3G培训之6WCDMA无线

1WCDMA系统无线接入网络介绍——RANIx和高层协议3G培训资料之五（第二部分）2目录1、Ix(Iub、Iu和Iur)接口2、无线通信协议分层介绍3、呼叫、切换和功率控制流程31、Ix(Iub、Iu和Iur)接口4RNSRNCRNSRNC核心网络（CN）NodeBNodeBNodeBNodeBIuIuIurIubIubIubIubUEUEUuUuWCDMA无线接入网络系统（RAN）由一组通过Iu连到核心网（CN）的无线网络子系统（RNS）组成。一个RNS由一个基站控制器（RNC）和一个或多个基站NodeB组成。RNC和NodeB之间通过Iub接口连接。UE通过空中接口（Uu）接入RNS。无线接入网络总体描述5RNC负责管理控制同一RNS内的小区资源，为移动用户提供接入控制和无线资源分配功能，并为控制信令和各种业务提供无线接入承载。NodeB可处理1个或多个小区，包含可选的宏分集功能，通过空中接口Uu与移动终端接口。NodeB和RNC功能回顾6Ix接口综述Ix接口包含Iub，Iur，Iu三大接口，分别用于NodeB和RNC，RNC和RNC，以及RNC和CN之间的互连，并支持业务数据流和信令流在其上的传输。与GSM不同，Ix接口都是开放的接口。Ix在协议结构上分为无线网络层和传输网络层。无线网络层实现所有与WCDMA无线接入网络相关的功能，传输网络层实现一种标准传输技术，与无线网络层特定功能无关。3GPPIx接口协议结构如下图。7Ix协议结构图应用协议数据流ALCAP(s)传输网络层物理层信令承载传输用户网络面控制面用户面传输用户网络面传输网络控制面无线网络层信令承载数据承载8Iub接口Iub为RNC和NodeB之间的开放接口，控制面应用协议是NBAP，用户面处理协议为Iub-FP。Iub接口在WCDMA无线接入网中的地位类似于GSMBSS中的Abis口，它实现如下功能：Iub接口传输资源管理NodeB逻辑操作维护特定操作维护传输的实现系统信息管理公共信道传输管理专用信道传输管理共享信道传输管理定时与同步管理NBAP协议由一组为完成以上功能而设计的RNC与NodeB之间消息交互流程组成。Iub-FP协议是一种数据传输帧协议。该协议按空中接口（Uu）的传输时间间隔（TTI）将传输信道上数据块组帧，由传输网络层传输到Iub接口的对端，或从传输网络层接收数据帧，按协议规范帧为传输块。9目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下，NodeB与RNC之间一般采用以下两种物理传输方式：E1（含IMA方式）STM-1光传输在逻辑上，Iub接口采用ATMPVC来承载控制面消息（AAL5）和用户面数（AAL2）。Iub接口10Iu接口Iu为RNC和CN之间的开放接口，控制面应用协议是RANAP，用户面处理协议为Iu-UP。Iu接口包括两个域：Iu-CS和Iu-PS。Iu-CS域连接RNC和CN的电路域，为电路数据业务如话音、ISDN数据业务提供传输承载；Iu-PS为RNC与CN之间的分组数据业务如IP、X.25等提供传输承载。CoreNetwork(CN)UTRANRNCCSDomainPSDomainNodeBNodeBNodeBNodeBRNCIuInterface“Iu-PS”“Iu-CS”11Iu接口在WCDMA无线接入网中的地位类似与GSM中的A接口，它具有如下功能：无线接入承载（RAB）管理无线资源管理速率适配Iu链路管理Iu用户面管理移动性管理安全性管理业务及网络接入功能RANAP协议由一组为完成以上功能而设计RNC与CN之间消息交互流程组成。Iu-UP协议用于传输与RAB关联的数据流，支持两种传输方式：透明传输方式和预定义SDU大小支持模式。Iu接口12目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下，CN与RNC之间一般采用SDH传输如：STM-1/STM-4/STM-16等。由于CN存在CS和PS两个域，CS数据采用PVC+AAL2方式承载；PS数据采用IPOA+GTP-U方式传送分组数据。RNC和CN之间的信令连接由SCCP链路承载。Iu接口13Iur接口Iur为具有相邻小区的两个RNC之间的开放接口，控制面应用协议是RNSAP，用户面处理协议为Iur-FP。在WCDMA无线接入网中引入一个开放的接口-Iur的主要目的是当一个与网络处于连接态的UE在不同小区（可以属于不同RNC）之间移动时由无线接入网络（多个RNS组成）通过该接口传递信令和数据来跟踪和保持该UE的各种信息（UE上下文）和数据通路，而不是频繁地由UE和CN重新建立连接，即CN尽可能只关心业务本身而不关心UE在无线接入网中的位置。目前，在传输层采用ATM传输技术的情况下，RNC之间一般采用STM-1光传输。两个RNC可以物理直联，也可以通过CN成网。142、无线通信协议分层介绍15Uu（空中接口）总体描述L3controlcontrolcontrolcontrolLogicalChannelsTransportChannelsC-planesignallingU-planeinformationPHYL2/MACL1RLCDCNtGCL2/RLCMACRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCDuplicationavoidanceUuSboundaryBMCL2/BMCRRCcontrolPDCPPDCPL2/PDCPDCNtGC空中接口协议结构16无线资源控制层（RRC）是层3（L3）最下面的一个子层，属于控制面。它与每个下层协议实体（PDCP、BMC、RLC、MAC和PHY）之间都存在一个控制服务接入点（SAP）。RRC通过这些控制SAP配置和控制这些下层协议实体。因此RRC是整个空中接口协议的控制核心。L2包括PDCP、BMC、RLC、MAC，其中PDCP、BMC仅位于用户面，RLC被分成控制面和用户面两部分。