4-TD-SCDMA接口协议与信令流程-ppt课件.ppt

1、TD-SCDMA接口协议与信令流程介绍,中兴通讯学院 TD TS 23.060,非接入层作用是在UE与核心网之间传递消息或用户数据,接入层和非接入层,TD-SCDMA接口协议,Iu口逻辑结构,TD-SCDMA接口协议,Iu-CS协议结构,TD-SCDMA接口协议,IuCS接口协议,重点关注两个协议： RANAP:（Iu口控制面协议） Iu口的信令管理、RAB管理、寻呼功能、UE-CN信令直传功能等 Iu-UP：（Iu口用户面协议） Iu UP协议的主要用途是在Iu接口传递RAB相关的数据。Iu UP协议包括两种模式，一种模式是透明模式；另外一种是支持模式。前者用于实时性不高的业务（如分组业务）

2、，后者用于实时业务（如Iu CS的AMR语音数据）,TD-SCDMA接口协议,RANAP协议功能简介,RANAP：无线接入网络应用部分协议，主要实现在RNC和CN之间通过对高层协议的封装和承载为上层业务提供信令传输功能。,RANAP功能,RAB管理（Overall RAB Management ） 复位Iu（RNC Reset） SRNC重定位（SRNC Relocation ） Iu口释放（Iu Release） 寻呼（Paging） 位置报告 层三消息的直传,无线接入承载（ RAB ）：是建立在UE和CN之间的，是接入层向非接入层提供的，用于在用户设备UE和CN间传递用户数据。,TD-SC

3、DMA接口协议,ALCAP协议功能简介,ALCAP：接入链路控制应用部分，主要对无线网络层的命令如建立，保持和释放数据承载作出反应，实现对用户面AAL2连接的动态建立、维护、释放和控制等功能。,AAL2承载的建立 AAL2承载的释放 VPI、VCI的闭塞 VPI、VCI的解闭 AAL2链路的复位,ALCAP协议包含两部分： Q.2630.1（ AAL2 Connection Signalling ）动态地在Iu接口上建立和释放AAL2连接、分配和取消AAL2资源。 Q.2150.1（ALL2 STC）是基于宽带MTP的AAL2信令传送转换器， STC作用：透传、业务可及性报告、拥塞报告，根据上

4、层有关参数的信息完成链路选择功能。,TD-SCDMA接口协议,MM,RRC,MAC,RLC,Iu-cs,RANAP,ALL5,ATM,Signalling Bearer,SCCP,RRC,RANAP,L1,MAC,RLC,AAL5,ATM,SCCP,Signalling Bearer,MM,CM,CM,Uu,MSCS,UE,RNS,SSCF-NNI SSCOP,L1,Iu-CS接口控制面协议结构,TD-SCDMA接口协议,Iu-CS接口用户面协议结构,IuUP：Iu用户面协议，位于Iu接口上无线网络层的用户平面内，用来传输与无线接入承载（RAB）绑定的用户数据。,TD-SCDMA接口协议,Iu

5、-PS协议结构,TD-SCDMA接口协议,GTP-C/GTP-U,L2,L1,UDP,IP,GTP>P-U,GTPGPRS Tunneling Protocol（GPRS隧道传输协议） 在要传送的网络层数据包（如IP包）之外进行GTP封装，以加入当前移动用户的有关信息（如IMSI等），并在GTP包之外用UDP/IP封装上源GSN(GPRS 支持节点)和目的GSN的IP地址，从而以隧道的方式将数据包从源GSN送到目的GSN。,TD-SCDMA接口协议,IPOA技术,IPOA(IP Over ATM) 是在ATMLAN上传送IP数据包的一种技术。 它规定了利用 ATM网络在ATM终端间建立连接

6、，特别是建立交换型虚连接(SVC：Switched Virtual Circuit)进行IP数据通信的规范。 IPOA完成IP地址到硬件地址(ATM地址)的映射过程，封装并发送输出的数据分组，接收输入的数据分组并将其发送到对应的模块。 IPOA在TD-SCDMA的应用： 在Iub口，IPOA用于在RNC和Node B之间建立一条操作维护数据的通道。 在Iu-PS口，IPOA用于承载Iu-PS的用户面。,TD-SCDMA接口协议,IPOA功能介绍,IPOA的主要功能有两个：地址解析和数据封装 地址解析就是完成地址绑定功能。 类似以太网，IP数据包在ATM网络上传输也必须进行IP地址绑定，ATM给

