cdma无线侧接口协议介绍.ppt

1 技术原理篇系列教材之 CDMA无线侧接口协议介绍 中国电信无线维护岗位认证培训教材 2 CDMA系统标准体系是分模块的 各模块按照自己的技术发展道路向前演进 这种方式的优点在于它的平滑演进能力 在大多数情况下 组成系统的各个部分技术发展速度是不一样的 当某个部分有重大技术进步时 可以仅修改相关部分 而其他部分则保持不变 本课程主要介绍CDMA无线侧接口标准协议的相关内容 前言 3 学习完此课程 您将会 了解CDMA国际标准的发展历程理解无线空口协议 A接口协议 Abis接口协议内容架构掌握无线侧标准协议的查询方法 目标 4 内容介绍 第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍 5 内容介绍 第1章CDMA无线接口协议概述第1节CDMA国际标准发展历程第2节CDMA2000标准演进 6 发展历程简述 国际通用的CDMA标准主要是由美国国家标准委员会ANSITIA开发颁布的 ANSI AmericanNationalStandardInstitute 作为美国国家标准制订单位 负责授权其它美国标准制订实体 其中包括电信工业解决方案联盟ATIS 电子工业委员会EIA以及电信工业委员会TIA TIA主要开发IS InterimStandards 暂定标准 系列标准 如CDMA系列标准IS95 IS634 IS41等 IS系列标准之所以被列为暂定标准是因为它的时限性 最初定义的标准有效期限是5年 现在是3年 除了IS系列标准之外 TIA还颁布其它类型的规范 如电信系统公告TSB TelecommunicationsServiceBulletin 文件 TSB不是标准 但可以提供与现存标准相关的信息或对工业界非常重要的其它事宜 TIA开发出的标准在经ANSI所有成员同意之后即可成为ANSI的正式标准 TIA目前由9个TR委员会组成 即TR8 TR14 TR29 TR30 TR32 TR34 TR41 TR45 TR46 其中与CDMA标准关系最为密切的是TR45 移动和个人通信公用标准 它的下面包括7个子委员会 分别负责不同接口标准的制订 如TR45 2负责网络部分 TR45 4负责A接口部分 TR45 5负责空中接口等 7 发展历程简述 除了ANSITIA之外 其他一些标准化组织和生产厂商对CDMA标准的制订也起到积极作用 如CDG CDMA发展小组 和3GPP2 负责第三代CDMA移动通信标准的制订 先后推出了有关A接口的IOS系列标准 涉及的内容包括从窄带的CDMA到第三代移动通信 宽带CDMA 一批知名的通信公司如MOTOROLA LUCENT NORTEL QUALCOMM等首先提出了有关CDMA标准的方案和建议 经过多次协商讨论 最终修改成为目前被普遍接受的通用标准 8 内容介绍 第1章CDMA无线接口协议概述第1节CDMA国际标准发展历程第2节CDMA2000标准演进 9 CDMA2000标准演进 作为第三代移动通信技术的一个主要代表 cdma2000技术是从cdma0ne演进而来的 cdma2000是美国向ITU提出的第三代移动通信空中接口标准的建议 是IS 95标准向第三代演进的技术体制方案 是一种宽带CDMA技术 cdma2000标准是一个体系结构 称为cdma2000家族 它包含一系列子标准 由cdma0ne向3G演进的途径为 cdma0ne IS 95B cdma2000lx 3x 和cdma20001xEV 其中从cdma2000lx之后均属于第三代技术 10 CDMA2000标准演进 由于无线Internet等高速分组业务的不断需求 cdma2000lx并不能满足这些业务的不同要求 为了在cdma2000lx基础上进一步增强功能 以便与WCDMA竞争 3GPP2已制定支持速率高达2Mbit s的cdma20001x增强标准 如以QUALCOMM Lucent Motorola等提出的cdma2000lxEV DO和cdma2000lxEV DV 或者沿着cdma20003x及更多载波方式发展 下面分别对这两种技术体制作简要介绍 11 CDMA20001XEV 1xEV是cdma2000lx进一步发展的前景所在 它的演进又被划分为两个发展阶段 第一个发展阶段为1xEV DO DataOnly 它采用与话音分离的信道传输数据 支持平均速率为650kbids 峰值速率为2 4Mbit s的高速数据业务 目前 HDR已被3GPP2正式采纳为cdma2000lxEV