TD-SCDMA.doc

UTRANUTRAN是第三代移动通信网络中的无线接入网部分。UTRAN是由一组RNS组成，通过Iu接口和核心网相连，每个RNS包含一个RNC和一个或多个Node B，Node B和RNC之间通过Iub接口进行通信。Uu接口和Iu接口的协议栈结构被分为用户平面和控制平面。 用户平面：传输通过接入网的用户数据； 控制平面：对无线接入承载及UE和网络之间的连接进行控制。另外，控制平面也提供了非接入层消息透明传输的机制。 接入层通过服务接入点(SAP)承载上层的业务。 通常一个用户和UTRAN连接时，只涉及到一个RNS，此时这个RNS称为服务RNS(SRNS);但是在无线技术接口采用WCDMA的情况下，由于软切换的出现，可能会发生一个UE和UTRAN的连接使用多个RNS资源的情况，这是就引入漂移RNS(DRNS)的概念。 RNC主要负责接入网无线资源的管理，包括接纳控制、功率控制、负载控制、切换和分组调度等。 RNC设计以下几个概念： 1、SRNC: Serving Radio Network Controller 2、DRNC: Drift Radio Network Controller 3、CRNC: Controlling Radio Network Controller UTRAN的主要功能包括两个方面： 在移动性业务和管理方面，有传输用户数据、系统信息调度、数据的加/解密和信令的完整性保护、切换、SRNS重新定位及终端定位；在整个接入网的无线资源管理方面，有网络同步、广播/多播的消息调度及流控、业务量报告等。 对TDD系统而言，系统的同步直接关系到整个网络的性能：现在的3GPP接入网节点的同步主要是通过传输线同步和GPS来完成。TDD系统除了以上两种方式外，还采用了空中接口的同步方式。而TD-SCDMA由于其特殊的帧结构，通过专用的下行导频时隙(DwPTS)来完成空中接口同步的功能。 网络同步的概念主要涉及到网络同步、节点同步、传输信道同步、无线接口同步和定时对齐控制。接入网对于接入网的结构来说，我觉得GSM和TD-CDMA之间最大的区别在于产生了DRNC,产生的原因是由于接力切换技术的存在，当然还有很多其他方面的差异性，但就因为切换引起的变化来说，CDMA没有比GSM增加更多的其他结构和设备，而TD-CDMA由于采用了接力切换，所以产生了不一样的架构。IU接口:IU接口是UTRAN和核心网之间的接口，也可以把它看成是RNS和核心网之间的一个参考点，同GSM的A接口一样，Iu接口也是一个开放接口，它将系统分成用于无线通信的UTRAN和负责交换、路由和业务控制的核心网两部分。从结构上来看，一个核心网可以和几个RNC相连，而任何一个RNC和核心网之间的Iu接口可以分成3个域：电路交换域（Iu-CS)、分组交换域(Iu-PS)和广播域(Iu-BC)。 从功能上来看，Iu接口主要负责传递非接入层的控制消息、用户消息、广播信息及控制Iu接口上的数据传递等。其主要功能如下： 1、无线接入承载管理功能； 2、无线资源管理功能； 3、连接管理功能； 4、用户平面管理功能； 5、移动性管理功能； 6、安全功能。 在现有R99规范中，一个RNC最多能连接到一个核心网接入点上；对于BC域一个RNC可以和几个核心网的接入点相连。 Iu-CS协议结构： 传输网络层用户平面和控制平面引入IP传输机制，相应的传输协议也随之引入。在当前的R99的网络中，底层的传输式ATM。 1、Iu-CS控制平面：在R99中，控制平面协议包括位于7号信令系统上层的无线接入网应用部分(RANAP)。传输层包括信令连接控制部分(SCCP)、消息传送部分(MTP3-B)和网间接口信令ATM适配层(SAAL-NNI)。其中SAAL-NNI由三部分组成：SSCF、SSCOP和AAL5。 引入IP传输之后，相应的协议栈组成为：SCCPM3UASCTP和IP协议。 