WCDMA无线网络接口和流程(ppt 74页)

1、WCDMA无线网络接口和流程无线网络接口和流程1课程目标课程目标l了解了解UTRAN的相关接口协议和功能的相关接口协议和功能l了解无线侧的基本信令流程和基本了解无线侧的基本信令流程和基本呼叫流程呼叫流程学习完本课程，您将能够：学习完本课程，您将能够：2课程内容课程内容T第一章第一章 UTRAN网络结构网络结构第二章第二章 UTRAN接口协议和功能接口协议和功能第三章第三章 基本信令流程基本信令流程3UTRANUMTS Terrestrial Radio Access NetworkCNCore NetworkUEUser EquipmentIuUTRANUEUu CNUMTS体系结构体系结构4

2、RNSRNCRNSRNCCore NetworkNode BNode BNode BNode BIuIuIurIubIubIubIubUTRAN体系结构体系结构5ApplicationProtocolDataStream(s)ALCAP(s)TransportNetworkLayerPhysical LayerSignallingBearer(s)TransportUserNetworkPlaneControl PlaneUser PlaneTransportUserNetworkPlaneTransport NetworkControl PlaneRadioNetworkLayerSigna

3、llingBearer(s)DataBearer(s)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。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接口的一般协议模型6TEMTUTRANCN IuEDGENODECNGatewayTEUMTSUTRAFDD/TDDServicePhysicalBearerServiceRadioBearerServiceIuBearerServiceBackboneNetworkServiceRadio

4、Access BearerServiceCN BearerServiceUMTS BearerServiceTE/MTLocal BearerServiceExternalBearerServiceEnd-to-End ServiceUTRAN radio interfaceBearer service: 承载业务。具有能力、延迟、BER的信息传播途径。UMTS承载分层结构承载分层结构7UE的工作模式的工作模式lUE有两种基本的运行模式：空闲模式和连接模式l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

5、、TMSI或P-TMSI等标志来区分UE； l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-PCH8UE在连接模式下的状态在连接模式下的状态lCell-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lCell-FACH UE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，U

6、TRAN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。9UE在连接模式下的状态在连接模式下的状态lCell-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。lURA-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（UTRAN Registration Area，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

7、样更加节约了资源，减少了信令。10CELL_DCHCELL_FACHCELL_PCHURA_PCHIDLEDEAD- 搜索网络(PLMN)- “驻扎”小区(camp on)- 侦听paging channel- 小区重选- 专用信道- Radio bearers传输业务- 高层信令触发 (CN)- 减少活动，DRX，节电RRC connection这些状态只用与这些状态只用与UTRAN与与UE，对，对CN来说，这些状态是透明来说，这些状态是透明的的 UE状态示意图状态示意图11思考题思考题lUTRAN网络具有哪些接口？lUE具有哪些工作模式？12本章小结本章小结l本章主要介绍了UTRAN网络的

8、一些基本知识。13课程内容课程内容T第一章第一章 UTRAN网络结构网络结构第二章第二章 UTRAN接口协议和功能接口协议和功能第三章第三章 基本信令流程基本信令流程14第二章第二章 UTRAN接口协议和功能接口协议和功能15Core Network (CN)UTRANNode BNode BNode BNode BRNCIu Interface “Iu-BC” “Iu-CS”BCDomainCSDomainPSDomain “Iu-PS”RNCIu接口体系结构接口体系结构16Physical (Full Rate E1 or STM1 Optical)ATM Lower LayersAAL2

9、AAL5 - SAAL NNIMTP3-BIPQ.2150Q.2630Q.AAL2Frame ProtocolUnrestricted DigitalVoice DataSCCPRANAPUDPGTP-UPacketBearerCSBearerPSBearerControlSignalingRANAP: Radio Access Network Application PartIu接口协议栈结构接口协议栈结构17u移动性管理功能l位置区报告lSRNS RelocationlRNC间硬切换和系统间切换u无线接入承载（RAB）管理功能lRAB的建立，更改，释放uIu数据传输l正常数据传输l异常数据

