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1、1WCDMA 无线网络信令流程 2课程目标课程目标l 了解UTRAN 的网络结构l 了解UTRAN 的一些基本概念l 了解无线侧的基本信令流程学习完本课程，您将能够：3课程内容课程内容 第一章 UTRAN 网络结构和协议栈第二章 UTRAN 基本概念第三章 基本信令流程4UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access NetworkCN Core NetworkUE User EquipmentIuUTRANUEUu CNUMTSUMTS体系体系结构结构5RNSRNCRNSRNCCore NetworkNode BNode BNode B Node BIu IuIurI
2、ubIubIubIubUTRANUTRAN体系结构体系结构6 UU UU协议结构协议结构7 Iu-CS Iu-CS域协议结构域协议结构8Iu-PSIu-PS域协议结构域协议结构9IubIub接口协议结构接口协议结构10 Iur Iur接口协议结构接口协议结构11思考题思考题l UTRAN 网络具有哪些接口？12本章小结本章小结l 本章主要介绍了UTRAN 网络的结构和协议栈。13课程内容课程内容 第一章 UTRAN 网络结构和协议栈第二章 UTRAN 基本概念第三章 基本信令流程14UEUE的工作模式的工作模式l UE 有两种基本的运行模式：空闲模式和连接模式l 空闲模式：UE 处于待机状态，
3、没有业务的存在，UE 和UTRAN之间没有连接，UTRAN 内没有任何有关此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；l 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-PCHl 区别:空闲时没有RRC 连接15UEUE在连接模式下的状态在连接模式下的状态l 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l Cell-FACH UE 处于激
4、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，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。16UEUE在连接模式下的状态在连接模式下的状态l Cell-PCHUE 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。l URA-PCHUE 上下行都没有数据传送，需要监听
5、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，减少了信令。17CELL_DCH CELL_FACHCELL_PCH URA_PCHIDLEDEAD-搜索网络(PLMN)-“驻扎”小区(camp on)-侦听paging channel-小区重选-专用信道-Radio bearers 传输业务-高层信令触发(CN)-减少活动，DRX，节电RRC connection这些状态只用与UTRAN与UE，对CN 来说
6、，这些状态是透明的 UEUE状态示意图状态示意图18Serving RNCServing RNC与与Drift RNCDrift RNCCNSRNC DRNCIuIurl 在WCDMA 系统中，由于Iur 接口的引入而产生了SRNC/DRNC 的概念。l 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。l 简 单 的 说，对 于 某 一 个UE 来 说，其 与CN 之 间 的 连 接 中，直 接 与CN 相 连，并 对UE 的所有资源进行控制的RNC 叫该UE 的SRNC。l UE 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DR
7、NC。l 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DRNC19CRNCCRNCCRNCIubNode BCell Cell CellNode B.CNIul CRNC 是对于某一个Node B(或者Cell)来说的l 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Control RNCl 一个Node B 有且只能有一个CRNCl CRNC 对其控制的所有Node B 的资源进行合理的分配和使用20Source RNCSource RNC与与Target RNCTarget RNCCN
8、CNSource RNCTargetRNCServingRNCIu IuIurRNCl SRNS Relocation 就 是 将 某 个UE 的SRNC 的 角 色 由 一 个RNC 转 到 另 外一个 RNC 的过程.l SRNS Relocation 前，该UE 的SRNC(Serving RNC)叫Source RNC，即将承担SRNC 角色的目标RNC 叫Target RNC.l Source RNC 和Target RNC 是 在 一 次SRNS Relocation 过 程 中 对 于 不同RNC 的称谓.21本章小结本章小结l 本章重点介绍了UTRAN 的一些基本概念。22课程
9、内容课程内容 第一章 UTRAN 网络结构和协议栈第二章 UTRAN 基本概念第三章 基本信令流程23第三章第三章 基本信令流程基本信令流程l l 呼叫总体流程 呼叫总体流程l l 网络启动流程 网络启动流程l l UE UE 登记流程 登记流程l l 呼叫流程及软、硬切换流程 呼叫流程及软、硬切换流程l l 连接移动性管理流程 连接移动性管理流程24呼叫总体流程呼叫总体流程25第三章第三章 基本信令流程基本信令流程l l 呼叫总体流程 呼叫总体流程l l 网络启动流程 网络启动流程l l UE UE 登记流程 登记流程l l 呼叫流程及软、硬切换流程 呼叫流程及软、硬切换流程l l 连接移动
