WCDMA 基本信令流程

WCDMA基本信令流程,1,2,课程目标,了解UTRAN的相关接口协议和功能了解无线侧的基本信令流程和基本呼叫流程,学习完本课程，您将能够：,3,课程内容,第一章UTRAN网络结构第二章UTRAN接口协议和功能第三章基本信令流程第四章基本呼叫流程,4,UTRANUMTSTerrestrialRadioAccessNetworkCNCoreNetworkUEUserEquipment,UMTS体系结构,5,UTRAN体系结构,UMTS网络单元构成示意图,6,7,接口协议结构的原则是层与平面在逻辑上相互独立，如果需要，在将来的协议版本协议层、甚至一个平面内的所有层可以改变。,UTRAN接口的一般协议模型,8,UTRAFDD/TDDService,PhysicalBearerService,RadioBearerService,IuBearerService,BackboneNetworkService,RadioAccessBearerService,CNBearerService,UMTSBearerService,TE/MTLocalBearerService,ExternalBearerService,End-to-EndService,Bearerservice:承载业务。具有能力、延迟、BER的信息传播途径。,UMTS承载分层结构,9,UE的工作模式,UE有两种基本的运行模式：空闲模式和连接模式空闲模式：UE处于待机状态，没有业务的存在，UE和UTRAN之间没有连接，UTRAN内没有任何有关此UE的信息；通过非接入层标识如IMSI、TMSI或P-TMSI等标志来区分UE；连接模式：当UE完成RRC连接建立时，UE才从空闲模式转移到连接模式；在连接模式下，UE有4种状态：Cell-DCH,Cell-FACH,Cell-PCH,URA-PCH,10,UE在连接模式下的状态,Cell-DCH：UE处于激活状态，正在利用自己专用的信道进行通信，上下行都具有专用信道，UTRAN准确的知道UE所位于的小区中Cell-FACHUE处于激活状态，但是上下行都只有少量的数据需要传输，不需要为此UE分配专用的信道，下行的数据在FACH上传输，上行在RACH上传输，下行需要随时监听FACH上是否有自己的信息，UTRAN准确的知道UE所位于的小区，保留了UE所使用的资源，所处的状态等信息。,11,UE在连接模式下的状态,Cell-PCHUE上下行都没有数据传送，需要监听PICH，以便收听寻呼，因此UE此时进入非连续接收，可有效的节电。UTRAN准确的知道UE所位于的小区，这样，UE所位于的小区变化后，UTRAN需要更新UE的小区信息。URA-PCHUE上下行都没有数据传送，需要监听PICH，进入非连续接收，UTRAN只知道UE所位于的URA（UTRANRegistrationArea，一个URA包含多个小区），也就是说，UTRAN只在UE位于的URA发生变化后才更新其位置信息，这样更加节约了资源，减少了信令。,12,UE状态示意图,13,ServingRNC与DriftRNC,在WCDMA系统中，由于Iur接口的引入而产生了SRNC/DRNC的概念。SRNC和DRNC都是对于某一个具体的UE来说的,是逻辑上的一个概念。简单的说，对于某一个UE来说，其与CN之间的连接中，直接与CN相连，并对UE的所有资源进行控制的RNC叫该UE的SRNC。UE与CN之间的连接中，与CN没有连接，仅为UE提供资源的RNC叫该UE的DRNC。处于连接状态的UE必须而且只能有一个SRNC，可以有0个或者多个DRNC,14,CRNC,CRNC是对于某一个NodeB(或者Cell)来说的直接和某NodeB相连接，对该NodeB资源的使用进行控制的RNC叫该NodeB的ControlRNC一个NodeB有且只能有一个CRNCCRNC对其控制的所有NodeB的资源进行合理的分配和使用,15,SourceRNC与TargetRNC,SRNSRelocation就是将某个UE的SRNC的角色由一个RNC转到另外一个RNC的过程.SRNSRelocation前，该UE的SRNC(ServingRNC)叫SourceRNC，即将承担SRNC角色的目标RNC叫TargetRNC.SourceRNC和TargetRNC是在一次SRNSRelocation过程中对于不同RNC的称谓.,16,思考题,UTRAN网络具有哪些接口？