WCDMA基本信令流程

WCDMAWCDMA基本信令流程基本信令流程朱佳佳中讯邮电咨询设计院有限公司中讯邮电咨询设计院有限公司5/4/20245/4/20245/4/20245/4/2024一一二二信令基础信令基础基本业务流程基本业务流程内容提要内容提要2UMTS接口通用协议模型接口通用协议模型物理层物理层信令承载信令承载ALCAP应用协议应用协议无线网络层无线网络层传输网络层传输网络层 控制面控制面 传输网络控制面传输网络控制面用户面用户面数据流数据流数据承载数据承载信令承载信令承载 传输网络用户面传输网络用户面 传输网络用户面传输网络用户面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、甚至一个平面内的所有层可以改变。协议版本协议层、甚至一个平面内的所有层可以改变。NBAPRANAPRNSAPATMIPIPOAIuUPFPMAC RLC PDCPATMIPOAATMIPIPOA3NBAPL1L1MACRLCRRCMM/GMMCCSMNBAPTransport LayerTransport LayerTransport LayerMACRLCRRCRANAPRANAPMM/GMMCCSMUuUENode BRNCCNIubIuTransport LayerUMTS控制面协议栈控制面协议栈非接入层主要功能包括位置区非接入层主要功能包括位置区/路由区更新、路由区更新、PDP上下文上下文 激活、激活、鉴鉴权加密等权加密等接入层是接入层是RNC、NodeB需要处理的信令，主要功能包括需要处理的信令，主要功能包括RRC连接建立、连接建立、UE和核心网之间的信令建立、和核心网之间的信令建立、RAB建立、呼叫释放、切换等建立、呼叫释放、切换等4移动台工作模式移动台工作模式UEUE存在着两个基本的运行模式：空闲模式和连接模式。存在着两个基本的运行模式：空闲模式和连接模式。u 空闲模式：UE与网络之间不存在RRC连接。u连接模式：UE与网络之间存在RRC连接 判别UE处于空闲模式或是连接模式的标准：UE与网络之间是否存在RRC连接。5UE工作模式工作模式 CELL_DCH状态u 连接模式：UE与UMTS之间存在RRC连接。l在上下行给UE分配了一个专用物理信道；l根据UE当前的激活集可以知道UE所在的小区；CELL_FACH状态l网络没有给UE分配专用信道资源lUE连续监听一个下行FACH信道；l上行方向上UE分配一个公共信道进行数据传输(一般是随机接入信道)；l网络知道UE所在的具体小区6UE工作模式工作模式 CELL_PCH状态状态l网络没有为UE分配专用信道，不能有任何上行的活动。lUE使用非连续接收(DRX)技术来省电l网络知道UE所在的小区 URA_PCH状态状态l没有为UE分配专用信道，不能有任何上行的活动。lUE使用非连续接收(DRX)技术来省电l网络知道UE所在URA区域，其中URA区域是一个或者多个小区组合的逻辑概念7UE的业务状态转换的业务状态转换驻留在UTRAN小区Cell_DCHCell_FACHCell_PCHURA_PCH连接模式GSM 连接模式GPRS 连接模式驻留在GSM/GPRS小区系统间切换小区重选空闲模式RRC连接建立RRC连接释放uUE在空闲模式下，通过RRC连接，能直接进入CELL_DCH或者Cell_FACH状态，不能直接进入URA_PCH和CELL_PCH状态uCELL_DCH状态下，是可以直接进入CELL_FACH、CELL_PCH/URA_PCH状态uURA_PCH状态和CELL_PCH状态不能直接迁移到CELL_DCH状态，必须通过CELL_FACH状态中转8一一二二信令基础信令基础基本呼叫流程基本呼叫流程内容提要内容提要9呼叫整体流程呼叫整体流程开机开机搜索小区搜索小区位置更新位置更新待机待机RRC连接建立连接建立NAS连接建立连接建立切换切换小区小区URA更新更新状态转换状态转换RBRAB修改修改RAB建立建立连接释放连接释放主叫主叫/被叫被叫10UE在空闲模式的动作在空闲模式的动作n进行小区的选择和重选，依据是什么？n进行小区重选时，需要测量邻小区的信号，邻区信息从哪里得到？n可能进行随机接入过程，随机接入过程的初始参数从哪里得到？n空闲模式和连接模式的一些关键的定时器信息、DRX周期等参数从哪里得到？11系统广播消息流程系统广播消息流程UEUtranSystemInformationBlock Type1SystemInformationBlock Type3-SystemInformationBlock Type11SystemInformationBlock Type512呼叫整体流程呼叫整体流程位置登记位置登记待机待机RRC连接建立连接建立NAS连接建立连接建立切换切换小区小区URA更新更新状态转换状态转换RBRAB修改修改RAB建立建立连接释放连接释放主叫主叫/被叫被叫开机、小区开机、小区搜索搜索13RRC连接建立前的随机接入过程连接建立前的随机接入过程消息内容？