（通信与信息系统专业论文）tdscdma空中接口测试仪的呼叫合成技术的研究与实现.pdf

重庆邮电大学硕士论文 摘要 摘要 中国移动通信迅速发展，移动用户对通信业务的种类和质量的要求不断提高， 我国从2 0 0 5 年开始陆续建设3 g 移动通信网络。国外的w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 都 有成熟的用于实验、建网和测试的测试设备，但是我国自主开发的t d s c d m a 第 三代移动通信系统还缺乏相应的网络测试设备。在我国大规模组建t d s c d m a 网 络的环境下，移动运营商在网络规划和建设过程中需要对新进入的通信设备进行有 效的网络中信令测试，同时还需要定期测试一系列关键参数，从而根据网络环境的 变化对设备进行优化，保证网络运行在最佳状态。在t d s c d m a 的网络建设中， 由于空中接口( u u ) 是建设的重点和技术难度集中处，因而对空中接口的测试要求 更精确，更全面。针对上述情况，课题从测试模块设计的角度出发，在研发 t d s c d m a 网络测试仪的基础上，对空中接口的信令呼叫合成进行了系统的分析和 实现的研究，这对t d s c d m a 网络的建设和完善我国的3 g 产业都具有现实意义。 论文首先分析了t d s c d m a 测试仪研发的必要性和现实意义，以及开发信令 呼叫合成功能模块的意义。然后具体介绍了t d s c d m a 网络系统空中接口控制平 面m a c 协议的信令内容，描述方法和具体格式。接着在u u 接口协议的基础上， 以呼叫合成为目的，对信令消息进行了详细的分析。在分析中，充分考虑到信令消 息的相互关系和全面性，以及信令消息相互关联的关键字的提取。随后详细阐述了 u u 接口m a c 协议的解码功能模块的设计方案和呼叫合成软件模块的实现。最后结 合实际数据分析了解码过程，并演示了软件的运行结果。本模块在测试仪软件系统 中，经主控程序调用后，经过实际测试，已经实现了预期的功能，达到了开发目标 的要求。经再优化和调试后，能够满足市场使用的需要。 关键词：t d s c d m a ，空中接口，信令分析，解码，呼叫合成 重庆邮电大学硕十论文摘要 a b s t r a c t t h em o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r yi su n d e r t a k i n gar a p i dg r o w t hr e c e n t l yi nc h i n a a sar e s u l t ，t h ev a r i e t i e sa n dq u a l i t i e so ft e l e c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e sa r ef a ra w a yf r o mm e e t i n gt h eu s e r s n e e d s t h e r eh a v eb e e nm o r ea n dm o r e3 g m o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ks e t t i n gu pi nc h i n as i n c e2 0 0 5 w c d m aa n d c d m a 2 0 0 0a b r o a db o t ho w nd e v e l o p e dt e s t i n ge q u i p m e n tt o e x p e r i m e n t ，s e t u p ，a n dr e l e v a n tt e s t s h o w e v e r , t h et h i r dg e n e r a t i o no ft d - s c d m as y s t e md e v e l o p e d b yu so w ni ss t i l li nl a c ko fr e l e v a n tn e t w o r kt e s t i n ge q u i p m e n t s u r r o u n d e db yt h i sb i ge n v i r o n m e n tw h e r eq u a n t i t i e so ft d - s c d m an e t w o r ka r eb u i l tu p ，m o b i l e e n t r e p r e n e o u rh a v et oc a l t yo u tv a l i ds i g n a l i n gt e s t i n gt o w a r d sn e wi n c o m i n gf a c i l i t i e s m e a n w h i l e ，t h e yh a v et ot e s ts e r i e so fk e yd i 百t so na r r a n g e dd a t e si no r d e r t od e a lw i t hs u r r o u n d i n gc h