无线维护岗位认证教材1CDMA无线侧接口协议介绍.ppt

1,技术原理篇系列教材之 CDMA无线侧接口协议介绍,中国电信无线维护岗位认证培训教材,2,CDMA系统标准体系是分模块的，各模块按照自己的技术发展道路向前演进。这种方式的优点在于它的平滑演进能力，在大多数情况下，组成系统的各个部分技术发展速度是不一样的。当某个部分有重大技术进步时，可以仅修改相关部分，而其他部分则保持不变。本课程主要介绍CDMA无线侧接口标准协议的相关内容。,前 言,3,学习完此课程，您将会：了解CDMA国际标准的发展历程理解无线空口协议、A接口协议、Abis接口协议内容架构掌握无线侧标准协议的查询方法,目 标,4,内容介绍,第1章 CDMA无线接口协议概述第2章 无线空口部分第3章 A接口部分第4章 Abis接口部分第5章 1X网络A接口介绍第6章 DO网络A接口介绍,5,内容介绍,第1章 CDMA无线接口协议概述第1节 CDMA国际标准发展历程第2节 CDMA2000标准演进,6,发展历程简述,国际通用的CDMA标准主要是由美国国家标准委员会ANSITIA开发颁布的。ANSI（American National Standard Institute）作为美国国家标准制订单位，负责授权其它美国标准制订实体，其中包括电信工业解决方案联盟ATIS、电子工业委员会EIA以及电信工业委员会TIA。TIA主要开发IS（Interim Standards,暂定标准）系列标准，如CDMA系列标准IS95、IS634、IS41等。IS系列标准之所以被列为暂定标准是因为它的时限性，最初定义的标准有效期限是5年，现在是3年。除了IS系列标准之外，TIA还颁布其它类型的规范，如电信系统公告TSB（Telecommunications Service Bulletin）文件。TSB不是标准，但可以提供与现存标准相关的信息或对工业界非常重要的其它事宜。TIA开发出的标准在经ANSI所有成员同意之后即可成为ANSI的正式标准。TIA目前由9个TR委员会组成，即TR8、TR14、TR29、TR30、TR32、TR34、TR41、TR45、TR46，其中与CDMA标准关系最为密切的是TR45（移动和个人通信公用标准），它的下面包括7个子委员会，分别负责不同接口标准的制订，如TR45.2负责网络部分，TR45.4负责A接口部分，TR45.5负责空中接口等。,7,发展历程简述,除了ANSITIA之外，其他一些标准化组织和生产厂商对CDMA标准的制订也起到积极作用。如CDG（CDMA发展小组）和3GPP2（负责第三代CDMA移动通信标准的制订），先后推出了有关A接口的IOS系列标准，涉及的内容包括从窄带的CDMA到第三代移动通信宽带CDMA。一批知名的通信公司如MOTOROLA、LUCENT、NORTEL、QUALCOMM等首先提出了有关CDMA标准的方案和建议，经过多次协商讨论，最终修改成为目前被普遍接受的通用标准。,8,内容介绍,第1章 CDMA无线接口协议概述第1节 CDMA国际标准发展历程第2节 CDMA2000标准演进,9,CDMA2000标准演进,作为第三代移动通信技术的一个主要代表，cdma2000技术是从cdma0ne演进而来的。cdma2000是美国向ITU提出的第三代移动通信空中接口标准的建议，是IS-95标准向第三代演进的技术体制方案，是一种宽带CDMA技术。cdma2000标准是一个体系结构，称为cdma2000家族，它包含一系列子标准。由cdma0ne向3G演进的途径为:cdma0ne,IS-95B,cdma2000 lx(3x)和cdma2000 1xEV。其中从cdma2000 lx之后均属于第三代技术。,10,CDMA2000标准演进,由于无线Internet等高速分组业务的不断需求，cdma2000 lx并不能满足这些业务的不同要求。为了在cdma2000 lx基础上进一步增强功能，以便与WCDMA竞争，3GPP2已制定支持速率高达2Mbit/s的cdma2000 1 x增强标准，如以QUALCOMM,Lucent,Motorola等提出的cdma2000lx EV-DO和cdma2000 lx EV-DV，或者沿着cdma2000 3x及更多载波方式发展。