10、传输lUE-CN连接信息的透明传输Iu接口功能（接口功能（1）18u寻呼（Paging)uIu释放u安全性模式控制u过载控制u公共UE ID（IMSI）的管理uIu信令跟踪管理uIu接口异常管理uCBS(Cell Broadcast Service)控制Iu接口功能（接口功能（2）19第二章第二章 UTRAN接口协议和功能接口协议和功能20Radio User PlaneIur Control PlaneDrift Radio Network SystemRadioLinkRadioLinkRadioLinkIurControlPortRadioLinkRadioLinkRadioLinkSe

11、rving Radio Network SystemCellCellIurDCHDataPortRACH/FACHTraffic ContextsWith attributesIurDCHDataPortIurDSCHDataPortIurTDD USCHDataPortIurDSCHDataPortIurRACH/CPCHFDD/FACHDataPortIurRACH/CPCHFDD/FACHDataPortIurDataPortTDD USCHIur接口逻辑模型接口逻辑模型21Physical (Full Rate E1 or STM1 Optical)ATM Lower LayersAA

12、L2AAL5 - SAAL NNIMTP3-BQ.2150Q.2630Q.AAL2Frame ProtocolUnrestricted DigitalVoice DataSCCPRNSAPRLC / MACCSBearerControlSignalingRNSAP: Radio Network Subsystem Application PartIur接口协议栈结构接口协议栈结构22u支持RNC间移动性的基本功能l支持SRNC relocationlRNC间的Cell Update和URA UpdatelRNC间寻呼l报告协议错误u专用信道功能l切换时，在DRNC中建立、更改、释放专用信道lI

13、ur接口上DCH传输块的传输l通过专用测量报告过程和过虑控制管理DRNS中的无线链路lRL的管理，压缩模式的管理Iur接口功能接口功能23u公共信道功能lIur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 l将MAC-d和MAC-c相分离lMAC-d和MAC-c之间的流控u全局资源管理（Global Resource Management)lRNC间公共测量lRNC间Node B定时信息传输Iur接口功能接口功能24第二章第二章 UTRAN接口协议和功能接口协议和功能25Physical (Full Rate E1 or STM1 Optical)

14、ATM Lower LayersAAL2AAL5 - SAAL UNINBAPQ.2150Q.2630Q.AAL2Frame ProtocolRLC / MACRRCMSSignalingCC/MM/RRUnrestrictedDigital/VoicePacketCSBearerPSBearerControlSignalingNBAP: Node B Application PartRRC: Radio Resource ControlRLC: Radio Link ControlMAC: Medium Access ControlIub接口协议栈接口协议栈26u公共功能l公共传输信道管理l

15、Iub公共信道数据传输lNodeB逻辑O&M（小区配置，故障管理，闭塞等维护功能）l系统信息管理l公共测量l资源核查l异常管理l定时和同步管理Iub接口功能（接口功能（1）27u专用功能l专用传输信道管理l无线链路（RL）监控l专用测量管理l定时和同步管理l上行外环功控lIub专用数据传输l下行功率漂移的平衡l压缩模式控制Iub接口功能（接口功能（2）28第二章第二章 UTRAN接口协议和功能接口协议和功能29L 3controlcontrolcontrolcontrolLogicalC hannelsT ransportC hannelsC -plane signallingU -p

16、lane inform ationPH YL 2/M A CL 1R LCD CN tG CL 2/R L C M A CR LCR LCR LCR LCR LCR LCR LCD uplication avoidanceU uS boundaryB M CL 2/B M CR R CcontrolPD C PPD C PL 2/PD C PD CN tG CUu接口协议栈结构接口协议栈结构30u传输信道复用和码组合信道解复用u码组合传输信道到物理信道的映射u宏分集合并/分发和软切换执行u传输信道错误检测，并向高层指示uFEC编解码和交织/去交织u速率匹配u功率加权和物理信道合并u闭环功率控制

17、u开环功控Uu接口接口L1功能（功能（1）31u调制/解调和扩频/解扩u频率和时间(chip, bit, slot, frame)同步u测量并向高层指示u压缩模式支持u收发分集u其他基带处理功能Uu接口接口L1功能（功能（2）32 AS L2 GC Nt DC RRC(L3) RLC PHY(L1) PDCP BMC MAC 逻辑信道逻辑信道 传输信道传输信道Control SAPs Control SAP Radio (Access) Bearers 物理信道物理信道 MAC: 媒体接入控制媒体接入控制33u逻辑信道到传输信道的映射u根据瞬时数据速率选择传输格式uUE内不同数据流的优先级处理