a n g e sa n dp r o m i s et h eb e s ts t a t u so ft h en e t w o r ki t s e l f t h et e s td e m a n df o ru ui sm o r ea c c u r a t ea n dm o r eg e n e r a l ，b e c a u s ei ti st h ek e y s t o n ea n dd i f f i c u l t yf o c u s e di nt h ec o n s t r u c t i o no ft d s c d m an e t w o r k a c c o r d i n gt oi n f o r m a t i o na b o v e ，t h i st h e s i ss t u d i e st h ed e s i g no ft h et e s tm o d u l ea n ds y s t e m i c a l l ya n a l y z e sa n di m p l e m e n t st h eu us i g n a l i n gc a l lo nt h eb a s eo ft d s c d m an e t w o r kt e s ti n s t r u m e n t ，w h i c hd e v o t e sal o tt ot h eb u i l d - u po ft d s c d m a n e t w o r ka n dp e r f e c to f3 gi n d u s t r y f i r s t l y , t h ep a p e ra n a l y z e st h en e c e s s i t ya n dm e a n i n go fd e v e l o p i n gt d s c d m a t e s ti n s t r u m e n ta n dt h es y n t h e s i z a t i o nm o d u l eo fs i g n a l i n gc a l l s e c o n d l y , t h e r ew i l lb e d e t a i l e dp a r a g r a p h sp r e s e n t i n gs i g n a l i n gi n f o ，d e s c r i b i n gm e t h o d sa n dc o n c r e t ef o r m a t so f r e l a t i v ea g r e e m e n t sl i k et h eu ui n t e r f a c ec o n t r o lp a n e lm a ci nt h es y s t e m t h i r d l y , o n t h eb a s i so fu ui n t e r f a c ep r o t o c o l ，、) i ，i t l lt h ep u r p o s eo fc a l ls y n t h e s i z a f i o n , t h ep a p e r a n a l y z e dt h es i g n a l i n gm e s s a g ei nd e t a i l t h er e l a t i v i t ya n dg e n e r a lo fs i g n a l i n ga n dt h e k e y w o r d - d i s t i l li nm u t u a ls i g n a la r ef u l l yc o n i d e r e d f o u r t h l y , d e s i g np l a n so fm a c d e c o d ef u n c t i o nm o d u l e sa n di m p l e m e n t a t i o no fs i g n a l i n gc a l ls y n t h e s i z a t i o nm o d u l ei n e a c ha g r e e m e n tw i l lb ed e s c r i b e d f i n a l l y , t h ed e c o d i n gp r o c e s sw i l lb ea n a l y s e di n c o m b i n a t i o no fr e a ld a t aa n dt h ef i n a lo p e r a t i n gr e s u l tw i l lb ed e m o n s t r a t e d t h em o d u l e i ns o f t w a r es y s t e mh a sm a t c h e dt h ed e v e l o pp u r p o s ea n da c h i e v e dt h ed u ef u n c t i o na f t e r t h et e s t i n ga n dt r a n s f e r