3g培訓之五-wcdma無線第二部分

1、1,WCDMA系統(tǒng)無線接入網(wǎng)絡介紹——RAN Ix和高層協(xié)議,3G培訓資料之五（第二部分）,2,目 錄1、Ix(Iub、Iu和Iur)接口2、無線通信協(xié)議分層介紹3、呼叫、切換和功率控制流程,3,1、Ix(Iub、Iu和Iur)接口,4,WCDMA無線接入網(wǎng)絡系統(tǒng)（RAN）由一組通過Iu連到核心網(wǎng)（CN）的無線網(wǎng)絡子系統(tǒng)（RNS）組成。 一個RNS由一個基站控制器（RNC）和一個或多個基站Node B組成。

2、 RNC和Node B之間通過Iub接口連接。UE通過空中接口（Uu）接入RNS。,無線接入網(wǎng)絡總體描述,5,RNC 負責管理控制同一RNS內的小區(qū)資源，為移動用戶提供接入控制和無線資源分配功能，并為控制信令和各種業(yè)務提供無線接入承載。 Node B可處理1個或多個小區(qū)，包含可選的宏分集功能，通過空中接口Uu與移動終端接口。,Node B 和RNC功能回顧,6,Ix 接 口 綜 述,Ix接口包含Iub，Iur，I

3、u三大接口，分別用于NodeB和RNC，RNC和RNC，以及RNC和CN之間的互連，并支持業(yè)務數(shù)據(jù)流和信令流在其上的傳輸。 與GSM不同，Ix接口都是開放的接口。Ix在協(xié)議結構上分為無線網(wǎng)絡層和傳輸網(wǎng)絡層。無線網(wǎng)絡層實現(xiàn)所有與WCDMA無線接入網(wǎng)絡相關的功能，傳輸網(wǎng)絡層實現(xiàn)一種標準傳輸技術，與無線網(wǎng)絡層特定功能無關。 3GPP Ix接口協(xié)議結構如下圖。,7,Ix 協(xié) 議 結 構 圖,8,Iub 接 口,Iub

4、為RNC和NodeB之間的開放接口，控制面應用協(xié)議是NBAP，用戶面處理協(xié)議為Iub-FP。 Iub接口在WCDMA無線接入網(wǎng)中的地位類似于GSM BSS中的Abis口，它實現(xiàn)如下功能：Iub接口傳輸資源管理Node B邏輯操作維護特定操作維護傳輸?shù)膶崿F(xiàn)系統(tǒng)信息管理公共信道傳輸管理專用信道傳輸管理共享信道傳輸管理定時與同步管理 NBAP協(xié)議由一組為完成以上功能而設計的RNC與Node B之間消息

5、交互流程組成。Iub-FP協(xié)議是一種數(shù)據(jù)傳輸幀協(xié)議。該協(xié)議按空中接口（Uu）的傳輸時間間隔（TTI）將傳輸信道上數(shù)據(jù)塊組幀，由傳輸網(wǎng)絡層傳輸?shù)絀ub接口的對端，或從傳輸網(wǎng)絡層接收數(shù)據(jù)幀，按協(xié)議規(guī)范幀為傳輸塊。,9,目前，在傳輸層采用ATM傳輸技術的情況下，NodeB與RNC之間一般采用以下兩種物理傳輸方式：E1（含IMA方式）STM-1光傳輸 在邏輯上，Iub接口采用ATM PVC來承載控制面消息（AAL5）和用戶面

6、數(shù)（AAL2）。,,Iub 接 口,10,,Iu接口,Iu為RNC和CN之間的開放接口，控制面應用協(xié)議是RANAP，用戶面處理協(xié)議為Iu-UP。Iu接口包括兩個域：Iu-CS和Iu-PS。Iu-CS域連接RNC和CN的電路域，為電路數(shù)據(jù)業(yè)務如話音、ISDN數(shù)據(jù)業(yè)務提供傳輸承載；Iu-PS為RNC與CN之間的分組數(shù)據(jù)業(yè)務如IP、X.25等提供傳輸承載。,11,Iu接口在WCDMA無線接入網(wǎng)中的地位類似與GSM中的A接口，它具有如下功能：