DO的惟一标准 1xEV DO可提供前向达2 4Mbit s 反向达153 6kbit s的高速数据业务 也不需要MSC HLR等设备的再投人 1xEV DO通过对前向链路的进一步改进 采用时分复用方式 前向实现了全功率发射 同时又在频段 带宽 码片速率 Turbo码等方面沿用了原lx技术 既提高了数据吞吐量 改善了分组域QoS 又充分考虑了平滑升级问题 与lx网络最大限度地实现了设备共享 保护了运营商的设备投资 12 CDMA20001XEV 第二个发展阶段是1xEV DV DataandVoice 数据信道与话音信道合一 目前有多种候选方案 如摩托罗拉 诺基亚等提出的1xTREMEo1xEV DV可提供6Mbit s甚至更高的数据吞吐量 目前普遍认为1xEV DO已具备商用化条件 而1xEV DV还不成熟 从IS 95到cdma2000lx 再升级到EV DO和EV DV来看 cdma2000标准的演进十分平滑 升级到cdma2000lx网络时 运营商仅需增加载频射频部件和升级软件 同时构建分组域网络即可 过渡到EV DV 网络结构也基本与lx一致 即使是专项提供数据业务的EV D0 也仅需增改BTS BSC 增加AN AAA 分组域 电路域设备都不用改动 13 CDMA20003X cdma20003x是基于IS 95标准演化的一个重要部分 3x表示3载波 即3个1 25MHz共3 75MHz的频率宽度 与其他的标准类似 cdma20003x将在cdma2000lx标准的基础上提供附加的功能和相应的业务支持 这些特性包括 提供比cdma2000lx更大的系统容量 提供达到2Mbit s的数据速率 实现与cdma20001x和cdma0ne系统的后向兼容性等 由于在第三代技术的进程中出现了一些新的情况 目前很多的研究人员都对3x 6x的多载波技术提出意见 通过增加cdma20001x的载波数量可以提高第三代系统的数据传输速率 但载波数量的增加 将带来系统硬件的复杂性和成本的提高 因此 目前一些专家并不看好cdma20003x及更多载波方式 韩国和日本的窄带CDMA运营者已经明确表示将不采用cdma20003x方式 有迹象表明 cdma20003x技术的前景目前还难以预测 14 内容介绍 第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍 15 简介 cdma2000lX指一种3G的宽带码分多址技术 IS 2000指的是采用cdma2000lX技术的接口标准或规范 它定义了一个移动台和基站子系统之间的接口 IS 2000和IS 95一样 属于IS InterimStandard 系列的标准 是由美国的电信 电子工业协会 TIA EIA 制定的 后来被3GPP2接受 IS 2000标准编号从IS 2000 1到IS 2000 6 分别对应3GPP2的C S0001至C S0006 内容基本没有差别 TIA EIA的一些标准和3GPP2中对应标准编号的关系以及其他有关标准编号的对应关系见http www 3gpp2 org Public html specs index cfm 16 两个分支 无线空中接口标准发展包括两个分支 17 IS 95A IS 95A是CDMA标准系列中第一个商用标准 它主要支持语音业务 IS 95A商用几年后 市场对数据业务的需求逐渐显现出来 因此美国电信工业协会 TIA 制定了IS 95B标准 IS 95B通过将多个低速信道捆绑在一起来提供中高速的数据业务 但从技术角度来说 IS 95B并没有引人新技术 依然属于第二代移动通信技术 IS 2000与IS 95相比 由于采用了很多新的技术 如反向相干解调 快速前向功率 Turbo编码 以及数据业务采用了更为灵活的媒体接人控制层 MAC 和多种数据速率等 其容量和性能都得到了较大的提高 cdma20001X技术有多种工作方式 独立使用一个载波的方式叫做cdma20001X 将3个1 25MHz载波捆绑在一起使用的方式叫做cdma20003X 目前国际上商用的都是cdma2000lX技术 虽然理论上存在cdma20003X系统 但在这个领域开展的研究非常少 目前国际上研究的重点是1X演进系统 1XEV 18 CDMA20001X CDMA20001X系统空中接口部分分为Re10 A B C D5个版本 CDMA20001X的Release通常仅仅指无线接口和A接口部分 目前CDMA20001X系统都是Rel0版本 