33,系统消息广播,34,系统消息概述,MIB：包含PLMN标识及SB(scheduleblock)/SIB(systeminfoblock)的调度信息SB1：包含SIB的调度信息SB2：包含SIB的调度信息SIB1：包含NAS层的系统信息和UE定时器/计数器SIB2：包含URA的信息SIB3：包含用于小区选择和重选的参数SIB4：包含了连接模式下用于小区选择和重选的参数SIB5：包含用于小区公共物理信道配置的参数SIB6：包含了连接模式下用于小区公共物理信道配置的参数SIB7：包含上行链路干扰和动态持续电平等信息SIB8：包含小区中的CPCH信道的静态信息SIB9：包含小区中的CPCH信道的动态信息SIB10：包含动态资源分配控制过程（DRAC）的信息SIB11：包含测量控制信息SIB12：包含了连接模式下的测量控制信息SIB13：包含ANSI-41系统信息SIB14：包含TDD模式下的信息SIB15：包含用于定位业务的信息SIB16：包含从别的系统切换到UTRAN所需要的预配置信息SIB17：包含连接模式下共享物理信道的配置信息（TDD）SIB18：包含邻近小区PMN信息注：橙色部分是当前实现的系统消息。,35,系统消息解析分析（1）,Systeminfotype1NAS层系统消息CS域DRX周期长度系数：K6，则DRX周期为2k=26=64TTI=640msPS域DRX周期长度系数：K6，则DRX周期为2k=26=64TTI=640msUE在连接模式下的定时器和计数器常数/UE在空闲模式下的各种定时器常数。,36,系统消息解析分析（2）,Systeminfotype2URA表示列表,37,系统消息解析分析（3）,Systeminfotype3包含小区选择和重选参数Qhyst2sSintrasearchSintersearchSinterRatsearchQqualminQrxleminTreselectionMaxAllowedUETXpower,38,系统消息解析分析（4）,Systeminfotype5包含以下公共物理信道特性参数及其对应的公共传输信道配置信息PICHAICHPCCPCHPRACHSCCPCH,39,系统消息解析分析（5）,Systeminfotype7ULinterference：开环功控使用Preamble_Initial_Power=PrimaryCPICHDLTXpower-CPICH_RSCP+ULinterference+ConstantValueDynamicpersistencelevel:定义了PRACH的不同ASC的动态坚持因子。它和参数Persistencescalingfacter一起确定ASC的随即接入参数:persistencevalue.ExpirationTimeFactor:UE对SIB7的更新周期。取值范围:(2,4,8,16,32,64,128,256)times.目前配置为16times，即周期为4096/16=32TTI=320ms.,Systeminfotype11UE在IDLE状态下的同频、异频、异系统的邻区和测量配置信息，用于UE在IDLE状态下的小区重选。,40,第三章基本信令流程,小区建立系统消息广播寻呼呼叫IMSIATTACH/DETACH切换动态信道配置,41,CN发起的寻呼,42,CN发起的寻呼,UTRAN发寻呼类型1还是寻呼类型2是由UTRAN根据UE的状态来决定的。UE在空闲态、CELL_PCH、URA_PCH状态下会以DRX的方式监视寻呼信道。如果UE处于CELL_FACH和CELL_DCH状态下，UTRAN下发的寻呼消息类型是寻呼类型2，其它状态下是寻呼类型1。,43,UTRAN发起的寻呼,当系统消息发生改变时，UTRAN为了通知处在空闲模式、CELL_PCH和URA_PCH状态下的UE进行系统消息更新，会触发寻呼过程，以使UE读取更新后的系统信息。为了触发处于CELL_PCH，URA_PCH状态下的UE进行状态迁移（比如迁移到CELL_FACH状态），UTRAN会进行一次寻呼流程，作为对该寻呼的一种应答形式，UE会相应的发起一次小区更新或URA更新。,44,IUR口的寻呼,用于SRNC寻呼驻留在DRNC中的UE,45,第三章基本信令流程,小区建立系统消息广播寻呼呼叫IMSIATTACH/DETACH切换动态信道配置,46,呼叫概述,WCDMA呼叫的基本过程包括RRC连接建立，IU口信令连接建立，鉴权，安全模式，RAB建立等基本过程，在这些基本过程之间包含NAS层信令，其中鉴权和安全模式是可选过程。附上主叫的无线网络层信令流程跟踪文件，对应RNC版本BSC6800V100R002C03B092,47,RRC连接建立,UE处于空闲模式下，当UE的非接入层请求建立信令连接时，UE将发起RRC连接建立过程。每个UE最多只有一个RRC连接。RRC连接建立主要是配置RAN侧的信令通道。,48,Iu口信令连接建立,在Iu口，无线网络层信令报告RANAP消息和NAS层消息，NAS层消息在RANAP中表现为直传消息。IU口信令连接是指SCCP连接建立。,49,鉴权、安全模式,鉴权用于CN和UE的合法性验证；安全模式包括加密和完整性保护。