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WCDMA 主主要要信信令令流流程程 技技术术有有限限公公司司 2020 年年 1 月月 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 2 目 录 1终端开机 搜索网络 选择网络 驻留 4 1 1 概述4 1 2 PLMN 选择和重选 4 1 3 小区选择和重选 4 2电路域基本业务流程 4 2 1UE 主叫流程 4 2 2UE 被叫 4 2 3CS64K 可视电话业务流程 4 2 3 1普通 CS64K 可视电话业务 4 2 3 2接入时对方手机不支持或所在网络不支持 通话建立过程中 4 2 3 3通话过程中一方网络不支持 话音回落 通话过程中回落 4 2 4MO SMS 流程 4 2 5MT SMS 业务流程 4 3PS 基本业务流程 4 3 1UE 发起的 PDP 激活 去活流程 4 3 2WAP 4 3 3JAVA 4 3 4MMS 4 3 5STREAMING 4 3 5 1基于 H 324 的流媒体业务 4 3 5 2基于 H 323 的流媒体业务 4 3 5 3基于 SIP 的流媒体业务 4 4安全 4 4 1鉴权流程 4 4 2安全模式控制 4 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 3 5移动性管理 4 5 1切换 4 5 1 1系统内切换 4 5 1 2系统间切换 4 5 2小区重选 4 5 2 1系统内 4 5 2 2系统间 4 5 3小区更新和 URA 更新 4 5 3 1小区更新 CELL FACH CELL PCH 状态下 重新发起数据传输 寻 呼响应 重新进入服务区 需要进行小区重选后或周期性小区更新 4 5 3 2URA 更新 URA PCH 状态下 需要 URA 更新或周期性更新过程 4 5 4位置更新和路由区更新 4 5 4 1位置更新 4 5 4 2路由区更新 4 5 5漫游 4 5 5 1系统内漫游 4 5 5 2系统间漫游 4 5 6终端关机 4 5 6 1电路域分离流程 4 5 6 2分组域分离流程 4 6补充内容 4 6 1PS 业务承载速率的协商 QoS 的协商 4 6 2RAB 指配是根据业务还是根据网络资源进行分配 包括软切换过程中的 RAB 指配4 6 3无线资源突然变好时 按照优先级提高用户的速率 还是整体用户的速率都 提高 4 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 4 WCDMAWCDMA 主要信令流程主要信令流程 1 终端开机 搜索网络 选择网络 驻留终端开机 搜索网络 选择网络 驻留 流程 PLMN 选择 协议编号协议名称参考章节备注 3GPP TS 25 304UE Procedures in Idle Mode and Procedures for Cell Reselection in Connected Mode Release 1999 4 General description of Idle mode 5 1 PLMN selection and reselection 5 2 Cell selection and reselection in idle mode 1 1概述 终端 UE 开机 UE 就停留在空闲模式下 通过非接入层标识如 IMSI TMSI 或 P TMSI 等标志来区分 它的首要任务就是找到网络 PLMN 并和网络取得联系 只有这样 才能获得网络的服务 UE 在选定的 PLMN 中搜索一个合适的小区 选择该小区以提供服务 并监 测该小区的控制信道 这个过程称为小区驻留 UE 在空闲模式下的行为可以细分为 PLMN 选择和重选 小区的选择和重选 和位置登记 这三个过程之间的关系如下图 1 所示 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 5 PLMN Selection and Reselection Location Registration PLMNs available PLMN selected Location Registration response Registration Area changes Indication to user User selection of PLMN Automatic Manual selection CM requests NAS Control Radio measurements Cell Selection and Reselection 图 1 空闲模式下的 UE 当 UE 开机后 首先应该选择一个 PLMN 当选中了一个 PLMN 后 就开始 选择属于这个 PLMN 的小区 当找到这样的一个小区后 从系统信息 广播 中就可以知道临近小区 neighboring cell 的信息 这样 UE 就可以在所 有这些小区中选择一个信号最好的小区 驻留下来 紧接着 UE 就会发起 位置登记过程 attach or location update 成功后 UE 就驻留在这个小区 中了 驻留的作用有 4 个 使 UE 可以接收 PLMN 广播的系统信息 可以在小区内发起随机接入过程 可以接收网络的寻呼 可以接收小区广播业务 当 UE 驻留在小区中 并登记成功后 随着 UE 的移动 当前小区和临近小 区的信号强度都在不断变化 UE 