RelA版本相对于Re10版本增加了一些公共信道 同时也将前向最大速率从153 6kbit s提高到了307 2kbit s RelB版本是一个小版本 仅在A版本的基础上做了很小的改进 此版本一般不会被众多厂商采用 RelC和D版本指EV DV CDMA2000lX系统无线空中接口部分协议IS 2000的目的就是使空中接口标准化 以便于移动台和基站子系统之间互相兼容 协议一共分为6个部分 以下介绍各个章节的内容 19 CDMA20001X IS 2000 1 协议介绍 是一个综述性的章节 主要描述了以后各个章节的主体 协议对兼容的理解以及cdma2000lX系统的结构图 IS 2000 2 物理层协议 主要描述了cdma20001X系统空中接口的物理层 描述的时候分别按照对移动台 第2节 以及对基站的要求进行描述 第3节 同时按照收和发分别进行了描述 2 1 移动台发 2 2 移动台收 3 1 基站发 3 2 基站收 主要的内容包括 前反向频率的分配 频点的编号 输出功率控制 前反向的调制解调参数 前反向信道结构 接收处理方式 在章节的开始有大量的名词解释 20 CDMA20001X IS 2000 3 媒体接人控制层 MAC MediumAccessControl 主要描述了MAC层 包括MAC的由来 作用 MAC层的结构 MAC的各个实体 MAC实体之间的原语 MAC层处理流程 通用信道的MAC层 MAC层的复用 IS 2000 4 信令链路接人控制层 LAC SignalingLinkAccessControl 主要介绍了信令接人控制层 按照基站和移动台分别的介绍 同时有按照通用信道和专用信道分别的介绍 介绍各消息分别经过LAC各个子层的处理情况 LAC各个子层的介绍 包括鉴权子层 自动重发子层 地址子层 效用子层 拆分子层 在章节最后的附录描述了LAC的含义 21 CDMA20001X IS 2000 5 高层信令 UpperLayer Layer3 主要描述了cdma20001X系统的高层 层三 信令 分别按照基站 移动台进行描述 移动台侧主要描述了移动台的安全与编号 移动台的呼叫处理 包括移动台在初始化状态下的处理 移动台在空闲状态下的处理 移动台在接人状态下的处理 移动台在业务信道下的处理 登记 切换 同时对各种消息字段进行了详细的解释 基站侧是按照信道处理进行描述的 包括导频 同步信道处理 寻呼 快速寻呼信道处理 接人信道处理 业务信道处理 同时详细介绍了相关消息的IE 附录当中对呼叫的流程进行了描述 列出了移动台的各计数器 定时器 IS 2000 6 模拟系统 22 1XEV DO lXEV DO 最初的名字为高速数据速率 HDR HighDataRate 其概念开始是由Qualcomm公司于1997年8月向CDMA发展组织 CDG 提出的 2003年3月3GPP2成立了针对HDR的工作组开始标准化工作 1XEV的名称是在制定标准的过程中得到的 2000年10月 lXEV DO的标准获得通过 在TIA EIA中编号为IS 856 在3GPP2中编号为C S0024 在3GPP2发布的相关标准中 lXEV DO又称作高速分组数据 HRPD HighRatePacketData 在3GPP2中 lXEV DO相关的协议还有 C S0029 测试应用协议 C S0032 AN最小性能协议 C S0033 AT协议 lXEV DO与lX之间的互操作规范见3GPP2的A S0008 23 1XEV DO 协议也分为两个版本 Rel0和RelA版本 初始Rel0版本前向最高峰值速率可达2 4Mbit s 反向速率和lx相同 RelA版本为0版本的增强 此版本兼容DO0版本 在一些特性上对DO0版本进行了增强设计 前向最高峰值速率可达3 1Mbit s 反向最高速率可达1 BMbit s 并增加了QoS设计 以支持实时性要求比较高的分组业务 24 1XEV DV cdma2000lX另一个发展方向是从cdma2000lX直接升级到EV DV系统 EV DV系统后向兼容1X系统 同时提供语音和数据服务 同时 对原1X终端也可兼容支持 前向最高速率达到3 1Mbit s 反向最高速率可达l 5Mbit s EV DV目前有两个版本 RelC和RelD RelC2002年5月份在3GPP2上正式发布 支持EV DV 前向速率达到3 1Mbit s 反向速率与lX相同 RelD版本相对于C版本 反向速率增强高达1 5Mbit s 并支持BCMCS Broadcast