CDMA信令与协议.doc

CB-A1320 CDMA信令与协议模块学习目标：l 学习完CDMA呼叫处理过程，您会熟悉掌握以下内容：掌握CDMA呼叫处理状态划分；掌握业务协商过程的基本流程，了解可协商参数和不可协商参数；掌握CDMA切换处理过程及切换分类。l 学习完CDMA标准接口及功能分布，您会熟悉掌握以下内容：掌握空中接口层次划分及各层实现的主要功能；掌握A接口分类及各接口实现的主要功能；掌握Abis接口功能。l 学习完信令流程，您会熟悉掌握以下主要内容：掌握语音和数据起呼及被呼呼叫流程；掌握各类补充业务流程；掌握寻呼信道及业务信道短消息收发流程；掌握登记、SSD更新、终端鉴权、参数更新等移动性管理流程。-3-目 录第一节 CDMA呼叫处理过程11.1 概述11.2 CDMA呼叫处理状态11.2.1 系统初始化状态31.2.2 系统空闲状态71.2.3 系统接入状态91.2.4 移动台进入并保持在业务信道状态121.3 业务协商过程131.3.1 可协商参数131.3.2 不可协商参数141.3.3 业务协商基本流程151.4 CDMA切换处理过程151.4.1 空闲切换151.4.2 接入切换151.4.3 软切换和更软切换171.4.4 硬切换20第二节 CDMA标准接口及其功能分布232.1 概述232.2 空中接口（Um接口）232.2.1 物理层242.2.2 MAC层252.2.3 LAC层262.2.4 层3292.3 A接口302.3.1 A1接口302.3.2 A2接口312.3.3 A3接口312.3.4 A5接口322.3.5 A7接口332.3.6 A9接口342.3.7 A8接口342.3.8 A11接口352.3.9 A10接口362.4 Abis接口36第三节 信令流程393.1 呼叫流程393.1.1 语音呼叫流程移动台起呼393.1.2 语音呼叫流程移动台被呼403.1.3 数据呼叫流程移动台起呼423.1.4 数据呼叫流程移动台被呼433.2 补充业务流程453.2.1 呼叫等待453.2.2 三方呼叫（方式1）463.2.3 三方呼叫（方式2）463.2.4 突发DTMF数字传送473.2.5 连续DTMF数字传送473.2.6 MS在空闲状态时的消息等待指示483.2.7 通过业务信道的消息等待指示483.3 短消息流程493.3.1 在寻呼信道上向移动台发送SMS消息493.3.2 在接入信道上接收移动台的SMS消息493.3.3 在业务信道上向移动台发送SMS消息493.3.4 在业务信道上接收移动台的SMS消息503.4 移动性管理流程503.4.1 成功情况下的位置登记503.4.2 位置登记的失败情况513.4.3 SSD更新523.4.4 终端鉴权523.4.5 参数更新53 CDMA信令与协议第一节 CDMA呼叫处理过程1.1 概述本节主要从移动台在一次完整的呼叫过程中所经历的状态跃迁，由系统初始化状态，经过了空闲状态和接入状态，直至进入业务信道的过程从整体上描述了CDMA的呼叫处理过程。1.2 CDMA呼叫处理状态在一次呼叫建立的过程中，移动台在进入到业务信道之前经历了以下一些状态：系统初始化状态、系统空闲状态、系统接入状态和业务信道状态。见图1。在系统初始化状态，移动台搜索并获得最强的导频，只有捕获到基站的导频信号后，移动台才能开始通信。当导频捕获之后，移动台就可以使用Walsh函数和检测导频偏置（PILOT_PN）来获得同步信道。从同步信道上移动台可以获得系统配置和定时信息。接着，移动台将进入系统空闲状态，移动台通过寻呼信道接收来自基站的配置参数，包括系统参数、接入信道参数等。处于空闲状态的移动台，如果正在发起和接收呼叫，那么它将进入系统接入状态，此时移动台通过接入信道，基站通过寻呼信道来互相传递消息。当接入成功之后，移动台将进入到业务信道状态。在此状态下，我们就可以进行正常通话了。图 移动台呼叫处理状态1.2.1 系统初始化状态图 移动台初始化状态在系统初始化状态分为以下子状态：1 系统确定子状态在此状态下，移动台将选定一个工作系统，如模拟系统或CDMA系统。如果选定了CDMA系统，移动台将设置CDMA信道号（CDMA_CH）。表1是CDMA2000-1X信道号和对应频率关系。表1 CDMA信道号和对应频率注：/表示此段频率不能分配给CDMA系统图 联通在800MHz上的频谱分配CDMA2000 1X系统的信道间隔为1.23MHz。CDMA2000-1X在800MHz频率Band Class 0上的具体频段分配情况为：移动台在824-849MHz上发送，基站在869-894MHz上发送。cdma2000 1x频段具体安排详见表1。联通在800MHz上的频谱分配情况如图3所示。