网规网优RAN高层信令过程

1、RAN高层信令过程大唐移动通信设备有限公司客服中心,培训中心声明安全声明产品内部可能存在致命的或危险的电力设备,请勿对设备内部进行人工操作。在工作过程中,请注意查看安全告警提示,避免单独对设备进行操作。版权声明大唐移动通信设备有限公司版权所有,保留一切权利。本资料及其包含的所有内容为大唐移动通信设备有限公司(大唐移动所有,受中国法律及适用之国际公约中有关著作权法律的保护。未经大唐移动书面授权,任何人不得以任何形式复制、传播、散布、改动或以其它方式使用本资料的部分或全部内容,违者将被依法追究责任。由于产品版本升级或其它原因,本文档内容会不定期进行更新。除非另有约定,本文档仅作为教学指导,本文档中

2、的所有陈述、信息和建议不构成任何明示或暗示的担保。免责声明本文档所述对设备的操作方法,有可能对设备造成直接或间接的损坏、数据冲突,以及引起网络运行故障,大唐移动对使用任何非指定的培训用设备而造成的任何风险不承担任何责任。对非指定的培训用设备的操作,请咨询相应的大唐移动设备的技术支持人员并参照相应的技术手册。文档更新记录许宏敏周琦版本号文档编号RAN 2.0项目名称 目录声明文档更新记录目录课程目标RAN高层信令过程1 概述1.1 UMTS通用移动通信系统1.2 Iu接口协议和功能1.3 Iub接口协议和功能1.4 Uu接口协议和功能1.5 NodeB内部协议转换2 网络启动2.1 网络启动概述

3、2.2 系统信息内容2.3 系统消息处理流程2.4 系统信息通知机制3 UE状态3.1 UE状态图3.2 UE五种状态3.3 UE五种状态跃迁4 随机接入4.1 随机接入概述4.2 随机接入过程4.3 RRC连接建立两种方式流程4.4 RRC连接释放两种方式流程5位置更新5.1位置更新概述5.2 三种位置更新5.3 位置更新流程6 MOC过程6.1 呼叫总体流程6.2 MOC建立六个子过程6.3 六个子过程流图6.4 终端发起释放流程6.5 其它7 紧急呼叫7.1 紧急呼叫概述7.2 紧急呼叫发起条件7.3 紧急呼叫过程7.4 系统对紧急呼叫的特殊处理7.5 紧急呼叫几种应用场景8 MTC过程

4、8.1 MTC概述8.2 寻呼概述8.3 寻呼四种情况8.4 MTC过程8.5 MTC流程8.6 MMC过程8.7 MMC释放流程9 PS Attach9.1 PS 总体流程9.2 PS Attach概念9.3 PS Attach过程9.4 PS Attach流程9.5 PS Attach释放流程10 PDP激活过程10.1 PDP激活概念10.2 PDP激活过程10.3 PDP激活流程10.4 PDP去激活过程10.5 PDP去激活流图10.6 PS+CS过程10.7 CS+PS过程10.8 CS+PS释放流程10.9 PS+CS释放流程11 切换11.1 切换概述11.2 切换分类11.3

5、 切换控制过程11.4 几种典型切换流程11.5 硬切换和接力切换缩写页课程目标n描述TD-SCDMA系统的无线资源结构n掌握TD-SCDMA关键过程的高层信令流程6大唐移动©版权所有RAN高层信令过程1 概述2网络启动3 UE状态4随机接入5位置更新6MOC过程7大唐移动©版权所有RAN高层信令过程7 紧急呼叫8MTC过程9 PS Attach10PDP激活过程11切换8大唐移动©版权所有RAN高层信令过程1 概述9大唐移动©版权所有RAN高层信令过程1 概述n1.1UMTS 通用移动通信系统n1.2 Iu接口协议和功能n1.3 Iub接口协议和功能n

6、1.4 Uu 接口协议和功能n1.5 NodeB内部协议转换10大唐移动©版权所有11大唐移动©版权所有 1 概述1.1 UMTS 通用移动通信系统CNUTRANUEIu 接口Uu 接口UMTS 系统接口UMTS 系统由CN 、UTRAN 和UE 三部分组成,结构如上图所示。CN 和UTRAN 之间的接口称为Iu 接口,UTRAN 和UE 的之间接口称为Uu 接口。12大唐移动©版权所有n UMTS 通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System 逻辑结构:与第二代移动通信系统基本相同功能子网( subnetw