7、每一个连接的计算机分配ATM物理地址，当建立虚连接时必须使用这个物理地址。 但由于 ATM硬件不支持广播，所以在ATM网络中，每一个LIS(逻辑独立IP子网)配置至少一个 ATMARP SERVER以完成地址绑定工作。 数据封装： 对于IP数据包的封装问题，目前有下面两种封装形式可以采用： VC封装：一条VC用于传输一种特定的协议数据(如IP数据和ARP数据)，传输效率很高； 多协议封装：使用同一条VC传输多种协议数据，这样必须给数据加上类型字段。,TD-SCDMA接口协议,Iub接口特征和功能,特征 标准接口，允许不同厂家互联 逻辑操作维护 功能 操作维护 公用，专用信道管理 传输资源管理,

8、TD-SCDMA接口协议,Iub接口协议,TD-SCDMA接口协议,Iub接口协议,NBAP协议的功能主要包括Node B逻辑操作维护功能以及专用NBAP功能。Node B逻辑操作维护功能主要包括小区、公共信道的建立、重配置和释放以及小区和Node B相关的一些测量控制，还有一些故障管理功能，例如资源的闭塞、解闭塞、复位等。 专用NBAP功能主要包括无线链路的增加、删除和重配置、无线链路相关测量的初始化和报告、无线链路故障管理等功能。,TD-SCDMA接口协议,Node B 逻辑模型,Node B的逻辑模型由小区，公共传输信道及其传输端口、Node B通信上文及其对应的DSCH、DCH等端口；

9、Node B控制端口NCP；通信控制端口CCP等几部分组成 一个Node B 上仅有一条NCP链路，RNC对于Node B所有的公用的控制信令都是从NCP链路传送的。在对于Node B进行任何操作维护控制之前，一定先要建立这条链路。 一个Node B 可以有多条CCP链路，RNC对于Node B所有的专用的控制信令都是从CCP链路传送的。一般情况下， Node B内的一个CELL配置一个通信控制端口CCP（这种配置方式只是一个惯例，并不确定）。,TD-SCDMA接口协议,RRC,MAC,物理层,BMC,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,RLC,PDCP,PDCP,传输信道

10、,逻辑信道,无线承载,Control,Control,Control,Control,Control,控制面信令,用户面消息,Uu接口边界,L1,L2/MAC,L2/RLC,L2/BMC,L2/PDCP,L3,Uu接口协议结构,TD-SCDMA接口协议,Uu接口协议,BMC提供：在无线接口的用户平面提供广播多播的发送服务，用于将来自于广播域的广播和多播业务适配到空中接口 PDCP提供：分组数据传输服务 RLC： 提供用户和控制数据的分段和重传服务，分为透明传输TM、非确认传输UM、确认传输AM三类服务 MAC：逻辑信道到传输信道的映射，提供数据传输服务。主要包括MAC-b, MAC-c, MA

11、C-d三种实体 RRC提供：系统信息广播、寻呼控制、RRC连接控制等功能,TD-SCDMA接口协议,Uu接口协议栈,TD-SCDMA接口协议,逻辑信道,TD-SCDMA接口协议,传输信道,传输信道是由L1提供给高层的服务，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： 专用信道DCH： 公共信道： 广播信道(BCH)下行传输信道，用于广播系统和小区的特有信息 寻呼信道(PCH)下行传输信道，用于当系统不知道移动台所在的小区位置时，承载发向移动台的控制信息 前向接入信道(FACH)下行传输信道，用于当系统知道移动台所在的小区位置时，承载发向移动台的控制信息。FAC

12、H也可以承载一些短的用户信息数据包。 随机接入信道(RACH)上行传输信道，用于承载来自移动台的控制信息。RACH也可以承载一些短的用户信息数据包。 上行共享信道(USCH)一种被几个UE共享的上行传输信道，用于承载专用控制数据或业务数据。 下行共享信道(DSCH)一种被几个UE共享的下行传输信道，用于承载专用控制数据或业务数据。,TD-SCDMA接口协议,逻辑信道到传输信道的映射,TD-SCDMA接口协议,传输信道到物理信道的映射,TD-SCDMA接口协议,UE的工作模式,UE有两种基本的运行模式： 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

