TDSCDMA基本信令流程.doc
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1、TD-SCDMA基本信令流程1. 文档控制1) 文档更新记录2) 文档审核记录3) 文档发行范围分发单位说明目录1引言41.1编写目的41.2预期读者和阅读建议41.3参考资料41.4缩写术语42概述63基本信令流程103.1UE的状态与寻呼流程103.1.1UE状态103.1.2寻呼流程123.2空闲模式下的UE143.2.1概述143.2.2PLMN的选择和重选163.2.3小区选择和重选173.2.4位置登记223.3无线资源管理流程233.3.1RRC连接建立流程233.3.2NAS信令建立流程253.3.3RAB建立流程263.3.4小区/URA更新323.3.5测量控制383.3.
2、6切换流程403.4电路域移动性管理流程503.4.1位置更新503.4.2IMSI分离533.4.3鉴权流程533.4.4安全模式控制543.4.5完整性保护553.4.6TMSI重分配583.5分组域移动性管理流程583.5.1GPRS附着流程583.5.2GPRS分离流程603.5.3安全流程623.5.4路由区更新流程623.6呼叫控制653.6.1UE发起呼叫流程653.6.2UE被呼流程713.6.3呼叫重建743.6.4呼叫释放流程743.7分组域会话管理793.7.1PDP Context 激活流程793.7.2PDP Context 去激活功能851 引言1.1 编写目的本文
3、概要描述了TD-SCDMA系统的业务信令流程,帮助读者了解Uu接口、Iub接口、Iu接口等在实现业务时的信令。1.2 预期读者和阅读建议本文供网络规划人员、网络优化人员、工程人员、测试人员、维护人员等做参考。要求读者预先阅读TD-SCDMA系统结构、TD-SCDMA无线网络结构等文档。第2章简要描述TD-SCDMA系统结构,各部分网元的功能等。此章节的更详细介绍请参阅TD-SCDMA系统结构、TD-SCDMA无线网络结构等文档。第3章是本文档的核心内容,介绍了基本的信令流程,包括电路域移动性管理流程、分组域呼叫流程、分组域会话管理等内容。1.3 参考资料【1】 3GPP TS 25.331:
4、RRC Protocol Specification【2】 3GPP TS 25.922: Radio resource management strategies 【3】 3GPPTS 25.931: UTRAN Functions, Examples on Signalling Procedures【4】 3GPP TR 21.905: Vocabulary for 3GPP Specifications【5】 TD-SCDMA第三代移动通信系统标准李世鹤人民邮电出版社【6】 TD-SCDMA第三代移动通信系统、信令及实现李小文等人民邮电出版社【7】 WCDMA系统基本原理1.4 缩写术语
5、AALATM Adaptation LayerAAL2ATM Adaptation Layer type 2AAL5ATM Adaptation Layer type 5ACKAcknowledgementAMAcknowledged ModeAMRAdaptive Multi RateATMAsynchronous Transfer ModeBCCH Broadcast Control ChannelBLERBlock Error RatioCNCore NetworkDCCHDedicated Control ChannelDCHDedicated ChannelDPCHDedicated
6、 Physical ChannelDRXDiscontinuous ReceptionDTXDiscontinuous TransmissionFACH Forward Access ChannelFPFrame ProtocolGGSNGateway GPRS Support NodeGMMGPRS Mobility ManagementGTPGPRS Tunneling ProtocolGTP-UGPRS Tunnelling Protocol for User PlaneHPLMNHome Public Land Mobile NetworkIMSIInternational Mobil
7、e Subscriber IdentityLACLocation Area CodeLAILocation Area IdentityMSMobile StationMTPMessage Transfer PartMTP3-BMessage Transfer Part level 3NBAPNode B Application PartP-CCPCHPrimary Common Control Physical ChannelPCH Paging ChannelPDPPacket Data ProtocolPICHPage Indicator ChannelPLMNPublic Land Mo
