TDSCDMA基本信令流程.docx
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TDSCDMA基本信令流程
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TD-SCDMA差不多信令流程
标准类型
TD-SCDMA
文档编号
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作者
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提交日期
2005年2月2日
1.文档操纵
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备注
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说明
1
引言
1.1编写目的
本文概要描述了TD-SCDMA系统的业务信令流程，关心读者了解Uu接口、Iub接口、Iu接口等在实现业务时的信令。
1.2预期读者和阅读建议
本文供网络规划人员、网络优化人员、工程人员、测试人员、爱护人员等做参考。
要求读者预先阅读«TD-SCDMA系统结构»、«TD-SCDMA无线网络结构»等文档。
第2章简要描述TD-SCDMA系统结构，各部分网元的功能等。
此章节的更详细介绍请参阅«TD-SCDMA系统结构»、«TD-SCDMA无线网络结构»等文档。
第3章是本文档的核心内容，介绍了差不多的信令流程，包括电路域移动性治理流程、分组域呼叫流程、分组域会话治理等内容。
1.3参考资料
【1】3GPPTS25.331:
"RRCProtocolSpecification"
【2】3GPPTS25.922:
"Radioresourcemanagementstrategies"
【3】3GPP TS25.931:
"UTRANFunctions,ExamplesonSignallingProcedures"
【4】3GPPTR21.905:
"Vocabularyfor3GPPSpecifications"
【5】TD-SCDMA网络结构刘畅
【6】CS呼叫流程陈勇
【7】PS呼叫流程李德、张旺
【8】TD-SCDMA第三代移动通信系统标准李世鹤人民邮电出版社
【9】TD-SCDMA第三代移动通信系统、信令及实现李小文等人民邮电出版社
【10】WCDMA系统差不多原理
1.4缩写术语
AALATMAdaptationLayer
AAL2ATMAdaptationLayertype2
AAL5ATMAdaptationLayertype5
ACKAcknowledgement
AMAcknowledgedMode
AMRAdaptiveMultiRate
ATMAsynchronousTransferMode
BCCHBroadcastControlChannel
BLERBlockErrorRatio
CNCoreNetwork
DCCHDedicatedControlChannel
DCHDedicatedChannel
DPCHDedicatedPhysicalChannel
DRXDiscontinuousReception
DTXDiscontinuousTransmission
FACHForwardAccessChannel
FPFrameProtocol
GGSNGatewayGPRSSupportNode
GMMGPRSMobilityManagement
GTPGPRSTunnelingProtocol
GTP-UGPRSTunnellingProtocolforUserPlane
HPLMNHomePublicLandMobileNetwork
IMSIInternationalMobileSubscriberIdentity
LACLocationAreaCode
LAILocationAreaIdentity
MSMobileStation
MTPMessageTransferPart
MTP3-BMessageTransferPartlevel3
NBAPNodeBApplicationPart