13、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,TD-SCDMA接口协议,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-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RAC

14、H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。,TD-SCDMA接口协议,UE在连接模式下的状态,Cell-PCH UE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-PCH UE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

15、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。,TD-SCDMA接口协议,RRC状态转换图,RRC状态图,TD-SCDMA接口协议,NBAP,L1,L1,MAC,RLC,RRC,MM/GMM,CC,SM,NBAP,Transport Layer,Transport Layer,Transport Layer,MAC,RLC,RRC,RANAP,RANAP,MM/GMM,CC,SM,Uu,UE,Node B,RNC,CN,Iub,Iu,Transport Layer,UTRAN控制面协议栈,TD-SCDMA接口协议,其中PDCP子层仅用于PS域

16、业务 RLC造成根据业务种类的不同，可以选择TM、UM或者AM工作模式,L1,MAC,RLC,PDCP,Transport Layer,Transport Layer,Iu UP,Uu,UE,Node B,RNC,CN,Iub,Iu,L1,FP,FP,Transport Layer,MAC,RLC,PDCP,Iu UP,用户数据,Transport Layer,UTRAN用户面协议栈,TD-SCDMA接口协议,课程内容,TD-SCDMA接口协议 TD-SCDMA呼叫信令流程,37,含AAL2 Binding ID,TDFrame，CFN CFN ToA,BCH建立或更新,后建低层承载,先建传输

17、信道,小区建立过程,TD-SCDMA呼叫信令流程,搜索DwPTS,实现复帧同步,读广播信道BCH,扰码和基本训练序列码识别,UE利用DwPTS中SYNC_DL得到与某一小区的DwPTS同步，在这一步中，UE必须要识别出在该小区可能要使用的32个SYNC_DL中的哪一个SYNC_DL被使用,小区搜索过程（一）,TD-SCDMA呼叫信令流程,UE通过试探法或排除法确定P-CCPCH采用的Midamble码，从而进一步确定扰码,小区搜索过程（二）,搜索DwPTS,实现复帧同步,读广播信道BCH,扰码和基本训练序列码识别,TD-SCDMA呼叫信令流程,控制复帧由调制在DwPTS上的QPSK符号序列定位

18、，UE通过n个连续DwPTS检测BCH主信息块的位置，实现控制复帧的同步,小区搜索过程（三）,搜索DwPTS,实现复帧同步,读广播信道BCH,扰码和基本训练序列码识别,TD-SCDMA呼叫信令流程,UE读取被搜索到小区的一个或多个BCH上的（全）广播信息，根据读取的结果，UE可决定是回到以上的几步还是完成初始小区搜索。,小区搜索过程（四）,搜索DwPTS,实现复帧同步,读广播信道BCH,扰码和基本训练序列码识别,TD-SCDMA呼叫信令流程,小区搜索过程,第一步：搜索DwPTS UE利用DwPTS中SYNC_DL得到与某一小区的DwPTS同步，这一步通常是通过一个或多个匹配滤波器(或类似的装置

19、)与接收到的从PN序列中选出来的SYNC_DL进行匹配实现。为实现这一步，可使用一个或多个匹配滤波器（或类似装置）。在这一步中，UE必须要识别出在该小区可能要使用的32个SYNC_DL中的哪一个SYNC_DL被使用,在初始小区搜索中，UE搜索到一个小区，建立DwPTS同步，获得扰码和基本midamble码，控制复帧同步，然后读取BCH信息。初始小区搜索利用DwPTS和BCH进行。,TD-SCDMA呼叫信令流程,小区搜索过程,第二步: 识别扰码和基本midamble码 UE接收到P-CCPCH上的midamble码，DwPTS紧随在P-CCPCH之后。在现在的TD-SCDMA系统中，每个DwPT

20、S对应一组4个不同的基本midamble码，因此共有128个midamble码且互不重叠。基本midamble码的序号除以4就是SYNC_DL码的序号。因此说32个SYNC_ DL和P-CCPCH 32个midamble码组一一对应（也就是说，一旦SYNC_DL确定之后，UE也就知道了该小区采用了哪4个midamble码），这时UE可以采用试探法和错误排除法确定P-CCPCH到底采用了哪个midamble码。在一帧中使用相同的基本midamble码。由于每个基本midamble码与扰码是相对应的，知道了midamble码也就知道了扰码。根据确认的结果， UE可以进行下一步或返回到第一步。,TD