8、bile NetworkQoSQuality of ServiceRARouting AreaRACHRandom Access ChannelRANRadio Access NetworkRANAPRadio Access Network Application PartRNCRadio Network ControllerRPLMNRegistered Public Land Mobile NetworkRRCRadio Resource ControlSAALSignalling ATM Adaptation LayerSGSNServing GPRS Support NodeSSCOP
9、Service Specific Connection Oriented ProtocolUEUser EquipmentUMTSUniversal Mobile Telecommunications SystemURANUMTS Radio Access NetworkUSIMUniversal Subscriber Identity Module2 概述UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)通用移动通信系统与第二代移动通信系统在逻辑结构方面基本相同。如果从功能上看,可以分成一些不同功能的子网(subnetwork),主要包括核心网(C
10、ore Network,CN)和无线接入网(Radio Access Network,RAN)两部分。核心网主要处理UMTS系统内部所有的话音呼叫、数据连接和交换,以及与外部其它网络的连接和路由选择。无线接入网完成所有与无线有关的功能。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,其结构如图2.1所示。图中UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)执行RAN的功能,它与核心网CN之间的接口为Iu(电路域的Iu-CS接口,分组域的Iu-PS接口、以及广播域的Iu-BC),与用户终端设备UE之间的接口为Uu
11、。在UTRAN内部,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。图2.1UMTS网络单元构成示意图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,在横向分为两个层次,无线网络层和传输网络层。RANAP 和Iu UP协议层分别为无线网络层上Iu接口上的控制面协议和用户面协议。Iu接口的无线网络信令由无线接入网络应用部分RANAP和业务域广播协议SABP构成,RANAP和SABP协议构成处理CN和UTRAN之间所有程序的机制。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。根据CN节点所处的域不同Iu接口协议栈又分为面向电路交
12、换域和面向分组交换域两种。结构如图2-2和图2-3所示。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,而面向分组交换域在传输网络层则是采取IP over ATM的形式。图2.2Iu-CS协议结构图图2.3Iu-PS协议结构图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、DSCH、USCH、PCH等数据流。图2.4Iub接口协议结构图Uu接口的协议主要是用来建立、重新配置和释放各种3G移动通信无线承载业务的。不同的Uu接口协议使用各自的无线传输技术(RTT),第三代移动通信的主流标准TD-SCDMA、WCDMA和CDMA200
13、0,它们的主要区别就是体现在空中接口的无线传输技术上。TD-SCDMA终端通过空中接口(Uu接口)与无线接入网设备连接。Uu接口主要用来传输用户数据、或是相关信令,对应分为用户平面和控制平面。Uu接口从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)。其中,L2层又可分为媒质接入控制(MAC)、无线链路控制(RLC)、分组数据聚合协议(PDCP)和广播/多播控制(BMC)。L3层包括RRC和NAS,L3层分为控制平面和用户平面。图2.5Uu接口控制平面协议结构图2.6Uu接口用户平面协议结构3 基本信令流程3.1 UE的状态与寻呼流程3.1.1 UE状态UE有
14、两种基本运行模式:空闲模式和连接模式。UE开机后停留在空闲模式下。通过非接入层表示,如:IMSI,P-TMSI,TMSI等标识来区分。UTRAN不保留空闲模式下的UE信息。仅能够寻呼LAC区中的所有UE或同一寻呼时刻的所有UE。当UE完成RRC连接建立后,才会从空闲模式转移到连接模式,CELL-FACH或CELL-DCH。当RRC连接释放后UE从连接模式到空闲模式。UE连接模式共有四种状态:CELL-PCH,URA-PCH,CELL-FACH,CELL-DCH。连接模式URA_PCHCELL_DCHCELL_PCHCELL_FACH空闲模式Idle图3.1UE状态跃迁示意图3.1.1.1 Id