下面分别对这两种技术体制作简要介绍。,11,CDMA2000 1XEV,1xEV是cdma2000 lx进一步发展的前景所在，它的演进又被划分为两个发展阶段，第一个发展阶段为1xEV-DO(Data Only)。它采用与话音分离的信道传输数据，支持平均速率为650kbids,峰值速率为2.4Mbit/s的高速数据业务。目前，HDR已被3GPP2正式采纳为cdma2000 lx EV-DO的惟一标准。1xEV-DO可提供前向达2.4Mbit/s、反向达153.6kbit/s的高速数据业务，也不需要MSC,HLR等设备的再投人。1xEV-DO通过对前向链路的进一步改进，采用时分复用方式，前向实现了全功率发射，同时又在频段、带宽、码片速率、Turbo码等方面沿用了原lx技术，既提高了数据吞吐量，改善了分组域QoS，又充分考虑了平滑升级问题，与lx网络最大限度地实现了设备共享，保护了运营商的设备投资。,12,CDMA2000 1XEV,第二个发展阶段是1xEV-DV(Data and Voice)，数据信道与话音信道合一。目前有多种候选方案，如摩托罗拉、诺基亚等提出的1xTREMEo 1xEV-DV可提供6Mbit/s甚至更高的数据吞吐量。目前普遍认为1xEV-DO已具备商用化条件，而1xEV-DV还不成熟。从IS-95到cdma2000 lx，再升级到EV-DO和EV-DV来看，cdma2000标准的演进十分平滑。升级到cdma2000 lx网络时，运营商仅需增加载频射频部件和升级软件，同时构建分组域网络即可。过渡到EV-DV，网络结构也基本与lx一致，即使是专项提供数据业务的EV-D0,也仅需增改BTS/BSC，增加AN-AAA，分组域、电路域设备都不用改动。,13,CDMA2000 3X,cdma2000 3x是基于IS-95标准演化的一个重要部分。3x表示3载波，即3个1.25MHz共3.75MHz的频率宽度。与其他的标准类似，cdma2000 3x将在cdma2000 lx标准的基础上提供附加的功能和相应的业务支持。这些特性包括:提供比cdma2000 lx更大的系统容量;提供达到2Mbit/s的数据速率;实现与cdma2000 1x和cdma0ne系统的后向兼容性等。由于在第三代技术的进程中出现了一些新的情况，目前很多的研究人员都对3x,6x的多载波技术提出意见。通过增加cdma2000 1x的载波数量可以提高第三代系统的数据传输速率，但载波数量的增加，将带来系统硬件的复杂性和成本的提高，因此，目前一些专家并不看好cdma2000 3x及更多载波方式。韩国和日本的窄带CDMA运营者已经明确表示将不采用cdma2000 3x方式，有迹象表明，cdma2000 3x技术的前景目前还难以预测。,14,内容介绍,第1章 CDMA无线接口协议概述第2章 无线空口部分第3章 A接口部分第4章 Abis接口部分第5章 1X网络A接口介绍第6章 DO网络A接口介绍,15,简介,cdma2000 lX指一种3G的宽带码分多址技术。IS-2000指的是采用cdma2000 lX,16,两个分支,无线空中接口标准发展包括两个分支,17,IS-95A,IS-95A是CDMA标准系列中第一个商用标准，它主要支持语音业务。IS-95A商用几年后，市场对数据业务的需求逐渐显现出来，因此美国电信工业协会(TIA)制定了IS-95B标准。IS-95B通过将多个低速信道捆绑在一起来提供中高速的数据业务，但从技术角度来说，IS-95B并没有引人新技术，依然属于第二代移动通信技术。IS-2000与IS-95相比，由于采用了很多新的技术(如反向相干解调、快速前向功率、Turbo编码)，以及数据业务采用了更为灵活的媒体接人控制层(MAC)和多种数据速率等，其容量和性能都得到了较大的提高。cdma2000 1X技术有多种工作方式，独立使用一个载波的方式叫做cdma2000 1X，将3个1.25MHz载波捆绑在一起使用的方式叫做cdma2000 3X。目前国际上商用的都是cdma2000 lX技术，虽然理论上存在cdma2000 3X系统，但在这个领域开展的研究非常少，目前国际上研究的重点是1X演进系统(1X EV),18,CDMA2000 1X,CDMA2000 1X系统空中接口部分分为Re10,A,B,C,D 5个版本(CDMA2000 1X的Release通常仅仅指无线接口和A接口部分)。