2 导频信道获得子状态在此状态下，移动台将调到刚才确定的CDMA信道上，去搜索导频信道，导频信道可以通过导频序列偏移（总共512个）和频率分配来识别，因为偏移是一个已知时间延迟整数倍，这就使得移动台对导频的搜索变得容易。协议规定，如果在20秒之内，移动台没有捕获到导频信道，移动台将重新确定系统。导频信道不传送任何信息，Walsh码为，导频信道的功率一般占整个基站发射功率的18左右。3 同步信道获得子状态图 同步信道获得子状态同步信道是经过编码、交织和调制的扩频信号，其工作的固定速率为1200bps，经过卷积后变为2400bps，经过重复后达到4800bps，并且进行交织。移动台捕获同步信道，并获得CDMA系统的系统时间和定时信息。进入该子状态后，移动台为同步信道设定码分信道。如果移动台在1秒之内没有收到有效的同步消息，移动台将重新确定系统。否则，移动台将从同步信道消息中获得系统配置和定时信息。同步信道消息可以占用多个同步帧，同步帧包含一个SOM比特和31比特的信息，SOM比特为1表示该帧是同步信道消息的起始帧，SOM=0表示为同步信道消息或填充比特的延续。三个同步帧构成一个同步信道超帧，共96比特。4 定时同步子状态在此子状态，移动台利用从同步消息中获取得长码和系统时间和CDMA系统的长码和系统时间进行同步。图 定时同步子状态CDMA系统中使用42位的移位寄存器产生长码，长码有两个作用，一是扩频，二是用于区分不同用户。移动台从同步消息中获得的长码状态是一个42比特的序列，它表示在该系统时间（从同步消息中获得），移动台长码的相位。移动台在系统时间SYS_TIME的起始时刻以1.2288Mcps的速率，并按照同步消息中长码状态作为移位寄存器的起始状态来实现长码的同步。移动台在长码和定时同步之后就可以调谐到寻呼信道上监听寻呼信道消息，此时移动台进入空闲状态。1.2.2 系统空闲状态在空闲状态下，移动台监听寻呼信道，主要完成以下工作： 接收来自基站的消息和指令； 接收寻呼； 进行初始登记过程； 发起呼叫； 进行短消息传送。在进入空闲状态下，移动台将设置Walsh码为，并根据同步消息设定寻呼信道速率。一个基站最多可以有7个寻呼信道（）。寻呼信道被划分成80ms的寻呼时隙，且每个时隙由8各半帧组成，每个半帧的时间为10ms，每个半帧是从SCI比特开始。寻呼信道消息在寻呼信道体中传送，寻呼信道体包括消息体，8比特消息长度字段和30比特CRC字段。移动台处于空闲状态时，有两种工作模式：非时隙模式和时隙模式。在非时隙模式下，移动台可以在每一个寻呼信道时隙中接收寻呼信道消息；而时隙模式下，移动台在特定的时隙周期性地被唤醒以监听它的指定时隙，移动台在一个时隙周期内监听寻呼信道的1个和2个时隙，这样移动台可以减少处理而省电。移动台和基站均使用相同的哈希函数来确定移动台在这个时隙周期中将要监听的时隙号SLOT_NUM（0到2048）。移动台可以通过登记消息，起呼消息或寻呼响应消息提出自己首选的时隙周期索引（SLOT_CYCLE_INDEX ，3比特）。时隙周期的时间长度为，以1.28s为单位，计算公式如下：，其中为时隙周期索引SLOT_CYCLE_INDEX，最大为，所以最大的SLOT_NUM1281.281000/802048。如下图，当，所以时隙周期为 1.28s。如果移动台在这个时隙周期中监听的时隙号SLOT_NUM6，那么它在下一个时隙周期将监听得时隙号SLOT_NUM61622。图 移动台的时隙周期在寻呼信道上，移动台会接收到基站发来的以下消息： Overhead消息； 信道指配消息； 寻呼消息； 基站指令； 控制信道短消息；Overhead消息包含了系统的配置、接入信道的配置、相邻小区配置以及CDMA频率配置等重要参数。对IS95-A系统，协议规定，以下四种Overhead消息必须在1.28s发送一次： 系统参数消息； 接入参数消息； 邻区列表消息； CDMA信道列表消息；对CDMA2000-1X系统，除了上述四种消息之外，必须在1.28s发送一次的消息还包括扩展系统参数消息。除此之外，基站在寻呼信道上还可以发送一些可选的Overhead消息，对CDMA2000-1X系统，这些消息包括扩展邻区列表消息，扩展CDMA信道列表消息等。处于空闲状态的移动台，如果发起一次呼叫，和接收了基站的一次寻呼，移动台将进入到系统接入状态。1.2.3 系统接入状态接入状态包含以下子状态： 更新Overhead消息子状态； 移动台接入尝试子状态； 登记接入子状态； 寻呼响应子状态； 移动台指令/消息响应子状态； 移动台消息传送子状态。移动台使用接入信道给基站发送控制信息。例如起呼和响应基站的寻呼。接入信道的速率为4800bps.。