WCDMA无线网络接口和流程.ppt
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1、1,WCDMA无线网络接口和流程,2,UTRAN网络结构 基本信令流程 基本呼叫流程,目录,3,UMTS体系结构,Iu,UTRAN,UE,Uu,UTRANUMTS Terrestrial Radio Access NetworkCNCore NetworkUEUser Equipment,CN,4,UTRAN体系结构,RNS,RNC,Core Network,Node B,Node B,Node B,Node B,Iu,Iu,Iur,Iub,Iub,Iub,Iub,5,6,UTRAN接口的一般协议模型,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
2、内的所有层可以改变。,7,UTRAN控制面协议栈,WCDMA L1,MS,MAC,RRC,MM/GMM,CC SM,WCDMA L1,Node B,Transport,layers,RNC,RRC,Transport,layers,Iub,Transport,layers,CN,MM/GMM,CC SM,Transport,layers,Iu,RANAP,RANAP,NBAP,NBAP,Uu,MAC,RLC,RLC,RRM,GPRS Rel99:,UMTS Rel99:,8,空口平面协议,9,FDD 空中接口协议结构,10,基本概念,UE工作的模式和状态Serving RNC、Drift RN
3、C与Control RNC Source RNC与Target RNC有关AREA的概念,11,UE 有两种基本的运行模式 空闲模式 连接模式,UE工作的模式和状态,12,UE工作的模式和状态,空闲模式当UE 开机后它的首要任务就是找到网络并和网络取得系只有这样才能获得网络的服务。因此空闲模式下UE 的行为对于UE 是至关重要的。UE 在空闲模式下的行为可以细分为PLMN 选择和重选小区的选择和重选和位置登记。,13,UE工作的模式和状态,空闲模式当UE 开机后首先应该选择一个PLMN,当选中了一个PLMN 后就开始选择属于这个PLMN 的小区,当找到这样的一个小区后从系统信息广播中就可以知道
4、临近小区neighboring cell 的信息,这样UE 就可以在所有这些小区中选择一个信号最好的小区驻留下来。紧接着UE 就会发起位置登记过程,成功后UE 就成功的驻留在这个小区中了。驻留的作用有4 个使UE 可以接收PLMN 广播的系统信息可以在小区内发起随机接入过程可以接收网络的寻呼可以接收小区广播业务当UE 驻留在小区中并登记成功后随着UE 的移动当前小区和临近小区的信号强度都在不断变化UE 就要选择一个最合适的小区这就是小区重选过程,14,UE工作的模式和状态,当UE 完成RRC 连接建立时UE 才从空闲模式转移到连接模式UE 的连接模式也叫UE 的RRC 状态,反映了UE 连接的
5、级别以及UE 可以使用哪一种传输信道。当RRC 连接释放时UE 从连接模式转移到空闲模式UE 在连接模式下一共有如下4 种状态,15,UE工作的模式和状态,Connected模式Cell-DCH,Cell-FACH,Cell-PCH,URA-PCHCell-DCHUE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,16,Cell-FACH,Cell-FACHUE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Cell-PCHUE上行没有数据传送,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,17,Cell-PCH和URA-PCH,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-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,这样更加节约了资源,