r i n gb ym a i nc o n t r 0 1 i ta l s oc a ns a t i s f yt h em a r k e td e m a n d i n gb y o p t i m i z i n ga n dd e b u g g i n g k e yw o r d s ：t d s c d m a ，u ui n t e r f a c e ，s i g n a l i n ga n a l y s i s ，d e c o d e ，c a l ls y n t h e s i z a t i o n i i 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 1 第三代移动通信系统 第一章绪论 3 g 是英文3 r dg e n e r a t i o n 的缩写，指第三代移动通信【l 】。相对第一代模拟制式 手机( 1 g ) 和第二代g s m 、t d m a 等数字手机( 2 g ) ，第三代手机一般地讲，是指将无 线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、 音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信 息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是 说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2 m b p s ( 兆, 字节每秒) 、 3 8 4 k b p s ( 千字节每秒) 以及1 4 4 k b p s 的传输速度。 1 2t d s c d m a 通信系统发展概述 1 9 9 8 年6 月3 0 日，经信息产业部批准，电信科学技术研究院( c 筒广r ) 代表中 国向国际电联提交了第三代移动通信传输技术t d s c d m a 标准提案。从而成为i m t 一2 0 0 0 的1 5 个候选方案之一。 、 1 9 9 9 年5 月中国无线通信标准研究组( c w t s ) 作为代表中国的区域性标准化 组织加入3 g p p 。 1 9 9 9 年n 月初，在赫尔辛基举行的国际电联( r r u - r ) 会议上，t d s c d m a 的标准提案被写入3 g 无线接口技术规范的建议中。 1 9 9 9 年1 2 月在法国尼斯的3 g p p 会议上，我国的提案被3 g p p t s g ( 技术规范 组)r a n ( 无线接入网) 全会所接受，正式确定将t d s c d m a ( t i m e d i v i s i o n - s y n c h r o n o u sc d m a ，即时分双工同步c d m a ) 纳入到r e l e a s e 2 0 0 0 ( 后拆 分为r 4 和r 5 ) 的工作计划中，并将t d - - s c d m a 简称为ic r t d d ( 低码片速率 咖方案) 。 2 0 0 0 年5 月，在土耳其召开的国际电联2 0 0 0 年全会上，t d s c d m a 被批准为 国际电联的正式标准。 2 0 0 1 年3 月，t d s c d m a 标准被3 g p p ( 第三代移动通信伙伴项目) 接纳。又 因为西门子公司宣布放弃u t r at d d 的研发，转而支持t d s c d m a 系统， t d s c d m a 因此成为当前3 g 系统中事实上唯一t d d 标准【2 】。 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 至此，t d - - s c d m a 不论在形式上还是在实质上，都已在国际上被广大运营商、 设备制造商所认可和接受，形成了真正的国际标准。 1 3t d s c d m a 测试仪的研发 3 种标准在中国都有比较好的发展，都建立了实验网进行试运彳亍【蛐】。其中在中 国政府的支持下，多个运营商和设备商都投入到对t d s c d m a 标准的研发和测试 当中，t d s c d m a 标准获得了空前的发展，越来越趋于稳定的可商用化。在网络建 设或者维护中，针对网络的各个协议、接口等的测试是必要的，众多公司如泰克、 中创信测等都相继研发了针对t d s c d m a 网络的测试仪。但由于t d - s c d m a 系统 的技术新颖性和市场广阔性，众多测试仪都还没有完美达到针对t d s c d m a 网络 的测试要求，都有相对的侧重和偏差。根据这个背景，我们在研究测试仪表和 t d s c d m a 网络技术的技术积累上，研发出了具有自身优势的t d s c d m a 测试仪。 ， 1 4 选题意义 随着3 g 时代的来临和t d s c d m a 网络技术的发展成熟，我国移动通信的发展 步伐正迈入一个崭新的台阶，同时也给了行业技术人员更高的要求和更大的压力。 作为网络建设和维护的重要工具的测试仪，也必须要有更精确的指标和更人性化的 服务质量。 在t d s c d m a 系统建设和维护中，技术难点最集中的部分就在于空中接口部 分( u u 接口) ，而接入网和核心网部分的技术相对要成熟和稳定。