基站通过接入信道的长码掩码识别每一个接入信道。移动台使用随机接入协议在接入信道上进行消息传送。从发送一条消息到接收到一条确认消息（或接收失败）的过程称为一次接入尝试（access attemp）。接入尝试中的每次发送被称为一次接入试探（access probe）。移动台在一次接入尝试的每一次接入试探组成接入试探序列，并且在每一个接入试探中发送的是相同的消息。图 接入尝试（1）图 接入尝试（2）1.2.4 移动台进入并保持在业务信道状态在移动台接入成功之后，基站将会指配移动台进入业务信道。移动台将会调谐到基站指配的码分信道上和基站进行通信。图 移动台进入并保持在业务信道状态1.3 业务协商过程在业务信道工作状态下，移动台和基站需要使用一些事先约定来构造和拆分前反向业务信道帧，移动台和基站间通过信令交互来建立这些规则的过程，就称为业务协商。业务协商需要建立的规则被称为业务配置（Service Configuration）。业务配置在层三信令中以两个不同的信息纪录来表示：可协商的参数（Service Configuration Information Record）和不可协商的参数(Non-Negotiable Service Configuration Information Record)。图 业务协商配置1.3.1 可协商参数可协商参数包括：前反向复用选项（Forward and Reverse Multiplex Options）前反向业务信道配置（Forward and Reverse Traffic Channel Configurations）前反向业务信道发送速率Forward and Reverse Traffic Channel Transmission Rates业务选项连接Service Option Connections1.3.2 不可协商参数不可协商参数包括：前反向功控参数（Forward and Reverse Power Control Parameters）逻辑到物理映射表（Logical to Physical Mapping）变数率表（Flexible Rate Table）逻辑发送单元表（Logical Transfer Unit Table）分区表（Partition Table）1.3.3 业务协商基本流程图 业务协商过程1.4 CDMA切换处理过程1.4.1 空闲切换当移动台在空闲状态时，从一个基站的服务区移动到另外一个基站的服务区，检测到新的导频信号强度远远大于当前导频信号强度时是就会产生空闲切换。1.4.2 接入切换接入切换是指移动台在系统接入状态所发生的切换，移动台通过监视和报告相关导频的PN相位和强度来辅助基站的信道指配过程，被监视的导频是移动台的寻呼信道对应的有效导频；也可以是同CDMA频率的其他导频，分别在两个列表中：ACCESS_HO_LIST和OTHER_REPORTED_LIST。移动台将在不同的接入信道消息中将导频监视报告发送给基站。根据移动台在作一次接入尝试的不同阶段可以分为三种不同的切换方式：接入入口切换（Access Entry HO），接入探测切换（Access Probe HO）以及接入切换（Access HO）。接入入口切换（Access Entry HO）与移动台在空闲状态所发生的切换基本类似，因为移动台都没有任何接入信道消息发出。唯一的不同在于：如果移动台已经被寻呼，在IS2000中由于有接入Entry切换，移动台可以在新的基站上发送寻呼响应；而对于IS95-A，移动台丢失了寻呼信道的情况下是无法发送寻呼响应的。接入探测切换（Access Probe HO）是移动台在寻呼响应子状态或起呼尝试子状态，丢失了寻呼信道之后或发现寻呼信道的强度很弱后发生的切换；接入切换（Access HO）是移动台处于寻呼响应子状态或起呼尝试子状态，完成一次接入尝试之后，在等待BS的响应时(Case 1)或者收到BS的消息但是在对该消息响应之前（Case 2）丢失了寻呼信道或发现寻呼信道的强度很弱后发生的切换。图 接入切换1.4.3 软切换和更软切换软切换是指MS在不中断与原来基站联系的条件下开始和新的基站进行通信的一种切换方式。软切换只能同在相同频率的CDMA信道之间，它提供了在基站边界处的前反向业务信道的分集。在软切换中，移动台连续扫描导频信号，当导频功率超过给定门限时，移动台就与该小区建立通信，此时多个小区同时支持移动台的呼叫。当导频功率降低到给定门限时，移动台就中止与该小区的通信。在更软切换中，移动台同时与同一个基站下的多个小区通信。移动台通过每个导频的不同时间偏置来区分不同的导频信号，而偏移是一个已知时间延迟的整数倍。