18、u动态调度UE之间优先级处理u公共传输信道上标示不同UEu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u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u业务量测量u动态传输信道类型切换u加密MAC功能功能34XORTransport Channels (L1 Characteristics Dependent)PCHBCHFACHRACHDCHS-CCPCHP-CCPCHPhysical ChannelsPRACHDPDCHLogical Channels (Data Dependent)PCCHDCCHDTCHDe

19、cicatedLogicalChannelCipherOnBCCHCCCHCTCHHigher Layer dataPagingSystemInfoSignallingCellBroadcastServiceSignallingandUser dataDTCHDTCHMAC: 逻辑信道映射逻辑信道映射(UE)35l通过变更每TTI(Transmission Time Interval, 为10ms整数倍) 内传送量来控制瞬时比特速率lTransport Block (TB): 从逻辑信道上来的需要传送的一个比特序列lTransport Block Size: TB的大小lTransport B

20、lock Set: 在一个TTI中传送的一组TB(从逻辑信道上复用)lTransport Block Set Size: TBS中包含所有的比特长度Transport Block, TB#1TB#2TB#nTransport Block SizeTransport Block SetTransport Block Set Size = Transport Block Size x NTransport Time Interval, TTItMAC: Transport Formation Selection36TFCSTransport Format (TF) 定义定义Transport Bl

21、ock Set(Transport Block Size, Transport Block Set Size)TrCH#1TFSTFTrCH#2 TrCH#3 TrCH#4TFCTransport Format Set (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TFTransport Format Combination (TFC): 每个TTI，不同传输信道选定的TF的集合Transport Format Combination Set (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: Transport Fo

22、rmation Selection37 AS L2 GC Nt DC RRC(L3) RLC PHY(L1) PDCP BMC MAC Control SAPs Control SAP Radio (Access) Bearers 逻辑信道逻辑信道 传输信道传输信道物理信道物理信道 RLC: 无线链路控制无线链路控制38u 分段、组装和填充u 用户数据传输u 使用不同的传输模式进行差错纠正u 顺序传递高层PDU、 复制检查u 流量控制u 序列号检查（UM）u 协议错误检测和恢复u 加密u 挂起/恢复功能RLC功能功能39AS L2 GC Nt DC RRC(L3) RLC PHY(L1) PD

23、CP BMC MAC 逻辑信道逻辑信道 传输信道传输信道Control SAPs Control SAP Radio (Access) Bearers 物理信道物理信道 PDCP：分组数据转换协议：分组数据转换协议BMC：广播多播控制协议：广播多播控制协议40u映射网络PDU从网络协议到RLC协议u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lTCP/IP (RFC2507) - Non-realtime IPlRTP/UDP/IP (RFC3095, ROHC) in Rel4 - Realtime IP (e.g. VoIP)u支持无损迁移(Lossless SRN

24、S Relocation) l缓存、重发高层数据PDCP功能功能41u小区广播消息存储u业务量监测和CBS(Cell Broadcast Service)无线资源请求uBMC消息调度u传送BMC消息到UEu向上层传送BMC消息 BMC功能功能42 AS L2 GC Nt DC RRC(L3) RLC PHY(L1) PDCP BMC MAC Control SAPs Control SAP Radio (Access)Bearers 逻辑信道逻辑信道 传输信道传输信道物理信道物理信道 RRC: 无线链路控制无线链路控制43u系统信息广播管理u寻呼/通知uRRC连接管理（建立、重建、维护和释放）

25、u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uRRC连接移动性管理功能u初始小区选择u高层PDU路由u请求的QoS控制并映射到接入层中不同的资源u无线资源管理和控制RRC功能（功能（1）44uRB，传输信道，物理信道的管理和控制u开环功控uSRNS relocation支持uUE测量控制和测量报告u加密控制，完整性保护uCBS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（功能（2）45本章小结本章小结l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。46课程内容课程内容T第一章第一章 UTRAN网

