07 TD-SCDMA资料汇 信令相关-UTRAN接口及协议.ppt

1、Chapter1:UTRAN接口及协议,第二章:无线接口及协议,第三章: 正常信令流程,第一章:UTRAN接口及协议,第四章: 一些异常的信令流程,-UTRAN在网络中的位置 -UTRAN的结构 -UTRAN通用协议结构模型 -Iu接口 -Iub接口 -Iur接口,TD-SCDMA 网络结构,RAN,CN,OMC-R,TNB610,TRNC810,CS,PS,Iub,Iu-CS,Iu-PS,Uu,配置管理 故障管理 性能管理 测试管理 跟踪管理 调试管理 实时监测 日志管理 安全管理,TOMC910,LMT-B,LMT-R,UTRAN在R4网络中的位置,-UTRAN在网络中的位置 -UTRAN

2、的结构 -UTRAN通用协议结构模型 -Iu接口 -Iub接口 -Iur接口,UTRAN的结构,NodeB和RNC功能,无线网络控制器RNC,无线网络控制器用于控制UTRAN的无线资源。它通过Iu接口与电路域MSC Server/ MGW 和分组域SGSN 以及广播域BC 相连。在移动台和UTRAN之间的无线资源控制RRC 协议在此终止。它在逻辑上对应GSM网络中的基站控制器BSC。,RNC连接建立和断开，收集切换测量，进行切换判决，无线资源管理控制等功能。具体功能如下： 执行系统信息广播和系统接入控制功能； 收集切换测量，进行切换判决和RNC迁移等移动性管理功能； 功率控制，无线资源承载分配

3、等无线资源管理和控制功能。,SRNC/DRNC,CN,SRNC,DRNC,Iu,Iur,在RNC之间切换的时候： 与CN有连接，为UE提供资源的RNC叫SRNC； 与CN没有连接，为UE提供资源的RNC叫DRNC,Source RNC/Target RNC,在RNC之间迁移的时候： 原来为SRNC的RNC叫Source RNC； 将要成为SRNC的RNC叫Target RNC。,CN,CN,Source RNC,Target RNC,RNC,Iu,Iu,Iur,Serving RNC,CRNC,从资源管理的角度来看： 管理NodeB资源的RNC叫这些NodeB的CRNC。,CN,CRNC,Iu

4、,基站NodeB,NodeB通过Iub接口与RNC相连。主要完成Uu接口物理层协议的处理。NodeB主要功能是扩频，调制，信道编码以及解扩，解调，信道解码，还包括基带信号与射频信号相互转化等功能。它在逻辑上对应GSM网络中的基站收发信机BTS。 在TD-SCDMA系统里，由于采用了智能天线技术，所以与智能天线相关的处理也在NodeB里面进行，例如联合检测等等。,基站NodeB逻辑组成示意图,-UTRAN在网络中的位置 -UTRAN的结构 -UTRAN通用协议结构模型 -Iu接口 -Iub接口 -Iur接口,Uu和Iu接口用户平面,Uu和Iu接口控制平面,UTRAN通用协议模型介绍,-UTRAN

5、在网络中的位置 -UTRAN的结构 -UTRAN通用协议结构模型 -Iu接口 -Iub接口 -Iur接口,Iu接口结构,Iu 接口主要功能,RAB 管理功能 ：主要负责RAB 的建立、修改和释放，并完成RAB 特征参数和Uu 承载和Iu 传输承载参数的映射。 无线资源管理功能：在RAB 建立时执行用户身份的鉴定和无线资源状况的分析，并据此接受或拒绝该请求。 连接管理功能 ：负责UTRAN 和CN 之间的Iu 信令连接的建立和释放，为UTRAN 和CN 之间的信令和数据传输提供可靠的保证。 用户平面管理功能：基于RAB 的特性提供用户平面相应的模式：透明模式或支持模式；并根据不同的模式决定其帧结