P-CCPCHPrimaryCommonControlPhysicalChannel
PCHPagingChannel
PDPPacketDataProtocol
PICHPageIndicatorChannel
PLMNPublicLandMobileNetwork
QoSQualityofService
RARoutingArea
RACHRandomAccessChannel
RANRadioAccessNetwork
RANAPRadioAccessNetworkApplicationPart
RNCRadioNetworkController
RPLMNRegisteredPublicLandMobileNetwork
RRCRadioResourceControl
SAALSignallingATMAdaptationLayer
SGSNServingGPRSSupportNode
SSCOPServiceSpecificConnectionOrientedProtocol
UEUserEquipment
UMTSUniversalMobileTelecommunicationsSystem
URANUMTSRadioAccessNetwork
USIMUniversalSubscriberIdentityModule
2
概述
UMTS〔UniversalMobileTelecommunicationSystem〕通用移动通信系统与第二代移动通信系统在逻辑结构方面差不多相同。
假如从功能上看，能够分成一些不同功能的子网（subnetwork）,要紧包括核心网（CoreNetwork，CN）和无线接入网（RadioAccessNetwork，RAN）两部分。
核心网要紧处理UMTS系统内部所有的话音呼叫、数据连接和交换，以及与外部其它网络的连接和路由选择。
无线接入网完成所有与无线有关的功能。
这两个子网与用户终端设备（UserEquipment，UE）一起构成了完整的UMTS系统，其结构如图2.1所示。
图中UTRAN（UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork）执行RAN的功能，它与核心网CN之间的接口为Iu〔电路域的Iu-CS接口，分组域的Iu-PS接口、以及广播域的Iu-B〕，与用户终端设备UE之间的接口为Uu。
在UTRAN内部，NodeB与RNC之间的接口为Iub接口，RNC与RNC之间的接口为Iur接口。
图2.1UMTS网络单元构成示意图
Iu接口的协议栈在纵向分为两个平面，操纵平面和用户平面，在横向分为两个层次，无线网络层和传输网络层。
RANAP和IuUP协议层分别为无线网络层上Iu接口上的操纵面协议和用户面协议。
Iu接口的无线网络信令由无线接入网络应用部分RANAP和业务域广播协议SABP构成，RANAP和SABP协议构成处理CN和UTRAN之间所有程序的机制。
RANAP能够透亮地在CN和UE之间传送消息而不需要UTRAN说明和处理。
依照CN节点所处的域不同Iu接口协议栈又分为面向电路交换域和面向分组交换域两种。
结构如图2-2和图2-3所示。
面向电路交换域在传输网络层是采纳直截了当通过AAL2或AAL5映射到ATM的形式，而面向分组交换域在传输网络层那么是采取IPoverATM的形式。
图2.2Iu-CS协议结构图
图2.3Iu-PS协议结构图
Iub接口要紧用来传送与信令相关的无线应用、Iub的各种DCH、RACH、FACH、DSCH、USCH、PCH等数据流。
图2.4Iub接口协议结构图
Uu接口的协议要紧是用来建立、重新配置和开释各种3G移动通信无线承载业务的。
不同的Uu接口协议使用各自的无线传输技术〔RTT〕,第三代移动通信的主流标准TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000，它们的要紧区别确实是表达在空中接口的无线传输技术上。
TD-SCDMA终端通过空中接口〔Uu接口〕与无线接入网设备连接。
Uu接口要紧用来传输用户数据、或是相关信令，对应分为用户平面和操纵平面。
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〕。