移动台将它识别的导频以及服务区配置的其它导频分类如下：Active Set活动集：由目前正在支持移动台呼叫的小区/扇区的导频组成，它包含与分配给移动台的前向业务信道（Walsh码）有关的导频。Candidate Set 候选集：由不在有效导频集中，但导频强度足够被移动台接收，并能够对相关的业务信道进行解调的导频。Neighbor Set 邻区集：由不属于活动集和候选集，但极有可能成为软切换的候选者的小区/扇区导频组成（比如邻区的导频）。Remain Set剩余集：由属于CDMA系统但未包含在上述3个集合的导频组成。1 IS95A软切换图 IS95A软切换（1）移动台检测到相邻集中的某个导频强度超过T_ADD，发送导频强度测量消息PSMM给BS，并且将该导频移到候选集中；（2）基站发送（扩展）切换指示消息；（3）移动台将该导频转移到有效导引集中，并发送切换完成消息；（4）有效集中的某个导频强度低于T_DROP，移动台启动切换去定时器（T_TDROP）；（5）切换去定时器超时，导频强度仍然低于T_DROP，移动台发送PSMM；（6）基站发送（扩展）切换指示消息；（7）移动台将该导频从有效导引集移到相邻集中，并发送切换完成消息。切换参数T_ADD：导频检测门限，强度较强但不在有效集中的导频都是干扰源。该导频必须立即转到有效集中进行切换。T_ADD的下限：除对导频信号进行滤波处理外，下限值应足以预防切换虚警。T_ADD的上限：切换前话音质量恶化情况、前向链路状态、切换完成时间要求等因素决定上限的取值。即T_ADD应该尽可能低，从而可以迅速增加导频；同时又要足够高，从而避免由于噪声造成的误报。T_DROP：导频丢失门限，T_DROP的上限：作用是避免丢弃高质量的导频信号。T_DROP的下限：与小区覆盖面积的大小、实际可用导频强度等有关。T_COMP：比较门限，用于比较Candidate Set、Active Set 中的导频强度；其取值影响Pilot Strength Measurement Messages的发送频度；取值小，发送频繁；取值大，将延长切换建立时间。T_TDROP：较合适的下限取值是建立一个切换所需的时间，该时间受物理环境的影响较大，折衷的取值应与实际环境相适应。下图描述了两种较为常见的城区状况，一种为车台直过十字路口，另一种为手持台90度转弯。在此类似情形下，T_TDROP的设置对切换过程影响大。此外，T_ADD、T_DROP不能相差太小，T_TDROP也不应过小。否则，将引起相关信令过度交互，手机和基站的“乒乓效应”，增加链路负担且恶化通信质量。表2 切换参数推荐值图 发生切换的典型场景上图场景说明：1）MS与Cell A联络；2）当处于十字路口时，MS接收到Cell B的高质量信号，并处于切换状态；3）当MS通过十字路口后，来自Cell B的信号急剧变差；4）若T_TDROP设置值偏小，在十字路口处MS已将Cell A丢弃；5）若切换建立时间长、车速快时，将引起掉话。2 CDMA2000-1X的软切换（1）导频P2强度超过T_ADD，MS将其转移到候选集中；（2）导频P2超过 (SOFT_SLOPE/8)*10*Log(PS1) + ADD_INTERCEPT/2 ，MS发送PSMM；10*LogPS2 (SOFT_SLOPEs/8) * 10*LogPSi + (ADD_INTERCEPTs/2) , iActive Set（3）移动台收到EHDM/GHDM/UHDM，将P2移到有效集中，并发送切换完成消息；（4）导频P1强度低于 (SOFT_SLOPE/8)*10*Log(PS2) + DROP_INTERCEPT/2 ，MS启动切换去定时器；（5）切换去定时器超时，移动台发送PSMM；（6）移动台收到EHDM/GHDM/UHDM，将P1移到候选集中，并发送切换完成消息；（7）导频P1强度低于T_DROP，MS启动切换去定时器；（8）切换去定时器超时，MS将导频P1从候选集移到相邻集中。图 CDMA2000-1X的软切换1.4.4 硬切换硬切换是移动在跨越不相交的基站集(Disjoint Sets of base stations)，或者不同的CDMA频率，或者不同的帧偏置时，所进行的一种切换方式，其特点是在业务信道上会出现短暂的中断。基站通过向移动台发送CFSRQM（侯选频率搜索请求消息）来要求移动台搜索导频强度，移动台通过向基站响应CRSRSM（候选频率搜索响应消息）来说明自己完成一次搜索所需的时间及搜索能力，搜索结果可通过CFSRPM（候选频率搜索报告消息）通知基站，报告中包括在服务频率上的平均输入功率，在候选频率上的平均输入功率，在候选频率上的导频相位和强度等信息，以辅助基站进行硬切换。