WCDMA系统技术培训(第三章)ppt课件

.,1,费泽松博士,第三代移动通信概论,.,2,第三章WCDMA空中接口,概述Uu接口协议结构模型物理层(L1)数据链路层(L2)网络层(L3),.,3,概述,空中接口是UE和UTRAN之间的接口，即Uu接口三大标准的主要区别在空中接口的无线传输技术(RTT)WCDMA空中接口的开放性支持FDD和TDD接口协议物理层(L1)数据链路层(L2)网络层(L3),.,4,Uu接口模型,.,5,非接入层,接入层,.,6,Uu接口协议结构,物理层(L1)数据链路层(L2)控制平面媒体接入控制(MAC)协议无线链路控制(RLC)协议用户平面MAC/RLC分组数据汇聚协议(PDCP)广播/组播控制协议(BMC)网络层(L3)无线资源控制(RRC)协议(控制平面、接入层)移动性管理(MM)/连接管理(CM),.,7,Uu接口一般原则,Uu接口是一个开放的接口实现不同厂商的NodeB和UE进行互连物理层功能基本上在NodeB实现MAC层以上协议基本上在RNC终结无线资源由RNC集中管理采用逻辑信道/传输信道/物理信道3层映射关系测量根据RRM算法需要可配置NodeB对测量报告不做处理,.,8,Uu接口功能,广播寻呼和RRC连接功能切换和功率控制的判决和执行无线资源的管理和控制WCDMA基带和射频处理,.,9,Uu接口,物理层(L1)数据链路层(L2)网络层(L3),.,10,Uu接口之物理层,物理层以传输信道的形式向MAC和高层传递信息传输信道特性由传输格式定义,传输格式同时也指明物理层对这些传输信道的处理过程物理层的操作严格按照无线帧的定时进行传输块定义为能被物理层联合编码的数据传输块的定时与无线帧严格对应每10ms或10ms的整数倍产生一个传输块一个UE可同时建立多个传输信道,每个传输信道都有其特征,每个传输信道都可为一个无线承载提供信息比特流的传输也可用于L2和高层的信令消息,.,11,传输信道,传输信道公共传输信道专用传输信道,.,12,公共传输信道,随机接入信道(RACH)上行链路信道，用于传输相对两小的数据ODMA随机接入信道(ORACH)中继链路公共分组信道(CPCH)传送突发数据业务仅存在FDD模式下的上行链路为小区内全部UE所共享，是公共资源受快速功率控制前向接入信道(FACH)公共下行链路不受闭环功率控制，传输小量数据,.,13,公共传输信道(续),下行链路共享信道(DSCH)几个UE共享的下行链路信道，传输专用控制或业务数据上行链路共享信道(USCH)几个UE共享的上行链路信道，传输专用控制或业务数据仅存在于TDD模式广播信道(BCH)下行链路信道，在整个小区内广播系统信息寻呼信道(PCH)下行链路信道，在整个小区内广播控制信息以保证UE睡眠模式有效,.,14,专用传输信道,专用信道(DCH)DCH是一个UE专用的上、下行链路信道快速上行链路信令信道(FAUSCH)上行链路信道，分配与FACH关联的专用信道ODMA专用信道(ODCH)中继链路中一个UE专用信道,.,15,物理信道,物理信道是由一个特定的载频、扰码、信道化码、开始和结束的时间持续时间段持续时间由开始和结束时刻定义用chip的整数倍来测量在规范中使用的chip的倍数有线帧是一个包括15个时隙的处理单元一个无线帧的长度是38400chips10ms时隙是由包含一定比特的字段组成的一个单元时隙的长度是2560chips,.,16,.,17,.,18,物理层功能,宏分集的合并/分离和软切换的执行传输信道上错误检测并向高层指示前向纠错编译码和传输信道的交织/解交织传输信道的复用和编码组合传输信道的解复用速率匹配传输信道到物理信道的映射,.,19,物理层功能(续),物理信道的功率加权和合并频率和时间同步测量和向高层指示闭环功率控制支持上行链路信道的定时(TDD)上行链路同步(TDD),.,20,Uu接口,物理层(L1)数据