7、减少了信令,18,19,各种连接状态的迁移,空闲模式到CELL_DCH/CELL_FACH建立RRC连接时,建立在DCH上则进入CELL_DCH状态,建立在公共信道上则进入CELL_FACH状态。RRC连接释放则进入空闲状态。,20,各种连接状态的迁移,CELL_DCHCELL_FACH UE 处于CELL_FACH 状态下使用公共传输信道通过信道切换后使用专用传输信道,UE 从CELL_FACH 状态进入到 CELL_DCH 状态 CELL_DCH到CELL_FACH的状态迁移可以经由明确的信令而产生,如,定时器的终止。,21,各种连接状态的迁移,CELL_FACH CELL_PCH 在CE
8、LL_FACH 状态下如果数据业务在一段时间里未被激活UE 将进入CELL_PCH 状态以减少功率的损耗通过UTRAN 寻呼或者通过任何上行接入,CELL_PCH-CELL_FACH;为了执行小区更新UE 暂时脱离CELL_PCH 状态至CELL_FACH,更新完成后如果UE 和网络侧均无数据传输需求它将返回CELL_PCH,22,各种连接状态的迁移,CELL_FACH URA_PCH 与FACH到PCH的情况类似.,23,各种连接状态的迁移,CELL_DCHCELL_PCH以及CELL_DCHURA_PCH 与CELL_FACH跟它们的迁移类似.注意:进行位置更行时,PCH只会暂时装到FAC
9、H而不会转到DCH.D2P或D2F都是可以的,具体迁移到FACH还是PCH由RNC指示。在DCH状态下,如果一定时间内业务量一直低于某个门限,则可进行D2F状态迁移,而D2P的话,该门限一般是0 直接通过PHYSICAL CHANNLE RECONFIGURATION 的命令实现.这样CELL_DCH 直接到CELL_PCH 状态,24,SRNC/DRNC,在WCDMA系统中,由于Iur接口的引入而产生了SRNC(serving RNC)/DRNC(DRIFT RNC)的概念SRNC和DRNC都是对于某一个具体的UE来说的,是逻辑上的一个概念简单的说,对于某一个UE来说,其与CN之间的连接中,
10、直接与CN相连,并对UE的所有资源进行控制的RNC叫该UE的SRNCUE与CN之间的连接中,与CN没有连接,仅为UE提供资源的RNC叫该UE的DRNC处于连接状态的UE必须而且只能有一个SRNC,可以有0个或者多个DRNC,25,CRNC,CRNC是对于某一个Node B(或者Cell)来说的直接和某Node B相连接,对该Node B资源的使用进行控制的RNC叫该Node B的CRNC一个Node B有且只能有一个CRNCCRNC对其控制的所有Node B的资源进行合理的分配和使用,26,Source RNC/Target RNC,SRNS Relocation就是将某个UE的SRNC的角色
11、有一个RNC转到另外一个 RNC的过程原来为SRNC的RNC叫Source RNC;将要成为SRNC的RNC叫Target RNC,27,UMTS移动区域,PLMN(Public Lands Mobile Network,公众陆地移动通信网)区PLMN是由行政部门或公认的私人运营商建立并操作的,为公众提供大陆移动无线通信服务为特定目的的网络。PLMN用于区分一个国家不同的移动通信运营商,如中国大陆就由中国移动的PLMN和中国联通的PLMN构成。不同运营商的PLMN采用不同的PLMN标识进行区分。,28,UMTS移动区域,位置区、路由区LA(Location Area,位置区)是CN中CS域的概
12、念,是移动终端在不进行VLR更新的情况下可以自由移动的区域。位置区用于CS服务,例如CN在LA范围内发起CS域寻呼,同时UE可能被分配CS业务相关临时标识CS _TMSI,该标识在LA内唯一。RA(Routing Area,路由区)是CN中PS域的概念,是移动终端在不进行SGSN更新的情况下可以自由移动的区域。路由区用于PS业务。例如,CN在RA范围内发起PS域寻呼,同时UE可能被分配PS业务相关临时标识PS_TMSI,该标识在RA内唯一。,29,UMTS移动区域,位置区、路由区LA和RA的共同点在于:一个RA或一个LA都由连接在同一个CN节点的多个RNC的小区组成,都只能由一个CN服务节点控
13、制。不同的是,控制RA的CN服务节点是SGSN,控制LA的CN服务节点是MSC/VLR。从位置关系上看,RA是LA的子集。换句话说,RA不能跨越LA。,30,UMTS移动区域,服务区SA(Service Area,服务区)由同属于某一相同LA的一个或多个小区组成,用于向CN指示UE所处的位置。小区可能属于一个或两个服务区,,31,UMTS移动区域,UTRAN内部区域URA当UE处于连接模式时,使用UTRAN内部区域。UTRAN内部区域结构在UTRAN以外不可见。RRC连接模式下,UE在小区级和URA级的位置可知。当RRC连接建立时,为UE分配RNTI(Radio Network Tempora