就要选择一个最合适的小区 这就是小区 重选过程 当 UE 重选小区 选择了另外一个小区后 发现这个小区属于另外一个 LA 或者 RA UE 就要发起位置更新过程 使网络获得最新的 UE 的位置信息 UE 通过系统广播信息中的 SIB1 发现 LA 或者 RA 的变化 如果位置登记或者更新不成功 比如当网络拒绝 UE 时 或者当前的 PLMN 出了覆盖区 UE 可以进行 PLMN 重选 以选择另外一个可用的 PLMN WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 6 1 2PLMN 选择和重选 PLMN 选择和重选的目的是选择一个可用的 就是能提供正常业务的 最 好的 PLMN UE 通过什么来达到这一目的呢 UE 会维护一个 PLMN 列表 这些列表将 PLMN 按照优先级排列 然后从高优先级向下搜索 找到的自然 是最高优先级的 PLMN 另外 PLMN 选择和重选的模式有两种 自动和手 动 简而言之 自动选网就是 UE 按照 PLMN 的优先级顺序自动的选择一个 PLMN 手动选网就是将当前的所有可用网络呈现给用户 将权利给用户 由用户选择一个 PLMN WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 7 1 3小区选择和重选 当 PLMN 选定之后 就要进行小区选择 目的是选择一个属于这个 PLMN 的信号最好的小区 首先 如果 UE 存有这个 PLMN 的一些相关信息 比如频率 扰码等 UE 就会首先使用这些信息进行小区搜索 Stored information cell selection 这样就可以较快的找到网络 因为 大多数情况 UE 都是在同一个地点关 机和开机 比如晚上关机 早晨开机等等 这些信息保存在 SIM 卡中或者在 手机的 non volatile memory 中 1 小区选择 小区选择的过程大致如下 1 小区搜索 小区搜索的目的是找到一个小区 尽管它可能不属于选择的 PLMN 的 小区 搜索的步骤如下 当然 首先要锁定一个频率 通过 primary SCH UE 获得时隙同步 时隙同步后 就要进行帧同步 帧 同步是使用 secondary SCH 的同步码实现的 这一过程同时也确定了这个 小区的扰码组 然后 UE 通过对扰码组中的每一个扰码在 CPICH 上相关 直到找到相关结果最大的一个 这就确定了主扰码 显然 如果 UE 已经知道这个小区的一些信息 比如使用哪个频率 甚至主 扰码 上述步骤就可以大大加速 2 读广播信道 UE 从上述 1 的步骤中获得了 PCCPCH 的扰码 而 PCCPCH 的信道码是 已知的 在整个 UTRAN 中是唯一的 UE 就可以读广播信道的信息了 读到 MIB 后 UE 就可以判断当前找到的 PLMN 是否就是要找的 PLMN 因 为在 MIB 中有 PLMN identity 域 如果是 UE 就根据 MIB 中包含的其他 SIB 的调度信息 scheduling information 找到其他的 SIB 并获得其内容 如果不是 UE 只好再找下一个频率 又要从头开始这个过程 从小区搜索 开始 如果当前 PLMN 是 UE 要找的 PLMN UE 读 SIB3 取得 Cell selection and re selection info 通过获取这些信息 UE 计算是否满足小区驻留标准 如果满足 则 UE 认为此小区即为一个 suitable cell 驻留下来 并读其他所 需要的系统信息 随后 UE 将发起位置登记过程 如果不满足上述条件 UE 读 SIB11 获取邻区消息 这样 UE 就可以算出 并判断邻区是否满足小区选择驻留标准 如果 UE 发现了任何一个邻区满足小区驻留标准 UE 就驻留在此小区中 并读其他所需要的系统信息 随后 UE 将发起位置登记过程 如果 UE 发现没有一个小区满足小区驻留标准 UE 就认为没有覆盖 就会 继续 PLMN 选择和重选过程 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 8 2 小区重选 UE 在空闲模式下 要随时监测当前小区和邻区的信号质量 以选择一个最 好的小区提供服务 这就是小区重选过程 cell reselection 如果在 Treselection 时间内 小区重选条件得到满足 UE 就选择这个小区 驻留 下来 读它的广播消息 小区重选结束 3 离开连接模式的小区选择 当 UE 从连接模式回到空闲模式时 要做小区选择 以找一个合适的小区 suitable cell 这个选择过程和普通的小区选择过程是一样的 不过此时 候选小区就是连接模式时用到的小区 如果在这些小区中找不到合适的小区 应该使用 stored information cell selection WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 9 2 电路域基本业务流程电路域基本业务流程 流程 UE 主被叫流程主被叫流程 协议编号协议名称参考章节备 注 3GPP TS25 413 RANAP ITU T Q 76X ISUP 3GPP TS 29 002 MAP 3GPP TS23 018 Basic call handling Technical realization 5 1 Information flow for an MO call 13 5 2 Information flow for retrieval