当移动台跨越不同的基站集，不同的频率，不同的帧偏置时，基站通过发送EHDM/GHDM/UHDM指示进行CDMA-to-CDMA硬切换。并且移动台可以在硬切换失败后能够返回原来的服务频率。如何确定最优的新的有效导引信号集：当BS决定进行一次硬切换时，新频率上的有效导频的数量可能比较多。MS的环境在动态的变化，最佳的有效导频集也在不断的改变。BS指定的有效导频有可能非常弱，而比较强的导频可能不在有效导频集中。在IS2000中，MS可以通过报告在侯选频率（CF）上的导频搜索结果给BS，来辅助BS在进行不同频率间的硬切换时可以选择一组最优的有效导频信号集。这种搜索和报告的过程可以周期性的进行，以减轻随时间变化所造成的影响。在IS95A中，进行同频率间的硬切换时，相邻导频的信息可以通过导频强度测量消息报告给BS。如何确定精确的切换时间：一旦新的有效导频集被选定，决定开始一次硬切换的精确时间是非常困难的。即使BS可能根据MS和它自己的Round trip延迟，或者MS的信号已经很弱来开始一次硬切换，它仍然不知道目标频率/小区上的当前的RF环境是否足够好。因此，一个错误的“决定”将会导致在切换后的掉话。在IS2000的处理中，MS被要求搜索CF的导频强度，并且要将结果报告给BS，以辅助BS在硬切换时作出合适的“决定”。在进行SF和TF的RF环境比较时，有几个重要的门限值，以帮助决定一次硬切换能否使当前的会话得益。这种方法也可以用在相同频率的硬切换过程中。切换失败后的处理：一次不成功的硬切换将导致掉话。在IS2000中，MS在完成一次不成功的硬切换之后，可以返回到原来的服务频率上去，恢复以前的配置，继续在原频率上进行通信。本节小结:本节介绍CDMA呼叫处理过程，详细介绍了CDMA呼叫处理的四个状态，概述了业务协商过程的基本流程，对切换分类及功能特点做了简要的介绍。思考题:1、CDMA呼叫处理分哪几个状态？2、业务协商过程中的可协商参数及不可协商参数具体指哪些参数？3、请描述接入切换的定义，接入切换又可以分为哪几类？请描述各类接入切换的主要特点？4、什么是软切换和更软切换？它们和硬切换有什么主要区别？-53-第二节 CDMA标准接口及其功能分布2.1 概述本节描述了CDMA协议的分层概念及其基本内容。图 话音业务和分组数据业务组网图2.2 空中接口（Um接口）图 IS-95A协议结构图 CDMA2000协议结构2.2.1 物理层物理层（Physical Layer）完成CDMA2000前反向物理信道的编解码和调制解调功能；主要的物理信道及功能描述如下：F-PICH：前向导频信道，功能等同于IS-95A中的前向导频信道，用于使移动台进行同步；F-SYNC：前向同步信道，功能等同于IS-95A中的前向同步信道，用于为移动台提供系统时间和帧同步信息；F-BCCH：前向广播控制信道，只能工作在RC3以上，用于传递Overhead消息和短消息给移动台；F-CACH：前向公共指配信道，只能工作在RC3以上，与F-CPCH、R-EACH、R-CCCH配合使用，当基站解调出一个R-EACH Header后，通过F-CACH指示移动台在哪一个R-CCCH信道上发送接入消息，接收哪个F-CPCH子信道的功率控制比特；F-CPCCH：前向公共功率控制信道。当移动台在R-CCCH上发送数据时，向移动台传递反向功率控制比特；R-PICH：反向导频信道，只能工作在RC3以上，用于辅助基站检测移动台所发射的数据；R-EACH：反向增强接入信道，只能工作在RC3以上，当移动台还未建立业务信道时，可以通过该信道发送控制消息到基站，提高了移动台的接入能力；F/R-CCCH：前反向公共控制信道，用于当移动台还没有建立业务信道时，基站和移动台之间传递一些控制消息和突发的短数据；R-ACH：反向接入信道，功能与IS-95A中的反向接入信道相同；F-PCH：前向寻呼信道，功能与IS-95A中的前向寻呼信道相同；F-QPCH：前向快速寻呼信道，只能工作在RC3以上，用来快速指示移动台在哪一个时隙上接收F-PCH或F-CCCH上的控制消息，由于移动台可以不用长时间监视F-PCH或F-CCCH时隙，可以较大幅度的节省移动台电能；F/R-DCCH：前反向专用控制信道，属于业务信道的一种，只能工作在RC3以上，当移动台处于控制在业务信道状态时，用于传递一些消息或较短的数据；F/R-FCH：前反向基本信道，属于业务信道的一种，用于当移动台进入到控制在业务信道状态后，承载信令、话音、低速的分组数据业务、电路数据业务或辅助业务；F/R-SCH：前反向补充信道，属于业务信道的一种，只能工作在RC3以上，用于当移动台进入到控制在业务信道状态后，承载高速的分组数据业务（14.4K以上）。