目前CDMA2000 1X系统都是Rel0版本。RelA版本相对于Re10版本增加了一些公共信道，同时也将前向最大速率从153.6kbit/s提高到了307.2kbit/s。RelB版本是一个小版本，仅在A版本的基础上做了很小的改进，此版本一般不会被众多厂商采用。RelC和D版本指EV-DV。CDMA2000 lX系统无线空中接口部分协议IS-2000的目的就是使空中接口标准化，以便于移动台和基站子系统之间互相兼容。协议一共分为6个部分，以下介绍各个章节的内容。,19,CDMA2000 1X,IS-2000.1，协议介绍。是一个综述性的章节，主要描述了以后各个章节的主体、协议对兼容的理解以及cdma2000 lX系统的结构图。IS-2000.2，物理层协议。主要描述了cdma2000 1X系统空中接口的物理层，描述的时候分别按照对移动台(第2节)以及对基站的要求进行描述(第3节)，同时按照收和发分别进行了描述2.1(移动台发)，2.2(移动台收)，3.1(基站发)，3.2(基站收)。主要的内容包括：前反向频率的分配，频点的编号，输出功率控制，前反向的调制解调参数，前反向信道结构，接收处理方式。在章节的开始有大量的名词解释。,20,CDMA2000 1X,IS-2000.3，媒体接人控制层(MAC,Medium Access Control)。主要描述了MAC层，包括MAC的由来、作用、MAC层的结构、MAC的各个实体、MAC实体之间的原语、MAC层处理流程、通用信道的MAC层、MAC层的复用。IS-2000.4，信令链路接人控制层(LAC,Signaling Link Access Control)主要介绍了信令接人控制层，按照基站和移动台分别的介绍，同时有按照通用信道和专用信道分别的介绍。介绍各消息分别经过LAC各个子层的处理情况，LAC各个子层的介绍，包括鉴权子层、自动重发子层、地址子层、效用子层、拆分子层。在章节最后的附录描述了LAC的含义。,21,CDMA2000 1X,IS-2000.5，高层信令Upper Layer(Layer 3)主要描述了cdma2000 1X系统的高层(层三)信令，分别按照基站、移动台进行描述。移动台侧主要描述了移动台的安全与编号，移动台的呼叫处理，包括移动台在初始化状态下的处理、移动台在空闲状态下的处理、移动台在接人状态下的处理、移动台在业务信道下的处理，登记，切换。同时对各种消息字段进行了详细的解释。基站侧是按照信道处理进行描述的，包括导频、同步信道处理，寻呼、快速寻呼信道处理，接人信道处理，业务信道处理。同时详细介绍了相关消息的IE。附录当中对呼叫的流程进行了描述，列出了移动台的各计数器、定时器。IS-2000.6，模拟系统。,22,1X EV-DO,lX EV-DO，最初的名字为高速数据速率(HDR,High Data Rate)，其概念开始是由Qualcomm公司于1997年8月向CDMA发展组织(CDG)提出的。2003年3月3GPP2成立了针对HDR的工作组开始标准化工作，1X EV的名称是在制定标准的过程中得到的。2000年10月，lX EV-DO的标准获得通过，在TIA/EIA中编号为IS-856，在3GPP2中编号为C.S0024。在3GPP2发布的相关标准中，lX EV-DO又称作高速分组数据(HRPD,High Rate Packet Data)。在3GPP2中，lX EV-DO相关的协议还有:C.S0029，测试应用协议;C.S0032,AN最小性能协议;C.S0033,AT协议;lX EV-DO与lX之间的互操作规范见3GPP2的A.S0008。,23,1X EV-DO,协议也分为两个版本，Rel 0和Rel A版本。初始Rel 0版本前向最高峰值速率可达2.4Mbit/s,反向速率和lx相同。Rel A版本为0版本的增强，此版本兼容DO 0版本，在一些特性上对DO 0版本进行了增强设计，前向最高峰值速率可达3.1 Mbit/s，反向最高速率可达1.BMbit/s,并增加了QoS设计，以支持实时性要求比较高的分组业务。