10、性管理流程 连接移动性管理流程26.3.BCCH:System Information1.System Information Update RequestUENode BRNC CNNBAP NBAPRRC RRC.4.BCCH:System InformationRRC RRC 5.BCCH:System InformationRRC RRC.2.System Information Update ResponseNBAP NBAP系统信息广播流程系统信息广播流程27第三章第三章 基本信令流程基本信令流程l l 呼叫总体流程 呼叫总体流程l l 网络启动流程 网络启动流程l l UE UE
11、 登记流程 登记流程l l 呼叫流程及软、硬切换流程 呼叫流程及软、硬切换流程l l 连接移动性管理流程 连接移动性管理流程28UE 为登记发起RRC 连接建立，SRNC 决定在公共信道上建立RRC 连接，并且使用已经配置好的公共信道资源。RRCRRC建立流程建立流程(CCH)(CCH)29UE 与CN 之间交换DT 消息，如鉴权、连接建立、位置登记等。NASNAS信令建立流程信令建立流程30UE 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。RRCRRC释放流程释放流程(CCH)(CCH)31第三章第三章 基本信令流程基本信令流程l l 呼叫总体流程 呼叫总体流程l
12、 l 网络启动流程 网络启动流程l l UE UE 登记流程 登记流程l l 呼叫流程及软、硬切换流程 呼叫流程及软、硬切换流程l l 连接移动性管理流程 连接移动性管理流程32CN 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。寻呼流程寻呼流程(空闲状态空闲状态)33CN 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。寻呼流程寻呼流程(连接模式连接模式)34UE 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
13、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。RRCRRC建立流程建立流程(DCH)(DCH)35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，因为都已经建立好了。RRCRRC建立流程建立流程(CCCH)(CCCH)36UE 与CN 之间交换DT 消息，如鉴权、业务请求、连接建立等。NASNAS信令建立流程信令建立流程37Iu 接口上的ALCAP 建立过程有多次，允许同时建立多条用户面的RAB；用户面建立完毕后，UE 进入通话过程。RABRA
14、B建立流程建立流程(DCH-DCH,(DCH-DCH,同步同步)38RABRAB建立流程建立流程(DCH-DCH,(DCH-DCH,异步异步)39RABRAB建立流程建立流程(RA/FA-RA/FA)(RA/FA-RA/FA)40RABRAB建立流程建立流程(RA/FA-DCH)(RA/FA-DCH)41RABRAB修改流程修改流程42传输信道重配置流程传输信道重配置流程43物理信道重配置流程物理信道重配置流程44 软切换 宏分集：Macro diversity is a operation state in which a User Equipment simultaneously has
15、radio links with two or more UTRAN access points for the sole aim of improving quality of the radio connection or providing seamless 活动集：“Active Set”Set of radio links simultaneously involved in a specific communication service between an User Equipment and a UTRAN access point软切换相关概念软切换相关概念45Node B
16、RNCAirBridge AirBridgeAirBridge AirBridgeAirBridge AirBridge软切换流程示意图软切换流程示意图46同频 不同码 Rake 接受/分集合并Node BRNCAirBridge AirBridgeAirBridge AirBridgeAirBridge AirBridge软切换流程示意图软切换流程示意图47同频 不同码RNC 分集合并Node BRNCAirBridge AirBridgeAirBridge AirBridgeAirBridge AirBridge软切换流程示意图软切换流程示意图48同频 不同码SRNC 分集合并，DRNC
17、透传n Serving 与drift 是通过UE 来区分的Node BAirBridge AirBridgeAirBridge AirBridgeAirBridge AirBridgeServing RNCDrift RNC软切换流程示意图软切换流程示意图(SRNC-DRNC)(SRNC-DRNC)49Node BAirBridge AirBridgeAirBridge AirBridgeAirBridge AirBridgeServing RNCRNC软切换流程示意图软切换流程示意图(SRN(SRN迁移迁移)50软切换前软切换后软切换示意图CNSRNCNodeB NodeBCNSRNCNod
18、eB NodeBCNSRNCNodeB NodeB软切换中软切换流程示意图（软切换流程示意图（RNCRNC内）内）51Decision to setupnew RL7.DCCH:Active Set Update Complete 6.DCCH:Active Set Update CommandUE Node B(new)SRNCNBAP1.Radio Link Setup RequestNBAPNBAP2.Radio Link Setup ResponseNBAP3 ALCAP Iub Data Transport Bearer SetupStart RX descriptionDCH-FP
