企业培训_wcdma系统无线接入网络介绍培训资料

1 WCDMA系统无线接入网络介绍 RANIx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NodeB组成 RNC和NodeB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分配功能 并为控制信令和各种业务提供无线接入承载 NodeB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 NodeB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 3GPPIx接口协议结构如下图 7 Ix协议结构图 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GSMBSS中的Abis口 它实现如下功能 Iub接口传输资源管理NodeB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NodeB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ATMPVC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NodeB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 1 RLC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RLC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 controllingRNC MAC d位于服务RNC servingRNC MAC控制SAP用于RRC向UE所属MAC实体传送控制信息 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 1UE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 AllocateRNTI SelectL1andL2parameter 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 AllocateRNTI SelectL1andL2parameter 36 NAS信令连接建立 RRCConnectionEstablishment 37 RAB建立 AllocateRNTI SelectL1andL2parameter ALCAPIubDataTransportBearerSetup ALCAPIuDataTransportBearerSetup 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 DirectTransfer IuReleaseCommand IuReleaseComplete 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 CELL 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 以前的无线链路失败 并删除