7、ork (Radio Access Network ,RAN完成所有与无线有关的功能核心网(Core Network ,CN处理UMTS 系统内部的话音呼叫、数据连接和交换进行与外部其它网络的连接和路由选择。无线接入网1 概述1.1 UMTS 通用移动通信系统13大唐移动©版权所有UMTS 网络单元构成示意图1 概述1.1 UMTS 通用移动通信系统核心网和无线接入网,这两个子网与用户终端设备(User Equipment ,UE一起构成了完整的UMTS 系统UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network执行RAN 的功能,外部接口与核心网CN

8、 之间的接口为Iu 接口(分为电路域的Iu-CS ,分组域的Iu-PS 与终端UE 之间的接口为Uu 接口内部接口Node B 与RNC 之间的接口为Iub 接口RNC 与RNC 之间的接口为Iur 接口14大唐移动©版权所有 1 概述1.2 Iu 接口Iu 协议接口模块图Iu 接口的协议栈在纵向分为两个平面,控制平面和用户平面,横向分为两个层次,无线网络层和传输网络层。RANAP 可以透明地在CN 和UE 之间传送消息而不需要UTRAN 解释和处理n Iu 接口功能u 移动性管理位置区更新报告RNC 间切换和系统间切换u 无线接入承载RAB 管理RAB 的建立、释放、更改u Iu

9、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u 寻呼Pagingu 安全模式控制u 过载控制15大唐移动©版权所有电路域的Iu-CS (面向电路交换域在传输网络层是采用直接通过AAL2或AAL5映射到ATM 的形式分组域的Iu-PS (面向分组交换域在传输网络层则是采取IP over ATM 的形式。Iu 接口根据CN 节点所处的域不同1 概述1.2 Iu 接口16大唐移动©版权所有Iu-CS 协议结构图1 概述1.2 Iu 接口AAL2 ATM Adaptation Layer type 2 ATM 适配层2AAL5 ATM Adaptation Lay

10、er type 5 ATM 适配层5ATM Asynchronous Transfer Mode 异步传输模式FFS For Further Study 进一步研究IP Internet Protocol 因特网协议RANAP Radio Access Network Application Part 无线接入网应用部分RTP Real Time Protocol 实时协议MTP3-B Message Transfer Part level 3 3 级消息传输部分M3UA MTP3 User Adaptation Layer MTP3 用户适配层RTP Real Time Protocol 实

11、时协议SCCP Signalling Connection Control Part 信令连接控制部分SSCF Service Specific Co-ordination Function 特定业务协调功能SCTP Simple Control Transmission Protocol 简单控制传输协议SSCF-NNI Service Specific Coordination Function Network Node Interface 具体业务协调功能网元和网元接口SSCOP Service Specific Connection Oriented Protocol 特定业务面向连接

12、协议UDP User Datagram Protocol 用户数据报协议17大唐移动©版权所有Iu-PS 协议结构图1 概述1.2 Iu 接口GTP GPRS Tunneling Protocol GPRS 隧道协议18大唐移动©版权所有 1 概述1.3 Iub 接口Iub 协议接口模块图Iub 接口主要用来传送与信令相关的无线应用、Iub 的各种DCH 、RACH 、FACH 、PCH 等数据流。n Iub 接口功能u 公共功能公共传输信道管理Iub 公共信道数据传输Node B 逻辑管理O&M(小区配置、故障管理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

13、u 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19大唐移动©版权所有Node BIub 接口协议结构图1 概述1.3 Iub 接口SSCF-UNI Service Specific Coordination Function Network Node Interface 具体业务协调功能用户和网元接口CPCH 为FDD 系统特有的信道,为了保持Iub 接口协议和NodeB 模型的完整性图中没有略去20大唐移动©版权所有 1 概述1.4 Uu 接口Uu 口协议结构图GC:通用控制;Nt:通知;DC:专用控制Uu 接口从