UE具有哪些工作模式？ServingRNC、DriftRNC、CRNC、SourceRNC、TargetRNC的区别是什么？,17,本章小结,本章主要介绍了UTRAN网络的一些基本知识。,18,课程内容,第一章UTRAN网络结构第二章UTRAN接口协议和功能第三章基本信令流程第四章基本呼叫流程,19,第二章UTRAN接口协议和功能,Iu接口Iur接口Iub接口Uu接口,20,Iu接口体系结构,21,RANAP:RadioAccessNetworkApplicationPart,Iu接口协议栈结构,22,移动性管理功能位置区报告SRNSRelocationRNC间硬切换和系统间切换无线接入承载（RAB）管理功能RAB的建立，更改，释放Iu数据传输正常数据传输异常数据传输UE-CN连接信息的透明传输,Iu接口功能（1）,23,寻呼（Paging)Iu释放安全性模式控制过载控制公共UEID（IMSI）的管理Iu信令跟踪管理Iu接口异常管理CBS(CellBroadcastService)控制,Iu接口功能（2）,24,第二章UTRAN接口协议和功能,Iu接口Iur接口Iub接口Uu接口,25,Iur接口逻辑模型,26,Physical(FullRateE1orSTM1Optical),ATMLowerLayers,AAL2,AAL5-SAALNNI,MTP3-B,Q.2150,Q.2630,Q.AAL2,FrameProtocol,UnrestrictedDigitalVoiceData,SCCP,RNSAP,RLC/MAC,CSBearer,ControlSignaling,RNSAP:RadioNetworkSubsystemApplicationPart,Iur接口协议栈结构,27,支持RNC间移动性的基本功能支持SRNCrelocationRNC间的CellUpdate和URAUpdateRNC间寻呼报告协议错误专用信道功能切换时，在DRNC中建立、更改、释放专用信道Iur接口上DCH传输块的传输通过专用测量报告过程和过虑控制管理DRNS中的无线链路RL的管理，压缩模式的管理,Iur接口功能,28,公共信道功能Iur接口上公共传输信道的建立，删除，公共传输信道用于传输DRNC中处于公共信道状态UE的信息将MAC-d和MAC-c相分离MAC-d和MAC-c之间的流控全局资源管理（GlobalResourceManagement)RNC间公共测量RNC间NodeB定时信息传输,Iur接口功能,29,第二章UTRAN接口协议和功能,Iu接口Iur接口Iub接口Uu接口,30,NBAP:NodeBApplicationPartRRC:RadioResourceControlRLC:RadioLinkControlMAC:MediumAccessControl,Iub接口协议栈,31,公共功能公共传输信道管理Iub公共信道数据传输NodeB逻辑O&M（小区配置，故障管理，闭塞等维护功能）系统信息管理公共测量资源核查异常管理定时和同步管理,Iub接口功能（1）,32,专用功能专用传输信道管理无线链路（RL）监控专用测量管理定时和同步管理上行外环功控Iub专用数据传输下行功率漂移的平衡压缩模式控制,Iub接口功能（2）,33,第二章UTRAN接口协议和功能,Iu接口Iur接口Iub接口Uu接口,34,Uu接口协议栈结构,35,传输信道复用和码组合信道解复用码组合传输信道到物理信道的映射宏分集合并/分发和软切换执行传输信道错误检测，并向高层指示FEC编解码和交织/去交织速率匹配功率加权和物理信道合并闭环功率控制开环功控,Uu接口L1功能（1）,36,调制/解调和扩频/解