,24,1X EV-DV,cdma2000 lX另一个发展方向是从cdma2000 lX直接升级到EV-DV系统，EV-DV系统后向兼容1X系统，同时提供语音和数据服务，同时，对原1X终端也可兼容支持，前向最高速率达到3.1 Mbit/s，反向最高速率可达l.5Mbit/s。EV-DV目前有两个版本，Rel C和Rel D,Rel C 2002年5月份在3GPP2上正式发布，支持EV-DV，前向速率达到3.1 Mbit/s，反向速率与lX相同。Rel D版本相对于C版本，反向速率增强高达1.5Mbit/s，并支持BCMCS(Broadcast/Multicast)。,25,阅读建议,对于网络维护优化工程师而言，IS-2000协议阅读的重点在IS2000-2部分，该部分是掌握CDMA系统的基础，尤其是物理信道、功率控制部分更需要掌握;IS2000-3,IS2000-4部分与产品实现关系更密切，阅读可以不必要十分细致。在阅读的时候可以结合IOS4.0，更加容易理解消息在呼叫流程当中的作用，同时对流程也有整体的概念。在阅读的时候由浅人深，例如在阅读IS200-5的时候首先不要过于详细的了解IE，等到对协议有一定理解之后再行深人。,26,内容介绍,第1章 CDMA无线接口协议概述第2章 无线空口部分第3章 A接口部分第4章 Abis接口部分第5章 1X网络A接口介绍第6章 DO网络A接口介绍,27,简介,A接口包括4个组成部分:Al/A2/A5,A3/A7,A8/A9和A10/All。关于A接口的第一个标准是美国TIA发布的IS634，之后又发布了IS634A，但这两个标准都有缺点，不具备可操作性。为了确保标准的可操作性，美国运营商Sprint PCS公司在IS634的基础上提出了自己的标准，并将这个标准提交给CDMA发展组织(CDG)讨论。最后以CDG的名义发布，就是IOS(互操作规范)标准。IOS2系列标准主要是针对IS-95A空中接口的。在国外，广泛采用的标准是IOS2.2。在IOS2.2基础上，CDG根据中国提出的特定市场需求，制定了IOS2.4。IOS3系列标准是针对IS95B空中接口的。由于95B并没有被广泛采用，所以IOS3.1应用范围也不广。,28,简介,进人CDMA2000 1X时代以后，3GPP2接管了IS-95和CDMA2000 1X所有标准的制定工作。但CDG依然在这方面开展工作。经过协商，CDG和3GPP2都将发布自己的标准，但两个标准间保持一致。IOS4系列标准是支持CDMA2000 lX无线接口的。其中IOS4.0对应于3GPP2 A.S0001,IOS4.1对应于3GPP2 A.SOOOlA,IOS4.2对应于3GPP2 A.S0011到3GPP2 A.S0017。IOS5系列支持lX EV-DV无线接口。,29,IOS4系统版本,下表所列是3GPP2发布的IOS4系统版本,30,IOS4.0内容简介,目前广泛应用的是IOS4.0。IOS4.0描述了MSC和BS之间的接口(A1/A2/AS),PCF与BS之间的接口(A8/A9),PDSN与PCF之间的接口(A10/All),BS之间的接口(A3/A7)。协议的制定就是为了确保各个厂家的设备之间互连的可能。协议分成以下几个部分:第1章，简要地介绍了协议的目标、范围、内容。第2章，介绍了各类呼叫流程，包括始呼流程、被呼流程、释放流程、附加业务、数据业务、短消息、OTASP,PACA、用户服务区域、A8/A9流程、A10/All流程。第3章，介绍了无线资源管理，包括信道的分配和各类的切换。第4章，介绍了移动性管理，包括移动性管理的寻呼、登记，还有鉴权加密。第5章，介绍了协议分层，主要讲各个接口的L1,L2。第6章，描述消息和IE，介绍消息的内容、IE的含义。,31,HRPD,HRPD的IOS分为Phase 1和Phase2，支持EV-DO，两者相互独立而不是演进关系。两者的差异在于:Phase1,SC/MM(会话控制/移动性管理)功能位于AN。Phase2,SC/MM(会话控制/移动性管理)功能位于PCF。与Phase1相比，Phase2增加了A14、Ax和A15接口，A12、A13接口从AN上移到PCF。