14、协议的角度可分为以下三个协议层:物理层(L1、数据链路层(L2和网络层(L3。L2层包括媒质接入控制(MAC 、无线链路控制(RLC 、分组数据聚合协议(PDCP 广播/多播控制(BMC 。L3层包括无线资源控制(RRC 、移动性管理(MM 、连接管理(CM 。21大唐移动©版权所有n 第三代移动通信的主流标准TD-SCDMA 、WCDMA 和CDMA2000,主要区别就体现在空中接口的无线传输技术上。n 不同的Uu 接口协议使用各自的无线传输技术(RTT 传输用户数据传输相关信令Uu 接口用户平面控制平面建立、重新配置和释放各种3G 移动通信无线承载业务1 概述1.4 Uu 接口2

15、2大唐移动©版权所有 1 概述1.4 Uu 接口n 逻辑信道n 传输信道n 物理信道n 逻辑信道根据信息传输类型来定义的。逻辑信道可分两类:-控制信道(传输控制平面的信息-业务信道(传输用户平面的信息n 传输信道是由L1提供给高层的服务,它是根据在空中接口上如何传输及传输什么特性的数据来定义的。传输信道一般可分为两组:-公共信道(在这类信道中,当消息是发给某一特定的UE 时,需要有内识别信息;-专用信道(在这类信道中,UE 是通过物理信道来识别。n 物理信道一个物理信道是由频率、时隙、信道码和无线帧分配来定义的。23大唐移动©版权所有 1 概述1.4 Uu 接口CCCH4D

16、CCH3CTCHPCCH 2DTCHBCCH 1业务信道(TCH控制信道(CCH逻辑信道分类n 逻辑信道u 控制信道-Broadcast Control Channel (BCCH下行,传输广播信息-Paging Control Channel (PCCH下行,传输寻呼信息-Common Control Channel (CCCH双向,网络和UE 在没建立RRC 连接,有该信道接入新小区。-Dedicated Control Channel (DCCH点到点双向,由RRC 连接建立过程建立,UE 和网络通过该信道传输专用控制信息。u 业务信道-Dedicated Traffic Channel

17、 (DTCH点到点,双向,用户平面信息。-Common Traffic Channel (CTCH点到多点,单向,为所有用户或一组特定用户传输专用用户信息。24大唐移动©版权所有 1 概述1.4 Uu 接口RACH4PCH3FACH2DCHBCH 1专用传输信道公共传输信道传输信道分类n 传输信道u 公共传输信道l BCH -Broadcast Channel下行,广播系统和小区特定信息l FACH Forward Access Channel下行,网络知道用户位置时传送控制信息,也可传短的用户包。l PCH Paging Channel下行,网络不知用户位置时传送控制信息。l RA

18、CH Random Access Channel上行,UE 传送控制信息,也可传短的用户包。u 专用传输信道l DCH-Dedicated Channel上行或下行,UE 和UTRAN 传送控制或用户信息。25大唐移动©版权所有 1 概述1.4 Uu 接口FPACH7PICH3UpPCH6DwPCH5PRACH4S-CCPCH2DPCHP-CCPCH 1专用物理信道公共物理信道物理信道分类n 物理信道u 公共物理信道l 主公共控制物理信道(P-CCPCHBCH 映射在该信道。l 辅助公共控制物理信道(S-CCPCHPCH 和FACH 映射在该信道。l 寻呼指示信道(PICH l 物理

19、随机接入信道(PRACHRACH 信道被映射在该信道上。l 物理同步信道DwPCH 、UpPCHTD-SCDMA 系统中有两个专用物理同步信道,即TD SCDMA 系统中每个子帧中的DwPCH 和UpPCH 。DwPTS 用于下行同步而UpPCH 用于上行同步。l 快速物理随机接入信道(FPACHu 专用物理信道l DPCH26大唐移动©版权所有 1 概述1.4 Uu 接口SAP SAP SAP SAP SAP SAP BCCH PCCH DCCH CCCH CTCH DTCH BCH PCH RACH FACH DCH逻辑信道和传输信道映射关系逻辑信道和传输信道映射关系(从UE 边