UE以较小初始的发射功率向基站发送前导序列，如果基站没有回应的话，间隔一定时间，功率按一定步长增大发送，直到收到基站下行AICH确认14RRC建立流程建立流程Initial UE identity,Establishment cause1.RRC Connection Request UENode-BRNCRRCRRCUL/DL SF code,UL/DL scrambling code,power control info 6.RRC Connection Setup RRCRRCIntegrity information,ciphering information,UE Capability7.RRC Connection Setup Complete RRCRRC2.Allocate RNTI Select L1 and L2 parametersNBAPNBAP3.RL Setup Request-NBAPNBAP4.RL Setup Response-5.ALCAP 建立和同步如果RRC连接建立在专用信道上15呼叫整体流程呼叫整体流程位置更新位置更新待机待机RRC连接建立连接建立NAS连接建立连接建立切换切换小区小区URA更新更新状态转换状态转换RBRAB修改修改RAB建立建立连接释放连接释放主叫主叫/被叫被叫开机、小区开机、小区搜索搜索16直传消息流程直传消息流程UECNSRNC Node-BRANAPRANAP1.Direct TransferCN Domain Indicator,NAS PDURRCRRC2.Downlink Direct Transfer NAS messageRANAPRANAP2.Direct TransferCN Domain Indicator,NAS PDURRCRRC1.Uplink Direct Transfer CN node indicator,NAS messageRRCRRCInitial Direct Transfer CN node indicator,NAS messageRANAPRANAPInitial UE MessageSCCP:Connection requestCN Domain Indicator,NAS PDUSCCPSCCPCC(success)初始化直传消息下行直传上行直传174.Security Mode Complete3.Security Mode Control鉴权和安全模式鉴权和安全模式UERNSCN1.Downlink Direct Transfer(Authentication Request)2.Uplink Direct Transfer(Authentication Response)RRC连接建立连接建立初始化直传消息建立与初始化直传消息建立与CN的信令链路的信令链路呼叫建立呼叫建立18呼叫建立呼叫建立UERNSCN2.Downlink Direct Transfer(Call Proceeding)RRC连接建立连接建立1.Uplink Direct Transfer(Call setup)3.RAB建立建立4.Downlink Direct Transfer(Alerting)5.Downlink Direct Transfer(Connect)6.Uplink Direct Transfer(Connect Acknowledge)开始通话开始通话建立与建立与CN的信令链路的信令链路鉴权加密鉴权加密语音业务：无线和核心网控制面通道打通19呼叫整体流程呼叫整体流程位置更新位置更新待机待机RRC连接建立连接建立NAS连接建立连接建立切换切换小区小区URA更新更新信道信道重配置重配置RBRAB修改修改RAB建立建立RRC连接释放连接释放主叫主叫/被叫被叫开机、小区开机、小区搜索搜索20 RAB的建立流程的建立流程UECNRNC Node-BRANAPRANAP1.RAB Assignment RequestTraffic class,MBR,GBR,THP/ARP2.ALCAP Iu Data Transport Bearer Setup3.Radio Link Recongration procedureRRCRRC5.Radio Bearer SetupDL OVSF Code,UL SF,Max UL Power,BLER Target for DL Power ControlRRCRRC6.Radio Bearer Setup Complete-RANAPRANAP7.RAB Assignment Response-In case of RB establishment In case of RB establishment on DCHon DCH4.ALCAP Iub Data Transport Bearer SetupRAB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。