WCDMA资料学习心得之无线网络接口和流程

1、WCDMA资料学习心得之无线网络接口和流程在此，我想谈谈自己对这一部分内容的总体理解。我觉得对于无线网络的接口，主要是掌握各个接口的功能、接口的协议分层结构（对于任何网络接口应该都是如此）；在流程方面：首先应该从总体上掌握业务流程，其次再重点掌握信令流程。1、UTRAN 的网络接口我想大家肯定对这部分的知识已经是滚瓜烂熟了，但是为了加深记忆，这里再重新归纳一下，望各位不要 介意。A、从总体上来讲，UMTS体系结构主要是：CN-核心网、UTRAN- 无线接入网、UE-用户终端， 三者之间的接口依次是：Iu 口、Uu 口。图示如下-见附件1:B、对于UTRAN的体系结构，主要分解如下： UTRAN

2、实际上就是由多个 RNS （是一个逻辑概念）所组 成，1个RNS包含1个RNC和多个Node-B ; CN与RNC之间的接口是IU 口，RNC和RNC之间的接 口是Iur 口，RNC和Node-B之间的接口是Iub 口。图示如下一见附件 2：C、在讲到UTRAN接口的协议时，首先应该提到 UTRAN接口的一般协议模型。经过分析，其实主要可 以总结为“纵向分层，横向分面”，接口协议结构的原则是层与面在逻辑上相互独立，涉及到几个概念：传输网络层、无线网络层、控制平面、用户平面。图示如下-见附件3:D、UMTS承载的分层结构。我是这样理解的，每个接口的对等实体之间都是有对应分层结构，那么在不同的分层

3、接口之间所映射的业务就对应于承载的分层结构。图示如下一见附件4:E、UE的工作模式。总体上 UE有2种基本模式：空闲模式（IDLE模式）、连接模式（Connect ）,其中连接模式又分为：CELL-DCH 、 CELL-FACH、CELL-PCH、URA-PCH4 种状态。对于以上所罗列的几种状态， 我们应该掌握其区别，防止混淆。IDLE模式一一UE 和UTRAN之间没有建立连接，UE处于待机，没有业务存在，UTRAN内没有关于该UE的信息，要通过IMSI、TMSI、P-TMSI等非接入层标识来区分 UE。Connect模式-一当UE完成RRC连接建立时，才从IDLE模式转移到 CONNECT

4、模式。CELL-DCH状态一一UE 处于激活状态，上、下行都具有专用信道，UTRAN准确的知道UE所处的小区。CELL-FACH状态UE 处于激活状态，上、下行有少量数据传输，下行在FACH信道上传输而上行在RACH信道上传输，UTRAN同样准确的知道 UE所处的小区；保留了 UE所使用的资源、所处的状态等信 息。CELL PCH状态-UE上、下行没有数据传输，需要监听 PICH信道；UE处于DRX模式，能够省电； UTRAN同样准确的知道 UE所处的小区，当 UE所处的小区变化后，UTRAN需要更新UE的小区信息。URA PCH状态-UE上、下行没有数据传输，需要监听PICH信道；UE处于D

5、RX模式，能够省电；UTRAN 只知道 UE所处的URA ( UTRANRegistrationArea ,1个URA 可能包含多个小区)，当UE的URA 发生变化后才更新其位置消息，能够节约资源，减少信令消息。UE状态示意图如下所示见附件5:总之，UE的各种状态都是相对于 UTRAN而言，对于核心网(CN)来说，这些状态都是透明的。F、Serving-RNC 、Drift-RNC、CRNC、Source-RNC、Target-RNC 的概念。SRNC和DRNC的提出主要是由于Iur接口的引入；它们都是对于某个具体的 UE而言，是逻辑上的概念； 二者的区别其实很简单，SRNC是直接与CN相连而