20、27大唐移动©版权所有 1 概述1.4 Uu 接口PICH5FPACH9DwPCH7UpPCH8PRACHRACH 6S-CCPCHFACH 4S-CCPCHPCH 3P-CCPCHBCH 2DPCHDCH 1物理信道传输信道传输信道和物理信道映射关系28大唐移动©版权所有 1 概述1.4 Uu 接口n Uu 接口RRC 层功能RRC 执行以下功能:n 广播由非接入层(核心网提供的信息n 广播与接入层相关的信息n 建立、维持及释放UE 和UTRAN 之间的一个RRC 连接n 建立、重配置及释放无线承载n 分配、重配置及释放用于RRC 连接的无线资源n RRC 连接移动功能n

21、 控制所需的QoSn UE 测量的报告和对报告的控制n 外环功率控制n 加密控制n 慢速动态信道分配n 寻呼n 初始小区选择和重选n 上行链路DCH 上无线资源的仲裁n RRC 消息完整性保护n 定时提前n CBS 控制29大唐移动©版权所有 PHY PHY PHY FP PHYFPMACIub UE NodeB RNCUu AAL2AAL2MAC Transport Channels Logical Channels Transport ChannelsLogical Channels RLC RLCRRC RRCRadio Bearer Radio Bearer ATM ATM1

22、 概述1.5 NODEB 内部协议转换协议转换图Node B 内部协议转换问答1.逻辑信道、传输信道、物理信道映射关系?2.高层信令在协议体系的位置?30大唐移动©版权所有RAN高层信令过程2 网络启动31大唐移动©版权所有32大唐移动©版权所有RAN 高层信令过程2 网络启动n 2.1网络启动概述n 2.2 系统消息内容n 2.3 系统消息处理流程n 2.4 系统信息通知机制网络初始化完成以后,根据系统当前的配置,由系统信息管理模块配置系统信息。这个过程叫网络启动。33大唐移动©版权所有NB 向RNC 报告资源状态小区建立公传建立网络启动2 网络启动2

23、.1 网络启动概述n 资源指示过程这个过程用下列情况:u 当一个Local Cell 在Node B 中变为存在时u 当一个Local Cell 从Node B 中删除,即成为不存在时u 当Node B 中Local Cell 的性能改变时u 当一个小区改变它的性能和/或它在Node B 中的资源操作状态时u 当Node B 中的公共物理信道和/或公共传输信道改变他们的性能时u 当Node B 中的通信控制端口改变它的资源操作状态时u 当本地小区组在Node B 中改变它的资源性能时以上每一种情况都将可能引发一个资源指示过程,并且RESOURCESTATUS INDICATION 将包含受到那

24、种情况影响的逻辑资源和可应用的原因值。n 小区建立用于在Node B 中建立一个小区。u 发射分集模式u Local Cell IDu 功率等级u Node B 资源n 公传建立这个过程用于建立在Node B 中必须的资源,包括(PCH-FACHs-S-CCPCH和(RACH-FPACH-PRACHs建立。34大唐移动©版权所有n UE 通过系统消息可以获得以下信息:w CN 提供的NAS 信息w UE 在空闲模式、连接模式所使用的定时器、计数器的取值w UE 在空闲模式、连接模式的小区选择、小区重选参数、测量控制信息w 公共物理信道的配置参数、UE 在连接模式下所使用的公共、共享物

25、理信道配置参数w 空闲模式、连接模式所需的测量控制信息w 需要存储的空闲模式和连接模式下的无线承载、传输信道、物理信道的参数(这些参数在切换到UTRAN 时使用2 网络启动2.1 网络启动概述因此系统信息广播在RNC 中必不可少,而且内容不能相互冲突。35大唐移动©版权所有n 树型结构w 分为18个系统信息块(SIB w 一个主信息块(MIB w 两个调度信息块(SB1、SB22 网络启动2.2 系统消息内容根据系统信息参数的特征和类型,把不同的系统信息组织成为18个系统信息块(SIB 。另外还有主信息块(MIB 以及两个调度信息块(SB1、SB2,包含对其他系统信息块的参考和调度信

26、息,主信息块中还携带了当前小区支持的PLMN 类型信息。36大唐移动©版权所有SIB4存在标识;小区选择、重选参数SIB 3其他信息块的调度信息。SB 1小区选择、重选参数SIB 4URA ID 信息SIB 2NAS 系统信息、UE 定时器、计数器SIB 1其他信息块的调度信息。SB 2PLMN 标识、其他信息块的调度信息。MIB SIB6存在标识;小区公共物理信道配置参数SIB 5当前小区使用的测量控制信息SIB 12SIB12存在标识;当前小区使用的测量控制信息SIB 11“Dynamic persistence level ”(与PRACH 相关以及SIB7的定时器SIB 7小