14、ry Identity,无线网络临时标识),用作UTRAN范围内的临时标识。,32,UMTS移动区域,位置区、路由区、URA区之间的关系如图5-1所示。,33,UTRAN网络结构 基本信令流程 基本呼叫流程,34,基本信令流程,呼叫总体流程UE登记流程呼叫流程及软切换、硬切换流程连接移动性管理流程,35,基本信令流程,呼叫总体流程UE登记流程呼叫流程及软切换、硬切换流程连接移动性管理流程,36,呼叫总体流程,37,基本信令流程,呼叫总体流程UE登记流程呼叫流程及软切换、硬切换流程连接移动性管理流程,38,位置登记-RRC连接,UE为登记发起RRC连接建立,SRNC决定在公共信道上建立RRC连接
15、,并且使用已经配置好的公共信道资源。,39,位置登记-NAS信令建立流程,UE与CN之间交换DT消息,如鉴权、连接建立、位置登记等。在初始直传消息中由location update request 信息,来实现位置登记,40,位置登记-RRC释放流程(CCH),UE在登记过程中,没有使用专用的用户面资源,直接释放信令链路。登记过程结束。,41,基本信令流程,呼叫总体流程网络启动流程UE登记流程呼叫流程及软切换、硬切换流程连接移动性管理流程,42,寻呼空闲模式或PCH状态的UE,UTRAN通常通过PCCH信道,使用寻呼类型1消息寻呼处于空闲模式、CELL_PCH或URA_PCH状态下的UE,43
16、,寻呼流程(空闲状态),CN发送寻呼消息,指定UE与寻呼区(CN负责寻呼消息的重发)。SRNC根据UE的状态发送相应的寻呼消息。根据某种规则将寻呼消息分组,从而支持UE的DRX,降低UE的功耗。UTRAN 不保存空闲模式下的UE的任何位置信息,发起寻呼的位置区由CN指定。处于空闲模式和PCH状态的UE,监视适当的寻呼时机,接收来自网络层的寻呼消息,44,寻呼CELL_DCH或CELL_FACH状态的UE,UTRAN通常通过DCCH信道,使用寻呼类型2消息寻呼处于CELL_DCH或CELL_FACH状态下的UE UTRAN通过DCCH信道发送寻呼类型2消息PAGING TYPE 2,发起寻呼过程
17、。这一类型的寻呼也叫做专用寻呼过程。UE接收并读取寻呼类型2消息PAGING TYPE 2中的内容,并把寻呼原因及寻呼记录种类标识等信息上报给本侧非接入层。寻呼过程结束。本进程不影响UE侧正在进行的其它RRC进程。,45,寻呼CELL_DCH或CELL_FACH状态的UE,CN发送寻呼消息,指定UE与寻呼区(CN负责寻呼消息的重发)。SRNC根据UE的状态发送相应的寻呼消息。,46,RRC建立流程,UE处于空闲模式时,如果UE的NAS(非接入层)请求建立信令连接,UE将发起RRC连接建立过程。当RNC接收到UE的RRC连接请求消息,由其管 理模块RRM 根据特定的算法,确定是接受还是拒绝该RR
18、C连接建立请求。如果接受,则再判决是建立在专用信道还是公共信道。RRC连接建立信道不同,RRC连接建立流程也不同 RRC连接总是由UE发起,RRC释放由RNC发起;每个UE最多只能有一个RRC连接,47,RRC建立流程(DCH),UE在CCCH信道发送RRC建立请求消息,带有UE标志、能力、原因;SRNC如果条件满足,首先根据需求配置好NodeB,并建立与NodeB的通路;然后在CCCH信道发送RRC连接建立消息,并等候UE从DCCH的响应。,48,RRC建立流程(CCCH),当SRNC决定在公共信道上建立RRC连接的时候,就不需要再配置NodeB并建立SRNC与NodeB之间的数据承载了,因
19、为都已经建立好了。,49,直传消息NAS,直传消息指UE与CN之间的信令交互NAS信息,如鉴权、业务请求、连接建立等,由于这些消息在RNC透明传输,所以又叫直传消息。RRC连接建立的只是UE与RNC之间的信令连接,因此为了传送直传消息,还需要继续建立UE与CN之间的信令连接。RNC在收到第一条直传消息时,即初始直传消息INITIAL DIRECT TRANSFER,将建立与CN之间的信令连接 信令连接建立成功后,UE发送到CN的消息,通过上行直传消息UPLINK DIRECT TRANSFER发送到RNC,RNC将其转换为直传消息DIRECT TRANSFER发送到CN;CN发送到UE的消息,