2.2.2 MAC层按照IS-2000协议构架，MAC子层主要包括复用解复用子层和RLP协议实现，描述如下：公共信道复用子层（Common Channel Multiplex Sublayer）：完成公共信道（公共信令信道）的复用解复用，主要是根据消息的长度和要发送的时隙，完成分时隙发送和接收；专用信道复用子层（Multiplex Sublayer）:完成专用信道（业务信道）的复用解复用，前向将分别来自LAC层SAR子层的信令分片、来自Vocoder的话音数据、来自RLP的电路数据或分组数据复用到一个物理信道帧中；反向从一个具体的物理信道帧中解复用出信令分片、话音数据、电路数据、分组数据，并分别提交到相应的上层协议栈进行处理；RLP：根据上层协议栈的不同要求，提供不同的协议栈，完成基站到移动台之间可靠的或实时的数据传输机制。图 业务信道帧处理过程图 业务信道复用格式2.2.3 LAC层按照IS-2000协议构架，LAC子层完成的功能主要包括层3信令的证实重传机制、分段与重组机制等，对于前反向和不同类别的信道，其完成的功能有所不同；1 LAC各子层功能描述Authentication子层：移动台在反向公共信令信道的LAC协议数据单元中提供鉴权有关的字段信息，以发起移动台的鉴权过程；ARQ子层：完成基站和移动台之间的信令传递证实机制，保证信令的可靠接收和发送，并实现信令的重复检测功能；Addressing子层：移动台在前反向公共信令信道的LAC层协议数据单元中提供与移动台地址有关的字段，以为基站识别移动台提供依据；Utility子层：在前反向LAC协议数据单元中维护消息类型、无线环境报告等字段、为上层区分不同的消息、发起接入切换的判决提供依据；完成在PDU中维护填充BIT和消息长度的功能；SAR（Segmentation and Reassembly.）子层功能；分段与重组功能、前向完成对消息的分段，以使之可以复用到一个物理信道帧中、反向完成多个消息分段的按序重组功能，以拼装出一个完整的消息。图 LAC层处理说明：PDU：协议数据单元Protocol Data Unit；SDU：业务数据单元Service Data Unit.2 前向信道LAC子层功能结构前向信道LAC子层功能结构如图所示：图 前向信道LAC子层功能结构前向信道LAC子层功能结构描述如下：对于F-SYNC信道：主要完成Utility子层、SAR子层功能；对于F-BCCH信道：主要完成Utility子层、SAR子层功能；对于其他前向公共控制信道：主要完成ARQ子层、Addressing子层、Utility子层、SAR子层功能；对于前向专用信令信道（F-DCCH、F-FCH）：主要完成ARQ子层、Utility子层、SAR子层功能。3 反向信道LAC子层功能结构反向信道LAC子层功能结构如图所示：图 反向信道LAC子层功能结构反向信道LAC子层功能结构描述如下：对于反向公共控制信道：主要完成Authentication子层、ARQ子层、Addressing子层、Utility子层、SAR子层功能；对于反向专用信令信道（R-DCCH、R-FCH）：主要完成ARQ子层、Utility子层、SAR子层功能。2.2.4 层3分为公共信令信道和专用信令信道测层3处理，主要用于支持空中接口协议所规定的业务流程，包括接入切换处理、短消息、业务协商过程和切换处理等。2.3 A接口图 A接口2.3.1 A1接口A1接口主要承载BSS和MSC之间包括与呼叫处理、移动性管理、无线资源管理、鉴权和加密有关的信令消息。A1接口协议栈结构如下图所示： 图 A1接口协议栈结构2.3.2 A2接口A2接口主要承载基站侧SDU与MSC侧交换网络之间的64/56K PCM数据码流。2.3.3 A3接口A3接口用于支持当移动台处于控制在业务信道状态时所发生的BSS之间的软切换，A3接口被划分成两部分：A3信令接口和A3业务接口，分别描述如下。1 A3信令接口功能及协议栈结构A3信令接口承载的信令主要用于完成对A3业务接口链路的建立、释放等控制功能，其协议栈结构如下图所示：图 A3信令接口协议栈结构该协议栈中物理层可以采用多条E1、T1或STM-1等标准接口，其他各协议层功能如下：ATM层：完成以53字节为单位的ATM信元在特定物理层上的接收和发送，一般由芯片制造商提供的硬件芯片组予以实现；AAL5：AAL层完成上层协议到ATM层的适配功能，AAL5支持可变速率、突发的、实时或要求可靠传输的上层协议到ATM层的适配，一般由芯片制造商提供的硬件芯片组予以实现；IP：承载上层协议栈的数据在异种网络之间的传输；TCP：完成异种网络之间端到端的可靠传输功能，IOS4.X标准要求使用TCP周知端口5602建立TCP连接，用于承载上层的A3接口信令；A3接口信令的主要功能如下：建立一个或多个A3业务接口链路；释放一个已经建立的A3业务接口链路；本端业务信道状态改变的通知功能。