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第三章 TD 接口协议

第三章 TD 接口协议. Sub-Mission3 课程内容. UTRAN 系统结构 TD-SCDMA 接口分层概念 接口协议. CN. Iu. Iu. SRNS. DRNS. Iur. RNC. RNC. Iub. Iub. Iub. Iub. NodeB. NodeB. NodeB. NodeB. Uu. UE. 网络总体结构图. SRNS ：服务无线网络子系统； DRNS ：漂移 RNS. UTRAN 通用协议模型. TD-SCDMA 接口协议. UTRAN 接口通用 协议模型.

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第三章 TD 接口协议

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Presentation Transcript

  1. 第三章 TD接口协议

  2. Sub-Mission3课程内容 UTRAN系统结构 TD-SCDMA接口分层概念 接口协议

  3. CN Iu Iu SRNS DRNS Iur RNC RNC Iub Iub Iub Iub NodeB NodeB NodeB NodeB Uu UE 网络总体结构图 SRNS：服务无线网络子系统； DRNS：漂移RNS

  4. UTRAN通用协议模型

  5. TD-SCDMA接口协议 UTRAN接口通用协议模型 ALCAP（Access Link Control Application Part，接入链路控制应用协议。 控制面 用户面 应用协议 数据流 无线网络层 传输网络用户面 传输网络控制面 传输网络用户面 ALCAP 传输网络层 信令承载 信令承载 数据承载 物理层

  6. UTRAN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

  7. 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

  8. CN Iu Iu Iur RNS RNS RNC RNC Iub Iub Iub Iub NodeB NodeB NodeB NodeB 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。

  9. 接入层和非接入层

  10. 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。 非接入层协议可参考3GPP TS 24.008; TS 23.060 非接入层作用是在UE与核心网之间传递消息或用户数据

  11. AMR语音电话 • AMR： • 　　自适应多速率 (Adaptive Multi Rate)。 • 　　一种声音编码文件格式，专用于有效地压缩语音频率。

  12. 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

  13. Uu接口边界 控制面信令 用户面消息 RRC L3 Control 无线承载 Control PDCP L2/PDCP Control PDCP L2/BMC Control BMC Control L2/RLC RLC RLC RLC RLC RLC RLC RLC RLC 逻辑信道 L2/MAC MAC 传输信道 L1 物理层 空中接口协议模型 网络层 分组数据 汇聚协议 广播/多播 控制协议 数据链路层

  14. RLC层协议 • RLC (Radio Link Control) 层通讯协议：主要功能是提供 不同的传输质量 (QoS) 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 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：

  15. RLC层协议 • Transparent（透明） Mode (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。 • Unacknowledged（非确认） Mode (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。 • Acknowledged（确认） Mode (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。

  16. MAC层协议 • MAC (Media Access Control) 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 的数据包，映射到包括公共 、共享 或专用 等性质的传输信道。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。

  17. 逻辑信道

  18. 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：

  19. 传输信道 • 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。

  20. 传输信道 • 公共信道： • 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。

  21. 逻辑信道到传输信道的映射

  22. PDCP层协议 • PDCP (Packet Data Convergence Protocol) 分组数据传输层通讯协议：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。

  23. RRC层协议 • RRC (Radio Resource Control) 层通讯协议：为 AS（接入层） 部分通讯协议的核心，包括： A、无线资源消息交换； B、无线资源配置控制； C、QoS 控制、通道传输格式设置控制； D、数据包切割组合处理控制； E、 NAS 通讯协议传输处理等，都由 RRC 来进行。

  24. RRC层协议 UMTS 系统中定义了四组 RRC 消息，分别是 RRC 连接管理、无线承载控制、RRC 连接移动 及 测量记录，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（注册区）_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，能大大提高系统的使用效率。

  25. RRC服务状态 • Cell-DCH（使用专用信道的小区状态） • 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。（通话） • 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。（传送信息）

  26. RRC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。（短时待机） • 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（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。（长时待机）

  27. RRC状态 • UE注册后 • 空闲模式: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，此时在UTRAN中没有单独的空闲模式的UE信息。 • 接入模式: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RRC连接确认后，UE的状态根据网络侧的命令转入CELL_FACH状态或者CELL_DCH状态。 • 当RRC连接失败时：UE回到空闲模式，可能的情况是网络侧拒绝或者网络侧没有回应（超时）。

  28. RRC基本信令流程 • RRC连接管理过程 • Radio Bearer控制过程 • RRC连接移动性过程 • 测量过程

  29. RRC连接建立和直传过程 UE RNC CN RRC Connection Request (配置) RRC Connection Setup (配置) RRC Connection Setup Complete Initial（初始） Direct Transfer CR(Initial UE Message) CC（确认UE Message） Downlink Direct Transfer Direct Transfer Uplinklink Direct Transfer Direct Transfer

  30. RRC连接释放 UE RNC CN Iu Release Command Iu Release Complete RRC Connection Release (释放) RRC Connection Release Complete (释放)

  31. 系统消息广播 UE NodeB RNC System Infomation Update Request System Infomation Update Response System Information System Information System Information