7、無線接入承載（RAB）管理無線資源管理速率適配Iu鏈路管理Iu用戶面管理移動性管理安全性管理業(yè)務及網(wǎng)絡接入功能 RANAP協(xié)議由一組為完成以上功能而設計RNC與CN之間消息交互流程組成。Iu-UP 協(xié)議用于傳輸與RAB關聯(lián)的數(shù)據(jù)流，支持兩種傳輸方式：透明傳輸方式和預定義SDU大小支持模式。,Iu接口,12,目前，在傳輸層采用ATM傳輸技術的情況下，CN與RNC之間一般采用SDH傳輸如：STM-1/STM-4/STM

8、-16等。 由于CN存在CS和PS兩個域，CS數(shù)據(jù)采用PVC+AAL2方式承載；PS數(shù)據(jù)采用IPOA+GTP-U方式傳送分組數(shù)據(jù)。RNC和CN之間的信令連接由SCCP鏈路承載。,,Iu接口,13,Iur接口,Iur為具有相鄰小區(qū)的兩個RNC之間的開放接口，控制面應用協(xié)議是RNSAP，用戶面處理協(xié)議為Iur-FP。 在WCDMA無線接入網(wǎng)中引入一個開放的接口-Iur的主要目的是當一個與網(wǎng)絡處于連接態(tài)的UE在不同小區(qū)（可以屬

9、于不同RNC）之間移動時由無線接入網(wǎng)絡（多個RNS組成）通過該接口傳遞信令和數(shù)據(jù)來跟蹤和保持該UE的各種信息（UE上下文）和數(shù)據(jù)通路，而不是頻繁地由UE和CN重新建立連接，即CN盡可能只關心業(yè)務本身而不關心UE在無線接入網(wǎng)中的位置。 目前，在傳輸層采用ATM傳輸技術的情況下， RNC之間一般采用STM-1光傳輸。兩個RNC可以物理直聯(lián)，也可以通過CN成網(wǎng)。,14,2、無線通信協(xié)議分層介紹,15,Uu（空中接口）總體描述,16,無

10、線資源控制層（RRC）是層3（L3）最下面的一個子層，屬于控制面。它與每個下層協(xié)議實體（PDCP、BMC、RLC、MAC和PHY）之間都存在一個控制服務接入點（SAP）。RRC通過這些控制SAP配置和控制這些下層協(xié)議實體。因此RRC是整個空中接口協(xié)議的控制核心。 L2包括PDCP、BMC、RLC、MAC，其中PDCP、BMC僅位于用戶面，RLC被分成控制面和用戶面兩部分。RLC與MAC之間的SAP體現(xiàn)為邏輯信道；MAC與物理層之間

11、的SAP體現(xiàn)為傳輸信道。 若以Uu接口為分界線，兩端的協(xié)議棧功能是不對稱的。 這里只討論Uu接口的RRC、RLC和MAC層無線接入網(wǎng)側（網(wǎng)絡側）協(xié)議棧，其它層如L3的CC|、MM、PDCP、BMC、物理層協(xié)議以及所有協(xié)議UE側另作介紹。,Uu（空中接口）總體描述,17,RRC層介紹,RRC是Uu接口的核心，它負責對整個空中接口資源的分配和控制，負責對下層協(xié)議直接控制。RRC在Node B和RNC上都有分布，但完成的功能有所不

12、同。RRC主要有以下幾部分的功能：系統(tǒng)廣播和通知無線資源分配移動性管理測量的管理和控制系統(tǒng)接入和擁塞控制對下層協(xié)議的配置和控制,18,RRC消息流程分為以下幾類： RRC連接管理流程，包括：系統(tǒng)信息廣播流程、UE尋呼流程和信令連接流程;無線承載控制流程，包括：無線承載、傳輸信道和物理信道的控制流程;RRC移動性管理流程，包括：小區(qū)更新、URA更新和硬切換等流程;測量流程;通用流程。,RRC層介紹,19,無線

13、資源管理策略,從本質上說，WCDMA是一個自干擾系統(tǒng)，影響系統(tǒng)接入能力的最重要的是碼資源和發(fā)射功率兩種無線資源。因此，對于商用WCDMA系統(tǒng)來說，無線資源管理策略尤其重要。無線資源管理的策略包括：切換策略，包括軟切換和硬切換。接納控制，避免系統(tǒng)性能嚴重下降。無線承載控制，動態(tài)進行信道配置和切換。碼資源分配策略。功率控制算法。,20,L2介紹---RLC,RLC由三種模式的實體組成：透明模式實體、非確認模式實體和確認模式實體。,