故我们在研发过 程中，集中了主要精力对空中接口进行了研究和开发，力求对空中接口部分的测试 精确、全面和人性化。 呼叫合成是测试仪中重要的一项功能，它将属于同一信令或业务流程的所有消 息关联起来，给出完整的消息流程，为我们深入理解协议，进行网络业务分析与优 化提供参考。同时在合成过程中也可以同步的为其它高级功能如呼叫追踪等提供重 要函数接口。在高级功能研发中处于一个非常重要的地位。由于呼叫合成中需要对 信令类型、接口类型、消息关键字、所属协议、消息流程等综合分析和判断，情况 复杂、考虑必须要全面，因而是测试仪高级功能研发中的一个难点。 本文主要讨论下面4 个问题： 幻对空中接口的信令消息的分析。 b )如何实现在与解码同步的情况下实现信令呼叫合成需要的参数的提取。 c )在信令消息进入测试仪的过程中，利用提取的消息参数对信令的类型、 2 重庆邮电大学硕十论文第一章绪论 所属的协议、所属消息的流程等进行判断，结合信令消息的前后消息， 对消息进行暂时存储、添加到同流程消息链、提取其它功能需要参数的 处理。 m在收呼叫消息的处理过程中，保证呼叫合成的准确性和完备性。 1 5 论文结构 本文主要在t d s c d m a 测试仪研发的基础上，对u u 接口信令呼叫消息进行全 方面的分析，继而完成信令呼叫合成的处理。全文共分六章，各章的内容安排如下： 第一章首先介绍了关于3 g 和t d s c d m a 发展历程的相关知识和t d s c d m a 测试仪研发的必要性和现实意义，以及开发信令呼叫合成功能模块的意义。 第二章介绍了论文分析和模块实现的相关基础知识，包括t d s c d m a 网络相 关知识，空中接口的协议栈以及空中接口的各层协议等。 第三章对空中接口的信令消息流程进行详细的分析，在此基础上来确定呼叫合 成的方案。 第四章根据方案在测试仪软件系统中实现u u 接口协议解码模块和信令呼叫合 成的软件模块，以及软件模块功能的实现。 第五章结合实际数据分析了解码过程，并演示了软件的运行结果。 第六章概括性的总结了本文所做的工作，并探讨了进一步的研究方向。 3 重庆邮电大学硕士论文 第二章网络系统和空中接口及其协议 第二章网络系统和空中接口及其相关协议 2 1u m t s 网络系统结构模型 2 1 1 概述 u m t s ( u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ) 系统按照功能分，可分 为用户设备( u e ) 、接入网( u t r a n ) 、核心网( c n ) 三个部分【7 - 1 5 】，如图2 1 所 示。终端与接入网之间的接口是空中接( u u 接口) 。接入网和核心网之间通过i u 接口相连。 2 1 2 接入网 图2 1 网络结构示意图 无线接入网络( u t r a n ，u m t st e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k ) 由若干个通 过i u 接口连接到c n ( c o r en e t w o r k ) 的无线网络子系统( r n s ，r a d i on e t w o r k s u b s y s t e m ) 组成【9 】，它们用于管理3 g 网络中的接入网资源，提供用户设备接入核 心网的机制。其中一个r n s 包含一个r n c 和一个或多个n o d eb ，如图2 2 所示。 4 重庆邮电大学硕+ 论文第二章网络系统和空中接口及其协议 广一一一 c n 图2 2 接入网结构 r n c 分配和控制与之相联或相关的n o d eb 的无线资源，决定u e 的切换，用 合并分离功能支持不同n o d eb 之间的宏分集。n o d eb 应该可以支持f d d 模式、 t d d 模式或者以上两个模式都支持。并且，对t d d 模式下的一个小区来说，应该 支持码片速率为3 8 4 m c h i p s 或者1 2 8 m e h i p s 的一种。在r n s 内部，n o d eb 和r n c 之间的接口是i u b 接口，n o d eb 与u e 之间的接口是u u 接口，不同的s r n s 中的 r n c 通过i l l r 接1 2 1 相连。n o d eb 支持u e 与r n c 之间消息的透明传划幡1 8 】。 2 1 3 核心网 核心网是终端用户接入传统固定网络( p s t n 、i n t e m e t 、i s d n 等) 的平台，使 用户实现电路交换和分组数据交换的所有通信业务，以及后来出现的一些增值业务 【8 】 o 3 g 核心网的演进经过了r 9 9 、r 4 、r 5 等三个版本，当前普遍采用的是r 4 版 本，如图2 - 3 所示。 r 4 版本的核心网分为电路域、分组域和业务应用域。电路域为用户提供“电路 型业务”，或提供相关信令连接的实体，其包含的网元设备有：移动业务交换中心服 务器( m s cs e r v e r ) 、m g w ( 媒体网关) 、拜访位置寄存器( 皿) 、网关移动业务 交换中心( g m s c ) 。分组域为用户提供分组数据业务，其包含的网元设备有：业务 g p r s 支持节点( s g s n ) 、网关g p r s 支持节点( g g s n ) 。