6、构。 移动性管理：跟踪终端当前位置信息和对终端进行寻呼。 安全功能：在信令和用户数据传输的过程中对其进行加密并校验其完整性；对用户的身份和权限进行审核。,补充知识,ATM信令协议栈,ATM信令协议栈,上图所示协议栈支持连接控制信令。消息在信令ATM适配层(SAAL)上层发送，而由SAAL保证可靠传输。SAAL被分为具体业务部分和公共部分。具体业务部分进一步分为具体业务协调功能（SSCF）和特定业务面向连接协议（SSCOP）。前者负责SSCF用户接口，后者负责保证可靠传递。 SAAL里面的UNI信令协议负责ATM呼叫和连接的控制，包括呼叫建立，呼叫清除，状态查询，点对多点控制。 SSCF的目的是

7、增强SSCOP的服务来满足NNI三层协议的需求，在有服务需求的三层信令用户和提供服务的SSCOP之间执行协调功能。SSCF是SAAL-NNI协议栈的最高子层。它利用它下面的SAAL子层和自身的功能来为SAAL用户提供所有服务。 SAAL为在单独信令数据链路上传输信令消息提供信令链路功能。SAAL的功能为在两个信令点之间可靠传输信令消息提供信令链路。 特定业务面向连接协议（SSCOP）为SAAL的需要提供功能。SSCOP通过SSCF为SAAL用户提供所需服务。这个结构允许一个公共的面向连接并且有错误恢复的协议（SSCOP）为来自SSCF定义的不同AAL接口提供可靠的数据传输服务。有两种SSCF，

8、SAAL-NNI和SAAL-UNI。当然也有可能在公共的SSCOP定义其他SSCF来提供不同的AAL服务。,基于IP的协议栈,M3UA（MTP用户适配子层）是用户适配子层，为适应信令应用协议要求而提供功能。 SCTP（流控制传输协议）的功能如下： 面向确认，无差错和非备份的信令消息传递 在多数据流里顺序传递用户消息，并可选提供对消息的按照到达顺序传递 可选，在一个SCTP数据包里复用多个用户消息 先进的抵御泛洪拥塞机制和恶意攻击能力 那么为什么不用TCP呢？ 虽然TCP也提供数据可靠传输，但是通常加入了不必须的信令这样就产生了服务延迟。 TCP应用由于要管理并标记每个数据包的序列号所以带来不便

9、 TCP的安全性有限，对可能的服务攻击抵御能力弱，例如同步攻击。,Iu-CS协议栈,RANAP 协议,RANAP 是Iu 接口的信令协议，它包含所有特定于无线网络层的控制消息。从消息的传送方式上看，基本过程（EP）可以分为两类：面向连接型和无连接型。前者在属于特定UE 的专用信令连接上传送，后者在公共的信令连接上传送。 RANAP 的功能是通过各种基本过程（EP）实现的，每个功能可能包含一个或多个EP。 EP 分为以下三种类型： 1 类EP：包含请求应答消息对； 2 类EP：只包含请求消息； 3 类EP：包含一个请求消息和一个或多个应答消息。 RANAP 通过以上几种EP 完成相应的功能。,控

10、制平面,控制平面协议包括位于7 号信令系统上层的RANAP。传输层是信令连接控制部分（SCCP）、消息传送部分（MTP3-b）和网间接口信令ATM 适配层（SAAL-NNI）。 其中SAAL-NNI 由三部分组成：SSCF、SSCOP 和AAL5。 MTP3b是MTP3宽带部分。 MTP3b的使用： 对于一个给定的MSC，既可以在相同MTP3b目的点码下，也可在不同目的点码下，RNC都能接入RANAP和ALCAP； 对于一个给定的RNC，既可以在相同MTP3b目的点码下，也可在不同目的点码下，MSC都能接入RANAP和ALCAP； 信令连接控制部分（SCCP）使用MTP3b提供的服务来承载上层