链路层(L2)网络层(L3),.,21,Uu接口之数据链路层(L2),媒体接入控制(MAC)协议无线链路控制(RLC)协议分组数据会聚(PDCP)协议广播/组播控制(BMC)协议,.,22,媒体接入控制(MAC)协议,MAC层向高层屏蔽了物理介质的传输特性，为高层提供了无差错的帧传输服务MAC层位于物理层和无线连接控制层之间，向上以逻辑信道的形式为高层提供服务，向下利用传输信道使用物理层提供的服务根据业务情况和传输信道的使用情况，进行传输信道的传输格式选择,.,23,MAC层结构,.,24,MAC层结构(续),MAC由三个逻辑实体构成MAC-b处理广播信道(BCH)每个UE和每个小区(NodeB)有一个实体MAC-c/sh处理公共信道和共享信道每个UE和每个小区(CRNC)有一个实体MAC-d处理分配给一个处于连接模式UE的专用信道每个UE中有个实体；在SRNC中对每个UE有一个实体,.,25,MAC向高层提供的业务,数据传输提供MAC实体之间MACSDU无确认传输无线资源和MAC层参数的重新分配在RRC的请求下执行无线资源的重新分配和MAC参数的改变测量汇报向RRC汇报局部的业务质量和信道质量，以便RRC根据当前业务流量和业务质量对资源进行控制,.,26,MAC功能,逻辑信道和传输信道映射传输格式的选择UE数据流之间优先级的处理通过动态调度完成UE之间优先级处理在公共传输信道上标识UE,公共传输信道的复用/解复用专用传输信道的复用/解复用业务量测量动态传输信道类型切换加密为RACH传输进行接入服务级别选择,.,27,MAC在逻辑信道上提供数据业务传输逻辑信道类型对应MAC提供的不同类型的数据传输业务分类控制信道(传输控制平面信息)业务信道(传输用户平面信息),逻辑信道,.,28,逻辑信道结构,.,29,逻辑信道和传输信道之间映射(1),UE侧,.,30,逻辑信道和传输信道之间映射(2),UTRAN侧,.,31,逻辑信道和传输信道之间映射(3),UE侧(中继),.,32,UE侧MAC结构,图3.8UE侧MAC结构,.,33,UE侧MACc/sh实体结构,图3.9UE侧MAC结构/MAC-c/sh,.,34,UTRAN侧MAC结构,图3.11,.,35,UTRAN侧MACc/sh实体结构,图3.12,.,36,UTRAN侧MACd实体结构,图3.13,.,37,MACPDU格式,.,38,.,39,Uu接口之数据链路层(L2),媒体接入控制(MAC)协议无线链路控制(RLC)协议分组数据会聚(PDCP)协议广播/组播控制(BMC)协议,.,40,无线链路控制(RLC)协议,RLC层为用户和控制数据提供分段和重传业务RRC配置并以三种模式进行操作透明模式(TM)非确认模式(UM)确认模式(AM)RLC向上层提供信令无线承载(控制平面)RLC向上层提供无线承载(用户平面),.,41,RLC层结构,.,42,RLC向高层提供的业务,RLC的建立和释放透明模式数据传输非确认模式数据传输确认模式数据传输QoS设置不可恢复错误通知,.,43,RLC功能,分段和重组联接填充发送用户数据错误纠正高层PDU顺序传递,复制检测流量控制序号检查协议错误检测和恢复加密暂停/继续功能,.,44,RLC实体,每个RLC实体有RRC配置工作模式透明模式非确认模式确认模式向上层提供信令无线承载(控制平面)无线承载(用户平面),.,45,图3.16两透明对等实体模型,透明模式实体,在透明模式中对高层数据不加如何协议头,.,46,非确认模式实体,非确认模式不使用重传协议，数据传递没有保证,图3.17两非确认模式对等实体模型,.,47,确认模式实体,使用ARQ机制用于错误检测,图3.18确认模式实体模型,.,48,.,49,Uu接口之数据链路层(L2),媒体接入控制(MAC)协议无线链路控制(RLC)协议分组数据会聚(PDCP)协议广播/组播控制(BMC)协议,.