of routeing information for an MT call16 5 3 Information flow for an MT call 3GPP TS23 108 Mobile radio interface layer 3 specification Core Network Protocols Stage 2 7 3 2Mobile originating call establishment 7 3 3Mobile terminating call establishment 3GPP TS 24 008 Mobile radio interface layer 3 specification Core Network Protocols Stage 3 流程 SMS 流程流程 MO MT 3GPP TS23 040 Technical realization of the Short Message Service SMS 3GPP TS24 011 Point to Point PP Short Message Service SMS Support on Mobile Radio Interface Annex A informative Arrow diagrams 流程 可视电话回落流程可视电话回落流程 华为专利 电路域多媒体业务回退到 语音业务的实现方法 华为专利 通话当中的多媒体业务回 退到语音业务的实现方法 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 10 2 1 UE 主叫流程 当 UE 想发起一个呼叫时 UE 要使用无线接口信令与网络建立通信 并发 送一个包含有被叫用户号码的消息 即 Iu 接口上的 SETUP 消息 CN 将建 立一个到该 UE 的通信信道 并使用取到的被叫方 UERN 创建一个 IAM IAI 消息发送到被叫方 值得注意的是本局内呼叫无 IAM IAI 该消息只存在于 E 接口 1 UE 与 RNC 之间 RRC 连接建立 2 UE 向 CN 发初始服务请求消息 CM SERVICE REQUEST 3 网络将发起鉴权和加密过程 4 在发送 SECURITY MODE COMPLETE 消息之后 UE 通过发送 SETUP 消息给移动台而发起呼叫的建立过程 5 网络将回 CALL PROCEEDING 消息 6 对于早指配 在网络发起固定网络的呼叫建立之前要为 UE 分配一个通 信信道 7 当被叫振铃时 网络收到被叫的振玲消息 ALERTING 以后 则要向主 叫 UE 发一个 ALERTING 消息 同时给主叫送回铃音 8 当被叫方应答后 将发送一个 CONNECT 消息给网络 网络再将其传给 主叫侧 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 11 9 当从主叫 UE 回 CONNECT ACKNOWLEDGE 消息之后即完成了呼叫 建立的过程 10 通话过程结束后 若 PSTN 被叫先挂机 VMSC 收到 PSTN 的 REL 信令后 向 UE 发送 DISCONNECT 消息发起释放流程 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 12 2 2 UE 被叫 移动终止呼叫用于移动用户做被叫时的情况 此时由网络发起呼叫的建立 过程 若CN收到IAM IAI消息或在本局内取到MSRN以后 如果允许该到来的呼 叫建立 则CN要使用无线接口信令寻呼UE 当UE以PAGING RESPONSE消息回应 CN收到后即建立一个到UE的通信信道 1 PSTN 呼叫 UE 呼叫从 GMSC 入口 GMSC 通过 HLR 查询 UE 当前 VMSC 号码 并将呼叫转接给 VMSC 2 VMSC 向 RNS 发送一个 PAGING 消息 RNS 在寻呼信道上广播该寻 呼消息 3 被叫 UE 监测到该寻呼 发起与 RNS 之间的 RRC 连接建立过程 4 然后 UE 将在该信令信道 RRC 连接 上发送一个寻呼响应消息 CN 收 到 UE 的寻呼响应消息后 将发起鉴权和加密的安全过程 请注意这两 个安全过程是可选的 可以由 MAP 功能流程进行配置 5 CN 将发送 SETUP 消息给 RNS 该消息中包含有该呼叫的承载能力及 发起此次呼叫的主叫号码 6 当 UE 从 RNS 接收到 SETUP 消息 它将回应一个 CALL CONFIRMED 消息 如果协商的承载能力参数有变化 则该消息中要包含有承载能力 信息 7 当 CN 从 RNS 接收到 CALL CONFIRMED 消息时 CN 将向 RNS 发送 RAB ASSIGNMENT REQ 消息要求进行无线信道的指配 RNS 将通过 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 13 向 UE 发指配消息命令 UE 调节到一个指定的通信信道上 UE 调到指定 的信道上之后 将向 RNS 发送指配完成消息 8 RNS 向 CN 发 RAB ASSIGNMENT RESPONSE 消息 9 UE 发送 ALERTING 消息指示被叫用户振铃 10 当被叫用户应答时 被叫 UE 将发送一个 CONNECT 消息经过 RNS 到 CN 11 CN 将给 UE 回应 CONNECT ACKNOWLEDGE 消息 呼叫建立过程结 束 12 通话过程结束后 若 PSTN 主叫先挂机 