14、透明模式,非確認模式,21,,確認模式,1．RLC連接建立/釋放2．透明數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務 分段和重組 用戶數(shù)據(jù)傳送3．非確認數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務 分段和重組 串接 用戶數(shù)據(jù)傳送4．確認數(shù)據(jù)傳送業(yè)務 分段和重組 串接 用戶數(shù)據(jù)傳送 糾錯 高層PDU順序傳送 重復檢測 流量控制 協(xié)議錯誤檢測和恢復5．服務質量（QoS）設定6．不可恢復錯誤通知7．高層消息多點傳送,RLC向上層提供的服務,22,信道結

15、構介紹,邏輯信道結構,傳輸信道結構,23,信 道 結 構 介 紹,,邏輯信道位于RLC和MAC層之間，屬于控制面?zhèn)鬏斂刂菩帕钕⒌倪壿嬓诺婪Q為控制邏輯信道；位于用戶面?zhèn)鬏斢脩魳I(yè)務數(shù)據(jù)的邏輯信道為業(yè)務邏輯信道。 傳輸信道位于MAC層和物理層之間，分為公共傳輸信道和專用傳輸信道。公共傳輸信道為小區(qū)內所有UE共同使用；專用傳輸信道僅為特定UE使用。,24,L2介紹---MAC,右圖說明了UTRAN側MAC實體的互連關系。相應于小區(qū)內每

16、一個UE存在一個MAC-d，每一個MAC-d又與小區(qū)的MAC-sh和MAC-c相關。MAC-c和MAC-sh位于控制RNC（controlling RNC），MAC-d位于服務RNC（serving RNC）。MAC控制SAP用于RRC向UE所屬MAC實體傳送控制信息。,25,L2介紹---MAC,26,MAC層提供的功能：,邏輯信道與傳輸信道的映基于瞬時源速率為傳輸信道選擇適當?shù)膫鬏敻袷酵瑢僖粋€UE的不同數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級處理通過動

17、態(tài)調度實現(xiàn)不同UE的優(yōu)先級處理DSCH和FACH上不同用戶的數(shù)據(jù)流之間的優(yōu)先級處理在公用傳輸信道上標識不同的UE高層PDU和經(jīng)公共傳輸信道上接收/發(fā)送的傳輸塊之間的復用/解復用,L2介紹---MAC,27,L2介紹---MAC,MAC層提供的功能：,高層PDU和經(jīng)專用傳輸信道上接收/發(fā)送的傳輸塊之間的復用/解復用業(yè)務量監(jiān)視鏈路資源監(jiān)視高層信令路由對等MAC實體信令連接維護動態(tài)傳輸信道類型切換加密 RACH 接入業(yè)務類別

18、選擇,28,3、呼叫、切換和功率控制流程,29,3.1呼叫建立過程 3.1.1 UE起呼 3.1.2UE被呼3.2 呼叫釋放過程3.3 切換過程 3.3.1軟切換 3.3.2硬切換3.4功率控制過程,30,呼叫建立過程----UE起呼,用戶撥號,發(fā)起呼叫請求 UE的NAS層向AS層發(fā)起RRC連接建立指示 RRC連接建立 NAS信令連接建立 RAB建立 呼叫成功 UE與CN之間數(shù)據(jù)傳送

19、,31,,呼叫建立過程示意圖,UE,CN,RNC,NodeB,,RRC連接建立,RAB建立,,,,,用戶撥號,地面資源及空中資源分配,Allocate RNTI,Select L1 and L2 parameter,32,RRC連接建立,RRC連接在協(xié)議層中的位置 RRC連接建立消息交互 RRC連接建立流程詳細說明,33,RRC連接在協(xié)議層中的位置,34,RRC連接建立消息交互,RRC連接建立成功,RRC連接建立失敗,35,Al

20、locate RNTI,Select L1 and L2 parameter,36,NAS信令連接建立,RRC Connection Establishment,37,RAB建立,Allocate RNTI,Select L1 and L2 parameter,ALCAP Iub Data Transport Bearer Setup,ALCAP Iu Data Transport Bearer Setup,38,UE呼叫流程---