26、络结构网络结构第二章第二章 UTRAN接口协议和功能接口协议和功能第三章第三章 基本信令流程基本信令流程47第三章第三章 基本信令流程基本信令流程48网络侧启动1、初始化设备 2、进行系统广播第一步手机开机1、小区选择2、位置登记3、等待呼叫第二步被呼第三步RRC连接建立第四步NAS信令连接建立第五步RAB建立1、同步建立2、异步建立第六步RAB/RB修改第六步传输信道重配置第六步物理信道重配置第六步软/硬切换第六步URA更新第六步小区更新第六步与GSM之间切换第七步RRC连接释放第八步重新待机1、小区选择2、等待呼叫呼叫总体流程呼叫总体流程49第三章第三章 基本信令流程基本信令流程50. 3

27、.BCCH:System Information1.System Information Update RequestUENode BRNCCNNBAPNBAPRRCRRC. 4.BCCH:System InformationRRCRRC 5.BCCH:System InformationRRCRRC. 2.System Information Update ResponseNBAPNBAP系统信息广播流程系统信息广播流程51第三章第三章 基本信令流程基本信令流程52CNSRNCUERANAP：PAGINGRRC：PAGING TYPE 1CN发送寻呼消息，指定发送寻呼消息，指定UE与寻呼区（

28、与寻呼区（CN负责寻呼消息的重发）。负责寻呼消息的重发）。SRNC根据根据UE的状态发送相应的寻呼消息。的状态发送相应的寻呼消息。寻呼流程寻呼流程(type1)53CN发送寻呼消息，指定发送寻呼消息，指定UE与寻呼区（与寻呼区（CN负责寻呼消息的重发）。负责寻呼消息的重发）。SRNC根据根据UE的状态发送相应的寻呼消息。的状态发送相应的寻呼消息。UEServingRNCCNRRCRRC2. DCCH : PagingRANAPRANAP1. Paging寻呼流程寻呼流程(type2)54UESRNCRRC: RRC CO N N ECTI O N REQ UESTRRC: RRC CO N N

29、 ECTI O N SETUPRRC: RRC CO N N ECTI O N SETUP CO M PLETENodeBRL SESETUP REQ UESTRL SETUP RESPO N SEALCAP建立、同步UE在在CCCH信道发送信道发送RRC建立请求消息，带有建立请求消息，带有UE标志、能力、原因；标志、能力、原因；SRNC如果条件满足，首先根据需求配置好如果条件满足，首先根据需求配置好NodeB，并建立与，并建立与NodeB的通的通路；路；然后在然后在CCCH信道发送信道发送RRC连接建立消息，并等候连接建立消息，并等候UE从从DCCH的响应。的响应。RRC建立流程建立流程(D

30、CH)55当当SRNC决定在公共信道上建立决定在公共信道上建立RRC连接的时候，就不需要再配置连接的时候，就不需要再配置NodeB并建立并建立SRNC与与NodeB之间的数据承载了，因为都已经建立好了。之间的数据承载了，因为都已经建立好了。UESRN CRRC: RRC CO N N ECTI O N REQ UESTRRC: RRC CO N N ECTI O N SETUPRRC: RRC CO N N ECTI O N SETUP CO M PLETEN odeBRRC建立流程建立流程(CCCH)56UESRNCCNRRC：INITIAL DIRECT TRANSFERRANAP: IN

31、ITIAL UE MESSAGERRC：DTRANAP：DTRANAP：DTRRC：DTUE与与CN之间交换之间交换DT消息，如鉴权、业务请求、连接建立等。消息，如鉴权、业务请求、连接建立等。NAS信令建立流程信令建立流程57UESRNCNodeBCN RAB ASSIGNMENT REQUESTALC AP建立RL RECONFIG PRERL RECONFIG READYALCAP建立、同步RRC：RB SETUPRRC：RB SETUP COMPLETERAB ASSIGNMENT RESPONSERL RECONFIG COMMITIu接口上的接口上的ALCAP建立过程有多次，允许同时