业务应用域的网元设备 有：鉴权中心( a u c ) 、归属位置寄存器( h l r ) 、短消息中心( s c ) 和设备标识寄 存器( e i r ) 。业务应用域的网元设备供电路域和分组域共同使用【1 9 - 2 1 1 。 5 重庆邮电大学硕士论文第二章网络系统和空中接口及其协议 2 2 空中接口协议 图2 3r 4 版本的核心网结构 在前面已经介绍了，u m t s 系统分为核心网、u t r a n 和用户设备三部分，本 节要介绍的是u t r a n 与用户设备之间的接口：u u 接口，也叫做空中接口。本节主 要介绍空中接口的协议栈结构以及空中接口的相关协议。 2 2 1 空中接口协议栈结构 3 g p p 协议规范规定t d s c d m a 的u u 接口分为三个协议层，最底层是物理层 ( p h y s i c a u a y e r ，p h y ) l 1 p h y ，位于物理层之上的协议层称为数据链路层( d a t al i n k l a y e r ，d l l ) l 2 和网络层( n e t w o r kl a y e r ，n l ) l 3 。其协议栈结构示意如图2 4 所示。 数据链路层l 2 被划分为几个子层。在控制平面上，数据链路层l 2 包含两个子 层，即媒体接入控制( m e d i 啪a c c e s sc o n t r o l ，m a c ) 协议( l 2 小队c ) 和无线链 路控制( r a d i ol i n l ( c o n t r o l ，r l c ) 协议( l 2 瓜l c ) 。在用户平面上，数据链路层 l 2 除了m a c 和r l c 两个子层外，还存在两个与特定业务有关的协议：分组数据 会聚协议( p a c k e td a t ac o n v e r g e n c ep r o t o c o l ，p d c p ) ( l 2 p d c p ) 和广播多播控制 ( b r o a d c a s t m u l t i c a s tc o n t r o l ，b m c ) 协议( l 2 b m c ) 2 2 】。 网络层l 3 由无线资源控制( r a d i or e s o u r c ec o n t r 0 1 r r c ) ( l 3 r r c ) 协议组成， 它属于控制平面。网络层l 3 还包括其他非接入层( n a s ) 的网络层协议，如呼叫 6 重庆邮电大学硕士论文第二章网络系统和空中接口及其协议 控制、移动性管理、短消息业务等，因为它们对u t r a n 是透明的，即u t r a n 对 其信息不进行任何处理，不属于空中接口部分，此处不作介绍。 p d c p b m c m a c 图2 4 空中接口协议栈结构 在上图2 4 中的每个方块代表一个协议的实例。在层与层之间的界面上，用圆 圈表示端到端的通信业务接入点( s e r v i c ea c c e s sp o i n t ，s a p ) 。从图中可以看到， m a c 和p h y 之间的s a p 提供传输信道；r l c 和m a c 之间的s a p 提供逻辑信道； 网络层向上提供通用控制( g e n e r a lc o n t r o l ，g c ) 、通告( n o t i f i c a t i o n ，n t ) 和专用 控制( d e d i c a t e dc o n t r o l ，d c ) 业务接入点s a p 。传输信道和逻辑信道都是u e - n o d e b r n c 之间的信道。传输信道下层的信道是物理信道，物理信道是u e - n o d eb 之 间的信道。 p h y 层是由一系列上下行链路物理信道组成，p h y 层通过传输信道向m a c 层 提供业务。传输信道以数据的传输方式为特征，它指示数据是以何种方式以及何种 特征进行传输的。 m a c 层通过逻辑信道向r l c 层提供业务。逻辑信道以发送数据的类型为特征， 它指示传输的数据是何种类型的。 r l c 层通过s a p 向上层提供业务。s a p 指示了r l c 层处理数据的方式，如是 否使用自动重复请求a r q 功能。在控制平面，r l c 层向上提供的业务被称为信令 无线承载，r r c 层使用信令无线承载来传输信令。在用户平面，i 也c 层向上提供的 业务称为无线承载，但不在p d c p 和b m c 协议层面上使用，与业务相关的协议层 7 重庆邮电大学硕士论文第二章网络系统和空中接口及其协议 p d c p 或b m c 或其他高层用户平面功能( 如语音编码) 使用r l c 层提供的业务传 输数据。协议以三种模式透明模式、非确认模式和确认模式进行操作。 分组数据会聚协议( p d c p ) 仅对分组交换p s 域业务存在。它的主要功能是报 头压缩。p d c p 向上提供的业务称为无线承载。 广播多播控制协议( b m c ) 用于在空中接口上传递由小区广播中心产生的消息。 b m c 向上提供的业务称为无线承载。 无线资源控制( 1 汛c ) 层通过s a p 向上层提供业务。