Phase1和Phase2对应相同的空口标准，在业务上也没有差异。发布的Phase1的版本有:A.S0007-0 v1.0,A.S0007-0 v2.0,A.S0008-0 v3.0;发布的Phase2的版本有:A.S0007-A v1.0,A.S0007-A v2.0a,32,CDMA2000 技术标准发展历程,33,内容介绍,第1章 CDMA无线接口协议概述第2章 无线空口部分第3章 A接口部分第4章 Abis接口部分第5章 1X网络A接口介绍第6章 DO网络A接口介绍,34,Abis,Abis接口定义为基站子系统的两个功能实体BSC(基站控制器)和BTS(基站收发信台)之间的通信接口，用于BTS与BSC之间的远端互连方式，该接口支持所有向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。Abis接口为私有接口，即BTS和BSC的协议可以根据各设备商自行规定。报告主要介绍了Abis接口的模型，介绍了Abis接口的功能，包括支持业务信道功能、支持寻呼信道功能、支持接人信道功能、支持无线功能、支持广播系统消息、支持层1层2。同时还介绍了Abis功能在呼叫流程当中的应用，包括始呼、被呼、释放、切换、短消息、业务突发流程。在报告的最后介绍了消息的内容以及IE。,35,Abis的承载方式,两张方式：E1方式，FE方式在中国电信CDMA指标体系中，统计Abis接口的带宽利用率时，实际配置带宽是按如下方式统计的：采用FE方式时，按实际配置带宽统计。采用E1方式时，可用带宽为E1数乘以2，即每条E1按2Mbps带宽统计。采用FE+E1负荷分担方式时，取FE带宽与E1带宽的累加值。采用FE+E1优选FE方式时，取FE实际配置带宽。,36,内容介绍,第1章 CDMA无线接口协议概述第2章 无线空口部分第3章 A接口部分第4章 Abis接口部分第5章 1X网络 A接口介绍第6章 DO网络A接口介绍,37,A接口协议参考模型,cdma2000 A接口遵循IOS4.X协议标准，分为A1，A2，A3，A5，A7，A8，A9，A10和A11接口，协议参考模型如上图所示。,38,A接口功能介绍,A1接口主要承载BSS和MSC之间的信令信息，包括与呼叫处理、移动性管理、无线资源管理、鉴权和加密有关的信令消息。A2接口主要承载基站侧与MSC侧交换网络之间的64/56K PCM数据（在CDMA-ONE BSS中采用E1接口，一个时隙承载64K数据）。A3接口用于支持当移动台处于业务信道状态时所发生的BSS之间的软切换（BSC互连），A3接口被划分成两部分：A3信令接口和A3业务接口。A5接口主要承载基站侧与IWF之间电路数据的传输。CDMA2000 1x系统支持BSC内置的IWF，不支持外挂IWF。A7接口用于支持当移动台处于还没有控制在业务信道状态时所发生的BSS之间的切换，并支持移动台在进行BSS之间软切换时需要建立新的业务时的控制流程。A8/A9接口用于承载BSS和PCF之间信令和数据的传输，A8接口承载数据，A9接口承载信令，用于维护BSS到PCF之间的A8连接。A10/A11接口用于承载PCF和PDSN之间的信令和数据传输，A10接口承载数据，A11接口承载信令，用于维护BSS到PCF之间的A10连接。,39,内容介绍,第1章 CDMA无线接口协议概述第2章 无线空口部分第3章 A接口部分第4章 Abis接口部分第5章 1X网络 A接口介绍第6章 DO网络A接口介绍,40,1xEV-DO网络参考模型,AT：接入终端，与IS2000系统中的MS是同一个概念；AN：接入网络，包含BSC和BTS；AN AAA：接入网络侧的AAA服务器；,1xEV-DO的网络参考模型有两条发展路线，Phase I和 Phase II。,41,1xEV-DO网络网元功能说明,无线接入网（Radio Access Network，RAN）主要包含接入网（Access Network,AN）、分组控制功能（Packet Ccontrol Function，PCF）和接入网鉴权/认证/计费服务器（AN-Authentication,Authorization and Accounting，AN-AAA）等功能实体。AN 完成基站收发及其控制器的功能。