11、协议。SCCP支持CN和RNC之间的信令消息传送。SCCP的一个用户功能称为无线接入网应用部分（RANAP）。RANAP 对每一个激活的UE和CN的层3信令消息的传送都使用一个信令连接。 RANAP使用无连接和面向连接两种过程。Iu接口RANAP协议解释了每个层3过程使用面向连接或无连接业务。 RANAP可以使用SSN、SPC和/或GT以及它们的任何组合进行SCCP的寻址，具体使用哪一种寻址方案由运营商决定。 当与UE和网络之间的通信有关的信息需要在RNC和CN之间交换，对于UE涉及到的RNC和CN之间不存在SCCP连接时，就建立一条新的SCCP连接。,传输网络层控制平面,Q.2150.1为M

12、TP3-B和MTP3的传输转换协议，Q.2630.1为AAL2信令协议-能力集。ALCAP（接入链路控制应用协议）定义了与用户面建立、释放传输承载的方式。在lu-CS接口上，用户数据通过ATM结构中的AAL2传送，此时需要建立控制机制。 Q.2630.2协议用于到CS域的Iu接口上动态建立AAL-2连接。Q.2630.2比Q.2630.1增加了新的可选功能。,用户平面,Iu 用户平面位于Iu 接口用户平面的无线网络层，用来传输和无线接入承载（RAB）捆绑的用户数据，设计上要求它尽可能独立于所应用的CN 域。一个Iu 用户平面实例和一个RAB捆绑，如果针对一个给定的UE 建立了几个RAB，这些R

13、AB 将使用相同数量的协议实例。 Iu 用户平面协议既可以完成一个完全透明的操作，也可以进行用户数据初始化及数据在线控制成帧。Iu 用户平面协议必须在一定的模式下工作，操作模式的选择与RAB 特性是相关的，模式选定以后如RAB 特性不变，则其相关的操作模式不变。操作模式信息是针对每一个RAB 由无线网络层控制平面通知的。 Iu 用户平面由两种操作模式，简单介绍如下： 透明模式 透明模式应用于那些仅仅具有传输用户数据功能的无线接入承载，对Iu 用户平面协议只 要求传输用户数据而无其他特殊的特性要求。在这种模式下，协议不进行任何成帧和控制操作。在高层和传输层之间传输的PDU 透明的通过Iu 用户平

14、面协议层。 支持模式 支持模式目前只定义了预定义SDU 尺寸这一种模式，用户平面按照预先定义的大小把用户数据分成数据段。SDU 的大小一般对应于AMR（自适应多速率声码器）话音帧的大小，或从CS 数据呼叫的数据率中提取的帧大小。因为被传输的用户数据尺寸可以在一个预定义的范围变化，于是就引进一些进程控制功能和数据流特性功能。 Iu-CS接口使用传输网络用户平面作为用户数据承载。AAL2用作到CS域的用户数据承载。,Iu-PS协议栈,Iu-PS 接口介绍,Iu-ps接口的控制平面协议也是以7 号信令系统协议和RANAP 为基础的信令承载。但是和CS 域不同的是，PS 域也定义了基于IP 的信令承载

15、：SCCP 层和AAL5 为两者公用，加上M3UA(MTP3 User Adaptation Layer)、SCTP(Stream Control Transmission Protocol)和IP 协议。 多种分组数据流在一个或多个AAL5 PVC 上被复用。GTP_U（GPRS 隧道协议用户平面部分）是一个为单个分组数据流提供标识的复用层，每个单个分组数据流流使用UDP 无连接传输和IP 寻址。 GTP-U的使用： 使用GTP-U作为到PS域的用户数据承载。 RANAP信令用于建立、修改和释放到PS域的GTP-U通道。 lu-PS接口上，数据通过AAL5传送，不需要建立控制机制。因为建立G