RLC与MAC之间的SAP体现为逻辑信道；MAC与物理层之间的SAP体现为传输信道。若以Uu接口为分界线，两端的协议栈功能是不对称的。这里只讨论Uu接口的RRC、RLC和MAC层无线接入网侧（网络侧）协议栈，其它层如L3的CC|、MM、PDCP、BMC、物理层协议以及所有协议UE侧另作介绍。Uu（空中接口）总体描述17RRC层介绍RRC是Uu接口的核心，它负责对整个空中接口资源的分配和控制，负责对下层协议直接控制。RRC在NodeB和RNC上都有分布，但完成的功能有所不同。RRC主要有以下几部分的功能：系统广播和通知无线资源分配移动性管理测量的管理和控制系统接入和拥塞控制对下层协议的配置和控制18RRC消息流程分为以下几类：RRC连接管理流程，包括：系统信息广播流程、UE寻呼流程和信令连接流程;无线承载控制流程，包括：无线承载、传输信道和物理信道的控制流程;RRC移动性管理流程，包括：小区更新、URA更新和硬切换等流程;测量流程;通用流程。UEUTRANRRCREQUESTMESSAGERRCREPLYMESSAGERRC层介绍19无线资源管理策略从本质上说，WCDMA是一个自干扰系统，影响系统接入能力的最重要的是码资源和发射功率两种无线资源。因此，对于商用WCDMA系统来说，无线资源管理策略尤其重要。无线资源管理的策略包括：切换策略，包括软切换和硬切换。接纳控制，避免系统性能严重下降。无线承载控制，动态进行信道配置和切换。码资源分配策略。功率控制算法。20L2介绍---RLCRLC由三种模式的实体组成：透明模式实体、非确认模式实体和确认模式实体。Transm.Tr-EntityTransmissionbufferSegmentationTr-SAPBCCH/PCCH/CCCH/DTCHReceivingTr-EntityReceiverbufferReassemblyBCCH/PCCH/CCCH/DTCHTr-SAPRadioInterfaceTransm.UM-EntityTransmissionbufferUM-SAPReceiverUM-EntityReceiverbufferUM-SAPRadioInterfaceSegmentation&ConcatenationCipheringAddRLCheaderReassemblyDecipheringRemoveRLCheaderBCCH/PCCH/CCCH/DCCH/DTCHBCCH/PCCH/CCCH/DCCH/DTCH透明模式非确认模式21TransmissionbufferRetransmissionbuffer&mangementMUXSetfieldsinRLCHeader(e.g.setpollbits).OptionallyreplacePADwithpiggybackedinformation.RLCControlUnitReceivedacknowledgementsAcknowledgementsDCCH/DTCHAM-SAPDCCH/DTCHDCCH/DTCHAM-EntityDemux/Routing[F.F.S]DCCH/DTCHDCCH/DTCHDCCH/DTCHReceiverbuffer&RetransmissionmanagementTransmittingSideReceivingSideSegmentation/ConcatenationCipheringAddRLCheaderReassemblyDecipheringRemoveRLCheader&ExtractPiggybackedinformationPiggybackedstatus确认模式1．RLC连接建立/释放2．透明数据传输业务分段和重组用户数据传送3．非确认数据传输业务分段和重组串接用户数据传送4．确认数据传送业务分段和重组串接用户数据传送纠错高层PDU顺序传送重复检测流量控制协议错误检测和恢复5．服务质量（QoS）设定6．不可恢复错误通知7．高层消息多点传送RLC向上层提供的服务22信道结构介绍SCCH(BCCHPCCHDCCHDCCHCCCH控制信道DTCH业务信道ODCCHOCCCHODTCHCTCHSHCCH逻辑信道结构传输信道结构RACHFACHDSCHDSCH控制CPCHUSCH公共信道DCH专用信道ORACHBCHFAUSCHODCHPCH23信道结构介绍逻辑信道位于RLC和MAC层之间，属于控制面传输控制信令消息的逻辑信道称为控制逻辑信道；位于用户面传输用户业务数据的逻辑信道为业务逻辑信道。传输信道位于MAC层和物理层之间，分为公共传输信道和专用传输信道。公共传输信道为小区内所有UE共同使用；专用传输信道仅为特定UE使用。24L2介绍---MACFACHRACHDCCHDTCHDTCHDSCHMACControlIurorlocalMACControlDCHDCHMAC-dUSCHTDDonlyMAC-shMAC-cCPCHFDDonlyCCCHCTCHBCCHSHCCHTDDonlyPCCHFACHPCH右图说明了UTRAN侧MAC实体的互连关系。相应于小区内每一个UE存在一个MAC-d，每一个MAC-d又与小区的MAC-sh和MAC-c相关。MAC-c和MAC-sh位于控制RNC（controllingRNC），MAC-d位于服务RNC（servingRNC）。MAC控制SAP用于RRC向UE所属MAC实体传送控制信息。25CTCHFACHMAC-ctoMAC–dRACHMAC–ControlCPCH(FDDonly)CCCHFlowControlMAC-c/MAC-dFACHUEIdMUXTCTFMUXBCCHSHCCCHPCCHPCHTFCselectionScheduling/PriorityHandling/CTCH:CB-SchedulingDCCHUEDTCHDTCHDCHDCHMAC-dtoMAC-ctoMAC-shC/TMUX/PrioritysettingMAC-ControlFAUSCH