隋旭光 td-scdma高层信令原理

1 2 3 核心网和无线接入网，这两个子网与用户终端设备(User Equipment，UE)一起构成了完整的 UMTS 系统。UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)执行 RAN 的功能，外部接口 与核心网 CN 之间的接口为 Iu 接口（分为电路域的 IuCS，分组域的 IuPS）与终端 UE 之间的 接口为 Uu 接口。内部接口 Node B 与 RNC 之间的接口为 Iub 接口 RNC 与 RNC 之间的接口为 Iur 接口。 4 Iu 接口的协议栈在纵向分为两个平面，控制平面和用户平面，横向分为两个层次，无线网 络层和传输网络层。 RANAP 可以透明地在 CN 和 UE 之间传送消息而不需要 UTRAN 解释和处理 Iu 接口功能 移动性管理 位置区更新报告 RNC 间切换和系统间切换 无线接入承载 RAB 管理 RAB 的建立、释放、更改 Iu 数据传输 正常数据传输 异常数据传输 UE-CN 连接信息的透明传输 寻呼 安全模式控制 过载控制 5 6 第三代移动通信的主流标准 TD-SCDMA、WCDMA 和 CDMA2000，主要区别就体现在空中接口的 无线传输技术上。 不同的 Uu 接口协议使用各自的无线传输技术（RTT） Uu 接口从协议的角度可分为以下三个协议层： 物理层 （L1） 、 数据链路层 （L2） 和网络层 （L3） 。 L2 层包括媒质接入控制（MAC） 、无线链路控制（RLC） 、分组数据聚合协议（PDCP） 、广播/ 多播控制（BMC） 。 L3 层包括无线资源控制（RRC） 、移动性管理（MM） 、连接管理（CM） 。 7 逻辑信道：根据信息传输类型来定义的。 逻辑信道可分两类： 控制信道（传输控制平面的信息） 业务信道（传输用户平面的信息） 传输信道是由 L1 提供给高层的服务，它是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： 公共信道(在这类信道中，当消息是发给某一特定的 UE 时，需要有内识别信息)； 专用信道(在这类信道中，UE 是通过物理信道来识别)。 物理信道： 一个物理信道是由频率、 时隙、 信道码和无线帧分配来定义的 。 逻辑信道 控制信道 Broadcast Control Channel (BCCH) 下行，传输广播信息 Paging Control Channel (PCCH) 下行，传输寻呼信息 Common Control Channel (CCCH) 双向，网络和 UE 在没建立 RRC 连接，由该信道接入新小区。 Dedicated Control Channel (DCCH) 点到点双向，由 RRC 连接建立过程建立，UE 和网络通过该信道传输专用控制信息。 业务信道 Dedicated Traffic Channel (DTCH) 点到点，双向，用户平面信息。 Common Traffic Channel (CTCH) 点到多点，单向，为所有用户或一组特定用户传输专用用户信息。 8 传输信道 公共传输信道 BCH - Broadcast Channel 下行，广播系统和小区特定信息 FACH Forward Access Channel 下行，网络知道用户位置时传送控制信息，也可传短的用户包。 PCH Paging Channel 下行，网络不知用户位置时传送控制信息。 RACH Random Access Channel 上行，UE 传送控制信息，也可传短的用户包。 专用传输信道 DCH-Dedicated Channel 上行或下行，UE 和 UTRAN 传送控制或用户信息。 9 物理信道 公共物理信道 主公共控制物理信道(P-CCPCH) BCH 映射在该信道。 辅助公共控制物理信道(S-CCPCH) PCH 和 FACH 映射在该信道。 寻呼指示信道（PICH） 物理随机接入信道(PRACH) RACH 信道被映射在该信道上。 物理同步信道 DwPCH、 UpPCH TD-SCDMA 系统中有两个专用物理同步信道，即 TD-SCDMA 系统中每个子帧中的 DwPCH 和 UpPCH。DwPTS 用于下行同步而 UpPCH 用于上行同步。 快速物理随机接入信道(FPACH) 专用物理信道 DPCH 10 11 12 13 14 15 资源指示过程 这个过程用于下列情况： 当一个 Local Cell 在 Node B 中变为存在时 当一个 Local Cell 从 Node B 中删除，即成为不存在时 当 Node B 中 Local Cell 的性能改变时 当一个小区改变它的性能和/或它在 Node B 中的资源操作状态时 16 当 Node B 中的公共物理信道和/或公共传输信道改变它们的性能时 当 Node B 中的通信控制端口改变它的资源操作状态时 当本地小区组在 Node B 中改变它的资源性能时 以上每一种情况都可引发一个资源状态指示过程，并且 RESOURCE STATUS INDICATION 将包 含受到影响的逻辑资源和可应用的原因值。 小区建立 用于在 Node B 中建立一个小区 发射分集模式 Local Cell ID 功率等级 Node B 资源 公传建立 这 个 过 程 用 于 建 立 在 Node B 中 必 须 的 资 源 ， 包 括 (PCH-FACHs-S-CCPCH) 和 (RACH-FPACH-PRACHs)建立。 17 根据系统信息参数的特征和类型，把不同的系统信息组织成为 18 个系统信息块（SIB） 。另 外还有主信息块（MIB）以及两个调度信息块（SB1、SB2） ，包含对其它系统信息块的参考和 调度信息，主信息块中还携带了当前小区支持的 PLMN 类型信息。 