,50,分组数据会聚协议(PDCP),PDCP实现UTRAN实体透明传输高层的分组，支持多种网络层协议采用头压缩算法提供信道利用率每个PDCP实体采用一个或多个头压缩算法，也可不使用头压缩算法算法的类型和参数由RRC协商并通过PDCP控制业务接入点（PDCPSAP）指示PDCP只存在于用户平面处理PS域业务,.,51,PDCP结构,.,52,PDCP业务和功能,在确认、非确认和透明模式下发送和接收网络PDUPDCP主要功能将网络PDU从一个网络协议映射到一个RLC实体上对多余的网络PDU控制信息在发送实体中进行压缩，在接收实体中进行解压缩(包含TCP/IP),.,53,PDCP在RLC确认模式上的传输,.,54,PDCP在RLC非确认和透明模式上的数据传输,图3.21在RLC非确认或透明模式上的PDCP数据传输,.,55,Uu接口之数据链路层(L2),媒体接入控制(MAC)协议无线链路控制(RLC)协议分组数据会聚(PDCP)协议广播/组播控制(BMC)协议,.,56,广播和组播控制(BMC)协议,BMC只存在于用户平面为广播域产生的广播和组播业务而设计在RLC之上除了对MAC层之外，对所有其他服务都是透明的每个BMC实体通过RLC层需要由MAC层提供的一个单独的逻辑信道CTCHBMC使用RLC的非确定模式业务BMC实体是单向的，在UTRAN侧它只进行发送，在UE侧只执行接收功能BMC通过控制接入点接收RRC的控制信息,.,57,BMC模型,.,58,BMC业务和功能,在无线接口用户平面提供广播/组播发送业务，以非确认模式发送公共用户数据BMC主要功能存储小区广播消息业务量监测和CBS无线资源请求BMC消息的调度向UE发送BMC消息向高层传送小区广播消息,.,59,数据链路层的数据流,数据链路层数据流的传输方式RLC数据传输模式确认非确认透明MAC层数据传输类型是否增加MAC头,.,60,透明RLC和MAC数据流传输,.,61,透明RLC和非透明MAC数据流传输,.,62,非透明RLC和透明MAC数据流传输,.,63,非透明RLC和非透明MAC数据流传输,.,64,Uu接口,物理层(L1)数据链路层(L2)网络层(L3),.,65,网络层,空中接口的网络层(L3)通过3种业务接入点向非接入层提供业务GC-SAP(一般控制)Nt-SAP(通知控制)DC-SAP(专用控制)结构无线资源管理(RRC)移动性管理(MM)连接管理(CM),.,66,网络层的业务(1),公共控制GC-SAP提供信息广播业务。该业务向一定地理区域的全部UE广播信息。对该业务来说有以下基本要求它应能在一定地理区域内广播非接入层信息信息在非确认模式链路上传递。非确认模式意味着广播信息不能被保证（不需要重传）。由于广播的信息是向许多UE发送的，而且广播信息总是周期性重复发送的，因此使用非确认模式链路它应能重复发送广播信息（由非接入层控制）,.,67,网络层的业务(2),通告控制NtSAP提供寻呼和通知广播业务。寻呼业务向一个特定的UE发送信息。该信息在一定地理区域内广播但对特定的一个UE寻址通告广播业务在一定地理区域内向全部UE广播信息,.,68,网络层的业务(3),专用控制DCSAP提供业务用于建立/释放一个连接并传输使用该连接的消息，其基本要求如下它应能建立连接它应能在连接建立中传输初始消息它应能释放连接,.,69,无线资源控制(RRC)协议,RRC层对无线资源的分配健翔控制，发送有关信令UE和UTRAN之间的大多数控制信令是RRC消息RRC消息包含建立、修改和释放L2和L1协议实体所需的全部参数RRC允许MAC层在无线资源分配中对用户和无线负载之间进行仲裁RRC使用下层进行的测量决定可用的无线资源,.,70,RRC层结构,.,71,RRC功能实体(1),路由功能实体(RFE)处理高层信息到不同的移动管理/连接管理实体（UE侧）或不同的核心网络控制域（UTRAN侧）的路由选择广播控制功能实体（BCFE）处理广播功能。