完整性保护的主要目的是使用规律变化的参数和发出的数据经过一定规则的运算得到一个MAC-I，接收端维护一套相同的参数在收到数据时使用相同规则得到一个XMAC-I，如果MAC-I和XMAC-I相同说明双方参数和数据都是相同的，收发过程是完整的。否则接收端必须丢弃收到的数据，信令连接可能会释放。加密的主要目的是采用规律变化的参数对发送的数据进行转换，接收时使用相同的参数对收到的数据进行逆转换还原数据。如果双方维护的参数不同则数据不可能被正确还原。用户数据在无线接口被截获的可能性大大降低。,50,RAB建立,RAB协议定义为接入层提供给非接入层的承载；RAB是指用户平面的承载，用于UE和CN之间传送语音、数据及多媒体业务；RAB建立主要包括IU和IUB口业务承载AAL2PATH的建立，以及RAN和UE的无线资源重配的过程。,51,NAS层信令（CS）,鉴权、安全模式是可选过程，由运营决定是否使用；在启动安全模式的情况下，CN不回CMServiceAccept；,52,NAS层信令（PS）,鉴权、安全模式是可选过程，由运营决定是否使用；在启动安全模式的情况下，CN不回ServiceAccept；,53,UEtoUE(1),54,UEtoUE(2),55,UEtoUE(4),56,UEtoUE(5),57,UEtoUE(6),58,UEtoUE(7),59,UEtoUE(8),60,UE发起的PDP激活(1),UE,NodeB,RNC,SGSN,.,1.RRCConnectReq,2,.,RLSetupReq,3,.,RLSetupRsp,4.AAL2EstReq,5.AAL2EstRsp,6,.,D,L,S,y,n,c,7,.,ULSync,8,.,R,R,C,C,o,n,n,e,c,t,S,e,t,u,p,9,.,R,R,C,C,o,n,n,e,c,t,S,e,t,u,p,C,m,p,1,0,.,I,n,i,t,i,a,l,D,T,11.InitUE(ServiceRequest),FP,FP,RANAP,RANAP,RANAP,RANAP,RANAP,RANAP,RANAP,RANAP,RANAP,RANAP,61,62,网络侧发起的PDP激活(1),63,网络侧发起的PDP激活(2),64,第三章基本信令流程,小区建立系统消息广播寻呼呼叫IMSIATTACH/DETACH切换动态信道配置,65,IMSIATTACH,移动用户开机后尽可能注册到网络上，以获得正常服务；移动用户漫游到其它地方时，自动的注册到漫游地网络，以获得正常用户。UE通过ATTACH流程在网络中获得注册，并保留相关的信息。网络侧的CS域与PS域通过Gs接口相连，UE进行联合ATTACH。Gs接口采用No.7信令上中的BSSAP+协议，借助Gs接口，CS域和PS域可互当相更新数据库里保存的移动台的位置信息，这样可减少空中信令。如果没有Gs口连接，UE在CS和PS域分别进行ATTACH。联合ATTACH和联合DETACH情况下，CS域的Iu口不用建信令连接，也没有信令交互。,66,IMSIATTACH(非联合1),67,IMSIATTACH(非联合2),68,IMSIATTACH(非联合3),69,IMSIATTACH(非联合),基本过程说明：信令19，建立好RRC信令连接，建立空口和IUB口信令通道；信令1027，完成CS域的注册，包括CS域鉴权和安全模式过程，然后释放CS域的IU口信令链接；信令2845，完成PS域的注册，包括PS域鉴权和安全模式过程，然后释放PS域的IU口信令链接和RRC连接。,70,IMSIATTACH(联合1),71,IMSIATTACH(联合2),72,IMSIDETACH（非联合1）,73,IMSIDETACH（非联合2）,74,IMSIDETACH（联合）,75,第三章基本信令流程,小区建立系统消息广播寻呼呼叫IMSIATTACH/DETACH切换动态信道配置,76,软切换：无线链路在RNC合并；更软切换：指在同一NodeB内不同扇区间的软切换，无线链路在NodeB内合并,软切换相关概念,77,软切换流程示意图,78,软切换流程示意图,79,软切换流程示意图,80,软切换流程示意图(SRNC-DRNC),81,软切换流程示意图(SRN迁移),82,软切换流程示意图（RNC内）,83,软切换流程（RNC内addbranch）,84,软切换流程（RNC内delbranch）,85,软切换前,软切换后,无线链路同时增加与删除,软切换流程示意图（跨RNC）,86,软切换替换流程（跨RNC）,87,硬切换前,硬切换后,无线链路不能够同时保存,硬切换流程示意图（RNC内）,88,硬切换流程（RNC内）,89,硬切换前,硬切换后,无线链路不能够同时保存,硬切换流程示意图（跨RNC）,90,硬切换流程（跨RNC通过Iur接口）,91,SRNCRelocation概念,92,Relocation类型,按照目前RNC的实现方式，可以将迁移分为如下类型：静态迁移：UE处于CELL_DCH状态，建立DRL之后迁移（简称为静态迁移）；UE处于CELL_FACH状态，建立IURCCH之后迁移（统一一下称呼，FACH静态迁移）硬切换伴随迁移：UE处于CELL_DCH状态，RNC之间硬切换触发的迁移前向切换伴随迁移：UE处于CELL_FACH、CELL_PCH、URA_PCH状态，小区更新或URA更新过程