扩频率和时间(chip,bit,slot,frame)同步测量并向高层指示压缩模式支持收发分集其他基带处理功能,Uu接口L1功能（2）,37,MAC:媒体接入控制,38,逻辑信道到传输信道的映射根据瞬时数据速率选择传输格式UE内不同数据流的优先级处理动态调度UE之间优先级处理公共传输信道上标示不同UE在公共传输信道上，复用/分解高层PDU进入/从传输块集,该传输块集来自/发送到物理层在专用传输信道上，复用/分解高层PDU进入/从传输块集,该传输块集来自/发送到物理层业务量测量动态传输信道类型切换加密,MAC功能,39,MAC:逻辑信道映射(UE),40,通过变更每TTI(TransmissionTimeInterval,为10ms整数倍)内传送量来控制瞬时比特速率TransportBlock(TB):从逻辑信道上来的需要传送的一个比特序列TransportBlockSize:TB的大小TransportBlockSet:在一个TTI中传送的一组TB(从逻辑信道上复用)TransportBlockSetSize:TBS中包含所有的比特长度,MAC:TransportFormationSelection,41,TransportFormat(TF)定义TransportBlockSet(TransportBlockSize,TransportBlockSetSize),TransportFormatSet(TFS):一个传输信道可能的TF集合MAC在每个TTI选择其中的一个TF,TransportFormatCombination(TFC):每个TTI，不同传输信道选定的TF的集合,TransportFormatCombinationSet(TFCS):定义所有TFC可能的组合情况这样MAC能够进行不同传输信道的动态传输速率控制,MAC:TransportFormationSelection,42,RLC:无线链路控制,43,分段、组装和填充用户数据传输使用不同的传输模式进行差错纠正顺序传递高层PDU、复制检查流量控制序列号检查（UM）协议错误检测和恢复加密挂起/恢复功能,RLC功能,44,PDCP：分组数据转换协议BMC：广播多播控制协议,45,映射网络PDU从网络协议到RLC协议头压缩/解压缩，以减少上层数据中的冗余控制信息，提高空中接口传输效率TCP/IP(RFC2507)-Non-realtimeIPRTP/UDP/IP(RFC3095,ROHC)inRel4-RealtimeIP(e.g.VoIP)支持无损迁移(LosslessSRNSRelocation)缓存、重发高层数据,PDCP功能,46,小区广播消息存储业务量监测和CBS(CellBroadcastService)无线资源请求BMC消息调度传送BMC消息到UE向上层传送BMC消息,BMC功能,47,RRC:无线链路控制,48,系统信息广播管理寻呼/通知RRC连接管理（建立、重建、维护和释放）无线承载管理（建立、重配置和释放），以便为非接入层（NAS）提供服务RRC连接移动性管理功能初始小区选择高层PDU路由请求的QoS控制并映射到接入层中不同的资源无线资源管理和控制,RRC功能（1）,49,RB，传输信道，物理信道的管理和控制开环功控SRNSrelocation支持UE测量控制和测量报告加密控制，完整性保护CBS相关功能（BMC配置，CBS无线资源分配请求，CBS非连续接收支持等）,RRC功能（2）,50,本章小结,本章分别对UTRAN的四个接口：Iu、Iur、Iub、Uu接口的协议功能进行了介绍。