针对A3信令接口功能的实现，硬件需要提供对ATM、AAL5的支持，软件需要完成对AAL5的驱动，以实现IP层到ATM层的适配，并需要建立和维护相应的TCP连接，同时实现A3信令接口信令流程。2 A3业务接口功能及协议栈结构A3业务接口协议栈结构如图所示：图 A3业务接口协议栈结构该协议栈中各协议层功能描述如下：物理层：参见前面章节有关描述；ATM层：参见前面章节有关描述；AAL2层：支持实时、速率非恒定的上层数据业务到ATM层的适配功能；SSSAR层：完成特定业务的分段和重组功能，将上层PDU进行分段并提交给ATM层，将接收到的ATM信元按序重组成上层PDU并提交给上层协议栈（SAR应该是AAL的一个子层，但IOS4.X在描述A3业务协议栈时将该层放到AAL之上，尚不清楚具体的原因？）A3业务接口功能如下：BSS之间前反向IS-95业务信道数据、控制信息的传递；BSS之间前反向IS-2000 DCCH信道数据、控制信息的传递；BSS之间前反向IS-2000 FCH信道数据、控制信息的传递；BSS之间前反向IS-2000 SCH信道数据、控制信息的传递；BSS之间业务信道特性的传递；BSS之间关于一个或多个小区状态的传递。针对A3业务接口，硬件需要提供对ATM层、AAL2层的支持，软件需要完成A3业务接口消息的封装和解封装功能，并驱动AAL2层，实现上层A3业务接口消息到ATM层的适配。2.3.4 A5接口A5接口主要承载基站侧SDU与IWF之间电路数据的传输。2.3.5 A7接口A7接口用于支持当移动台处于还没有控制在业务信道状态时所发生的BSS之间的切换，并支持移动台在进行BSS之间软切换时需要建立新的业务时的控制流程，描述如下。A7接口协议栈结构如下图所示：图 A7接口协议栈结构A7接口协议栈与A3接口协议栈结构相同，同样采用TCP周知口5603来维护承载A7信令的TCP连接，A7信令接口主要完成的功能如下：支持BSS之间的软或更软切换；支持BSS之间的接入或接入探测切换；支持BSS之间的信道指配进入软和更软切换；源BSS通过A7信令请求目标BSS分配资源，以支持特定呼叫；目标BSS通过A7信令响应源BSS分配资源的请求；源BSS通过A7信令请求目标BSS释放用来支持物理信道的无线资源；目标BSS通过A7信令响应源BSS释放资源的请求；目标BSS通过A7信令请求源BSS去掉一个或多个小区；源BSS通过A7信令响应目标BSS去掉小区的请求；源BSS通过A7信令请求在目标BSS的特定寻呼信道上发送特定的消息；目标BSS通过A7信令响应源BSS发送寻呼信道消息的请求；目标BSS通过A7信令发送从接入信道接收到的消息给源BSS；源BSS通过A7信令响应目标BSS发送的接入信道消息；源BSS通过A7接口信令请求目标BSS保留无线资源以支持特定的突发数据传输；目标BSS通过A7接口信令响应源BSS请求保留无线资源的请求；源BSS通过A7接口信令请求目标BSS分配保留的无线资源。针对A7信令接口功能的实现，硬件需要提供对ATM、AAL5的支持，软件需要完成对AAL5的驱动，以实现IP层到ATM层的适配，并需要建立并维护相应的TCP连接，同时实现A7接口信令流程。2.3.6 A9接口A8/A9接口用于承载BSS和PCF之间信令和数据的传输，A9接口承载信令，用于维护BSS到PCF之间的A8连接。A9接口协议栈结构如下图所示：图 A9接口协议栈结构IOS4.X标准中对A9接口物理层、链路层的实现没有特定的要求，网络层和传输层分别用IP和TCP/UDP协议，采用周知口5603来维护承载A9信令的UDP/TCP连接；A9信令主要完成的功能如下：BSS通过A9信令请求PCF发起一个A8链路的建立；PCF通过A9信令响应BSS发起建立A8链路的请求；PCF通过A9信令请求BSS发起一个特定业务的呼叫建立过程；BSS通过A9信令响应PCF发起的特定业务呼叫建立请求；BSS通过A9信令请求PCF释放一个A8连接；PCF通过A9信令响应BSS释放A8连接的请求；PCF通过A9信令请求BSS释放一个A8连接；BSS通过A9信令响应PCF释放A8连接的请求；PCF通过A9信令请求BSC重新激活一个分组数据业务；BSS通过A9信令响应PCF重新激活分组数据业务的请求。2.3.7 A8接口A8接口协议栈结构如下图所示：图 A8接口协议栈结构IOS4.X标准中对A8接口物理层、链路层的实现没有特定的要求，网络层采用IP协议，采用GRE协议对上层协议栈的协议数据单元进行封装，以使其承载在IP报文中进行传送，在CDMA2000-1X中用CRE协议实现对移动台和PDSN之间的PPP协议栈PDU进行封装，并适配到IP报文中。