19、4.Downlink SynchronisationDCH-FPDCH-FP5.Uplink SynchronisationDCH-FPStart RX descriptionRRCRRCRRCRRC软切换流程（软切换流程（RNCRNC内内add branchadd branch）52Decision to deletea RL2.DCCH:Active Set Update Complete 1.DCCH:Active Set Update CommandUE Node B(old)SRNCNBAP3.Radio Link Deletion RequestNBAPNBAP4.Radio Li
20、nk Deletion ResponseNBAPRRCRRCRRCRRCStop RX and Tx5 ALCAP Iub Transport Bearer release软切换流程（软切换流程（RNCRNC内内del branchdel branch）53软切换前软切换后无线链路同时增加与删除CNSRNCRNCNodeBNodeB NodeBCNSRNCRNCNodeBNodeB NodeB软切换流程示意图（跨软切换流程示意图（跨RNCRNC）547.Uplink SynchronisationRNSAP RNSAP1.Radio Link Setup RequestStart TX des
21、criptionRNSAP RNSAP4.Radio Link SetupResponseNBAPNBAP2.Radio Link Setup RequestNBAPNBAP3.Radio Link Setup ResponseStart RX descriptionDecision to setupnew RL andrelease old RLNBAP 10.Radio Link Deletion RequestNBAPNBAP11.Radio Link Release ResponseStop RX and TX12.ALCAP Iub Data Transport Bearer Rel
22、easeRRC RRC9.DCCH:Active Set Update CompleteRRC RRC 8.DCCH:Active Set Update CommandRadio Link Addition&DeletionNBAPUENode BDrift RNSNode BServing RNSDrift RNC Serving RNCALCAP Iur Bearer Setup 5.ALCAP Iub Data Transport Bearer SetupDCH-FPDCH-FPDCH-FPDCH-FP6.Downlink Synchronisation软切换流程（跨软切换流程（跨RNC
23、RNC）55硬切换前硬切换后无线链路不能够同时保存CNSRNCNodeB NodeBCNSRNCNodeB NodeB硬切换流程示意图（硬切换流程示意图（RNCRNC内）内）56UE Node BSourceNode BTargetSRNC8.DCCH:Physical Channel Reconfiguration Complete6.DCCH:Physical Channel Reconfiguration1.Radio Link Setup Request2.Radio Link Setup Response9.Radio Link Deletion Request10.Radio Li
24、nk Deletion Response3 ALCAP ub Data Transport Bearer Setup7.Radio Link Failure IndicationRRC RRCNBAPNBAPNBAPRRCRRCNBAPNBAPNBAP NBAPDecide to handoverStart RxStart TxDCH-FP4.Downlink SynchronisationDCH-FPDCH-FP5.Uplink SynchronisationDCH-FPNBAPNBAPNBAP11.ALCAP Iub Data Transport Bearer Release硬切换流程（硬
25、切换流程（RNCRNC内）内）57硬切换前 硬切换后无线链路不能够同时保存CNSRNCRNCNodeB NodeBCNSRNCRNCNodeB NodeB硬切换流程示意图（跨硬切换流程示意图（跨RNCRNC）58RNSAP RNSAP1.Radio Link Setup RequestUENode B SourceNode BTargetRNCSourceRNCTargetSRNCRRCRRC10.DCCH:Physical Channel Reconfiguration CompleteRRC7.DCCH:Physical Channel ReconfigurationRRC6.ALCAP
26、Iur Data Transport Bearer Setup NBAP NBAP2.Radio Link Setup RequestNBAP NBAP3.Radio Link Setup ResponseNBAP NBAP12.Radio Link Deletion RequestNBAP NBAP13.Radio Link Deletion Response4.ALCAP ub Data Transport Bearer Setup14.ALCAP Iub Data Transport Bearer ReleaseRNSAP RNSAP15.Radio Link Deletion Resp
27、onse16.ALCAP Iur Data Transport Bearer ReleaseRNSAP5.RL Setup Response RNSAPRNSAP11.Radio Link Deletion RequestRNSAPNBAP NBAP8.Radio Link Failure IndicationRNSAPRNSAP9.Radio Link Failure Indication硬切换流程（跨硬切换流程（跨RNCRNC通过通过 IurIur接口）接口）59释放过程一般由CN 发起；当然在UE 异常情况下，SRNC 也可以请求释放。首先释放UE 的连接，然后再释放与NodeB 的连接
