TD_SCDMA接口协议与信令流程（PPT122页)

TD-SCDMA接口协议与信令流程1课程内容•UTRAN系统结构•TD-SCDMA接口分层概念•接口协议和信令流程2SRNSDRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNCIuIuIurIubIubIubIubUEUu网络总体结构图3RNC相关的名词4ApplicationProtocolDataStream(s)ALCAP(s)TransportNetworkLayerPhysicalLayerSignallingBearer(s)TransportUserNetworkPlaneControlPlaneUserPlaneTransportUserNetworkPlaneTransportNetworkControlPlaneRadioNetworkLayerSignallingBearer(s)DataBearer(s)UTRAN通用协议模型5UTRAN通用协议模型•UTRAN层次从水平方向上可以分为传输网络层和无线网络层；从垂直方向上则包括四个平面：–控制平面–用户平面–传输网络层控制平面–传输网络层用户平面6课程内容•UTRAN系统结构•TD-SCDMA接口分层概念控制面和用户面接入层和非接入层•接口协议和信令流程7无线网络层控制面和用户面•控制面的作用–控制无线接入承载及UE和网络之间的连接–透明传输非接入层消息•用户面的作用–传输通过接入网的用户数据•在UTRAN系统中，无线网络层每个接口上都有用户面和控制面。•所有无线网络层的用户面数据和控制面数据都是传输网络层的用户面。RNSRNSNodeBNodeBNodeBNodeBRNCCNRNCIuIuIurIubIubIubIub8接入层和非接入层UTRANUECNAccessStratumNon-AccessStratumRadio(Uu)IuRadioproto-cols(1)Radioproto-cols(1)Iuprotocols(2)Iuprotocols(2)9接入层和非接入层举一个例子:在AMR语音电话（主叫）的信令流程中，有下列几条信令，是UE与核心网之间的信令，也就是非接入层的控制面信令。这些信令先封装在RRC协议中透明传输到RNC，RNC将这些信令从RRC消息中解开，再封装到RANAP协议中，通过RANAP透明传输到核心网侧：UERNCCMServiceRequestUERNCAuthenticationRequestUERNCAuthenticationResponseUERNCCMServiceAcceptUERNCSETUPUERNCCallProcessingUERNCAlertingUERNCConnectUERNCConnectAcknowledge非接入层协议可参考3GPPTS24.008;TS23.060非接入层作用是在UE与核心网之间传递消息或用户数据10课程内容•UTRAN系统结构•TD-SCDMA接口分层概念•接口协议和信令流程UU口相关协议IU口相关协议IUB口相关协议信令流程11Control控制面信令用户面消息Uu接口边界RRCMAC物理层BMCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCPDCPPDCP传输信道逻辑信道无线承载ControlControlControlControlL1L2/MACL2/RLCL2/BMCL2/PDCPL3空中接口协议模型12RLC层协议•RLC(RadioLinkControl)层通讯协议：主要功能是提供不同的传输质量(QoS,QualityofService)处理，根据不同的传输质量要求，针对所传输的数据或控制命令进行不同的切割、传送、重传与组合处理。在系统中，定义了对话(Conversational)、流式(Streaming)、交互(Interactive)与背景(Background)等四种不同的QoS等级，而RLC以下列三种方式来进行数据包的切割分封处理，来满足不同的传输质量要求：–TransparentMode(TM)：根据数据包长度直接进行切割封装，不做任何其他处理；适用于对实时传输要求较高的服务，如VoiceCall、VideoStreaming等。–UnacknowledgedMode(UM)：除了切割封装之外，在每个数据包前另加适当的标头，以辅助接收端进行数据包次序的检查与错误数据包的丢弃，适用于对实时传输及数据包次序都有要求的服务，如VoIP、VideoPhone等。–AcknowledgedMode(AM)：除了切割封装与数据包次序标头的附加外，在接收端更需针对每个数据包进行次序检查、重复检测以及重传处理，使所有的数据包都能正确地到达接收端，适用于对实时传输要求不高、但对数据正确性要求很高的服务，如WebBrowsing、Email、FileTransfer等。13MAC层协议•MAC(MediaAccessControl)层通讯协议：主要功能是根据不同的无线资源分配要求，将来自RLC不同逻辑信道(LogicalChannel)的数据包，映射到包括公共、共享或专用等性质的传输信道(TransportChannel)。其中通过专用信道进行传输，其传输质量较能得到保障，但对系统无线资源的占用也是最多的•MAC子层共有MAC-b、MAC-c/sh、MAC-d等实体，其中：–MAC-b：用来处理广播信道（BCH）上传输的信息。–MAC-c/sh：处理PCH、FACH、RACH、USCH和DSCH上传输的信息。–MAC-d：处理专用信道（DCH）上传输的信息。