,51,课程内容,第一章UTRAN网络结构第二章UTRAN接口协议和功能第三章基本信令流程第四章基本呼叫流程,52,第三章基本信令流程,呼叫总体流程网络启动流程UE登记流程呼叫流程及软、硬切换流程连接移动性管理流程,53,呼叫总体流程,54,第三章基本信令流程,呼叫总体流程网络启动流程UE登记流程呼叫流程及软、硬切换流程连接移动性管理流程,55,.,3.BCCH:SystemInformation,1.SystemInformationUpdateRequest,UE,NodeB,RNC,CN,NBAP,NBAP,RRC,RRC,.,4.BCCH:SystemInformation,RRC,RRC,5.BCCH:SystemInformation,RRC,RRC,.,2.SystemInformationUpdateResponse,NBAP,NBAP,系统信息广播流程,56,第三章基本信令流程,呼叫总体流程网络启动流程UE登记流程呼叫流程及软、硬切换流程连接移动性管理流程,57,UE为登记发起RRC连接建立，SRNC决定在公共信道上建立RRC连接，并且使用已经配置好的公共信道资源。,RRC建立流程(CCH),58,UE与CN之间交换DT消息，如鉴权、连接建立、位置登记等。,NAS信令建立流程,59,UE在登记过程中，没有使用专用的用户面资源，直接释放信令链路。登记过程结束。,RRC释放流程(CCH),60,第三章基本信令流程,呼叫总体流程网络启动流程UE登记流程呼叫流程及软、硬切换流程连接移动性管理流程,61,CN发送寻呼消息，指定UE与寻呼区（CN负责寻呼消息的重发）。SRNC根据UE的状态发送相应的寻呼消息。,寻呼流程(空闲状态),62,CN发送寻呼消息，指定UE与寻呼区（CN负责寻呼消息的重发）。SRNC根据UE的状态发送相应的寻呼消息。,寻呼流程(连接模式),63,UE在CCCH信道发送RRC建立请求消息，带有UE标志、能力、原因；SRNC如果条件满足，首先根据需求配置好NodeB，并建立与NodeB的通路；然后在CCCH信道发送RRC连接建立消息，并等候UE从DCCH的响应。,RRC建立流程(DCH),64,当SRNC决定在公共信道上建立RRC连接的时候，就不需要再配置NodeB并建立SRNC与NodeB之间的数据承载了，因为都已经建立好了。,RRC建立流程(CCCH),65,UE与CN之间交换DT消息，如鉴权、业务请求、连接建立等。,NAS信令建立流程,66,Iu接口上的ALCAP建立过程有多次，允许同时建立多条用户面的RAB；用户面建立完毕后，UE进入通话过程。,RAB建立流程(DCH-DCH,同步),67,RAB建立流程(DCH-DCH,异步),68,RAB建立流程(RA/FA-RA/FA),69,RAB建立流程(RA/FA-DCH),70,RAB修改流程,71,传输信道重配置流程,72,物理信道重配置流程,73,软切换流程示意图,74,软切换流程示意图,75,软切换流程示意图,76,软切换流程示意图(SRNC-DRNC),77,软切换流程示意图(SRN迁移),78,软切换流程示意图（RNC内）,79,软切换流程（RNC内addbranch）,80,软切换流程（RNC内delbranch）,81,软切换前,软切换后,无线链路同时增加与删除,软切换流程示意图（跨RNC）,82,软切换流程（跨RNC）,83,硬切换前,硬切换后,无线链路不能够同时保存,硬切换流程示意图（RNC内）,84,硬切换流程（RNC内）,85,硬切换前,硬切换后,无线链路不能够同时保存,硬切换流程示意图（跨RNC）,86,硬切换流程（跨RNC通过Iur接口）,87,释放过程一般由CN发起；当然在UE异常情况下，SRNC也可以请求释放。首先释放UE的连接，然后再释放与NodeB的连接。RRC释放，就是呼叫的结束。,RRC释放流程（DCH）,88,当释放使用公共信道的UE时，可以发现SRNC只要直接释放UE就可以了，而无需释放NodeB的资源，当然也没有数据承载释放。,RRC释放流程（CCCH）,89,第三章基本信令流程,呼叫总体流程网络启动流程UE登记流程呼叫流程及软、硬切换流程连接移动性管理流程,90,小区更新流程URA更新流程系统间切换流程SRNCRelocation流程,连接移动性管理流程,91,前向切换（ForwardHandover）是UE发起的切换，包括CELLUPDATE和URAUPDATE过程。其中，URAUPDATE过程只用于处于URA_PCH状态的UE进行URA重选，以及检查RRC连接是否正常。