20、通过直传消息DIRECT TRANSFER发送到RNC,RNC将其转换为下行直传消息DOWNLINK DIRECT TRANSFER发送到UE。,50,初始直传,初始直传过程的基本流程,51,上行直传,当UE需要在已存在的信令连接上向CN发送NAS消息时,将发起上行直传过程。,52,下行直传,当CN需要在已存在的信令连接上向UE发送NAS消息时,发起下行直传过程。,53,RAB建立流程,RAB指用户面的承载,用于UE和CN之间传送语音、数据、多媒体等业务信息。UE和CN之间的信令连接建立完成后,才能建立RAB。RAB建立是由CN发起让UTRAN执行的功能。根据RAB建立前RRC连接状态与RAB
21、建立后RRC连接状态,可以将RAB的建立流程分成以下三种情况:DCH-DCH:RAB建立前RRC使用DCH,RAB建立后RRC使用DCH;CCH-DCH:RAB建立前RRC使用CCH,RAB建立后RRC使用DCH;CCH-CCH:RAB建立前RRC使用CCH,RAB建立后RRC使用CCH。,54,DCH-DCH的RAB建立,UE当前的RRC状态为DCH时,指配的RAB只能建立在DCH上。根据无线链路重配置情况,RAB建立流程又可分为两种情况:同步重配置无线链路异步重配置无线链路二者的区别在于NodeB与UE接收到SRNC(Serving Radio Network Controller,服务R
22、NC)下发的配置消息后,能否立即启用新的配置参数,55,同步DCH-DCH的RAB建立,在这种情况下,需要SRNC、NodeB与UE之间同步重配置无线链路。同步过程如下:NodeB在接收到SRNC下发的重配置无线链路消息后,不能立即启用新的配置参数,而是准备好相应的无线资源,等待接收到SRNC下发的重配置执行消息,从消息中获取SRNC规定的同步时间;UE在接收到SRNC下发的配置消息后,也不能立即启用新的配置参数,而是从消息中获取SRNC规定的同步时间;在SRNC规定的同步时刻,NodeB与UE同时启用新的配置参数。,56,同步DCH-DCH的RAB建立,DCH-DCH同步重配置无线链路RAB
23、建立流程如图,57,同步DCH-DCH的RAB建立,信令流程描述CN向UTRAN发送RAB指配请求消息RAB ASSIGNMENT REQUEST,发起RAB建立过程。SRNC接收到RAB建立请求后,将RAB的QoS参数映射为AAL2链路特性参数与无线资源特性参数,Iu接口的ALCAP根据其中的AAL2链路特性参数发起Iu接口的用户面传输承载建立过程。SRNC向所控制的NodeB发送无线链路重配置准备消息RADIO LINK RECONFIGURATION PREPARE,请求所控制的NodeB准备在已有的无线链路上增加一条(或多条)承载RAB的专用传输信道(DCH)。NodeB分配相应的资源
24、,然后向所属的SRNC发送无线链路重配置准备完成消息RADIO LINK RECONFIGURATION READY,通知SRNC无线链路重配置准备完成。,58,同步DCH-DCH的RAB建立,SRNC中Iub接口的ALCAP发起Iub接口的用户面传输承载建立过程。NodeB与SRNC通过交换DCH帧协议的上下行同步帧建立同步。SRNC向UE发送RRC协议的无线承载建立消息RADIO BEARER SETUP。SRNC向所控制的NodeB发送无线链路重配置执行消息RADIO LINK RECONFIGURATION COMMIT。UE执行RB建立后,向SRNC发送无线承载建立完成消息RADIO
25、 BEARER SETUP COMPLETE。SRNC接收到无线承载建立完成的消息后,向CN回应RAB指配响应消息RAB ASSIGNMENT RESPONSE。RAB建立流程结束。,59,RAB建立流程(DCH-DCH,异步),在这种情况下,不要求SRNC、NodeB与UE之间同步重配置无线链路NodeB与UE在接收到SRNC下发的配置消息后,将立即启用新的配置参数,60,RAB建立流程(DCH-DCH,异步),61,CCH-DCH,当RRC连接建立在CCH时,RNC根据RAB指配消息中的QoS参数,可以将指配的RAB建立在DCH上。此时需要将RRC连接状态从CCH改变为DCH。,62,CC
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