2、Iu-CS用户平面：在R99版本中，每个电路交换都要预留一个AAL2专用连接；在R5之后，将使用能够进行实时处理的RTP/IP协议。 3、Iu-CS传输网络层控制平面：在原来用于建立AAL2连接信令协议基础上引进了相应的IP传输机制。 Iu-PS协议结构： 同Iu-CS结构一样，在R99中，用户平面和控制平面采用共同的ATM传输，而物理层也是特定应用于Iu-PS域的。 1、Iu-PS控制平面：在R99中，控制平面协议也是以7号信令系统协议和RANAP为基础的心灵承载。但和CS域不同的是,PS域也定义了基于IP的信令承载：SCCP层和AAL5为两者公用，加上M3UA、SCTP和IP协议。在R5之后的版本中，IP将直接传输数据，不再通过AAL5进行到ATM的适配。 2、Iu-PS用户平面：在R99的PS域中，多种分组数据流在一个或多个AAL5永久性虚拟电路上被复用。GPRS隧道协议用户平面部分(GTP-U)是一个为单个分组数据流提供标识的复用层，每个单个分组数据流使用UDP无连接传输和IP寻址。 3、Iu-PS传输网络层控制平面：此平面没有应用到PS域，因为建立GTP隧道只要求有一个隧道标识、源地址和目的地址，这些已经包含在RANAP无线接入承载分配的相应的消息中。 RANAP: RANAP是Iu接口的信令协议，它包含所有特定于无线网络层的控制信息。 Iu-BC及SABP协议： 与Iu-CS和Iu-PS不同的是，Iu-BC域协议栈只有一个平面，它既包含控制信息又包含用户信息，对应的协议为服务区广播协议(SABP)。 SABP是Iu-BC域的协议，为实现小区广播功能而引入，主要负责BC域的核心网和RAN之间的交互。 SABP的基本过程主要包括： 1、写/代替：用于广播新消息或替换已经广播到被选服务区的消息。 2、取消广播：结束指示的消息。 3、负载/消息状态查询：获取需要的消息。 4、重置/重启：结束/重启RNC内一个或多个服务区的广播。 5、失败/错误指示：RNC通知核心网消息的失败/错误。 Iu接口的发展：Iu-flex中为了解决一个BSC/RNC只能连接到一个MSC/SGSN，因此在R5版本中引入了Iu-flex,建议提供一种标准机制将一个BSC/RNC连接到多个MSC/SGSN。这样不但提高了硬件的使用效率，而且也增强了MSC/SGSN之间的负荷共享能力，减少了移动管理的信令。该解决方法的提出主要涉及了两个概念：共有区域(pool area)和非接入层节点选择功能(NNSF)。然而Iu-flex地提出虽然在充分利用硬件资源和减少不必要的信令方面是一个较好的解决方法，但是却给后面R6中的多媒体组播业务(MBMS)带来了一些新的麻烦。Iub接口：Iub接口是RNC和Node-B之间的接口，用来传输RNC和Node-B之间的信令和无线接口的数据。它的协议栈是典型的三平面表示法：无线网络层、传输网络层和物理层。 无线网络层由控制平面的NBAP和用户平面的帧协议(FP)组成；传输网络层目前采用ATM传输，在R5以后版本中，引入IP传输机制；物理层可以使用E1T1STM-1等多种接口，目前常用的是E1和STM-1。 Iub接口主要功能为管理Iub接口的传输资源、NodeB逻辑操作维护、传输操作维护信令、系统信息管理、专用信道控制、公共信道控制和定时以及同步管理。与Iur接口不同的是，由于RNC和Node 之间具有较短的传输距离和相对密切的对应关系，没有必要采用7号信令传输网络。所以无线网络层和传输网络层控制平面中作为信令承载的7号信令系统协议站被更简单的SAAL-UNI所代替。并且这里也没有引入IP/SCTP. Iub接口的ATM协议有AAL2与AAL5、SAAL(SSCOP、SSCF-UNI)和ALCAP三部分。 为了进一步了解Iub接口的结构，有必要研究一下NodeB逻辑模型，该逻辑模型包含了一个公共控制口/公共信令链路和一套业务终端节点/专用信令链路。 