VMSC 收到 PSTN 的 REL 信令后 向 UE 发送 DISCONNECT 消息发起释放流程 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 14 2 3 CS64K 可视电话业务流程 2 3 1普通 CS64K 可视电话业务 参考语音呼叫流程 2 3 2接入时对方手机不支持或所在网络不支持 通话建立过程中 1 WCDMA 主叫用户发起呼叫请求 SETUP 消息中携带两个承载能力参数 BC BC1 是多媒体承载 BC2 是语音承载 表示多媒体业务优先 2 3G MSC 向被叫 HLR 发送路由信息请求消息 SRI 其中承载参数是多媒体 3 被叫 HLR 检查被叫用户的签约情况 如果用户已签约多媒体业务 HLR 向被 叫 MSC 发送漫游号码请求消息 PRN 携带承载参数是多媒体 4 被叫 MSC 检查 PRN 消息中的承载参数 如果 MSC 是 2G MSC 则不能识别 消息中的多媒体参数 如果 MSC 已升级成 3G 2G MSC 则判断被叫用户所在网络是 2G 还是 3G 接入网 如果是 2G 接入网 则不支持多媒体业务 向 HLR 返回失败响应 原 因值是承载业务不支持 Bearer Service Not Provisioned 或者功能不支持 Facility Not Supported 5 HLR 向主叫 MSC 返回路由信息失败响应 其原因值与被叫 MSC 返回的漫游 号码失败响应 PRN 消息中的原因值一致 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 15 6 主叫 MSC 收到路由信息失败响应后 再次向被叫 HLR 发送路由信息请求消 息 SRI 其中承载参数是语音 5 被叫 HLR 检查被叫用户的签约情况 如果允许语音业务 HLR 向被叫 MSC 发送漫游号码请求消息 PRN 其中承载参数是语音 6 被叫 MSC 向 HLR 发送漫游号码响应消息 携带被叫用户的漫游号码 7 HLR 向主叫 MSC 发送路由信息响应消息 携带被叫用户的漫游号码 8 主叫 MSC 收到被叫漫游号码后 向被叫 MSC 发起初始地址消息 IAM 开始 正常的 ISUP 局间语音呼叫流程 建立主叫和被叫之间的语音通讯 9 主叫 MSC 向主叫 UE 返回呼叫确认消息 携带承载参数是语音 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 16 2 3 3通话过程中一方网络不支持 话音回落 通话过程中回落 此种情况是在可视电话通话过程中 一方因为需要切换到 GSM 网络 导致 可视电话向话音回落 注意 需要在系统间切换时出切换话单 便于精确计费 前半段按照可视 电话收费 后半段按照语音电话收费 1 终端会发起 系统间切换 请求消息 3G MSC在收到此切换请求消息后 给通话双方都发送Modify指令 如果通话的另一端在它局MSC 则通过 ISUP信令的Modify操作 对对端用户进行修改 2 在Modify消息将多媒体可视电话回退到语音通话后 完全按照语音的系统 间切换过程进行切换 3 归纳成一句话 检测到系统间切换请求后 先在WCDMA网络内把可视电话 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 17 回落到语音 然后按照正常的语音的系统间切换流程进行系统间切换 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 18 2 4 MO SMS 流程 Operation invocation or message transfer Successful operation invocation or message transfer including report NOTE 1 Described in 12 and 3G TS 29 002 15 NOTE 2 This operation is not used by the SGSN WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 19 2 5 MT SMS 业务流程 SCSMS GMSCHLRMSC or SGSNVLR 1a Message transfer 2 SendRoutingInfo ForShortMsg 4a ForwardShortMessage 5 sendInfoFor MT SMS 6 Message transfer 3 SM Delivery report 1b Delivery ReportStatus 4b Delivery report Operation invocation or message transfer Successful operation invocation or message transfer including report MS 1 NOTE 1 This operation is not used by the SGSN WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 20 3 3 PS 基本业务流程基本业务流程 流程 PS PDP 激活 去活流程激活 去活流程 协议编号协议名称参考章节备注 3GPP TS25 413 RANAP 3GPP TS 24 008 Mobile radio interface