在u e 侧，高层协议使用 r r c 提供的业务；在u t r a n 侧，i u 的无线接入网应用部分( r a na p p l i c a t i o np a r t r a n a p ) 使用该业务。所有高层信令( 移动性管理、呼叫控制、会话管理等等) 都 被封装在r r c 消息中在空中接口上传输，称为透明传输。r r c 层和所有低层协议 之间都有控制接口，r r c 层在控制接口上的传输，称为透明传输。r r c 层和所有 低层协议之间都有控制接口，r r c 层通过控制接口来配置低层协议体参数，其中包 括物理信道、传输信道和逻辑信道的参数；r r c 层也能用这些控制接口命令低层执 行测量；同时，低层通过控制接1 3 向r r c 报告测量结果和错误信息【2 3 1 。 2 3m a c 协议功能及信令结构 m a c 子层位于空中接口的数据链路层，这里将首先介绍m a c 层的组成实体及 功能，然后介绍m a c 层提供的服务，最后介绍m a c 层的在不同信道下的信令结 构。 2 3 1m a c 协议实体的构成及功能 m a c 子层由m a c - b 、m a c - e s h 、m a c - d 等三个实体组成。实体的主要功能如 下： m a c - b 实体主要负责处理小区广播信息； 、 m a c - c s h 实体主要负责处理小区中的公共信道和共享信道； m a c - d 实体主要负责处理在连接模式下分配给u e 的专用信道。， m a c 子层的功能有：逻辑信道和传输信道之间的映射；根据瞬时的源速率为每个 传输信道选择适当的传输格式；同一u e 的各个数据流之间的优先级处理；在公共 传输信道上对u e 进行标识。将上层p d u 复用后通过公共传输信道传输给物理层， 并将公共传输信道上的来自物理层的传输块在解复用后传往高层；对逻辑信道上的 业务流量进行测量；根据r r c 子层的策略，m a c 可以完成公共传输信道和专用信 道之间的切换等1 2 4 】。 8 重庆邮电大学硕士论文第二章网络系统和空中接口及其协议 2 3 2m a c 协议的信令格式及宇段内容 m a cp d u 由一个可选的m a c 头和一个m a c 业务数据单元( m a cs d u ) 组 成，如图2 5 所示。 m a ch e a d e rm a cs d u 图2 5m a c 数据p d u 基本结构 m a c 头和m a cs d u 都是长度可变的。m a c 头的内容和长度取决于逻辑信道 的类型，并且在某些情况下在m a c 头中不需要任何参数。m a c s d u 的长度取决 于r l c - p d u 的大小，r l c - p d u 的大小是在创建过程中定义的。 逻辑信道和传输信道的映射关系如表2 1 所示。 表2 1 逻辑信道和传输信道的映射关系 男圭巨信 首佶揄信谐 c c c h 滋鬣滋藕獭荔i 鬻鬻餮鬻缓荔缓滋麓戮溪 d c c h 滋篱鬯澎覆骥l 鬻鬻囊荔蕤鬻鬟繁蒸荔鬻 d c c h溺黼麟i 麓鬓豢蒸蕤瀚 u p l i n k d t c h赫蒸戮鬻囊蘩霪豢i 鬻i 鬻纛鬻 d t c h 镬蠡黼 攀i 荔攀荔l 麓i 餮i 荔i 鬻；戮荔溪雾蠹鬻霪 s h c c h 翁巨溢：i j 瓣蠹；囊霪囊l l l 霪i 鬻鬻i 瑟；甏；貉攀蠹攀i 鬓甏鬟 一 shcctdd专用 强弱：a 树囊- 曩一 。 ，i d c c h i 移s c 秘i ：? 、。j 。 d t c hu s 蹋o7 j b c hb c c h b c c hf a c h p c c hp c h c c c h f a c h c t c hf a c h d d c c h i n k f a c h d c c hd s c h d c c hd c h d t c hf a c h d t c hd s c h d t c hd c h s h c c hf a c h s h c c h d s c h 依据传输信道类型m a c 信令消息的帧头结构有所不同，下边将分别介绍各种 传输信道上的m a c 信令消息的帧格式。 1 ) 传输信道为r a c h ( 上行) ：依据逻辑信道的不同，m a c 头的结构有以下 几种可能。如图2 6 所示： ( a ) d t c h d c c h ：u e - i d 类型必须为g 心盯i 。 b i t s ：t d d ：4 ( 0 1 0 0 ) 2 ( 0 1 ) 1 6 4 f d d ：2 ( 0 1 ) 2 ( 0 1 ) 1 6 4 ( b ) c c c h 比 奇：0 0 b 比特：2 ( 1 0 b ) 特殊情况，s h c c h 为唯一信道： 图2 6 传输信道为r a c h 时的m a cp d u 结构 2 ) 传输信道为f a c h ( 下行) ：依据目标逻辑信道的不同，m a c 头的结构有以 下几种可能，如图2 7 所示： ( a ) b c c h ： 比特：t d d ：3 f d d ：2 ( b ) c c c h ：d l 比特：t d d ：3 f d d ：8 ( c ) c t c h ：d l 比特：t d d ：3 f d d ：8 ( d ) d t c h d c c h ：d l ，l i e i d 可以是c - r n t i 或u r n t i 比特：t d d ：52 f d d ：2 ( e ) s h c c h ：d l 比特：仅t d d ：3 特殊情况，s h c c h 为唯一信道： 图2 7 传输信道为f a c h 时的m a c p d u 结构 1 0 重庆邮电大学硕士论文第二章网络系统和空中接口及其协议 3 ) 传输信道为d c h ( 上下行) ：根据表2 1 ，无论上行或下行，d c h 上只能承 载d c c h 或d t c h 。