21、-SCDMA呼叫信令流程,小区搜索过程,第三步：控制复帧同步 UE搜索在P-CCPCH里的BCH的复帧MIB（Master Indication Block），它由经过QPSK 调制的DwPTS的相位序列（相对于在P-CCPCH上的midamble码）来标识。控制复帧由调制在DwPTS上的QPSK符号序列来定位。n个连续的DwPTS足以可以检测出目前MIB在控制复帧中的位置。根据为了确定正确的midamble码所进行的控制复帧同步的结果，UE可决定是否执行下一步或回到第二步。 第四步：读BCH信息 UE读取被搜索到小区的一个或多个BCH上的（全）广播信息，根据读取的结果，UE可决定是回到以上的

22、几步还是完成初始小区搜索。,TD-SCDMA呼叫信令流程,上行同步实现,同步的建立： UE通过对接收到的DwPTS和或P-CCPCH的功率估计来确定SYNC_UL的发射时刻，然后在UpPTS发送 基站检测SYNC_UL 序列，估计接收功率和时间，通过FPACH调整下次发射的功率和时间 在以后的4个子帧内，基站用FPACH里的一个单一子帧消息向UE发射调整信息 同步的保持： 在每一上行帧检测Midamble，估计UE的发射功率和发射时间偏移 立即在下一个可用的下行帧发射SS和TPC命令进行闭环控制,TD-SCDMA呼叫信令流程,随机接入过程,UE,Node B,UpPCH(SYNC_UL),终端

23、选择SYNC1,以估算的时间和功率发送,基站检测到SYNC1,并回送定时和功率调整,FPACH(PC,SS),PRACH(RRC接入请求),调整定时和功率, 发送随机接入请求,S-CCPCH(RRC连接建立响应),指配信道, 继续完成接入过程和鉴权,DCCH(RRC连接证实),按L3信令要求，在DCCH上向网络发送证实消息,TD-SCDMA呼叫信令流程,随机接入冲突处理,当发生碰撞或处于恶劣的传播环境中时，Node B不能 发送FPACH或不能接收SYNC-UL。这时，UE不能从Node B得到任何响应。 UE必须通过新的测量来调整发射时间和发射功率，在一个随机时延后，再次发送SYNC-UL。

24、 每次重发射，UE都将重新随机选择SYNC-UL突发。,TD-SCDMA呼叫信令流程,几个概念,RRC连接。RRC连接是UE与UTRAN的RRC协议层之间建立的一种双向点到点的连接。对一个UE来说，至多存在一条RRC连接。RRC连接在UE与UTRAN之间传输无线网络信令，如进行无线资源的分配等等。RRC连接在呼叫建立之初建立，在通话结束后释放，并在期间一直维持。另外在位置更新、手机初始接入的时候也会发起RRC连接。 信令连接。如果说RRC连接建立了UE与UTRAN之间的信令通路，那么信令连接则是建立了UE与CN之间的信令通路。信令连接主要传输UE与CN之间非接入层信令。在UTRAN中，非接入层

25、信令是通过上下行直接传输信令透明传输的。信令连接由RRC连接和Iu连接组成。 鉴权。出于网络安全性能考虑，在呼叫建立时，网络必须对UE进行鉴权。 无线接入承载（RAB）。RAB可以看作是UE与CN之间接入层向非接入层提供的业务，主要用于用户数据的传输。RAB直接与UE业务相关，它涉及接入层各个协议模块，在空中接口上，RAB反映为无线承载（RB）。 无线承载（RB）。RB是UE与UTRAN之间L2向上层提供的业务。上面我们提到的RRC连接也可以看作是一种承载信令的RB。详细解释见下一页。 无线链路（RL）。无线链路是指一个UE和一个UTRAN接入点之间的逻辑连接。（建立DCH）,TD-SCDMA呼叫信令流程,电路域呼叫,包括由UE主动发起呼叫（MOC）和由网络发起呼叫（MTC） 呼叫过程中，需要在CN与UE以及UTRAN与UE间进行信令交互。 建立RRC连接 建立NAS信令连接 建立RAB连接 在通信过程中，UE的状态