layer 3 specification Core Network Protocols Stage 3 3GPP TS23 060 General Packet Radio Service GPRS Service description Stage 2 9 2 PDP Context Activation Modification Deactivation and Preservation Functions 3GPP TS29 060 General Packet Radio Service GPRS GPRS Tunnelling Protocol GTP across the Gn and Gp interface PS 域为 WCDMA 业务提供分组方式的承载 可以支撑应用层 WAP JAVA MMS STREAMING 等各种业务 因此这些业务在承载层上的处 理流程是完全相同的 信令流程请参见基本流程部分的内容 QoS 协商过程 请参见本节后面的专门描述 3 1 UE 发起的PDP 激活 去活流程 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 21 3G GGSN 7 Activate PDP Context Accept 5 Create PDP Context Response 5 Create PDP Context Request 1 Activate PDP Context Request 3G SGSNUTRANMS 3 Radio Access Bearer Setup C1 C2 4 Invoke Trace Figure 1 PDP Context Activation Procedure for UMTS 3G GGSN 3 Delete PDP Context Response 3 Delete PDP Context Request 3G SGSNUTRANMS 1 Deactivate PDP Context Request 4 Deactivate PDP Context Accept 5 Radio Access Bearer Release C1 Figure 2 PDP Context Deactivation Initiated by MS Procedure for UMTS 1 UE 通过初始消息 与网络侧建立连接 2 UE 主动发起 PDP 激活流程 其中伴随着 RAB 指配 建立 流程 3 PDP 上下文激活之后 开始用户面的业务数据传递过程 4 用户业务处理完毕 UE 发起 PDP 去活流程 5 如果该 Iu 信令连接上只有一个 RAB ID 则释放 Iu 连接 否则 只需要通过 RAB 指配流程释放与该 PDP 相关的 RAB ID 即 可 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 22 3 2 WAP WAP 工作模型类似 WEB 的工作模型 如下图 移动终端发出请求并且携带 有各种参数 URL 等 网关通过解析 发出相应的请求到 Web 服务器上 服务器通过检索参数生成相应的结果 返回给代理网关 网关进行解码 编 码 把结果送回给移动终端 一个会话过程就结束了 WAP 工作模型示意图 WAP 网关是 WAP 系统中的关键设备 它位于无线网络和 Internet Intranet 网络之间 需要实现 WAP 协议 WML WSP WTP 和 WDP 和 WWW 协议 HTML HTTP 和 TCP IP 之间的转换 WAP GWWAP GW IP BackBone WAP Terminal CSP WEB Site WAP GWWAP GW IP BackBone WAP Terminal CSPCSP WEB Site WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 23 3 3 JAVA 手机 JAVA 业务主要基于 J2ME Java 2 Micro Edition 协议 J2ME 平台的 KJAVA 下载过程如下图所示 Download Server HTTP HTTP HTTP End User WAP GW Download Agent Request KJAVA Application HTTP GET Report HTTP POST Application Discovery Requesting HTTP Response with an Application Descriptor List HTTP User Authenticate HTTP Data Transfer HTTP Confirm HTTP KJAVA 应用的下载过程 是一个基于 HTTP 的信息交互过程 1 End User 使用 Download Agent 访问 Download Server 得到可供下 载的 KJAVA 应用包列表 2 Download Agent 得到的下载列表项是 Application Descriptor 的 URL End User 选择其中一项后 就得到一个 Application Descriptor 文件 根据 Application Descriptor 中的信息 Download Agent 决定是否可以安装 该 KJAVA 应用软件 之后提示用户确认是否执行下载 3 用户确认要下载后 Download Agent 使用 Application