Multicast 25 阅读建议 对于网络维护优化工程师而言 IS 2000协议阅读的重点在IS2000 2部分 该部分是掌握CDMA系统的基础 尤其是物理信道 功率控制部分更需要掌握 IS2000 3 IS2000 4部分与产品实现关系更密切 阅读可以不必要十分细致 在阅读的时候可以结合IOS4 0 更加容易理解消息在呼叫流程当中的作用 同时对流程也有整体的概念 在阅读的时候由浅人深 例如在阅读IS200 5的时候首先不要过于详细的了解IE 等到对协议有一定理解之后再行深人 26 内容介绍 第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍 27 简介 A接口包括4个组成部分 Al A2 A5 A3 A7 A8 A9和A10 All 关于A接口的第一个标准是美国TIA发布的IS634 之后又发布了IS634A 但这两个标准都有缺点 不具备可操作性 为了确保标准的可操作性 美国运营商SprintPCS公司在IS634的基础上提出了自己的标准 并将这个标准提交给CDMA发展组织 CDG 讨论 最后以CDG的名义发布 就是IOS 互操作规范 标准 IOS2系列标准主要是针对IS 95A空中接口的 在国外 广泛采用的标准是IOS2 2 在IOS2 2基础上 CDG根据中国提出的特定市场需求 制定了IOS2 4 IOS3系列标准是针对IS95B空中接口的 由于95B并没有被广泛采用 所以IOS3 1应用范围也不广 28 简介 进人CDMA20001X时代以后 3GPP2接管了IS 95和CDMA20001X所有标准的制定工作 但CDG依然在这方面开展工作 经过协商 CDG和3GPP2都将发布自己的标准 但两个标准间保持一致 IOS4系列标准是支持CDMA2000lX无线接口的 其中IOS4 0对应于3GPP2A S0001 IOS4 1对应于3GPP2A SOOOlA IOS4 2对应于3GPP2A S0011到3GPP2A S0017 IOS5系列支持lXEV DV无线接口 29 IOS4系统版本 下表所列是3GPP2发布的IOS4系统版本 30 IOS4 0内容简介 目前广泛应用的是IOS4 0 IOS4 0描述了MSC和BS之间的接口 A1 A2 AS PCF与BS之间的接口 A8 A9 PDSN与PCF之间的接口 A10 All BS之间的接口 A3 A7 协议的制定就是为了确保各个厂家的设备之间互连的可能 协议分成以下几个部分 第1章 简要地介绍了协议的目标 范围 内容 第2章 介绍了各类呼叫流程 包括始呼流程 被呼流程 释放流程 附加业务 数据业务 短消息 OTASP PACA 用户服务区域 A8 A9流程 A10 All流程 第3章 介绍了无线资源管理 包括信道的分配和各类的切换 第4章 介绍了移动性管理 包括移动性管理的寻呼 登记 还有鉴权加密 第5章 介绍了协议分层 主要讲各个接口的L1 L2 第6章 描述消息和IE 介绍消息的内容 IE的含义 31 HRPD HRPD的IOS分为Phase1和Phase2 支持EV DO 两者相互独立而不是演进关系 两者的差异在于 Phase1 SC MM 会话控制 移动性管理 功能位于AN Phase2 SC MM 会话控制 移动性管理 功能位于PCF 与Phase1相比 Phase2增加了A14 Ax和A15接口 A12 A13接口从AN上移到PCF Phase1和Phase2对应相同的空口标准 在业务上也没有差异 发布的Phase1的版本有 A S0007 0v1 0 A S0007 0v2 0 A S0008 0v3 0 发布的Phase2的版本有 A S0007 Av1 0 A S0007 Av2 0a 32 CDMA2000技术标准发展历程 33 内容介绍 第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍 34 Abis Abis接口定义为基站子系统的两个功能实体BSC 基站控制器 和BTS 基站收发信台 之间的通信接口 用于BTS与BSC之间的远端互连方式 该接口支持所有向用户提供的服务 并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配 Abis接口为私有接口 即BTS和BSC的协议可以根据各设备商自行规定 报告主要介绍了Abis接口的模型 介绍了Abis接口的功能 包括支持业务信道功能 支持寻呼信道功能 