根据有无逻辑信道复用，可能有以下两种可能的m a cp d u 结 构如图2 8 所示： ( a ) 无逻辑信道复用 圈豳匿 ( b ) 有复用 比特：4 图2 8 传输信道为d c h 时的m a c p d u 结构 4 ) 传输信道为p c h ：逻辑信道只可能为p c c h ，无m a c 头。 5 ) 传输信道为u s c h ( 仅t d d 上行) ：逻辑信道可能为s h c c h 和d c c h 或 d t c h 。如图2 9 所示： ( a ) s h c c h 比特： 1 特殊情况，s i - i c c h 为唯一逻辑信道，即没有 承载d c c h d t c h ( b ) d c c h d t c h ，c r 在有复用时存在 立：；c ! t i ： 比特：14 特殊情况，d c c h 或d t c h 为唯一逻：rt 辑信道，即没有承载s h c c h ：。一 图2 9 传输信道为u s c h ( ) d 上行) 时的m a c p d u 结构 6 ) 传输信道为d s c h ：逻辑信道可能为s h c c h 、d c c h d t c h ，而且根据无 线模式的不同( t d d 或f d d ) 也有差别。如图2 1 0 所示： ( 1 ) s h c c i - - i = 玉互 囫溺豳豳豳 特殊情况s h c c h 为唯一逻辑信道，即没有 承载d c c i - - f i ) t c h ( b ) d c c i - t i d t c i - i ，t d d c , r t 在有复用时存在 玉丑二；z _ 比特j14 特殊情况e c c i - i 或d c c h 为唯一逻i - - 一_ ，一i 一 辑信j 麓，臣口没有承载s h c t i l h i = ( c ) d c c i - t d t c h ，f d d c r 3 f 在有复用时有 比特：21 6 4 d s c h r n t i 图2 1 0 传输信道为d s c h 时的m a c p d u 结构 重庆邮电大学硕士论文第二章网络系统和空中接口及其协议 另外传输信道为b c h 的情况时，只能承载逻辑信道b c c h 并且无m a c 头。 下面介绍m a c 层的信令信息编码。m a c 协议消息中的关键字段及编码内容如 下： 1 ) t c t f 字段编码：t c t f 主要用来识别r a c h 、f a c h 或u s c h 和d s c h 上 的逻辑信道。编码规则如下： 传输信道为r a c h 的情况下，t c t f 编码如下表2 2 ，2 3 所示。 表2 2 r a c h 上的t c t f 编码( t d d 模式) t c t f描述 0 0c c c h 信道 0 1 0 0d c c h 或d t c h 信道 0 1 0 1 一0 1 l l 保留值 1 0s h c c h 信道 1 l 保留值 表2 3r a c h 上的t c t f 编码( f d d 模式) t c t f描述 0 0c c c h 信道 0 1d c c h 或d t c h 信道 l o 1 l 保留值 传输信道f a c h 的情况下t c t f 编码如下表2 4 ，2 5 所示。 表2 4 f a c h 上的船编码( t d d 模式) t c t f描述 0 0 0b c c h 信道 0 0 1c c c h 信道 0 1 0 c t c h 信道 0 1 1 0 0d c c h 或d t c h 信道 0 1 1 0 1 - 0 1 1 1 l 保留值 l o os h c c h 信道 1 0 1 1 1 1 保留值 1 2 重庆邮电大学硕七论文 第二章网络系统和空中接口及其协议 不。 表2 5f a c h 上的t c t f 编码( f d d 模式) t c t f描述 0 0 b c c h 信道 o l o o o 0 0 0 c c c h 信道 0 1 0 0 0 0 0 l 1 111 1 l l 保留值 1 0 0 0 0 0 0 0 c t c h 信道 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 l l 保留值 l ld c c h 或d t c h 信道 传输信道为u s c h 或d s c h ( 仅t d d 模式) 的情况下t c t f 编码如下表2 6 所 表2 6 u s c h 或d s c h 上的t c t f 编码( 仅t d d 模式) t c t f d e s i g n a t i o n os h c c h ld c c ho rd t c ho v e ru s c ho rd s c h l i e i d 类型编码：u e i dt y p e 字段只用于目标逻辑信道为d c c h 或d t c h 、传 输信道为公共传输信道或共享信道的情况，即需要u e i d 的场合，来指示所用l i e i d 的类型。