15、le状态UE开机后,在一个小区中读取系统消息,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。UTRAN中没有为处于空闲模式的UE建立上下文,如果要寻址一个特定的UE,只能在一个小区内向所有的UE或向监听同一寻呼时段的多个UE发送寻呼消息。3.1.1.2 CELL_DCH状态CELL_DCH状态的基本特征是,UE被分配了专用的物理信道。在该状态下,除了上下行专用物理信道DPCH外,UE还可能被分配物理上下行共享信道PUSCH和/或PDSCH。根据UTRAN的分配情况,UE可以使用专用传输
16、信道DCH、上行共享传输信道USCH、下行共享传输信道DSCH,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已经处在小区识别等级上。3.1.1.3 CELL_FACH状态CELL_FACH状态的基本特征是,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,而在上行方向可以使用公共或共享传输信道(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。根据UTRAN的分配情况,UE在此状态下可以使用USCH或DSCH传输信道,UTRAN也可以根据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
17、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。3.1.1.4 CELL_PCH状态CELL_PCH状态的基本特征是: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
18、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。3.1.1.5 URA_PCH状态URA_PCH状态的基本特征是: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UE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
19、执行连接移动性管理。3.1.1.6 空闲模式与连接模式的跃迁在UE发起RRC连接请求后,UE从空闲模式转移到连接模式下的CELL_DCH状态或者CELL_FACH状态。如果连接建立失败,则返回空闲模式。在UE发起释放RRC连接请求后,UE从CELL_DCH状态或者CELL_FACH状态下转移到空闲模式。3.1.1.7 CELL_DCH状态与CELL_FACH状态的跃迁UE可以在CELL_FACH状态下通过建立一个专用物理信道而进入CELL_DCH状态。而处于CELL_DCH状态的UE也可以通过释放所有的专用物理信道而进入CELL_FACH状态。3.1.1.8 CELL_DCH状态与CELL_P
20、CH(URA_PCH)状态的跃迁CELL_DCH状态下的UE执行重配置过程,根据来自UTRAN的指示,可以进入CELL_PCH状态或者URA_PCH状态。但是,处于CELL_PCH状态或者URA_PCH状态的UE不能直接跃迁到CELL_DCH状态,必需先跃迁到CELL_FACH状态。3.1.1.9 CELL_FACH状态与CELL_PCH(URA_PCH)状态的跃迁处于CELL_PCH(URA_PCH)状态下的UE,如果小区(URA)重选时选择了一个新的URA小区,则UE将跃迁到CELL_FACH状态,并在新的小区发起小区(URA)更新过程。在小区(URA)更新过程完成后,如果UTRAN和UE
21、都没有数据要发送,则UE将回到CELL_PCH(URA_PCH)状态。3.1.2 寻呼流程与固定通信不一样,移动通信中的通信终端位置是不固定的。为了建立一次呼叫,核心网(CN)通过Iu接口向UTRAN发送寻呼信息,UTRAN通过Uu接口上的寻呼过程发送给UE,使被寻呼的UE发起与CN的信令连接建立过程。当UTRAN收到某个CN域(CS域或PS域)的寻呼消息时,首先判断UE是否与另一个CN域建立了信令连接,如果没有建立信令连接,那么UTRAN只能知道UE当前所在的服务区,并通过寻呼控制信道将寻呼消息发送给UE,这就是 PAGING TYPE 1消息。如果已经建立信令连接,在CELL-DCH或CE
22、LL-FACH状态下,UTRAN就可以知道UE当前活动属于那种信道上并通过专用控制信道将寻呼消息发送给UE,这就是PAGING TYPE 2 消息。根据UE所处的状态,寻呼可以分为以下两种类型。3.1.2.1 寻呼IDLE模式或PCH状态下的UE该过程用于在寻呼控制信道(PCCH)上给选定的处于空闲模式、CELL_PCH或URA_PCH状态下的UE传输寻呼信息。寻呼过程通常有以下几个功能:网络高层(核心网)可能要求寻呼,发起呼叫或建立信令连接。这种寻呼请求通过Iu接口来自核心网;UTRAN能在CELL_PCH或URA_PCH状态下启动对一个UE的寻呼以触发小区更新过程或通知在空闲模式、CELL
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