14逻辑信道BroadcastControlChannel(BCCH)PagingControlChannel(PCCH)DedicatedControlChannel(DCCH)DedicatedControlChannel(DCCH)CommonControlChannel(CCCH)ControlChannel(CCH)DedicatedTrafficChannel(DTCH)TrafficChannel(TCH)CommonTrafficChannel(CTCH)SharedChannelControlChannel(SHCCH)15传输信道•传输信道是由L1提供给高层的服务，根据在空中接口上如何传输及传输什么特性的数据来定义的。传输信道一般可分为两组：–专用信道DCH：–公共信道：•广播信道(BCH):下行传输信道，用于广播系统和小区的特有信息•寻呼信道(PCH):下行传输信道，用于当系统不知道移动台所在的小区位置时，承载发向移动台的控制信息•前向接入信道(FACH):下行传输信道，用于当系统知道移动台所在的小区位置时，承载发向移动台的控制信息。FACH也可以承载一些短的用户信息数据包。•随机接入信道(RACH):上行传输信道，用于承载来自移动台的控制信息。RACH也可以承载一些短的用户信息数据包。•上行共享信道(USCH):一种被几个UE共享的上行传输信道，用于承载专用控制数据或业务数据。•下行共享信道(DSCH):一种被几个UE共享的下行传输信道，用于承载专用控制数据或业务数据。16传输信道物理信道DCH专用物理信道(DPCH)BCH主公共控制物理信道(P-CCPCH)PCH辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)FACH辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)RACH物理随机接入信道(PRACH)USCH物理上行共享信道(PUSCH)DSCH物理下行共享信道(PDSCH)下行导频信道(DwPCH)上行导频信道(UpPCH)寻呼指示信道（PICH）快速物理接入信道F-PACH信道映射17逻辑信道到传输信道的映射BCHPCHFACHRACHDCHBCCH-SAPDCCH-SAPCCCH-SAPPCCH-SAPDTCH-SAPTransportChannelsMACSAPs18PDCP层协议•PDCP(PacketDataConvergenceProtocol)层通讯协议：为UMTS系统为提高PS业务的传输效率所设计的通信协议，针对所载送的应用数据包IP标头数据进行压缩处理•举例而言，若以3G系统承载VoIP服务，其每一个应用数据包内的RTP、UDP、IP等标头数据将达40~60Bytes之多，而VoIP的实际数据却仅约20Bytes，这样冗余的头部占用了大量带宽，而PDCP即针对RTP、TCP/UDP、IP等标头数据进行压缩，有效提升应用传输效率。19RRC层协议•RRC(RadioResourceControl)层通讯协议：为AS部分通讯协议的核心，包括无线资源消息交换、无线资源配置控制、QoS控制、通道传输格式设置控制、数据包切割组合处理控制、以及NAS通讯协议传输处理等，都由RRC来进行。•UMTS系统中定义了四组RRC消息，分别是RRCConnectionManagement、RadioBearerControl、RRCConnectionMobility及MeasurementReport，用以让UE端RRC与网络端RRC进行消息交换，做为无线资源设置的根据。另外，为了减少手机电力的消耗、并使系统无线资源能更有效率地被利用，系统设计了包括Idle、Cell_DCH、Cell_FACH、Cell_PCH与URA_PCH等不同的RRC服务状态，手机在不同的服务状态下使用不同程度的系统资源，能大大系统的使用效率。20RRC服务状态•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•Cell-FACH–UE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，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。21RRC服务状态•Cell-PCH–UE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。•URA-PCH–UE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（UTRANRegistrationArea，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。22EstablishRRCConnectionReleaseRRCConnectionUTRAConnectedModeUTRA:Inter-RATHandoverGSM:HandoverEstablishRRCConnectionReleaseRRCConnectionURA_PCHCELL_PCHGSMConnectedModeEstablishRRConnectionReleaseRRConnectionIdleModeCampingonaUTRANcell1CampingonaGSM/GPRScell1GPRSPacketIdleMode1GPRSPacketTransferModeInitiationoftemporaryblockflowReleaseoftemporaryblockflowCellreselectionCELL_DCHoutofserviceinserviceCELL_FACHoutofserviceinoutofinserviceoutofserviceserviceRRC状态转换图23RRC状态•UE注册后–UE只监听PICH信道和接收广播信道信息。空闲模式UE由非接入层标识，如IMSI、TMSI和P-TMSI，此时在UTRAN中没有单独的空闲模式的UE信息。当UE高层有业务请求时或注册区发生变化时或PLMN发生变化时或接收到寻呼请求,UE会发起RRC连接请求，收到网络侧的