21n根据RAB建立前RRC连接状态与RAB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连接建立在DCH上，RAB建立后RRC连接还是建立在DCH上；CCH-DCH:RAB建立前RRC建立CCH，RAB建立后RRC连接建立在DCH；CCH-CCH:RAB建立前RRC使用CCH，RAB建立后RRC使用CCH。RAB的建立流程的建立流程22DCH-DCH的的RAB建立建立n 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n二者的区别在于NodeB与UE接收到SRNC下发的配置消息后，能否立即启用新的配置参数 23同步同步DCH-DCH的的RAB建立建立n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。24同步同步DCH-DCH的的RAB建立信令建立信令nDCH-DCH同步重配置无线链路RAB建立流程如图25RAB建立流程建立流程(DCH-DCH,异步异步)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。26CCH-DCHn 当当RRCRRC连接建立在连接建立在CCHCCH时，时，RNCRNC根据根据RABRAB指配消息中的指配消息中的QoSQoS参数，可参数，可以将指配的以将指配的RABRAB建立在建立在DCHDCH上。此时需要将上。此时需要将RRCRRC连接状态从连接状态从CCHCCH改变改变为为DCHDCH。27CCH-CCH28呼叫建立呼叫建立-主叫主叫UERNSCN2.Downlink Direct Transfer(Call Proceeding)RRC连接建立连接建立1.Uplink Direct Transfer(Call setup)3.RAB建立建立4.Downlink Direct Transfer(Alerting)5.Downlink Direct Transfer(Connect)6.Uplink Direct Transfer(Connect Acknowledge)开始通话开始通话初始化直传消息建立与初始化直传消息建立与CN的信令链路的信令链路鉴权加密鉴权加密被叫摘机29UE被叫被叫UERNS被叫被叫MSC3.RRC连接建立连接建立6.RRC DT(Setup)4 CN信令链路建立信令链路建立5.鉴权和安全模式鉴权和安全模式7.RRC DT(Call Confirm)8.RAB建立建立1.Paging 2.Paging 9.RRC DT(Alerting)10.RRC DT(Connected)12.通话过程通话过程11.RRC DT(Connect ACK)30CS 呼叫端到端流程呼叫端到端流程31PS 呼叫流程呼叫流程32呼叫整体流程呼叫整体流程位置更新位置更新待机待机RRC连接建立连接建立NAS连接建立连接建立切换切换小区小区URA更新更新状态转换状态转换RBRAB修改修改RAB建立建立RAB/RRC连接释放连接释放主叫主叫/被叫被叫开机、小区开机、小区搜索搜索33RAB修改流程修改流程n当UE业务切换或速率调整时，CN将重配置业务信道以支持业务QoS的改变，RAB修改用于完成该过程。n与RAB建立和释放过程对应，可以将RAB的修改流程分成以下四种情况：DCH-DCH，修改RAB前RRC使用DCH，修改后RRC使用DCH；CCH-CCH，修改RAB前RRC使用CCH，修改后RRC使用CCH；CCH-DCH，修改RAB前RRC使用CCH，修改后RRC使用DCH；DCH-CCH，修改RAB前RRC使用DCH，修改后RRC使用CCH。nRAB的修改实际上是用户面业务的参数，如速率等发生改变。34RAB修改流程修改流程n这里只介绍DCH-DCH RAB修改情况，其它情况可以类推。n 与RAB建立过程类似，DCH-DCH RAB修改可以分为以下两种情况：同步重配置无线链路异步重配置无线链路n这里只介绍同步配置无线链路RAB修改情况。DCH-DCH同步重配置无线链路RAB修改流程如图所示。35RAB修改流程修改流程36呼叫整体流程呼叫整体流程位置更新位置更新待机待机RRC连接建立连接建立NAS连接建立连接建立切换切换小区小区URA更新更新状态转换状态转换RBRAB修改修改RAB建立建立RAB/RRC连接释放连接释放主叫主叫/被叫被叫开机、小区开机、小区搜索搜索37呼叫释放呼叫释放n 呼叫释放流程分为两种类型：UE主动发起的释放核心网发起的释放但最终的资源释放过程都是由CN发起的。