32、建立多条用户面的建立过程有多次，允许同时建立多条用户面的RAB；用户面建立完毕后，用户面建立完毕后，UE进入通话过程。进入通话过程。RAB建立流程建立流程(DCH-DCH,同步同步)58UESRNCNodeBCNRAB ASSIGNMENT REQUESTALCAP建立RL RECONFIG REQRL RECONFIG RESPALCAP建立、同步RRC：RB SETUPRRC：RB SETUP COMPLETERAB ASSIGNMENT RESPONSERAB建立流程建立流程(DCH-DCH,异步异步)59UENodeBSRNCRL RECONFIG PREPARERL RECONFIG

33、 READYRL RECONFIG COMMITRB RECONFIGRB RECONFIG COMPLETEALCAP建立、同步ALCAP释放CNRAB ASSIGNMENT REQALCAP建立RAB ASSIGNMENT RESPALCAP释放RAB修改流程修改流程60UENodeBSRNCRL RECONFIG PREPARERL RECONFIG READYRL RECONFIG COMMITTRANSPORT CHANNEL RECONFIGTRANSPORT CHANNEL RECONFIG COMPLETEALCAP建立、同步ALCAP释放传输信道重配置流程传输信道重配置流程6

34、1UENodeBSRNCRL RECONFIG PREPARERL RECONFIG READYRL RECONFIG COMMITPHYSICAL CHANNEL RECONFIGPHYSICAL CHANNEL RECONFIG COMPLETE物理信道重配置流程物理信道重配置流程62UENodeBSRNCCNIU RELEASE COMMANDIU RELEASE COMPLETEALCAP释放RRC：RRC CONNECTION RELEASERRC：RRC CONNECTION RELEASE COMPLETERL DELETIONRL DELETION RESPONSEALCAP释

35、放释放过程一般由释放过程一般由CN发起；当然在发起；当然在UE异常情况下，异常情况下，SRNC也可以请求释放。也可以请求释放。首先释放首先释放UE的连接，然后再释放与的连接，然后再释放与NodeB的连接。的连接。RRC释放，就是呼叫的结束。释放，就是呼叫的结束。RRC释放流程（释放流程（DCH）63当释放使用公共信道的当释放使用公共信道的UE时，可以发现时，可以发现SRNC只要直接释放只要直接释放UE就可以了，就可以了，而无需释放而无需释放NodeB的资源，当然也没有数据承载释放。的资源，当然也没有数据承载释放。U EN odeBSRN CC NI U RELEASE CO M M AN DI

36、 U RELEASE CO M PLETEALC AP释放RRC：RRC CO N N ECTI O N RELEASERRC：RRC CO N N ECTI O N RELEASE CO M PLETERRC释放流程（释放流程（CCCH）64被叫流程被叫流程(RAN)Downlink SynchronisationUENode BServing RNSServingRNCDCH-FPDCH-FPRRCRRC CCCH : RRC Connection RequestNBAP Radio Link Setup ResponseNBAPNBAP Radio Link Setup RequestC

37、CCH : RRC Connection SetupStart RXStart TXRRCDCH-FPDCH-FPUplink SynchronisationNBAPQ.AAL2Q.AAL2Q.AAL2Establish RequestEstablish ConfirmCNRRCQ.AAL2RANAPRANAPPagingPaging65被叫流程被叫流程(续续1)(RAN)UENode BServing RNSServingRNC CNRRCDCCH : RRC Connection Setup CompleteInital Direct Transfer RRCRANAPRANAPIniti

38、al UE MessageRANAPRANAPDCCH Direct Transfer RANAPRANAP Direct Transfer : Direct Transfer DCCH: :Direct Transfer DCCH: :RRCDownlink RRCRRCRRCUplinkRRCRRCRRC(Paging Response)(Setup)RAB Assignment RequestRANAPEstablishment( )(Call Confirm)RANAPRLCRLCDCCH : RRC Connection Setup Complete ack66被叫流程被叫流程(续续

39、2)(RAN)UENode BServing RNSServingRNCCNRANAPQ.AAL2Q.AAL2Q.AAL2Establish RequestEstablish ConfirmQ.AAL2NBAPPrepareNBAPRadio Link ReconfigurationNBAPRadio Link ReconfigurationNBAPReady67被叫流程被叫流程(续续3)(RAN)UENode BServing RNSServingRNCCNDCCH : Radio Bearer Setup DCCH : Radio Bearer Setup CompleteQ.AAL2Q.AAL2Q.AAL2Establ