6、且对UE的所有资源进行控制，而 DRNC与CN没有 直接相连，仅仅对UE提供资源而已。处于连接状态的UE必须且只能有1个SRNC,而DRNC是可选项。 图示如下一见附件6:CRNC是相对于Node-B/Cell 来说的；直接和Node-B 相连，又Node-B 资源的使用进行控制；1个Node-B 有且只能有1个CRNC。图示如下一见附件 7:Source-RNC 、 Target-RNC 的概念。SRNSRelocation 就是将某个 UE的SRNC的角色由一个 RNC转至U 另外一个 rnc 的过程；SRNSRelocation 前该 UE 的 SRNC(ServingRNC) 叫 So

7、urceRNC 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。图示如下一见附件 8: 总结这一章的内容，我们可以考虑一下这几个问题：UTRAN网络具有哪些接口？ UE的工作模式及其区别？ Serving-RNC 、Drift-RNC、CRNC、Source-RNC、Target-RNC 的概念和区别是什么？ 2、UTRAN 接口协议和功能(1 )、Iu接口协议和功能介绍A、Iu接口的体系结构主要分为3部分：Iu-CS、Iu-PS、Iu-BC。B、Iu接口的协议栈结构：

8、主要是要区别控制平面、CS承载、PS承载时，ATM适配层及高层协议的区别。图示如下一见附件9:C、Iu接口的功能：移动性管理位置区报告SRNS RelocationRNC间的硬切换和系统间硬切换RAB管理RAB的建立、更改、释放Iu数据的传输正常数据的传输异常数据的传输UE-CN之间数据的透明传输PagingIu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 (CELL BROADCASTSERVICE)控制(2)、lur接口协议和功能介绍A、Iur接口的逻辑模型见附件 10:B、Iur接口的协议栈结构见附件 11 :C、Iur接口的功能：支

9、持RNC间移动性的基本功能支持 SRNC-RelocationRNC 间的 CELL-UPDATE 和 URA UPDATERNC间的寻呼报告协议错误专用信道功能切换时，在DRNC中建立、修改、释放 DCHIur接口上DCH传输块的传输通过专用测量报告过程和过滤控制来管理DRNS中的RLRL的管理、压缩模式的管理公共信道功能Iur接口上公共信道的建立、释放，公共信道用于传输DRNC中处于公共信道状态的UE的信息将MAC-D 和MAC-C相分离，同时对 MAC-D和MAC-C之间进行流控全局资源管理RNC间公共测量RNC间Node-B的定时信息传送(3)、Iub接口协议和功能介绍A、Iub接口的

10、协议栈结构见附件12B、Iub接口的功能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(4)、Uu接口协议和功能介绍A、Uu接口的协议栈结构见附件13:B、Uu接口 L1层的功能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调

11、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C、Uu接口 MAC层的功能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D、MAC层逻辑信道映射的示意图如下所示见附件14:E、MAC 层 transportformationsele

12、ction我觉得关键是理解和区别以下几个基本概念。通过变更每个TTI内的传送量来控制瞬时比特率；其中TTI是TransmissionTimeInterval 的缩写，为10ms的整数倍。TransportBlock (TB):从逻辑信道上来的一个比特序列。TransportBlock Size： TB 的大小。TransportBlockSet :在一个 TTI 中所传送的一组 TB。TransportBlockSetSize : TBS 中 所 包 含 的 所 有 比 特 长 度；TransportBlockSetSize=TransportBlockSizex N。相关示意图如下所示 15

13、1附件Transport Format ( TF )： 主要是 定义了 TransportBlockSet ( TransportBlockSize 、TransportBlockSetSize )。TransportFormat Set (TFS) ： 1 一个传输信道可能的 TF的集合，MAC会在每个TTI选择其中的一个 TF。TransportFormat Combination (TFC):在每个TTI内，不同传输信道所选定的TF的集合。TransportFormat CombinationSet (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速率控

14、制。示意图如下所示-见附件16:F、Uu 口 RLC层的功能分段、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。挂起和恢复功能。G、Uu 口 PDCP的功能映射网络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，提高空口传输效率：TCP/IPNon-realtime IP。RTP/UDP/IPRealtimeIP 。支持无损迁移。主要是存储、重发高层数据。H、Uu 口 BMC的功能小区广播信心的存储业务量检测和CBS无线资源请求BMC消息调度传送BMC消息到UE向