IOS4.X中提出A8/A9接口的目的是为了实现BSS与PCF之间的标准化，但一般厂商实现时均将PCF放到BSC侧实现，为此A8/A9接口可以不予实现或者将部分A9信令转换为BSS系统内部信令来处理，CDMA2000-1X BSS软件系统对于A8/A9接口拟遵照IOS4.X标准中的定义予以实现。2.3.8 A11接口A10/A11接口用于承载PCF和PDSN之间的信令和数据传输，A11接口承载信令，用于维护BSS到PCF之间的A10连接。A11协议栈结构如下图所示：图 A11接口协议栈结构IOS4.X标准中对A11接口物理层、链路层的实现没有特定的要求，网络层和传输层分别用IP和UDP协议，采用周知口434来维护承载A11信令的UDP连接；A11信令主要完成的功能如下：PCF通过A11信令请求PDSN发起一个A10链路的建立；PDSN通过A11信令响应PCF发起的建立A10链路的请求；PCF通过A11信令周期性的向PDSN进行登记以维护A10链路；PCF通过A11信令发起一个A10链路的释放过程；PDSN通过A11信令发起一个A10链路的释放过程。PCF通过A11信令向PDSN发出各种相关的记账信息。2.3.9 A10接口A10接口协议栈结构如下图所示：图 A10接口协议栈结构A10协议栈与A8协议栈相同，软件需要完成上层PDU到GRE帧的封装、GRE报文到上层PDU的解封装工作；完成GRE报文到IP报文的封装、IP报文解封装GRE报文的工作，驱动底层网络接口传送和接收IP报文的工作。2.4 Abis接口Abis协议是基站控制器BSC和基站收发信机BTS之间的接口协议，在应用层上包括两部分，控制部分和业务部分，控制部分主要转换Um接口控制信道信令，业务部分主要是对业务信道的控制。Abis接口是内部接口，其接口层次结构如下：图 Abis接口协议结构Abisc是控制信道信令的应用部分，如呼叫建立、移动性管理，控制信道发生的短信业务。Av接口是业务信道的应用部分，如呼叫释放、移动性管理、补充业务和发生在业务信道的短信业务以及业务信道管理。Am接口是信道单元管理和控制信道信令数据的传递部分。Abist接口是业务链路建立管理以及业务数据的传递部分。Abisd接口完成基本信道管理，以及补充信道的建立释放管理。有确认消息协议栈是传送层协议，提供确认重发、分组拆装功能。无确认消息协议栈是传送层协议，提供无确认传送、分组拆装功能。业务协议栈是传送层协议，提供无确认传送，无分组拆装功能，满足业务数据的快速传送要求。启动/广播协议栈是传送层协议，提供无确认传送、无分组拆装功能。MSSL物理层协议，在我们的系统中泛指422链路、E1等。本节小结:本节介绍CDMA标准接口及其功能分布，概述了空中接口的四层功能，较详细介绍了九类A接口的协议栈结构及接口功能，最后简单介绍了Abis内部接口功能。思考题:1、空中接口分哪几层？各层的主要特点是什么？2、A1接口的主要功能是什么？请画出它的协议栈结构。3、A3业务接口的主要功能是什么？请画出它的协议栈结构。4、A11和A9接口的主要功能是什么？第三节 信令流程3.1 呼叫流程3.1.1 语音呼叫流程移动台起呼图 语音呼叫流程移动台起呼对照该图的动作描述如下：动作动作描述a移动台发起呼叫。b基站证实。c基站向MSC发送CM业务请求消息。d同时基站开始建立业务信道。eMSC向基站发送指配请求消息。f基站向移动台发送扩展信道指配消息。g基站捕获移动台。h基站证实。i移动台证实。j业务协商过程。k基站向MSC发送指配完成消息。lMSC通过业务信道向MS发送回铃音。m被叫方摘机，MS进入话音通话状态。3.1.2 语音呼叫流程移动台被呼图 语音呼叫流程移动台被呼对照该图的动作描述如下：动作动作描述 aMSC发起寻呼移动台b移动台发寻呼响应消息。c基站证实。d基站向MSC发送寻呼响应消息。e同时基站开始建立业务信道。fMSC向基站发送指配请求消息。g基站向移动台发送扩展信道指配消息。h基站捕获移动台。i基站证实。j移动台证实。k业务协商过程。l基站向MSC发送指配完成消息。mMSC通过业务信道向MS发振铃音。n移动台证实。o移动台摘机p基站证实q基站向MSC转发移动台摘机消息r通话双方进入通话状态3.1.3 数据呼叫流程移动台起呼图 数据呼叫流程移动台起呼对照该图的动作描述如下：动作动作描述a移动台发起一次数据呼叫，业务选项为33。b基站证实。c基站向MSC发送CM业务请求消息。d同时基站开始建立业务信道。eMSC向基站发送指配请求消息。f基站向移动台发送扩展信道指配消息。g基站捕获移动台。h基站证实。i移动台证实。j业务协商过程。k基站开始与PCF建立A9，A8链