其中，L2层又可分为媒质接入操纵〔MAC〕、无线链路操纵〔RLC〕、分组数据聚合协议〔PDCP〕和广播/多播操纵〔BMC〕。
L3层包括RRC和NAS，L3层分为操纵平面和用户平面。
图2.5Uu接口操纵平面协议结构
图2.6Uu接口用户平面协议结构
3差不多信令流程
3.1UE的状态与寻呼流程
3.1.1UE状态
UE有两种差不多运行模式：
闲暇模式和连接模式。
UE开机后停留在闲暇模式下。
通过非接入层表示，如：
IMSI，P-TMSI，TMSI等标识来区分。
UTRAN不保留闲暇模式下的UE信息。
仅能够寻呼LAC区中的所有UE或同一寻呼时刻的所有UE。
当UE完成RRC连接建立后，才会从闲暇模式转移到连接模式，CELL-FACH或CELL-DCH。
当RRC连接开释后UE从连接模式到闲暇模式。
UE连接模式共有四种状态：
CELL-PCH，URA-PCH，CELL-FACH，CELL-DCH。
图3.1UE状态跃迁示意图
3.1.1.1Idle状态
UE开机后，在一个小区中读取系统消息，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差不多上关闭的，UE的识别通过非接入层标识〔如IMSI、TMSI和P-TMSI〕来区别。
UTRAN中没有为处于闲暇模式的UE建立上下文，假如要寻址一个特定的UE，只能在一个小区内向所有的UE或向监听同一寻呼时段的多有UE发送寻呼消息。
3.1.1.2CELL_DCH状态
CELL_DCH状态的差不多特点是，UE被分配了专用的物理信道。
在该状态下，除了上下行专用物理信道DPCH外，UE还可能被分配物理上下行共享信道PUSCH和/或PDSCH。
依照UTRAN的分配情形，UE能够使用专用传输信道DCH、上行共享传输信道USCH、下行共享传输信道DSCH，以及这些传输信道的组合。
UTRAN依照当前的激活信道集明白该UE差不多处在小区识别等级上。
3.1.1.3CELL_FACH状态
CELL_FACH状态的差不多特点是，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，而在上行方向能够使用公共或共享传输信道〔如RACH〕，UE在任何时候都能够在相关传输信道上发起接入过程。
依照UTRAN的分配情形，UE在此状态下能够使用USCH或DSCH传输信道，UTRAN也能够依照UE最后一次执行的小区更新过程，明白UE当前所处的小区。
假如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也能够在FACH上直截了当给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。
3.1.1.4CELL_PCH状态
CELL_PCH状态的差不多特点是：
UE与UTRAN之间不存在专用物理信道连接，而且UE也不能够使用任何上行物理信道。
在该状态下，UE为节约功耗，能够使用DRX方式去监听PICH所指示的PCH信道。
UTRAN依照UE上次在CELL_FACH状态下执行的最后一次小区更新过程，明白UE当前所处的小区。
假如UE需要发送上行数据〔响应寻呼或者发起呼叫〕，必需先从CELL_PCH状态转移到CELL_FACH状态。
在该状态下，RRC子层通过小区重选过程执行连接移动性治理。
3.1.1.5URA_PCH状态
URA_PCH状态的差不多特点是：
UE与UTRAN之间不存在专用物理信道连接，而且UE也不能够使用任何上行物理信道。
在该状态下，UE为节约功耗，能够使用DRX方式去监听PICH所指示的PCH信道。
UTRAN依照UE上次在CELL_FACH状态下执行的最后一次URA更新过程，明白UE当前所处的URA。
假如UE需要发送上行数据〔响应寻呼或者发起呼叫〕，必需先从URA_PCH状态转移到CELL_FACH状态。
在该状态下，RRC子层通过小区重选过程执行连接移动性治理。
3.1.1.6闲暇模式与连接模式的跃迁
在UE发起RRC连接要求后，UE从闲暇模式转移到连接模式下的CELL_DCH状态或者CELL_FACH状态。
假如连接建立失败，那么返回闲暇模式。
在UE发起开释RRC连接要求后，UE从从CELL_DCH状态或者CELL_FACH状态下转移到闲暇模式。
3.1.1.7CELL_DCH状态与CELL_FACH状态的跃迁