该实体用于发送一般控制接入点（GC-SAP）所需要的RRC业务。BCFE能使用低层透明模式接入点（Tr-SAP）和非确认模式接入点（UM-SAP）提供的服务,.,72,RRC功能实体(2),寻呼及通告功能实体（PNFE）控制寻呼空闲模式的UE。该实体用于发送通告接入点（Nt-SAP）所需要的RRC业务。能使低层Tr-SAP和UM-SAP提供的服务专用控制功能实体（DCFE）处理特定的一个UE的所有功能。该实体用于发送专用控制（DC-SAP）所需要的RRC业务。根据发送的消息和当前UE业务状态，DCFE可使用低层Tr-SAP和UM/AM-SAP提供的服务,.,73,RRC功能实体(3),共享控制功能实体（SCFE）控制PDSCH和PUSCH的分配。该实体使用低层Tr-SAP和UM-SAP提供的服务。SCFE用于TDD模式下，协助专用控制功能实体传输模式实体（TME）处理RRC层内不同实体和RLC提供的接入点之间的映射,.,74,RRC业务和功能,RRC层通过Tr-SAP、DC-SAP和GC-SAP向高层提供公共控制、通告和专用控制业务,广播由非接入层（核心网）提供的信息广播与接入层相关的信息建立、维持和释放UE与UTRAN之间的RRC连接建立、重配置和释放用于RRC连接的无线承载广播ODMA中继邻近节点信息。,寻呼/通知为高层PDU选路由对所需QoS进行控制UE测量报告及对报告进行控制外部环路功率控制上行链路DCH上无线资源的仲裁定时提前控制(TDD)完整性保护。,.,75,RRC协议状态,RRC状态和包括GSM的状态转移从空闲模式到UTRAN连接模式转移UTRAN连接模式,.,76,RRC状态和包括GSM的状态转移,.,77,RRC状态和包括GSM的状态转移(续),连接模式下RRC状态包括UTRAN连接模式和GSM连接模式之间在PSTN/ISDN域服务的状态转移UTRAN连接模式和GSM连接模式之间在IP域服务的状态转移空闲模式和UTRAN连接模式之间的转移及UTRAN连接模式之间的转移,.,78,从空闲模式到UTRAN连接模式的转移,UE发送一个建立RRC连接的请求，状态由空闲模式转移到UTRAN连接模式当UE收到RRC连接建立的确认，UE进入UTRAN连接模式的CELL-DCH或CELL-FACH状态当RRC连接建立失败时，UE回到空闲模式,.,79,UTRAN连接模式,UTRAN连接模式有四种不同的状态CELL-DCH状态CELL-FACH状态CELL-PCH状态URA-PCH状态,.,80,UTRAN连接模式(1),CELL-DCH状态在CELL-DCH状态，UE被分配一个专用的物理信道，并且UE的SRNC知道UE所在小区或激活集。UE能使用专用传输信道、下行链路和上行链路共享传输信道（TDD），以及这些传输信道的组合。在该状态UE可能被分配一个PDSCH，用于DSCH。在TDD，可能分配一个PUSCH，用于USCHCELL-DCH状态通过从空闲模式建立RRC连接进入，或从CELL-FACH状态建立一个专用物理信道进入。处于CELL-DCH状态的UE通过释放RRC连接进入空闲模式。当所有专用物理信道被释放后，UE转移到CELL-FACH状态。UE根据从RNC收到的测量控制信息执行测量并发送测量报告,.,81,UTRAN连接模式(2),CELL-FACH状态处于CELL-FACH状态的UE没有专用的物理信道，但它可以使用RACH和FACH信道用于信令消息和小量用户平面数据的传输。在该状态下UE能监听广播信道（BCH）以捕获系统信息。UE在CELL-FACH状态执行小区重选并在重选后向RNC发送小区重选消息，RNC由此获知UE的位置。CELL-FACH状态通过建立专用物理信道转移到CELL-DCH状态，UTRAN上层可能要求UE进行状态转移，如转移到CELL-PCH状态或URA-PCH状态，此时进行状态转移。