Descriptor 中包 含的 MIDlet Jar URL 从网络中下载文件 在收到下载 JAR 文件的请求时 Download Server 可以返回状态码 要求用户输入用户名和口令 4 Download Agent 下载文件成功后 对其进行校验 校验失败后需要返 回失败报告 否则进行安装 安装成功后需要返回成功报告 5 Download Server 对 Download Agent 有一个确认响应 以结束 HTTP 会话 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 24 3 4 MMS MMS 是非实时多媒体消息业务 属于第三代消息系统 MMS 业务环境 MMSE 包含所有必须的业务单元 如传送 存储 通知功能 这些业务 单元可以在一个网络内 也可以分散在不同网络中 在图中为虚线所示范围 MMS 体系结构 如上图 MMS 体系结构中的各个网元的介绍如下 MMS 用户代理 MMS User Agent 即用户设备上的 MMS 功能部分 MMS 中继 MMS Relay MMS 中继在 MMS 用户代理和 MMS 服务器 之间充当桥梁的作用 能够消除不同服务器 不同网络之间的差别 MMS 服务器 MMS Server MMS 服务器负责存储 处理消息 在一个 MMSE 中可以包含多个 MMS 服务器 比如 MMS Server E Mail Server SMS Server FAX Server 等 MMS 用户数据库 由 MMS 签约信息库 MMS Subscription Database MMS 描述信息库 MMS Profile Database 归属位置寄存器 HLR 组成 媒体类型转换器 Media Type Converters 负责各种媒体之间的信息类型 的转换 此种实体可以根据情况选择 MMS 流程如下图所示 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 25 INTERNETUSER AGENTUSERDATA RELAY Server MMS 流程示意图 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 26 3 5 STREAMING 流媒体业务主要有三种协议来支持 H 324 协议 H 323 协议和 SIP 协议 H 324 用于电路域 属于 CSD 范畴 H 323 和 SIP 是以分组域为承载实现流 媒体业务的技术标准 3 5 1基于 H 324 的流媒体业务 H 324 是 ITU T 定义的一种通讯协议 用于描述承载在低速率条件下的多媒 体终端 支持音频 视频以及承载数据 如何进行通讯 适用于普通电路交换 网络 H 324 规定了视频和语音编解码的标准 复用和控制等一整套协议 具体包括 H 223 H 245 H 261 H 263 和 G 723 1 等五个相关标准 负责控 制系统的运行 对语音和图象数据压缩和解压缩 进行数据复接 将语音数 据 视频数据和其他数据合在一起实时发送出去 在接收端再对这些数据进 行分开并解码处理 H 324 协议实现示意图如下所示 多路复用 和分解 H 223 视频I O设备 语音I O设备 用户数据应 用 系统控制 视频编解码器 H 261 H 263 语音编解码器 G 723 1 数据协议 V 14 LAPM等 控制协议 H 245 SRP LAPM过程 接收通 道延时 MODEM V 34 V 8 MODEM 控制协议 V 25 H H 3 32 24 4定定义义的的组组件件 H H 3 32 24 4终终端端构构成成 H 324 协议实现模型 以终端为例 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 27 3 5 2基于 H 323 的流媒体业务 H 323 协议是 ITU T 定义的适用于分组网络的多媒体通信协议 H 323 协议 假设基于的分组网络不确保业务的 QOS H 323 协议包括 H225 RAS 协议 H 225 呼叫信令 H 245 多媒体控制协议 H 261 和 H 263 音视编码协议 H 323 协议实现的示意图如下所示 支持 H 323 的网络需具备以下几个网元 网守 GateKeeper 网守是 H 323 系统的一个可选组件 其功能是向 H 323 端点提供呼叫控制服务 主要由软件来完成有关的管理功能 由软件实现 H 323 网守在系统中必须提供 4 种基本服务 1 用户名与地址的翻译 2 会议域的定义与管理 3 许可控制 会议终端的注册 注册和状态显示 RAS 消息 4 带宽控制 5 H 323 呼叫的代理 H 323 系统中网守并 不是必需的 多点控制单元 MCU 多点控制单元用于支持三个以上端点设备的会议 在 H 323 系统中 一个多点控制单元由一个多点控制器 MC 和几个多点处 理器 MP 组成 但也可以不包含 MP MC 的主要功能是支持 H 245 的 协商以便建立一个音频和视频处理的最小的公共命名器 MP 是把分散的会 议参加者的音频和视频流汇集起来 提供同种多媒体间的混合 合成 进行图 像与语音的分配和切换 从而减少每个用户终端对信道通信带宽的需求 MC 并不直接处理任何媒体信息流 而将它留给 MP 来处理 MP 对音频 视频或数据信息进行混合 切换及其它处理 多点处理器和多点控制器可能 存在于一台专用设备中或作为别的 H 323 组件的一部分 但 MCU 