UE能够在CELL_FACH状态下通过建立一个专用物理信道而进入CELL_DCH状态。
而处于CELL_DCH状态的UE也能够通过开释所有的专用物理信道而进入CELL_FACH状态。
3.1.1.8CELL_DCH状态与CELL_PCH〔URA_PCH〕状态的跃迁
CELL_DCH状态下的UE执行重配置过程，依照来自UTRAN的指示，能够进入CELL_PCH状态或者URA_PCH状态。
然而，处于CELL_PCH状态或者URA_PCH状态的UE不能直截了当跃迁到CELL_DCH状态，必需先跃迁到CELL_FACH状态。
3.1.1.9CELL_FACH状态与CELL_PCH〔URA_PCH〕状态的跃迁
处于CELL_PCH〔URA_PCH〕状态下的UE，假如小区〔URA〕重选时选择了一个新的URA小区，那么UE将跃迁到CELL_FACH状态，并在新的小区发起小区〔URA〕更新过程。
在小区〔URA〕更新过程完成后，假如UTRAN和UE都没有数据要发送，那么UE将回到CELL_PCH〔URA_PCH〕状态。
3.1.2寻呼流程
与固定通信不一样，移动通信中的通信终端位置是不固定的。
为了建立一次呼叫，核心网（CN）通过Iu接口向UTRAN发送寻呼信息，UTRAN通过Uu接口上的寻呼过程发送给
UE，使被寻呼的UE发起与CN的信令连接建立过程。
当UTRAN收到某个CN域〔CS域或PS域〕的寻呼消息时，第一判定UE是否与另一个CN域建立了信令连接，假如没有建立信令连接，那么UTRAN只能明白UE当前所在的服务区，并通过寻呼操纵信道将寻呼消息发送给UE，这确实是PAGINGTYPE1消息。
假如差不多建立信令连接，在CELL-DCH或CELL-FACH状态下，UTRAN就能够明白UE当前活动属于那种信道上并通过专用操纵信道将寻呼消息发送给UE，这确实是PAGINGTYPE2消息。
依照UE所处的状态，寻呼能够分为以下两种类型。
3.1.2.1寻呼IDLE模式或PCH状态下的UE
该过程用于在寻呼操纵信道〔PCCH〕上给选定的处于闲暇模式、CELL_PCH或URA_PCH状态下的UE传输寻呼信息。
寻呼过程通常有以下几个功能：
网络高层〔核心网〕可能要求寻呼，发起呼叫或建立信令连接。
这种寻呼要求通过Iu接口来自核心网；UTRAN能在CELL_PCH或URA_PCH状态下启动对一个UE的寻呼以触发小区更新过程或通知在闲暇模式、CELL_PCH或URA_PCH状态下的UE读取更新的系统信息。
触发条件：
寻呼类型1由UTRAN发起，UE中的处理过程由接收到的消息触发。
1.用于CS域连接
Ø流程图
图3.2
Ø流程说明
在PAGINGTYPE1消息中，包括被寻呼的UE的识别符：
IMSI或TMSI；CNdomainidentity=CS；不包含IE〝BCCHmodification〞；PAGINGArea=LAorNone。
UE在收到PAGINGTYPE1消息后，向UTRAN发送RRCCONNECTIONREQUEST消息，以建立和UTRAN之间的RRC连接；
2.用于PS域连接
Ø流程图
图3.3
Ø流程说明
UMTS中，PS域的PAGING消息是由网络侧要求建立一个PS域的信令连接或者网络侧提示移动台再次进行attach〔假如必要，由于网络失败的缘故〕，假如终端没有进行GPRS附着，终端将会不理会收到的PS域PAGING消息。
PAGING消息包括：
被寻呼的UE的标识符：
P-TMSI,IMSI；CNdomainidentity=PS；不包含IE〝BCCHmodification〞；PAGINGArea=RA。
UE在收到PAGINGTYPE1消息后，向UTRAN发送RRCCONNECTIONREQUEST消息，以建立和UTRAN之间的RRC连接。
3.用于系统消息更新
Ø流程图
图3.4
Ø流程说明
PAGINGTYPE1消息由UTRAN发起，用于指示系统消息的更新，在PAGINGTYPE1消息IE〝BCCHmodificationinformation〞中指示系统消息的更新；UE在收到PAGINGTYPE1消息后，读取更新的系统消息。
3.1.2.2寻呼处于连接模式下的UE
该过程用于寻呼处于连接模式CELL_DCH或CELL_FACH状态的某个UE。
触发条件：