15、上层传送BMC消息I、Uu 口 RRC的功能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)3、基本信令流程在WCDMA中，信令流程很多，我觉得应该首先从整体上把握一个流程方向，对于每个具体的信令流程，只需要把握能够标识其特征的关键信令

16、以及信令中的关键参数即可，对于其他信令消息只要平时多看，应该不难理解。现在按照这个思路分别对基本信令流程介绍如下。(1)、呼叫总体流程见附件 17从以上示意图可以看出，呼叫总体流程还是比较容易理解的。(2)、网络启动流程该流程主要存在系统消息广播流程。该流程示意图如下-见附件18 :(3)、UE登记流程该流程主要包括RRC连接建立、NAS非接入层信令、RRC连接释放共3个流程，现就分别介绍如下。A、RRC连接建立流程UE为了向网络登记，需要主动发起RRC连接建立消息，SRNC收到该请求消息后，决定在 CCH上建立RRC连接，并且使用已经配置好的CCH资源。示意图如下一一见附件19:B、NAS信

17、令建立流程该流程主要UE和CN之间透明传输非接入层的信令消息（如鉴权、连接建立、位置登记等等）。示意图如下所示见附件20 :C、RRC释放流程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。示意图如下一见附件（4）、呼叫流程及软/硬切换流程这一部分的内容最多，也是相对最复杂的。下面分别介绍A、寻呼流程根据UE所处的模式不同，寻呼流程又分为IDLE模式和连接模式下的寻呼流程。IDLE模式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的状态下发寻呼消息示意图如下所示-见附件 22 :连接模式 与IDLE模式唯一不同的是，SRNC下发寻呼

18、消息时，是在DCCH上下发的。示意图如下所示一见附件 23:B、RRC建立流程RRC连接建立，根据所选择信道的不同，分为：基于 CCCH的RRC连接建立、基于 DCH的RRC连接建 立，下面分别介绍。RRC建立流程（DCH ）UE在CCCH信道RRC连接建立请求消息，带有 UE标志、能力、原因，SRNC如果条件满足，首先根据需要配置好Node-B资源，并建立与 Node-B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。示意图如下所示一见附件24 :RRC建立流程（CCCH）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

19、与NodeB之间的数据承载了因为都已经建立好了。示意图如下所示见附件25:总结：从以上流程图可以看出，二者的区别主要在于是否需要在SRNC和Node-B之间重新建立数据承载,如果要建立，则属于 DCH ;否则，属于 CCCHC、NAS信令建立流程该流程示意图如下一见附件 26 :D、RAB建立流程具体又可以分为以下几个流程oRAB建立流程（DCH-DCH ,同步）示意图如下所示一见附件 27 :RAB建立流程（DCH-DCH ,异步）示意图如下所示-见附件 28 :RAB 建立流程（RA/FA RA/FA ）示意图如下所示一见附件 29 :RAB 建立流程（RA/FA DCH ）示意图如下所示

20、一见附件 30 :E、RAB修改流程示意图如下所示一见附件 31 :F、传输信道重配置流程-见附件32G、物理信道重配置流程示意图如下所示一见附件 33 :H、软切换流程介绍软切换流程示意图见附件 34 :软切换流程示意图如下所示一见附件 35 :I、硬切换介绍见附件 36J、RRC释放流程RRC释放流程（DCH ）见附件37RRC释放流程（CCCH）见附件38（5）、连接移动性管理流程连接的移动性管理流程主要包含了 ：小区更新、URA更新、系统间硬切换、SRNC-Relocation 这4个流程。在介绍这4个流程之前，再描述一下“前向切换”的概念。“前向切换” 一一Forward-Hando

21、ver是 UE 发起的切换，包括： CELL-UPDATE、URA-UPDATE 过程。其中，URA-UPDATE过程只适用于 UE处于URA-PCH状态时的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,在以下两种情况下会发生“前向切换”：小区重选处于SA (SverviceArea ),定时器T305超时(该定时器在广播的系统消息中定义)对于CELL-PCH和URA-PCH状态的UE,在以下情况下会发生“前向切换”：需要上传数据时，要进入 CELL-FACH状态当在PCCH上接收到寻呼消息时，发起小区更新当然，CELL-UPDATE过程还可以用来