一般是独 立的单元设备 具有自已的运输层地址 网关 Gateway 网关是 H 323 会议系统的一个可选单元 网关完成视频 音频和数据信息编码格式之间的互译 通常网关的目的是将分组网络终端的 特性与电路交换网络终端 进行相互映射 如 H 324 到 H 323 终端 若没有 必要与其他网络建立连接 而且终端直接与同一分组网络上的其他终端进行 通信 则无需网关 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 28 3 5 3基于 SIP 的流媒体业务 SIP 是一个面向 Internet 的 基于纯文本的简单信令协议 是由 IETF 提出 来的 可以管理不同的接入网络上的话路 SIP 负责启动 修改和终止话路 话路可能是终端设备之间任何类型的通信 它可以是视频话路 即时信息处 理话路或协作话路 任何情况下 该协议都不会定义或限制使用的业务 而 且 传输 QoS 计费 安全性等问题都由基本核心网络和其它协议处理 SIP 协议的出发点是想以现有的 Internet 为基础来构架 IP 电话业务网 主要有用户代理和网络服务器两个构成要素 其中用户代理是呼叫的 终端系统 而服务器是处理与多个呼叫相关联信令的网络设备 用户代理 UA User Agent 驻留在 SIP 的终端站中 根据在会话中扮演的角色 又可分为用户代理客户机 和用户代理服务器 前者 发起初始呼叫请求 后者响应呼叫请求 只要获得 Email 形式的地址或与被 呼叫方关联的电话号码 呼叫方的用户代理能够确定特定的服务器来解析地 址信息 这就要涉及下面各种相关的网络服务器 由于呼叫者未必知道被呼叫方的 IP 地址或主机名 SIP 服务器的主要功能是 提供名字解析和用户定位 可以获得的是 email 形式的地址或与被呼叫方关 联的电话号码 把这类网络服务器大致分为以下四类 代理服务器 Proxy Server 重定向服务器 Redirect Server 注册服务器 Registrar Server 和定位服务器 Location Server SIP 组网结构如下 所示 SIP 组网结构 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 29 4 安全安全 流程 鉴权加密流程鉴权加密流程 协议编号协议名称参考章节备注 3GPP TS25 413RANAP 3GPP TS 24 008Mobile radio interface layer 3 specification Core Network Protocols Stage 3 4 3 2 Authentication procedure 4 1 鉴权流程 一个成功的鉴权过程可以用流程图来表示 如图所示 鉴权成功 鉴权流程由网络侧发起 其目的是 由网络来检查是否允许终端接入网络 提供鉴权参数五元组中的随机数数组 供终端计算出加密密钥 CK 同时 供终端计算出与网络侧进行一致性检查的密钥 IK 最后一个目的是可以提 供终端对网络的鉴权 与 GSM 的鉴权流程相比 3G 的鉴权流程增加了一致性检查的功能及终端对 网络的鉴权功能 这些功能使 3G 的安全特性有了进一步的增强 网络侧在发起鉴权前 如果 VLR 内还没有鉴权参数五元组 此时将首先发起 到 HLR 取鉴权集的过程 并等待鉴权参数五元组的返回 鉴权参数五元组 的信息包含 RAND XRES AUTN CK 和 IK WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 30 在检测到鉴权参数五元组的存在后 网络侧下发鉴权请求消息 此消息中将 包含某个五元组的 RAND 和 AUTN 用户终端在接收到此消息后 由其 USIM 验证 AUTN 即终端对网络进行鉴权 如果接受 USIM 卡将利用 RAND 来计算出 CK 与 IK 和签名 XRES 如果 USIM 认为鉴权成功 在鉴权 响应消息中将返回 XRES 网络侧在收到鉴权响应消息之后 比较此鉴权响应消息中的 XRES 与存储在 VLR 数据库中的鉴权参数五元组的 XRES 确定鉴权是否成功 成功 则继 续后面的正常流程 不成功 则会发起异常处理流程 释放网络侧与此终端 间的连接 并释放被占用的网络资源 无线资源 在成功的鉴权之后 终端将会把 CK 加密密钥 与 IK 一致性检查密钥 存放到 USIM 卡中 有些情况下 终端会在收到鉴权请求消息后 上报鉴权失败 典型的鉴权失 败的原因有下面两种 手机终端在对网络鉴权时 检查由网络侧下发的鉴权请求消息中的 AUTN 参 数 如果其中的 MAC 信息错误 终端会上报鉴权失败消息 原因值为 MAC Failure 鉴权失败 失败原因为 MAC Failure 此时 网络侧将根据手机终端上报的用户标识来决定是否发起识别过程 如 果当前的标识为 TMSI 或 P TMSI 则发起识别流程 要求手机终端上报 IMSI 信息 然后再次发起鉴权流程 另外一种鉴权失败的情况是手机终端检测到 AUTN 消息中的 SQN 的序列号 错误 引起鉴权失败 原因值为 Synch failure 同步失败 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 31 鉴权失败 原因值为 Synch failure 此时 网络侧的 VLR 将删除所有鉴权参数 5 元组 并发起到 HLR 的同步过 程 要求 HLR 重新插入鉴权参数五元组 然后再开始鉴权过程 