27、区公共物理信道配置参数SIB 6 2 网络启动2.2 系统消息内容37大唐移动©版权所有NBAP NBAPNBAP NBAPRRC SystemInformation Update RequestSystemInformation Update ResponseBCCH:SYSTM INFORMATIONRRCn NB 发给UE 的系统信息是一个码流,发几条系统信息是根据系统信息内容大小决定。n 实际中可以采用全部更新系统信息,也可以采用部分系统信息更新过程。n UE 根据MIB 和SB1/SB2知道需要更新的系统信息或不处理。n 从K1297上·看的MIB 、SB1、SB

28、2、SIB1 、SIB2 SIB11/SIB12是已经解析出来的数据。38大唐移动©版权所有n RNC 请求NodeB 更新系统信息w RNC 通过NBAP 消息System information Update Request ,请求NodeB 更新所广播的系统信息。n RNC 通知UEw 网络启动的系统信息不需通知,终端自动接收。w 通过“PAGING TYPE 1”消息。w 通过SYSTEM INFORMATION CHANGE INDICATION消息。2 网络启动2.4 系统信息通知机制在NBAP 消息System Information Update Request 中,

29、包含BCCHModification Time IE ,该IE 为OP ;在RRC 消息Paging Type 1、System Information Change Indication 中,包含BCCH modification info IE ,该IE 为MP ,数据结构如下:All SFN values in which MIBmay be mappedare allowed.Integer(0. 4088 in step of 8 OP >BCCH modification time Integer (1.8MP >MIB Value tag MPBCCH Modific

30、ation infoSemantics description Type and reference Need Information Element39大唐移动©版权所有 2 网络启动2.4 系统信息通知机制PCCH:PAGING TYPE1对处于idle 模式或URA_PCH/CELL_PCH 状态的UE ,RNC 通过Paging Type 1消息通知UE 该消息在PCH 信道(映射到S-CCPCH 上发送,通过NodeB 透传。40大唐移动©版权所有SYSTEMINFORAMTION CHANGE INDICATIONCCCH-FACH-SCCPCH2 网络启动2.

31、4 系统信息通知机制问答1.各个系统信息的内容?2.系统消息通知机制?41大唐移动©版权所有RAN高层信令过程3 UE状态42大唐移动©版权所有RAN高层信令过程3 UE状态n3.1UE状态图n3.2 UE五种状态n3.3 UE五种状态跃迁43大唐移动©版权所有44大唐移动©版权所有连接模式URA_PCH CELL_DCH CELL_PCHCELL_FACH空闲模式Idle3 UE 状态3.1 UE 状态图UE 状态是UE RRC 的稳定情形。根据UE 不同资源需求和不同行为,UE 处于不同状态。n 空闲模式u idle 状态n 连接模式u CELL-D

32、CHu CELL-FACHu CELL-PCHu URA-PCH45大唐移动©版权所有URA(cell-fach 状态下最后一URA 次更新Cell(cell-fach 状态下最后一次小区更新Cell(最后一次执行小区更新Cell UE 被定位在1不可以使用任何上行物理信道,下行方向监听PCH 信道。否URA-PCH 1不可以使用任何上行物理信道,下行方向监听PCH 信道。否CELL-PCH 2下行方向监视FACH ,上行方向使用RACH ,否CELL-FACH 2使用下行、上行DPCH是CELL-DCH 寻呼类型信道的使用存在DPCH 连接3 UE 状态3.2 UE 五种状态n I

33、dle 状态UE 开机后,读取系统消息,监听寻呼信息,处于Idle 状态。在Idle 状态下,UE 的所有连接在接入层都是关闭的,UE 的识别通过非接入层标识(如IMSI 、TMSI 和P-TMSI 来区别。n CELL-DCHCELL_DCH 的基本特征是,UE 被分配了专用的物理信道。根据UTRAN 的分配情况,UE 可以使用专用传输信道DCH ,以及这些传输信道的组合。UTRAN 根据当前的激活信道集知道该UE 已处在小区识别等级。n CELL-FACHCELL_FACH 的基本特征是,UE 与UTRAN 之间不存在专用物理信道连接,UE 在下行方向将连续监视FACH 传输信道,而在上行