nCN决定进行呼叫释放后，向SRNC发送Iu释放命令消息IU RELEASE COMMAND。SRNC收到该释放命令后，过程如下：进行Iu信令连接的释放；进行Iu接口用户面传输承载的释放；进行RRC连接的释放。38呼叫释放呼叫释放-RAB释放释放nRAB释放也是CN发起由UMTS完成的功能，同样，可以将RAB的释放流程分成以下三种情况：DCH-DCH，释放RAB前RRC使用DCH，释放后RRC使用DCH；CCH-CCH，释放RAB前RRC使用CCH，释放后RRC使用CCH；DCH-CCH，释放RAB前RRC使用DCH，释放后RRC使用CCH。n这里只介绍DCH-DCH RAB释放情况，其它情况可以类推。与RAB建立过程类似，在无线接口上，DCH-DCH RAB释放可以分为以下两种情况：同步重配置无线链路异步重配置无线链路n这里只介绍同步配置无线链路RAB释放情况，异步重配置无线链路RAB释放情况，可以根据Iub接口异步重配置无线链路过程类推。39呼叫释放呼叫释放-RAB释放释放40呼叫释放呼叫释放-RRC连接释放连接释放nRAB释放后，SRNC会判断系统中是否还存在由相同RRC承载的RAB。如果RRC承载的全部RAB已全部被释放，则释放RRC连接。nRRC连接释放就是释放UE和UTRAN之间的信令链路以及全部无线承载，经过RRC连接释放过程，无线接口上将释放所有与UE相关的信令连接。n根据RRC连接所占用的资源情况，可进一步划分为两类：释放建立在专用信道上的RRC连接、释放建立在公共信道上的RRC连接 41释放建立在专用信道上的释放建立在专用信道上的RRC连接连接释放建立在公共信道上的RRC连接无3、4、542语音业务释放流程语音业务释放流程43呼叫整体流程呼叫整体流程位置更新位置更新待机待机RRC连接建立连接建立NAS连接建立连接建立切换切换小区小区URA更新更新状态转换状态转换RBRAB修改修改RAB建立建立RRC连接释放连接释放主叫主叫/被叫被叫开机、小区开机、小区搜索搜索44切换的分类切换的分类n软切换软切换：n同一个同一个NodeB不同扇区间的更软不同扇区间的更软切换切换n同一个同一个RNC不同不同NodeB间的软切间的软切换换 n有有Iur接口的跨接口的跨RNC间的的软切换间的的软切换 n硬切换硬切换n不同载频间的硬切换不同载频间的硬切换n同一载频下的硬切换（强制性硬同一载频下的硬切换（强制性硬切换）切换）n系统间硬切换（如与系统间硬切换（如与GSM之间）之间）n不同模式间硬切换（如不同模式间硬切换（如FDD与与TDD之间）之间）NodeB 3Cell 4SRNCDRNCNodeB 2Cell 2Cell 3NodeB 1Cell 1UMTS Carrier 1BTS 1Cell 1BSCGSM/GPRS Softer HOSoft HOSoft HO inter-RNC2G to 3G HHO3G to 2G HHO更软切换RNC内的软切换2G到3G的系统间切换图例图例UMTS Carrier xInter-Frequency HHORNC间的软切换3G到2G的系统间切换异频硬切换45切换的基本流程切换的基本流程1.1.测量控制命令测量控制命令3.3.测量报告测量报告5.5.切换命令切换命令2.UE2.UE根据测量控制命根据测量控制命令开启相应测量令开启相应测量4.UTRAN4.UTRAN根据测量报根据测量报告进行切换判决告进行切换判决6.UE6.UE根据切换命令执根据切换命令执行切换行切换46UENode-B SRNCRRCRRC1.Measurement ControlNBAPNBAP4.RL Setup Request-RRCRRC7.Active Set Update Complete NBAPNBAP5.RL Setup Response-3.Decision to setup new RL软切换无线链路增加软切换无线链路增加RRCRRC6.Active Set Update RRCRRC2.Measurement Report(一般是A)RRCRRC.Measurement Control47UENode-B SRNCRRCRRC1.Measurement ControlNBAPNBAP6.RL deletion Request-RRCRRC5.Active Set Update Complete NBAPNBAP7.RL deletion Response-3.Decision to delete old RL软切换无线链路删除软切换无线链路删除RRCRRC4.Active Set Update RRCRRC2.Measurement Report(一般是B)RRCRRC.Measurement