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 32 4 2 安全模式控制 安全模式控制过程是由网络侧用来向无线接入网侧发送加密信息的 在此过 程中 核心网的网络侧将与无线接入网协商对用户终端进行加密的算法 使 得用户在后续的业务传递过程中使用此加密算法 并且在终端用户发生切换 后 尽可能的仍使用此加密算法 即用于加密的有关参数会送到切换的目 的 RNC 安全模式控制 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 33 5 移动性管理移动性管理 5 1 切换 流程 切换流程切换流程 协议编号协议名称参考章节备注 3GPP TS25 413 UTRAN Iu interface RANAP signaling 8 RANAP Procedures 25 413 3GPP TR 25 931 V3 6 0 2002 03 UTRAN Functions Examples on Signalling Procedures Release 1999 7 10Soft Handover FDD 25 931 3GPP TR 25 922 V3 7 0 2002 03 Radio resource management strategies Release 1999 5 1 4Soft Handover 25 922 3GPP TS 25 303 V3 11 0 2002 03 Interlayer procedures in Connected Mode Release 1999 6 4 7Hard Handover FDD and TDD 25 303 3GPP TS 25 331 V3 10 0 2002 03 Radio Resource Control RRC Release 1999 8 3 7 Inter RAT handover from UTRAN 25 331 3GPP TS 23 009 Handover procedures 5 1 1系统内切换 5 1 1 1软切换 单一业务和并发业务 不跨 Iur 和跨 Iur 有 无伴随 SRNS 重定位 在 WCDMA 中 由于相邻小区存在同频的情况 UE 可以通过多条无线链路 与网络进行通信 在多条无线链路进行合并的时候 通过比较 选取信号较 WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 34 好的一条 从而达到优化通信质量的目的 只有 FDD 制式才能进行软切换 软切换中一个重要问题就是多条无线链路的合并 WCDMA 中使用宏分集 MACRO DIVERSITY 技术对无线链路进行合并 就是根据一定的标准 如误码率 对来自不同无线链路的数据进行比较 选取质量较好的数据发 给上层 在软切换中 关于邻近小区有几个重要的概念 活动集 指的是 UE 当前正在使用的小区的集合 软切换的执行结果就表现 在活动集中小区增加或减少 观察集 UE 根据 UTRAN 给的邻近小区信息 正在观察但不在活动集中的 小区 UE 对观察集中的小区进行测量 当测量结果符合一定的条件时 这 些小区可能被加入活动集 所以有时也称为候选集 已检测集 UE 已检测到 但既不属于活动集也不属于观察集的小区 UTRAN 可以要求 UE 报告已检测集的测量结果 由于它们不属于邻近小区 列表 所以有时也称之为未列出集 软切换的过程可以分为以下几个步骤 1 UE 根据 RNC 给的测量控制信息 对同频的邻近小区进行测量 测量 结果经过处理后 上报给 RNC 2 RNC 对上报的测量结果和设定的阈值进行比较 确定哪些小区应该增 加 哪些应该删除 3 如果有小区需要增加 先通知 Node B 准备好 4 RNC 通过活动集更新消息 通知 UE 增加和 或删除小区 5 在 UE 成功进行了活动集更新后 如果删除了小区 则通知 Node B 释 放相应的资源 在进行软切换的过程中 原来的通信不受影响 所以能够完成从一个小区到 另一个小区的平滑切换 1 跨 Iur WCDMA 主要信令流程 机密 WCDMA 主要信令流程 35 9 Uplink Synchronisation RNSAP RNSAP 1 Radio Link Setup Request Start TX description RNSAP RNSAP 4 Radio Link Setup Response NBAP NBAP 2 Radio Link Setup Request NBAP NBAP 3 Radio Link Setup Response Start RX description Decision to setup new RL and release old RL NBAP 12 Radio Link Deletion Request NBAP NBAP 13 Radio Link Release Response Stop RX and TX 14 ALCAP Iub Data Transport Bearer Release RRC RRC 11 DCCH Active Set Update Complete RRC RRC 10 DCCH Active Set Update Command Radio Link Addition Protocol Specification Release 1999 8 3 8Inter RAT cell reselection to UTRAN 25 33