寻呼类型2由UTRAN发起，UE被动接收。
Ø流程图
图3.5
Ø流程说明
UTRAN在DCCH信道上发送PAGINGTYPE2消息，其中包含：
寻呼UE的〝PAGINGRecordTypeIdentifier〞；CNdomainidentity=CS.UE在接收到〝PAGINGTYPE2〞消息后，在上行DCCH信道上发送〝INITIALDIRECTTRANSFER〞消息。
3.2闲暇模式下的UE
3.2.1概述
UE开机后或在漫游中，它的首要任务确实是找到网络并和网络取得联系，以获得网络的服务。
因此闲暇模式下UE的行为关于UE是至关重要的。
UE在闲暇模式下的行为能够分为PLMN选择/重选，小区的选择/重选和位置登记三种。
这三个过程之间关系如图4-2-1。
当UE开机后，第一应该选择一个PLMN，一样来说，那个PLMN是用户和运营商签约时确定的，由运营商指定。
当选中了一个PLMN后，就开始选择属于那个PLMN的小区，找到一个如此的符合驻留条件的小区后，UE就驻留在那个小区，并连续监测小区的系统消息广播中的该小区的邻小区，从中选择一个信号最好的小区，驻留下来。
接着UE会发起位置登记过程〔LocationUpdate或者Attach〕，用以通知网络侧自己的状态，成功后UE就成功的驻留在那个小区中了。
驻留的作用有4个：
Ø使UE能够接收PLMN广播的系统信息。
Ø能够在小区内发起随机接入过程。
Ø能够接收网络的寻呼。
Ø能够接收小区广播业务。
当UE驻留在小区中，并登记成功后，随着UE的移动，当前小区和临近小区的信号强度都在不断变化。
UE就要选择一个最合适的小区，这确实是小区重选过程。
那个最合适的小区不一定是当前信号最好的小区，举例来说，假如一个UE处在一个小区的边缘，又在这两个小区间来回走，恰好这两个小区又是属于不同的位置区LA或路由区RA。
如此UE就要不停的发起位置更新，既白费了网络资源，又白费了UE的能量。
因此在小区中选择哪个小区是有规那么的，那个规那么会在后面进行祥述。
当UE重选小区，选择了另外一个小区后，通过读取该小区的系统信息广播，假如UE发觉那个小区属于另外一个位置区LA或路由区RA，UE就要发起位置更新过程，以通知网络最新的UE的位置信息。
假如LocationUpdate或者Attach不成功，UE就要进行PLMN重选。
图3.6IDLE模式下的UE
3.2.2PLMN的选择和重选
PLMN选择和重选的目的是选择一个可用的〔能够提供正常业务的〕、最好的PLMN。
在UE中会爱护一个PLMN列表，这些列表将PLMN按照优先级排列，然后从高优先级向下搜索，找到的自然是最高级的可用的PLMN。
另外PLMN选择和重选的模式有两种：
自动和手动。
自动选择/重选确实是UE按照PLMN的优先级顺序自动的选择/重选一个PLMN，手动选择/重选确实是将当前的所有可用网络出现给用户，由用户选择一个PLMN。
一样情形下都采纳自动模式进行PLMN选择。
在UE的PLMN列表中RPLMN〔registeredPLMN〕优先级最高，RPLMN确实是上次UE注册成功的PLMN，在上次注册成功后，UE将信息储存在了USIM中。
在USIM中，UE记录了位置区识别号LAI（=MCC+MNC+LAC）或路由区识别号RAI（=LAI+RAC），其中MCC＋MNC确实是PLMN。
当UE注册成功后将可不能有后续过程，当UE无法成功注册RPLMN时，UE将选择EPLMN〔equivalentPLMN〕作为下一个注册的目标PLMN。
上述注册都无法成功时，在USIM卡中，有"HPLMNSelectorwithAccessTechnology","UserControlledPLMNSelectorwithAccessTechnology"和"OperatorControlledPLMNSelectorwithAccessTechnology"三个数据域，在自动模式下，NAS将依照以下优先级顺序选择最高优先级的PLMN:
ØHPLMN
ØUSIM卡中"UserControlledPLMNSelectorwithAccessTechnology"包括的PLMN,按照卡中定义的优先级顺序；
ØUSIM卡中"Ope
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