其编码规则如表2 7 所示。这里需要注意的是：d t c h d c c h 映射在r a c h 信道上时，u e - i dt y p e 必须为c - r n t i ( 0 1 ) ；d t c h d c c h 映射在d s c h u s c h 信 道上时，u e - i dt y p e 必须为d s c h - r n t i ( 0 1 ) 。 表2 7u e i d 类型编码表 u e i d 类型字段u e i d 类型 0 0u - r n t l 0 1c r n t io rd s c h r b t i 1 0 1 1保留值 u e - i d 编码：l y e i d 字段只用于目标逻辑信道为d c c h 或d t c h 、传输信道为 公共传输信道或共享信道的情况，用来识别不同的u e 。u e i d 的长度如表2 8 所示。 表2 8 u e - i d 的长度表 u e i d 类型u b i d 比特单位长度 u r n t i 3 2 b i t s c r n n1 6b i 伍 d s c h - r n t i1 6 b i t s c t 字段编码：c t 字段用于在有逻辑信道复用时来识别不同的逻辑信道，其编 码对公共传输信道和专用信道都相同，如表2 9 所示。 1 3 重庆邮电大学硕士论文第二章网络系统和空中接口及其协议 表2 9c 厂r 字段编码表 c 厂r 字段描述 0 0 0 0逻辑信道1 0 0 0 1逻辑信道2 1 1 1 0逻辑信道1 5 1 1 1 l 保留值 2 4r l c 协议及功能 r l c 层位于m a c 层之上，为用户和控制数据提供分段和重传业务。每个r l c 实体由r r c 配置。它利用三种数据传输方式：透明模式( t m ) 、非确认模式( u m ) 和确认模式( a m ) ，为不同类型的业务提供不同的传输通道。其中，a m 传输方式 以一套较复杂的机制，提供数据的可靠传输，并且使高层可以通过对a m 实体参数 的不同配置，获得更高级别的q o s 控制。非确认模式的r l c 实体和透明模式的r l c 实体即可作为发送砒实体也可以作为接收r l c 实体。发送r l c 实体发送r l c p d u s ，接收r l c 实体接收r i cp d u s 。而确认模式的r l c 实体则由发送端发送 r l cp d u s 的a m 实体和接收端接收r l cp d u s 的a m 实体组成。r l c 协议实体的 结构模型如下图2 1 1 所示。 空中接口 图2 i ir l c 子层的总体模型 1 4 重庆邮电大学硕士论文 第二章网络系统和空中接口及其协议 在图2 1 1 中确认模式实体间的虚线表示可以在不同的逻辑信道上发送和接收 r l cp d u s 。例如，控制p d u 在一个信道上传送，数据p d u 在另一个信道上传送。 r l c 协议主要功能有：分段和重组、用户数据传输、纠错、流量控制、状态传输等。 2 4 1i 也c 协议实体的数据传输模式 在透明模式( t m ) 下进行数据传输时，发送端仅存在一个发送实体，接收端仅 存在一个接收实体，数据传输是单向的。r l c 将不需要增加任何协议信息，但可以 包含分段重组功能。由于t m 没有控制域( 头) ，r l c 无法从p d u 结构中明确 p d u 和s d u 的关系，因此，规范中定义了一个传输时间间隔( t r i ) 参数。接收端 在同一t t i 内接收的p d u 都属于同一个s d u 。若在一个t t i 内，接收r l cp d u 中的一个p d u 出现错误，i u l c 将认为该s d u 是一个错误的s d u 。t m 方式适合话 音业务的传输。 在非确认模式( u m ) 下，发送端仅存在一个发送实体，接收端仅存在一个接收 实体，数据传输是单向的。r l c 将对来自高层的数据进行传输，但不保证它能可靠 地传输到对等层，且没有重传协议。非确认模式的业务有小区广播和口电话。 在确认模式( a m ) 下，发送端和接收端都存在一个发送和接收的组合实体，数 据传输是双向的。r l c 将保证将来自高层的数据传输到对等层，当r l c 出现错误 时，发送端将被通知。确认模式是分组数据传输的标准模式，比如w w w 和电子邮 件下载。 为保证数据p d u 的可靠传输，赳c 的p d u 被分为两类：一类是d a t ap d u ，用 于传送数据；一类是c o n t r o lp d u ，包括用于报告d a t ap d u 接收状况的s t a t u sp d u 和报告复位信息的r e s e tp d u 和r e s e ta c kp d u 。d a t ap d u 中除序列号s n 、 长度指示器l i ( 可选) 、数据以及可能的填充外，还有lb i t 用于轮询对等