34、方向可以使用公共传输信道(如RACH ,UE 在任何时候都可以在相关传输信道上发起接入过程。UTRAN 可以根据UE 最后一次执行的小区更新过程,知道UE 当前所处的小区。如果UE 选择了一个新的小区,UE 将把当前的位置信息通过小区更新过程报告给UTRAN 。UTRAN 也可以在FACH 上直接给UE 发送数据,而不必先发起寻呼。UTRAN 将把系统信息的变化通过相应的调度信息在FACH 上及时地广播给UE ,以便UE 重新读取相应的系统信息。n CELL-PCHCELL_PCH 的基本特征是:UE 与UTRAN 之间不存在专用物理信道连接,而且UE 也不可以使用任何上行物理信道。在该状态下

35、,UE 为节省功耗,可以使用DRX 方式去监听PICH 所指示的PCH 信道。UTRAN 根据UE 上次在CELL_FACH 状态下执行的最后一次小区更新过程,知道UE 当前所处的小区。如果UE 需要发送上行数据(响应寻呼或者发起呼叫,必需先从CELL_PCH 状态转移到CELL_FACH 状态。在该状态下,RRC 子层通过小区重选过程执行连接移动性管理。n URA-PCHURA_PCH 的基本特征是:UE 与UTRAN 之间不存在专用物理信道连接,而且UE 也不可以使用任何上行物理信道。在该状态下,UE 为节省功耗,可以使用DRX 方式去监听PICH 所指示的PCH 信道。UTRAN 根据U

36、E 上次在CELL_FACH 状态下执行的最后一次URA 更新过程,知道UE 当前所处的URA 。如果UE 需要发送上行数据(响应寻呼或者发起呼叫,必需先从URA_PCH 状态转移到CELL_FACH 状态。在该状态下,RRC 子层通过小区重选过程执行连接移动性管理。46大唐移动©版权所有 3 UE 状态3.3 UE 五种状态跃迁URA_PCH CELL_PCHCELL_DCH CELL_FACHIdle连接模式空闲模式备注:当前描述的是R4协议版本,在R5的协议版本中允许从CELL_PCH(URA_PCH状态进入Idle 。URA_PCH 和CELL_PCH 不能相互跃迁。URA_

37、PCH 和CELL_PCH 只能跃迁到CELL_FACH 状态。47大唐移动©版权所有 3 UE 状态3.3 UE 五种状态跃迁IDLE CELL_FACHCELL_DCH 123标注1:OAMS DCA 算法允许SRB 建在CELL_FACH 状态。标注1、2:CAC 判决算法优先判决SRB 建立在公传上,公传判决失败,再判决专用信道上,即当前UE 首先是从空闲进入CELL_FACH 状态,不能进入,才从空闲进入CELL_DCH 状态。UE 发起“RRC Connection Request ”之后,RNC 根据其发起的原因(可由维护台配置和目前FACH 信道的占用情况,通过“RR

38、C Connection Setup ”将其跃迁到CELL_FACH 状态,UE 采用RACH/FACH 信道完成呼叫建立前或单纯的信令交互过程。否则,采用CELL_DCH 完成信令交互。网络侧配置小速率数据业务优先接入CELL_FACH ,如果申请的数据速率小于CELL_FACH 状态所能提供的传输能力,则进入CELL_FACH 状态;如果申请的数据速率大于RNC 配置CELL_FACH 最大传输能力时,则业务建立在CELL_DCH ;如果申请的数据速率小于RNC 配置CELL_FACH 最大传输能力但是大于CELL_FACH 状态所能提供传输能力时,则无法正常建立业务。标注3:RNC 收到RNC 间的Cell Update ,由于目前没有Iur 接口,因此发送RRC Connection Release将UE 迁往空闲态。RNC 收到最后一个CN 域的Iu Release ,通过RRC Connection Release 将UE 迁往空闲态。在信令交互/低速PS 业务交互过程中,采用CELL_FACH 状态,相对于C