当UE释放了RRC连接后，进入空闲模式,.,82,UTRAN连接模式(3),CELL-PCH状态CELL-PCH状态下的UE没有专用的物理信道。UE使用DRX通过分配的PICH监听PCH以节省能源。UE同样能监听广播信道上的系统信息。支持小区广播服务（CBS）的UE应能在CELL-PCH状态接收BMC消息。但在CELL-PCH状态下的UE没有激活的上行链路。若UE要进行小区重选，首先转移到CELL-PCH状态执行小区更新过程后重新回到CELL-PCH状态状态。DCCH逻辑信道不能用于该状态。若网络希望启动任何活动，需要在PCCH逻辑信道上进行寻呼请求以启动任何下行链路活动。处于CELL-PCH状态下的UE通过UTRAN寻呼或任何上行链路接入转移到CELL-PCH状态,.,83,UTRAN连接模式(4),URA-PCH状态URA-PCH状态与CELL-PCH状态很相似。两者区别在于：URA-PCH状态的UE在小区重选时不执行小区更新，而是读取广播哦信道中的UTRAN注册区（URA）标识，只有当URA改变时，UE才向RNC发送位置信息。这些是通过URA更新过程完成的，与小区更新过程类似在URA-PCH状态下不能进行RRC连接释放。UE将首先转移到CELL-FACH状态执行释放命令,.,84,UTRAN连接模式,在CELL-DCH状态，UE被分配一个专用的物理信道，并且UE的SRNC知道UE所在小区,.,85,UTRAN连接模式,处于CELL-FACH状态的UE没有专用的物理信道，但它可以使用RACH和FACH信道用于信令消息和小量用户平面数据的传输,.,86,UTRAN连接模式,CELL-PCH状态下的UE没有专用的物理信道。UE监听PCH和广播信道上的系统信息,.,87,UTRAN连接模式,URA-PCH状态与CELL-PCH状态很相似；只有当URA改变时，UE才向RNC发送位置信息,在URA-PCH状态下不能进行RRC连接释放。UE将首先转移到CELL-FACH状态执行释放命令,.,88,RRC过程,RRC层处理UE与UTRAN之间的大部分控制信令,系统信息的广播寻呼RRC连接的建立、维护和释放无线承载、传输信道和物理信道的控制,安全模式控制RRC连接移动行管理UE测量报告和控制下行链路外环控制,.,89,RRC系统信息广播(1),系统信息内容与核心网、RNC和NodeB有关系统信息以系统信息块（SIB）的形式进行广播一个系统信息消息一般在BCCH逻辑信道上传送BCCH可能映射在BCH或FACH传输信道上UTRAN中的RRC层应执行对编码后的系统信息块进行分段和链接UE的RRC层应执行对接收到的段进行重组,.,90,RRC系统信息广播(2),系统信息的整体结构系统信息呈树状结构主信息块给出其他一些系统的信息，包括这些系统信息的调度信息UTRAN的RRC层执行系统信息的调度信息,.,91,RRC系统信息广播(3),UE通过BCH或FACH接收广播的系统信息UE能存储不同小区和不同PLMN的系统信息块UE根据不同的规则来更新不同类型的系统信息块,.,92,RRC寻呼,RRC层能在寻呼控制信道（PCCH）上给选定的处于空闲模式、CELL-PCH或URA-PCH状态下的UE传输寻呼信息寻呼目的网络高层可能要求寻呼UTRAN重复寻呼一个UE，以增加寻呼的可靠接收UTRAN指示系统信息的更新UE在接收到寻呼的消息后，根据非接入层的指示要求建立无线链路连接或不响应该寻呼信息,.,93,RRC连接的建立、维护和释放,RRC连接的建立UE与UTRAN之间RRC连接的建立是由UE的高层发起的一个UE与一个UTRAN的接入点之间至多存在一个RRC连接RRC的维护指RRC连接重建过程信令连接结束，进行RRC连接释放,.,94,RRC连接建立过程,UE向UTRAN发送一个RRC连接建立请求消息包含UE的