Control48UENode-B SRNCRRCRRC1.Measurement ControlRRCRRC6.Active Set Update Complete 3.Decision to setup new RLand delete old RL软切换无线链路替换软切换无线链路替换RRCRRC5.Active Set Update RRCRRC2.Measurement Report(一般是C)RRCRRC8.Measurement Control4.Radio Link Setup procedure7.Radio Link deletion procedure49呼叫整体流程呼叫整体流程位置更新位置更新待机待机RRC连接建立连接建立NAS连接建立连接建立切换切换小区小区URA更新更新信道重配置信道重配置RBRAB修改修改RAB建立建立RRC连接释放连接释放主叫主叫/被叫被叫开机、小区开机、小区搜索搜索50UENode-B SRNCNBAPNBAP4.RL deletion Request-RRCRRC3.Radio Bearer/Physical Channel Reconfigration completeNBAPNBAP5.RL deletion Response-1.决定转换到 CELL_FACH状态状态迁移流程状态迁移流程CELL_DCH-CELL_FACHRRCRRC2.Radio Bearer/Physical Channel Reconfigration 6.ALCAP传输承载 释放51UENode-B SRNCNBAPNBAP2.RL setup Request-RRCRRC6.Radio Bearer/Physical Channel Reconfigration CompleteNBAPNBAP3.RL setup Response-1.决定转换到 CELL_DCH状态状态迁移流程状态迁移流程CELL_FACH-CELL_DCHRRCRRC5.Radio Bearer/Physical Channel Reconfigration 4.ALCAP 传输承载建立52UENode-B SRNCNBAPNBAP3.RL Reconfigration Prepare RRCRRC7.Physical Channel Reconfigration CompleteNBAPNBAP4.RL Reconfigration Ready异频切换流程异频切换流程-压缩模式的启动流程压缩模式的启动流程RRCRRC5.Physical Channel Reconfigration NBAPNBAP6 RL Reconfigration CommitRRCRRC1.Measurement Control RRCRRC2.Measurement Report53UENode-B SRNCNBAPNBAP3.RL setup RequestRRCRRC7.Physical Channel Reconfigration CompleteNBAPNBAP4.RL setup Response异频切换流程异频切换流程-切换执行过程切换执行过程RRCRRC5.Physical Channel Reconfigration RRCRRC2.Measurement ReportRRCRRC1.Measurement Control压缩模式已经启动54UE呼叫过程呼叫过程开机开机搜索小区搜索小区位置更新位置更新待机待机RRC连接建立连接建立NAS连接建立连接建立切换切换小区小区URA更新更新信道信道重配置重配置RBRAB修改修改RAB建立建立RRC连接释放连接释放主叫主叫/被叫被叫55小区更新小区更新/URA更新更新nRRC连接移动性管理中，前向切换是其中的一部分。前向切换连接移动性管理中，前向切换是其中的一部分。前向切换分为小区更新和分为小区更新和URA更新，主要用于当更新，主要用于当UE位置发生改变时及时位置发生改变时及时更新更新UMTS侧关于侧关于UE的信息，还可以监视的信息，还可以监视RRC的连接、切换的连接、切换RRC的连接状态，另外还有错误通报和传递信息的作用。不管的连接状态，另外还有错误通报和传递信息的作用。不管是小区更新还是是小区更新还是URA更新，更新过程均是由更新，更新过程均是由UE主动发起的主动发起的 n小区更新主要有如下几个方面的原因：小区更新主要有如下几个方面的原因：n小区重选小区重选n重进入服务区重进入服务区n周期性小区更新周期性小区更新n无线链路失败无线链路失败n寻呼响应寻呼响应n上行数据传输上行数据传输nRLC发生不可恢复性错误发生不可恢复性错误56小区更新流程小区更新流程小区更新过程，基本流程 伴随UTRAN移动性信息更新的小区更新过程 伴随物理信道重配置的小区更新过程 小区更新过程，失败情况 57谢谢 谢！谢！