支持接人信道功能 支持无线功能 支持广播系统消息 支持层1层2 同时还介绍了Abis功能在呼叫流程当中的应用 包括始呼 被呼 释放 切换 短消息 业务突发流程 在报告的最后介绍了消息的内容以及IE 35 Abis的承载方式 两张方式 E1方式 FE方式在中国电信CDMA指标体系中 统计Abis接口的带宽利用率时 实际配置带宽是按如下方式统计的 采用FE方式时 按实际配置带宽统计 采用E1方式时 可用带宽为E1数乘以2 即每条E1按2Mbps带宽统计 采用FE E1负荷分担方式时 取FE带宽与E1带宽的累加值 采用FE E1优选FE方式时 取FE实际配置带宽 36 内容介绍 第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍 37 A接口协议参考模型 cdma2000A接口遵循IOS4 X协议标准 分为A1 A2 A3 A5 A7 A8 A9 A10和A11接口 协议参考模型如上图所示 38 A接口功能介绍 A1接口主要承载BSS和MSC之间的信令信息 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 A2接口主要承载基站侧与MSC侧交换网络之间的64 56KPCM数据 在CDMA ONEBSS中采用E1接口 一个时隙承载64K数据 A3接口用于支持当移动台处于业务信道状态时所发生的BSS之间的软切换 BSC互连 A3接口被划分成两部分 A3信令接口和A3业务接口 A5接口主要承载基站侧与IWF之间电路数据的传输 CDMA20001x系统支持BSC内置的IWF 不支持外挂IWF 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 A8 A9接口用于承载BSS和PCF之间信令和数据的传输 A8接口承载数据 A9接口承载信令 用于维护BSS到PCF之间的A8连接 A10 A11接口用于承载PCF和PDSN之间的信令和数据传输 A10接口承载数据 A11接口承载信令 用于维护BSS到PCF之间的A10连接 39 内容介绍 第1章CDMA无线接口协议概述第2章无线空口部分第3章A接口部分第4章Abis接口部分第5章1X网络A接口介绍第6章DO网络A接口介绍 40 1xEV DO网络参考模型 AT 接入终端 与IS2000系统中的MS是同一个概念 AN 接入网络 包含BSC和BTS ANAAA 接入网络侧的AAA服务器 1xEV DO的网络参考模型有两条发展路线 PhaseI和PhaseII 41 1xEV DO网络网元功能说明 无线接入网 RadioAccessNetwork RAN 主要包含接入网 AccessNetwork AN 分组控制功能 PacketCcontrolFunction PCF 和接入网鉴权 认证 计费服务器 AN Authentication AuthorizationandAccounting AN AAA 等功能实体 AN完成基站收发及其控制器的功能 其中 PCF完成A8和A10连接的建立以及分组数据业务节点 PacketDataServiceNode PDSN 的选择功能 AN AAA存储接入鉴权的算法和参数 执行接入鉴权功能 42 EVDOIOS互操作接口 不同功能实体之间通过互操作 Inter OperationSpecification IOS 协议接口进行通信 EVDOIOS接口包括A8 A9 A10 A11 A12和A13 A8 A9是AN与PCF之间的内部接口 它用于传送与数据会话 业务连接的建立 维持 释放以及休眠态切换等有关的信令和数据信息 其中 A8提供业务数据的承载 A9提供信令消息的承载 A10 A11是PCF与PDSN之间的接口 也称为R P接口 A10承载数据 A11承载信令 A12是AN与AN AAA之间的接口 用于承载用户接入鉴权 AccessAuthentication 的消息 A13接口是源 Source AN与目标 Target AN之间的接口 在会话切换时 源AN和目标AN通过A13传递原有会话的配置信息 43 与1x网络参考模型的区别 由于1xEV DO仅支持分组数据业务 所以没有MSC HLR以及相应的接口 分组数据域的设备 PDSN AAA HA 以及接口与1x系统相同 增加了接入网络侧的AAA服务器 增加了两个A接口 其中A12接口用于系统的接入鉴权 A13口用于AT在跨AN漫游时目的AN与源AN之间交换相应AT的信息 44 A8