Iub接口在网络中的位置相当于GSM中的Abis接口。在现行的第三代移动通信系统标准中，Iub接口没有像Iur接口和Iu接口一样做成完全开放的接口。Iur接口：Iur接口是两个RNC之间的逻辑接口，用来传送RNC之间的控制信令和用户数据。同Iu接口一样，Iur接口也是一个开放接口。Iur接口最初设计是为了支持RNC之间的软切换，但是后来加入其它的有关特性。现在Iur接口主要功能是支持基本的RNC之间的移动性、支持公共信道业务、支持专业信道业务和支持系统管理过程。同Iub接口类似，Iur协议栈也采用了典型的三平面表示法：无线网络层、传输网络层和物理层。 Iur接口控制平面的功能主要包括： 1、支持基本的RNC之间的移动性 2、支持公共信道业务 3、支持专用信道业务 4、支持系统管理随着标准的不断发展和完善，网络结构也随之发生了一些变化，例如：增加了专门为定位业务服务的Iupc接口和使二代和三代网络更容易互通的Iur-g接口。 Iupc接口：定位业务也是第三代移动通信的重要内容之一，将使网络运营商能提供新的增值业务，同时也可对基于位置的预付费或信息服务进行必要的改进。 定位业务主要用于以下几个目的： 1、增值业务；2、内部定位；3、紧急呼叫；4、合法侦听。 Iupc接口就是为了使第三代移动通信更好的提供定位业务而提出的。在3GPP的R99版本中，标准的定位方法有以下三种：1、基于小区位置的定位；2、观测到达时间差定位方式；3、网络辅助的GPS定位方法。由于TD-SCDMA系统使用了智能天线，到达方位角定位方法写入了该标准。 Iur-g接口：此接口主要是为了使二代和三代网络能更好的互通，3GPP GERAN工作组提出了增加BSC和RNC之间的接口，称之为Iur-g接口。一种支持该接口的解决方案是在Iur接口增加关于GERAN的信令消息或消息元素。TD-SCDMA物理层移动终端和接入网之间的接口Uu，通常也称为空中接口，主要由物理层、数据链路层和网络层组成。第三代移动通信技术标准主要区别体现在空中接口的无线传输技术上，尤其是物理层方面。物理层是空中接口的最底层，支持比特流在物理介质上的传输。物理层与数据链路层的MAC子层及网络层的RRC子层相连。物理层向MAC层提供不同的传输信道，传输信道定义了信息是如何在空中接口上传输的。物理信道在物理层定义，物理层受RRC的控制。 “在GSM中：物理层分为物理RF层和物理链路层两个子层。 物理RF层：执行物理波形的调制和解调功能，把物理链路层收到的比特序列调制成波形，或把接收的波形解调成物理链路层所需要的比特序列。 物理链路层：提供在MS和网络之间的物理信道上进行信息传输的服务。这些功能包括数据单元成帧、数据编码、检测和纠正物理介质上传输错误。物理链路层使用物理RF层提供的服务。 数据链路层包括RLC和MAC两个子层。RLC/MAC层提供通过GPRS无线接口传输信息的服务。这些功能包括后向纠错过程。MAC层提供多个MS接入共享媒体的方法。RLC/MAC层使用物理链路层提供的服务，并向上层(LLC)提供服务。” 物理层向高层提供数据传输服务，这些服务的接入是通过传输信道来实现。为提供数据传输服务，物理层需要完成以下功能： 1、传输信道错误检测和上报。 2、传输信道的FEC编译码。 3、传输信道和编码组合传输信道的复用/解复用。 4、编码组合传输信道到物理信道德映射。 5、物理信道的调制/扩频和解调/解扩。 6、频率和时钟（码片、比特、时隙和子帧）同步。 7、功率控制 8、物理信道的功率加权和合并。 9、RF处理 10、速率匹配。 11、无线特性测量，包括FERSIR干扰功率等等 12、上行同步控制 13、上行和下行波束成形(智能天线)。 14、UE定位(智能天线)。 TD-SCDMA的多址接入方案属于DS-CDMA，码片速率为1.28Mc/s，扩频带宽约为1.6M，采用不需配对频率的TD