其中，PCF 完成A8 和A10 连接的建立以及分组数据业务节点（Packet Data Service Node，PDSN）的选择功能。AN-AAA 存储接入鉴权的算法和参数，执行接入鉴权功能。,42,EVDO IOS 互操作接口,不同功能实体之间通过互操作（Inter-Operation Specification，IOS）协议接口进行通信。EVDO IOS 接口包括A8/A9、A10/A11、A12 和A13。A8/A9 是AN与PCF 之间的内部接口。它用于传送与数据会话、业务连接的建立/维持/释放以及休眠态切换等有关的信令和数据信息，其中，A8 提供业务数据的承载，A9 提供信令消息的承载。A10/A11 是PCF与PDSN 之间的接口，也称为R-P 接口，A10 承载数据，A11 承载信令。A12是AN 与AN-AAA 之间的接口，用于承载用户接入鉴权（Access Authentication）的消息。A13 接口是源（Source）AN 与目标（Target）AN 之间的接口，在会话切换时，源AN 和目标AN 通过A13 传递原有会话的配置信息。,43,与1x网络参考模型的区别,由于1xEV-DO仅支持分组数据业务，所以没有MSC/HLR以及相应的接口；分组数据域的设备（PDSN、AAA、HA）以及接口与1x系统相同；增加了接入网络侧的AAA服务器；增加了两个A接口，其中A12接口用于系统的接入鉴权，A13口用于AT在跨AN漫游时目的AN与源AN之间交换相应AT的信息。,44,A8/A9 接口功能,A8 接口提供AN 与PCF 之间的业务数据承载。A9 接口传送AN 与PCF 之间业务连接的建立、维持、释放以及休眠切换的信令消息。主要有以下的流程：A8 连接建立流程、A8 连接重激活流程、A8 连接释放流程、A8 连接参数更新流程,45,A10/A11 接口功能,A10/A11用于传递PCF与PDSN之间的业务数据、A10连接的建立和释放信令消息以及计费信息等。主要有以下流程：A10 连接建立、A10 连接释放、计费信息传送、等,46,A12接口：接入鉴权,A12是AN与AN-AAA之间的接口，用于传递接入鉴权的信令消息。一般地，AN与AN-AAA之间采用RADIUS客户端及其服务器模式工作。包含以下3条消息：A12 access requestA12 access acceptA12 access reject,47,A12接口：接入鉴权,在EVDO 系统中，若AN 支持接入鉴权，则在建立空口PPP 连接过程中，可将CHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol）作为LCP（Link Control Protocol）协商的一个配置项。当AN-AAA 从A12 接口收到AN 的接入鉴权请求消息时，执行鉴权运算，并将鉴权结果通过A12 接口传给AN。若AN-AAA接入鉴权成功，则向AN发送A12接入允许消息（A12-Access Accept Message），AN-AAA 通过A12 接口同时向AN 返回MNID（或IMSI），用于R-P 会话的建立。对于混合终端，返回的IMSI 将被用于R-P 会话在EVDO 与CDMA2000 1x两网之间的切换指示。否则，如鉴权不成功，则向AN发送A12接入拒绝消息（A12-AccessReject Message）。,48,AN-AAA主要有两个功能,完成接入鉴权功能；在接入鉴权成功消息中向AN返回MNID（或IMSI），用于建立R-P会话，实现分组数据会话在EVDO和CDMA2000 1x两网之间的切换。,49,A13接口：AN之间session信息交换,A13接口用于传递不同AN之间切换的信令消息，这些消息中携带的参数用于恢复原空口会话和识别原R-P会话。在1xEV-DO网络中，每一个已登记AT在AN中存储有一份session记录，描述AT和AN之间对所使用的协议以及协议中所使用的参数的协商结果。通过A13接口，在AT从一个AN漫游到另一个AN时，目的AN将通过A13口向源AN索要该AT的session记录，避免了冗长的再次协商过程。,50,A13接口流程示例,51,谢谢!,