22、重建 RLC实体不可恢复的错误(也就是连接丢失)以及监视RRC连接的状态A、小区更新流程见附件 39B、URA更新流程见附件53GSM )见附件54 C、硬切换流程(UMTS-UMTS)见附件55 D、硬切换流程(GSM-GPRS)见附件40 E、小区重选(UMTS-UMTS )见附件41 F、小区重选(GPRS-G、SRNC Relocation 流程一见附件 42总结：这一部分主要介绍了RAN侧的基本信令流程，掌握了这些信令流程，对后续学习CN侧的信令流程将会有很大的帮助4、基本呼叫流程我个人觉得要理解基本呼叫流程主要是从实际呼叫业务流向方面着手。下面分别予以介绍(1)、开机业务流程该流程

23、可以按照以下思路来理解、学习：A、手机开机B、高层指示RRC搜索网络C、在搜索的过程中，RRC控制L1寻找、驻留小区(频率、扰码)D、当手机驻留在某一小区以后，RRC会检测BCH上的系统消息E、当手机读取系统消息以后，会侦听 PCH上的寻呼信号F、RRC通知上层已经进入IDLE状态G、UE随时准备，做好小区更新和 IMSIAttach 流程相关流程如参考如下-见附件43 :(2)、MM :移动性管理、Attach流程当手机开机，完成小区驻留及系统信息的读取后，会根据需要进行位置更新和 Attach流程，流程图如下图所示见附件44 :根据以上流程图，我觉得还是不难理解的，尤其是图中红色标记的部分

24、通俗易懂。(3)、呼叫准备流程在传送位置更新和IMSIAttach等高层信令时，UTRAN 的RRC连接状态会迁移到CELL-FACH或CELL-DCH 状态；当完成位置更新、IMSI-Attach 后，UE的位置信息登记到网络侧 CN(Location/Routingarealevel ) ； UE 具备做主叫 MOC (Mobile-Origenated-Calls )和被叫 MTC(Mobile-Terminated-Calls )的准备；RRC 状态返回 IDLE 模式。A、UERRCIDLE状态说明UE在IDLE状态首先监听寻呼信道；RRC检测寻呼信息中的ID信息；RRC检测系统信息

25、中的更新信息RRC控制L1层进行测量检测，从而进行小区重选的判决当收到寻呼消息、呼叫、位置更新时，高层会指示RRC与网络侧建立RRC连接RRC 建立 RAN 连接，UE 进A CELL-FACH 或 CELL-DCH 状态RRC建立信令承载RRC指示RLC启用AM/UM 模式进行信令消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连接进入IDLE状态参考示意图如下所示-见附件 45 :C、UERRCFACH状态说明CN侧的消息通过RRC信令承载进行传送UE在FACH上接收下行消息；在 RACH上发送上层消息在不同的SRB上传送高层(M

26、M/GMM )以及RRC对等实体之间的消息进彳f L1层信令、MAC层流量的测量报告CN侧通过RB建立用户平面，RRC会根据网络侧指示配置 L1、MAC 、 RLC各层的配置参数CN侧可以通过启动安全模式控制流程进行加密参考示意图如下所示-见附件 46 :D、UERRCDCH状态说明UE使用DCH与网络侧进行通信在不同的SRB上传送高层(MM/GMM )以及RRC对等实体间的消息UE在DCH上传送/接收上/下行消息在进行分组业务的情况下，如果没有流量，将指示UE进入CELL-FACH或URA-PCH状态参考示意图如下所示-见附件 47 :(4)、CS呼叫流程CS域的呼叫可能由 UE发起(MOC )或者由网络侧发起(MTC);在进行呼叫的过程中，需要在 CN与 UE间、UTRAN与UE间进行信令交互；在 UTRAN中，UE的状态可能发生迁移。A、UE主叫流程说明一见附件 48B、UE被叫流程说明一见附件 49C、CS连接释放流程说明CS连接释放是