18 Node B 发给 UE 的系统信息是一个码流，发几条系统信息是根据系统信息内容大小决定。 实际中可以采用全部更新系统信息，也可以采用部分系统信息更新过程。 UE 根据 MIB 和 SB1/SB2 知道需要更新的系统信息或不处理。 从协议分析仪解析出来的信令流程上看到的 MIB、SB1、SB2、SIB1、SIB2 SIB11、SIB18 等是已经解析出来的数据。 19 在 NBAP 消息 System Information Update Request 中，包含BCCH Modification Time IE， 该 IE 为 OP； 在 RRC 消息 Paging Type 1、System Information Change Indication 中，包含BCCH modification info IE，该 IE 为 MP，数据结构如下： 对处于 idle 模式或 URA_PCH/CELL_PCH 状态的 UE，RNC 通过Paging Type 1消息通知 UE 该 消息在 PCH 信道（映射到 S-CCPCH）上发送，通过 Node B 透传。 20 对处于 CELL_FACH/CELL_DCH 状态的 UE，RNC 通过System Information Change Indication 消息通知 UE. 该消息在 FACH 信道（映射到 S-CCPCH）上发送，通过 Node B 透传。 3 UE 状态 3.1 UE 状态类型 3.2 UE 状态跃迁 21 UE 状态是 UE RRC 的稳定情形。 根据 UE 不同资源需求和不同行为，UE 处于不同状态。 空闲模式 idle 状态 连接模式 CELL_DCH CELL_FACH CELL_PCH URA_PCH 22 IDLE 状态 UE 开机后，读取系统消息，监听寻呼信息，处于 idle 状态。在 idle 状态下，UE 的所有连 接在接入层都是关闭的，UE 的识别通过非接入层标识（如 IMSI、TMSI 和 P-TMSI）来区别。 CELL_DCH CELL_DCH 的基本特征是，UE 被分配了专用的物理信道。根据 UTRAN 的分配情况，UE 可以使 用专用传输信道 DCH，以及这些传输信道的组合。UTRAN 根据当前的激活信道集知道该 UE 已处在小区识别等级。 CELL_FACH CELL_FACH 的基本特征是，UE 与 UTRAN 之间不存在专用物理信道连接，UE 在下行方向将连 续监视 FACH 传输信道，而在上行方向可以使用公共传输信道（如 RACH） ，UE 在任何时候都 可以在相关传输信道上发起接入过程。UTRAN 可以根据 UE 最后一次执行的小区更新过程， 知道 UE 当前所处的小区。 如果UE选择了一个新的小区， UE将把当前的位置信息通过小区更新过程报告给UTRAN。 UTRAN 也可以在 FACH 上直接给 UE 发送数据，而不必先发起寻呼。UTRAN 将把系统信息的变化通过 相应的调度信息在 FACH 上及时地广播给 UE，以便 UE 重新读取相应的系统信息。 23 备注：当前描述的是 R4 协议版本，在 R5 的协议版本中允许从 CELL_PCH(URA_PCH)状态进入 Idle。 URA_PCH 和 CELL_PCH 不能相互跃迁。 URA_PCH 和 CELL_PCH 只能跃迁到 CELL_FACH 状态。 标注 1：OAMS DCA 算法允许 SRB 建在 CELL_FACH 状态。 标注 1、2：CAC 判决算法优先判决 SRB 建立在公传上，公传判决失败，再判决专用信道上， 24 即当前 UE 首先是从空闲进入 CELL_FACH 状态，不能进入，才从空闲进入 CELL_DCH 状态；UE 发起“RRC Connection Request”之后，RNC 根据其发起的原因和目前 FACH 信道的占用情 况，通过“RRC Connection Setup”将其跃迁到 CELL_FACH 状态，UE 采用 RACH/FACH 信道 完成呼叫建立前或单纯的信令交互过程。否则，采用 CELL_DCH 完成信令交互；网络侧配置 小速率数据业务优先接入 CELL_FACH，如果申请的数据速率小于 CELL_FACH 状态所能提供的 传输能力， 则进入 CELL_FACH 状态； 如果申请的数据速率大于 RNC 配置 CELL_FACH 最大传输 能力时，则业务建立在 CELL_DCH；如果申请的数据速率小于 RNC 配置 CELL_FACH 最大传输 能力但是大于 CELL_FACH 状态所能提供传输能力时，则无法正常建立业务。 标注 3： 当 RNC 收到 RNC 间的 Cell Update， 由于目前没有 Iur 接口， 因此发送 RRC Connection Release 将 UE 迁往空闲态。RNC 收到最后一个 CN 域的 Iu Release Command，通过 RRC Connection Release 将 UE 迁往空闲态；在信令交互/低速 PS 业务交互过程中，采用 CELL_FACH 状态，相对于 CELL_DCH 来讲，节约了空口资源；CELL_FACH 有利于低速的 PS 业 务传递；在信令交互过程中，采用 CELL_FACH 状态，相对于 CELL_DCH 还少了 Iub 接口 1.7Kbps/3.4Kbps/13.6Kbps 的 AAL2 链路的建立过程，节省了接入迟延。 标注 1： 当 UE 处于 CELL_DCH 状态，如果 RNC 通过 RB Release 释放的是最后一个 RAB，并且 FACH 信 道占用情况允许， 则可以使 UE 进入 CELL_FACH 状态， 继续完成信令交互过程。（不强制要求） 标注 2： UE 可以在 CE