对于CELL_FACH和CELL_PCH状态的UE小区重选处于SA(ServiceArea)，定时器T305超时（此定时器在广播的系统信息中定义）对于CELL_PCH和URA_PCH状态的UE需要上传数据时（进入CELL_FACH状态）当在PCCH上接收到寻呼消息时，发起小区更新CELLUPDATE过程还可用来重建RLC实体不可恢复的错误（丢失连接），以及监视RRC连接的状态。,前向切换,92,小区更新流程,93,URA更新流程,94,硬切换流程（UMTS-GSM）,95,硬切换流程（GSM-UMTS）,96,小区重选流程（UMTS-GPRS）,97,小区重选流程（GPRS-UMTS）,98,本章小结,本章主要介绍了RAN侧的基本信令流程。掌握了这些基本信令流程，对后续学习CN侧的信令流程将有很大的帮助。,99,课程内容,第一章UTRAN网络结构第二章UTRAN接口协议和功能第三章基本信令流程第四章基本呼叫流程,100,手机开机高层指示RRC搜索网络搜速过程中，RRC控制L1寻找驻扎小区(频率，扰码)RRC检测BCH上的系统消息侦听PCH上的寻呼信号RRC通知上层已经进入IDLE状态UE准备做位置更新流程和IMSIAttach流程,开机,101,MM:位置更新、Attach(1),102,MM:位置更新、Attach(2),103,在传送位置更新以及IMSIAttach等高层信令时，UTRAN的RRC连接状态迁移到cell_FACH或者cell_DCH状态完成位置更新、IMISAttatch后，UE的位置信息登记到网络侧(Location/Routingarealevel)UE具备做主叫(MOC:mobileoriginatedcalls)或被叫（MTC:mobileterminatedcalls)的准备RRC状态迁回到idlemode,呼叫准备,104,手机监听寻呼信道(PagingChannel)RRC检测寻呼信息中的ID信息RRC检测系统消息更新信息RRC控制L1测量检测，进行小区重选判决RRC控制进行小区重选收到寻呼消息、呼叫、位置更新，高层指示RRC与网络侧间建立RRC连接,UERRCIDLE状态(1),105,RRC建立RAN连接，进入CELL_FACH或CELL_DCH状态RRC建立信令承载RRC指示RLC启用UM/AM模式进行信令信息传送网络侧根据具体情况，指示UE进入专用信道(DCH)，或者进入PCH状态(DRX),或者释放RRC连接回到IDLE状态。,UERRCIDLE状态(2),106,核心网的消息通过RRC信令承载UE在FACH上接收下行消息UE在RACH信道上发送上行消息在不同的SRB上传送高层(MM/GMM)以及RRC对等实体间的消息信令(L1)+流量(MAC)测量报告网络侧通过RB建立建立用户面，RRC按照网络侧指示配置L1、MAC、RLC各层的具体参数网络侧可以通过启动安全模式控制流程进行加密,UERRCFACH状态,107,UE使用专用信道与网络侧通信在不同的SRB上传送高层(MM/GMM)以及RRC对等实体间的消息UE在DCH(PDCH)上接收下行消息UE在DCH(PDCH)上发送上行消息在进行分组业务(PacketSwitchedData)的情况下，如果没有流量，网络侧将指示UE迁移到URA_PCH或CELL_PCH状态,UERRCDCH状态,108,电路域呼叫可能由UE发起(MOC:mobileoriginatedcall)电路域呼叫也可能由网络侧发起(MTC:mobileterminatedcall)进行呼叫过程中，需要在CN与UE以及UTRAN与UE间进行信令交互在UTRAN中，UE的状态可能产生变迁,电路域呼叫,109,CC:UE主叫(1),110,CC:UE主叫(2),111,CC:UE被叫(1),112,CC:UE被叫(2),113,CC:UE被叫(3),114,CS连接释放由CC过程执行释放前，UE的状态必须为cell_FACH或cell_DCH释放后，如果没有其它连接存在，RRC连接也将被释放，UE迁移