28、。RRC 释放，就是呼叫的结束。RRCRRC释放流程（释放流程（DCHDCH）60当释放使用公共信道的UE 时，可以发现SRNC 只要直接释放UE 就可以了，而无需释放NodeB 的资源，当然也没有数据承载释放。RRCRRC释放流程（释放流程（CCCHCCCH）61第三章第三章 基本信令流程基本信令流程l l 呼叫总体流程 呼叫总体流程l l 网络启动流程 网络启动流程l l UE UE 登记流程 登记流程l l 呼叫流程及软、硬切换流程 呼叫流程及软、硬切换流程l l 连接移动性管理流程 连接移动性管理流程62l 小区更新流程l URA 更新流程l 系统间切换流程l SRNC Relocat
29、ion 流程连接移动性管理流程连接移动性管理流程63l 前 向 切 换（Forward Handover）是UE 发 起 的 切 换，包 括CELL UPDATE 和URA UPDATE 过 程。其 中，URA UPDATE 过 程 只 用 于处 于URA_PCH 状 态 的UE 进 行URA 重 选，以 及 检 查RRC 连 接 是 否正常。l 对于CELL_FACH 和CELL_PCH 状态的UE 小区重选 处 于SA(Service Area)，定 时 器T305 超 时（此 定 时 器 在 广 播 的系统信息中定义）l 对于CELL_PCH 和URA_PCH 状态的UE 需要上传数据时
30、（进入CELL_FACH 状态）当在PCCH 上接收到寻呼消息时，发起小区更新 CELL UPDATE 过 程 还 可 用 来 重 建RLC实 体 不 可 恢 复 的 错 误（丢失连接），以及监视RRC 连接的状态。前向切换前向切换64UEDRNCSourceDRNCTargetSRNCRNSAPRNSAP8.Common Transp.Channel Resources ReleaseRNSAP RNSAP2.Uplink Signalling TransferIndicationRNSAP3.Common Transp.Channel ResourcesInitialization Req
31、uestRNSAPRRC1.CCCH:Cell UpdateRRC-relayRRC6.DCCH:Cell Update ConfirmRRCRRC7.DCCH:RNTI Relocation CompleteRRCRNSAP RNSAP4.Common Transp.Channel Resourcesinitialization Response5.ALCAP Iur bearer setup小区更新流程小区更新流程65UETargetRNC5.CCCH:URA Update ConfirmSourceRNC2.Uplink Signalling Transfer IndicationSer
32、vingRNCnew C-RNTI,D-RNTI,UL message1.CCCH:URA UpdateU-RNTI,URA update causeRRC-relay RRC3.Decision Not toperform SRNSrelocation RRC RRC-relayRNSAPRNSAP4.Downlink Signalling Transfer RequestRNSAPRNSAPURAURA更新流程更新流程66MAP/E MAP/E2.PrepareHandoverBSSMAP BSSMAP4.Handover Reuqest AckRANAP RANAP13.Iu Relea
33、seCompleteBSSMAP BSSMAP3.Handover RequestMAP/E MAP/E5.Prepare Handover ResponseRANAP RANAP6.Relocation CommandBSSMAP BSSMAP8.Handover DetectBSSMAP BSSMAP10.Handover CompleteMAP/E MAP/E11.Send End Signal RequestMAP/E MAP/E14.Send End Signal ResponseRANAP RANAP1.Relocation RequiredUE Node BRNCServing
34、CN MSC BSC BTSRRC7.DCCH:Inter-System Handover CommandRRCRR9.Handover CompleteRRRANAP RANAP12.Iu Release Command硬切换流程（硬切换流程（UMTS-GSMUMTS-GSM）67RANAP RANAP3.RelocationRequestBSSMAP BSSMAP1.HandoverRequiiedRANAP RANAP4.RelocationRequest AckMAP/E MAP/E5.Prepare HandoverResponseMAP/E MAP/E2.PrepareHandov
35、erBSSMAP BSSMAP6.HandoverCommandMAP/E MAP/E11.Send End SignalRequestBSSMAP BSSMAP12.ClearCommandBSSMAP BSSMAP13.ClearCompleteRANAP RANAP10.Relocation CompleteUE Node B RNCTargetCN MSC BSC BTSMAP/E MAP/E14.Send End SignalResponseRRC9.DCCH:Handover CompleteRRCRR7.Handover CommandRRRANAP RANAP8.Relocat
36、ionDetect硬切换流程（硬切换流程（GSM-UMTSGSM-UMTS）68UECN2.UE 接入GPRS 系统中ServingRNCRANAP RANAP4.Iu Release CommandRANAP RANAP4.Iu Release CompleteGPRS1.UE 与RNC 断开连接3.系统间信息交换，数据传递小区重选流程（小区重选流程（UMTS-GPRSUMTS-GPRS）69UEServingRNC1.UE 接入RNC 系统中CN2.与CN 建立信令连接3.用户面承载建立GPRS4.系统间信息交换，数据传递小区重选流程（小区重选流程（GPRS-UMTSGPRS-UMTS）70SRNC RelocationSRNC Relocation流程流程71本章小结本章小结l 本章主要介绍了RAN 侧的基本信令流程。掌握了这些基本信令流程，对后续学习CN 侧的信令流程将有很大的帮助。72附录资料附录资料73