21、-UE被呼,RRC連接建立,RAB建立,39,UE發(fā)起的呼叫建立過程 用戶撥號,發(fā)起呼叫請求 UE側RRC接收NAS層呼叫請求 UE向RNC發(fā)起RRC連接建立請求,建立RRC連接 建立NAS信令連接 建立RAB承載 呼叫建立成功,傳輸用戶數(shù)據(jù)UE被呼 CN通過RNC向UE發(fā)起呼叫請求 UE接收呼叫信息,并發(fā)起RRC連接請求 其它過程與UE被呼相同,呼叫建立過程總結,40,呼 叫 釋 放,用戶終止業(yè)

22、務UE向CN發(fā)送鏈路拆除請求Iu口資源釋放RAB釋放 信令RB釋放,41,呼叫釋放過程所示意圖,UE,CN,RNC,NodeB,,,,,用戶終止業(yè)務,,Direct Transfer,,Iu Release Command,,Iu Release Complete,信令RB釋放,RAB釋放,42,切換過程----軟切換,軟切換特點軟切換分類軟切換過程軟切換過程示意圖 NodeB內的軟切換 NodeB

23、間的軟切換 不同RNC之間的軟切換,43,軟切換特點,切換前后UE所在小區(qū)的頻率相同;同時存在多條無線鏈路;在切換過程中,始終存在無線鏈路,鏈路不中斷;在切換過程中,業(yè)務不中斷.,44,增加無線鏈路刪除無線鏈路增加并刪除無線鏈路,軟切換分類,45,軟切換過程,UE移動,造成無線鏈路的質量變差;UE對相鄰小區(qū)進行測量,并將測量結果傳送給RNC;RNC根據(jù)測量結果選擇一個合適的小區(qū),若該小區(qū)與以前的小區(qū)頻率相同,則

24、可以進行軟切換;RNC在該小區(qū)建立一條新的無線鏈路,此時UE與RNC之間存在多條無線鏈路;刪除以前的無線鏈路(也可以不刪除);軟切換過程完成.,46,NodeB內的軟切換---切換過程示意圖,47,同一RNC不同NodeB之間的軟切換,,RNC,NodeB,CELL,CELL,,UE,NodeB,,,,切換后,,48,不同RNC之間的軟切換,RNC,NodeB,CELL,CELL,,,UE,,NodeB,,切換前,T_RNC,,,

25、RNC,NodeB,CELL,CELL,,,UE,,NodeB,,切換中,T_RNC,,,,,RNC,NodeB,CELL,CELL,,,UE,NodeB,,切換后,T_RNC,,,,49,切換過程----硬切換,硬切換概念 同一NodeB內不同小區(qū)間的硬切換 不同NodeB內的硬切換 不同RNC間的硬切換,50,硬切換,UE與UTRAN之間鏈路的頻點發(fā)生改變,切換在異頻小區(qū)之間進行;切入小區(qū)不支持宏分集;模式改變(TDD與F

26、DD之間的切換);切換過程中僅有一條正常無線鏈路;業(yè)務出現(xiàn)短暫的中斷,觸發(fā)條件:,特點:,51,UE移動,造成無線鏈路的質量變差; UE對相鄰小區(qū)進行測量,并將測量結果傳送給RNC; RNC根據(jù)測量結果選擇一個合適的小區(qū),若該小區(qū)與以前的小區(qū) 頻率不同,模式不同,或該小區(qū)不支持宏分集,則進行硬切換; 在所選小區(qū)與目標RNC之間建立無線鏈路; 對物理信道進行重配置; 以前的無線鏈路失敗,并刪除該無線鏈路; 硬切換

27、過程結束.,硬切換過程,52,硬切換示意圖(同一RNC,不同NodeB),53,功率控制過程,在WCDMA系統(tǒng)中，上行功控的主要目的是為了保證系統(tǒng)容量，下行功控的主要目的是減小干擾。整個功控過程包括上、下行開環(huán)功控，上、下行閉環(huán)功控，上、下行外環(huán)功控。其中開環(huán)功控用于確定物理信道的初始發(fā)射功率；閉環(huán)功控作為功控過程的主體在DPCH存在的整個過程都發(fā)生作用，用于克服無線傳播路徑上的快衰落；外環(huán)功控作為閉環(huán)功控的輔助，通過設置閉環(huán)功控用到的