16、TP 隧道只要求由一个隧道标识、源地址和目的地址，这些已经包含在RANAP RAB 分配的相应的消息中。,Iu-BC协议栈,Iu-BC协议栈,和Iu-CS 和Iu-PS 不同的是，Iu-BC 域协议栈只有一个平面，它既包含控制信息又包含用户信息，对应的协议为SABP。服务区广播协议SABP（service area broadcast protocol）是Iu-BC 域的协议，为实现小区广播功能而引入的，主要负责BC 域的CN（小区广播中心CBC）和RAN（通过BMC 承载）之间的交互。 Iu-BC上的传送网络用户平面的使用： TCP/IP被用作无线网络层协议Iu-BC上的承载。 CN用标准的

17、TCP过程建立TCP连接。 只有当需要从RNC到CN传送信息（如：失败或重起指示），而此时又不存在TCP连接时，才由RNC建立TCP连接。RNC应该使用标准的TCP过程建立连接。应由建立连接的节点释放TCP连接。,-UTRAN在网络中的位置 -UTRAN的结构 -UTRAN通用协议结构模型 -Iu接口 -Iub接口 -Iur接口,Iub 接口协议栈,无线网络协议的区分和在Iub上的传送,Node B 逻辑模型,控制平面NBAP,NBAP 基本过程分为公共过程和专用过程，分别对应公共链路和专用链路的信令过程。 公共NBAP 公共NBAP 过程应用于已经存在于NodeB 中的与特定UE 无关的信令

18、或特定UE 上下文初始化请求过程。公共NBAP 也定义了NodeB 中逻辑O&M 相关的过程。 公共NBAP 主要功能如下： - 建立UE 的第一个无线链路，选择业务终结端点； - 公共传输信道控制； - 小区配置及TDD 模式下的小区同步控制； - TDD 模式下共享信道配置； - 初始化和报告小区或NodeB 相关测量； - 错误管理。 专用NBAP 专用NBAP 是指和一个特定的UE 上下文关联的过程。当RNC 通过公共NBAP 过程为UE 分配一个业务终端节点之后，每一个和该UE 相关的后续信令将通过该节点的专用控制端口使用专用NBAP 过程来交互。 专用NBAP 主要功能如下： -

19、为特定的UE 增加、释放以及重新配置无线链路； 5 - 专用信道控制； - 报告无线链路的具体测量； - 无线链路差错管理。,NBAP 功能是通过具体的基本过程（EP）实现的，基本过程分为两种类型：Class1 和Class2。其中，Class1 是指携带响应消息的过程，相应消息既包含成功的消息，也包含失败的消息；Class2 指携带那些无需相应消息的过程。,用户平面FP,用户平面Iub FP是用来传输通过Iub 接口上的公共传输信道和专用传输信道数据流的协议。主要功能是把无线接口的帧转化成Iub 接口的数据帧，同时产生一些控制帧进行相应的控制。 用户平面包含公共传输信道和专用传输信道，它们对

20、应的帧结构略有不同，主要区别除了净负荷里面的IE 内容不同之外，专用信道数据帧中还携带QE（质量估计）用于外环功率控制。 用户平面控制帧的功能对于公共传输信道和专用传输信道有所不同，但主要都是完成数据传输中的节点同步、链路同步和定时校准几方面。,Iub接口功能,Iub传输资源管理 NodeB逻辑OM 特定实现OM的传输 系统信息管理 公共信道业务管理 专用信道业务管理 共享信道管理 定时和同步管理,在Iub接口上传送的信息包括:, 与无线应用相关的信令 Iub接口允许RNC和Node B之间协商无线资源如增加和删除Node B控制的小区控制广播信道和寻呼信道的信息和要在广播信道和寻呼信道上传输的信息也要通过Iub接口传输此外还包括Node B和RNC之间的O&M信息 DCH数据流 Iub接口提供上下行DCH Iub帧在RNC与Node B之间的传输方法DCH数据流