  32. 寻呼 UE RNC CN Paging Paging Type 1(2)

  33. RRC基本信令流程 • RRC连接管理过程 • 无线承载控制过程 • RRC连接移动性过程 • 测量过程

  34. 几个概念 • 无线接入承载（RAB）： RAB可以看作是UE与CN之间接入层向非接入层提供的业务，主要用于用户数据的传输。RAB直接与UE业务相关，它涉及接入层各个协议模块，在空中接口上，RAB反映为无线承载（RB）。 • 无线承载（RB）： RB是UE与UTRAN之间L2向上层提供的业务。上面我们提到的RRC连接也可以看作是一种承载信令的RB。 • 无线链路（RL）： 无线链路是指一个UE和一个UTRAN接入点之间的逻辑连接。（建立DCH）

  35. 无线承载建立过程 UE NodeB RNC CN RAB Assignment （分配）Request (Qos) Radio Link Setup Request (配置) Radio Link Setup Response (FP) Radio Bear Setup Radio Bearer Setup Complete (配置) RAB Assignment Response

  36. 无线承载重配过程 UE NodeB2 RNC CN RAB Assignment （分配）Request (配置) (Qos) Radio Link Reconfiguration (重配）Prepare Radio Link ReconfigurationReady Radio Link Reconfiguration Commit（承诺） (CFN) Radio Bearer Reconfiguration (配置) Radio Bearer Reconfiguration Complete RAB Assignment Response

  37. 无线承载释放过程 UE NodeB RNC CN RAB Assignment Request (释放业务) Radio Link Deletion Request Radio Link Deletion Response Radio Bear Release (释放 业务 承载) Radio Bearer Release Complete RAB Assignment Response

  38. RRC基本信令流程 • RRC连接管理过程 • Radio Bearer控制过程 • RRC连接移动性过程 • 测量过程

  39. 小区更新过程 UE 目标RNC 服务RNC CN Cell Update Uplink（上行） Signalling Transfer Indication（指示） (U-RNTI) SRNC Relocation（迁移） Cell Update Confirm（确认） UTRAN Mobility Information Confirm

  40. URA Update（注册区重配置）过程 UE 目标RNC 服务RNC CN URA（注册）Update (U-RNTI) Uplink Signalling Transfer Indication （指示） URA Relocation （迁移） URA Update Confirm UTRAN Mobility Information Confirm

  41. RRC基本信令流程 • RRC连接管理过程 • Radio Bearer控制过程 • RRC连接移动性过程 • 测量过程

  42. Measurement Control（测量控制）过程 Intra-frequency measurements （同频测量） Inter-frequency measurements （异频测量） 在RRC连接中开始测量；在RAB建立中结束测量。 UE RNC Measurement Control

  43. 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

  44. Iu接口综述—Iu口逻辑结构

  45. Iu接口 • Iu 接口功能： • RAB管理功能； • 无线资源管理功能； • Iu链路管理功能； • Iu接口用户、控制平面管理功能； • 移动管理功能； • 安全管理功能； • 服务和网络接入功能。

  46. Iu接口综述—Iu-CS协议结构 RANAP：无线接入 网络应用部分协议

  47. 控制面 用户面 RANAP Iu UP Protocol Layer 无线网络层 传输网络用户面 传输网络控制面 传输网络用户面 Q.2630.2 传输网络层 SCCP Q.2150.1 MTP3b MTP3b SSCF-NNI SSCF-NNI SSCOP SSCOP AAL 5 AAL 5 AAL 2 ATM Physical Layer Iu-CS协议结构

  48. 接口协议层次－IuCS • 重点关注两个协议： • RANAP(无线接入网络应用部分):（Iu口控制面协议） • Iu口的信令管理、RAB管理、寻呼功能、UE-CN信令直传功能等 • Iu-UP：（Iu口用户面协议） • Iu UP协议的主要用途是在Iu接口传递RAB相关的数据。Iu UP协议包括两种模式，一种模式是透明模式；另外一种是支持模式。前者用于实时性不高的业务（如分组业务），后者用于实时业务（如Iu CS的AMR语音数据）

  49. SCCP RANAP MTP3b ATM SSCF SSCOP AAL5 电路域的信令承载 用于在CN和RNC之间 传送信令消息，扩展了 MTP3的地址能力 提供无连接 和面向连接的业务 SCCP-SAP 提供消息路由、鉴别、 分配等业务 SAAL-NNI 宽带No.7信令系统作为RANAP承载的协议模型

  50. SAAL（信令ATM适配层） • Signal ATM Adaptation Layer protocol—SAAL 将SCCP映射到SSCOP提供SAAL连接管理、链路状态及远端处理器状态监视 SSCF SSCF S 建立和释放连接， 保证信令消息的可靠 传输 A SSCOP SSCOP A L AAL5 CPCS AAL5 CPCS 提供信令链路， 传递信令消息。 上层协议适配到底层 ATM信元 ATM network SSCF:特定服务的上层用户的适配层. SSCOP:特定服务的面向连接协议,只是用于控制，不能用于数据传输

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