3WCDMA系统结构和功能.docx

3WCDMA系统结构和功能.docx

《3WCDMA系统结构和功能.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3WCDMA系统结构和功能.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

3WCDMA系统结构和功能

第三章WCDMA系统结构和接口协议

WCDMA系统是IMT-2000家族的一员，它的技术规范由3GPP（3rdGenerationPartnershipProject）制订。

3.1WCDMA系统结构

3.1.1概述

图3.1是简化的WCDMA系统结构。

图3.1WCDMA系统结构

3.1.2通用协议结构

Uu和Iu接口协议分为两部分:

-用户平面协议

这些协议是实现真正的无线接入承载业务的协议

-控制平面协议

这些协议是用于在移动终端和网络间在不同的方面（包括请求业务、控制不同的传输资源和切换等）控制无线接入承载和连接，还包括NAS（非接入层）的透明传输机制。

3.1.2.1用户平面

无线接入承载业务由接入层从SAP到SAP来提供。

下图说明了Uu和Iu接口提供无线接入承载业务的协议。

图3.2Uu和Iu用户平面

3.1.2.2控制平面

下图示意Uu和Iu接口的控制平面协议堆栈。

图3.3Uu和Iu控制平面

3.1.3UTRAN结构

UTRAN包括许多通过Iu接口连接到CN的RNS。

一个RNS包括一个RNC和一个或多个NodeB。

NodeB通过Iub接口连接到RNC上，它支持FDD模式、TDD模式或双模。

RNC负责决定UE的切换，它具有合并/分离功能用以支持在不同NodeB之间的宏分集。

在UTRAN内部，RNSs中的RNCs能通过Iur接口交互信息,Iu接口和Iur接口是逻辑接口。

Iur接口可以是RNC之间物理的直接相连或通过适当的传输网络实现。

UTRAN结构如下图所示。

图3.4UTRAN结构

3.1Uu接口

Uu接口是移动终端与基站之间的无线接口，是无线通信系统中最重要的接口，一切的关键技术都针对提高其能力而研究。

下图所示为Uu接口的协议堆栈。

3.2.1无线接口协议结构概述

无线接口分为三个协议层：

●物理层（L1）

●数据链路层（L2）

●网络层（L3）

二层又分为几个子层：

媒体接入控制（MAC）、无线链路控制（RLC）、分组数据集中协议（PDCP）和广播/多广播控制（BMC）。

三层和RLC分为控制（C-）和用户（U-）平面。

PDCP和BMC只在用户平面。

在控制平面，三层分为几个子层。

最低层是无线资源控制（RRC），与二层通过业务接入点（SAP）相接，协议终止于UTRAN。

下一子层是'Duplicationavoidance'（3GPP还需进一步研究），协议终止在CN，但是它属于接入层部分，它给高层提供接入层业务。

高层信令诸如移动管理（MM）和呼叫控制（CC）属于非接入层。

无线接口协议结构如图3.5所示。

图中每一模块表示相应的协议实例。

子层间接口的椭圆圈表示用于端到端通信的服务提供点（SAP）。

MAC和物理层间的SAP提供传输信道。

RLC和MAC间的SAP提供逻辑信道。

在控制平面，’Duplicationavoidance’和三层的高子层（CC，MM）的接口由通用控制（GC）、通知（Nt）和专用控制（DC）SAP所定义。

图中还表明RRC与MAC以及RRC与L1存在控制交互。

同样RRC与RLC、RRC与PDCP以及RRC与BMC都有控制接口。

这些接口允许RRC控制低层的配置。

RLC子层提供与无线传输技术紧密结合的自动重发请求（ARQ）功能。

控制平面和用户平面的RLC实例没有区别。

CN可以要求UTRAN防止数据丢失。

如果Iu的连接点未变，则此要求由UTRAN的RLC的重发功能实现。

如果Iu的连接点发生了变化，则此要求通过‘Duplicationavoidance’完成。

图3.5Uu协议结构

3.2.2MAC层协议规范概述

3.2.2.1MAC层功能

∙逻辑信道和传输信道的映射。

∙根据实时信源速率为传输信道选择合适的传输格式。

∙终端内各种数据流的优先级处理。

∙通过动态排序完成终端间的优先级处理

∙DSCH和FACH上的几个用户的数据流的优先级处理

∙终端在用户公共传输信道上的标识。

∙高层PDU的复用/解复用。

∙业务量监测。

∙链路监测。

∙高层信令路由。

除了这些，还有其他功能，这里就不再列出，具体请参考[5]。

3.2.2.2MAC实体

1.MAC-b：

表示处理广播信道（BCH）的MAC实体。

每个UE一个MAC-b。

每个小区UTRAN一个MAC-b。

2.MAC-c:

表示处理前向接入信道（FACH）,随机接入信道（RACH）和寻呼信道（PCH）的MAC实体。

每个UE一个MAC-c。

每个小区UTRAN一个MAC-c。

3.MAC-d:

表示处理分配给一个UE的专用逻辑信道和专用传输信道（DCH）的MAC实体。

每个UE一个MAC-d。

UTRAN对应每个UE一个MAC-d。

4.MAC-sh:

表示处理下行共享信道（DSCH）的MAC实体。

每个UE一个MAC-sh。

UTRAN对应每个小区一个MAC-sh。

RRC控制MAC的配置。

3.2.3RLC层协议规范概述

3.2.3.1RLC功能

-连接控制

-封装和重组

-报头压缩

-级连

-填充

-用户数据传输

-纠错

-流量控制

-序号检测

-加密

-协议错误检测和修复

详细功能参见[6]。

3.2.3.2RLC模式

RLC分为三种模式，透明模式（Tr）、证实模式（Am）和非证实模式（Um）。

透明模式的特点是：

●简单分段，不加任何头信息，对业务要求：

Ø对时序不敏感或本身有控制方法，前者如语音，后者如中继

Ø对SDU长度与PDU长度关系无法控制。

因为没有PAD部分

●无加密措施，适合于传输公共信息

图3.7所示为RLC透明模式结构。

图3.7RLC透明模式结构

非证实模式是指接收RLC实体对接收到的PDU不确认，如果PDU丢失也不要求重发。

证实模式是指接收RLC实体对接收到的PDU确认，如果PDU丢失则要求重发。

这两种模式的具体模型和详细内容请参阅[6]。

图3.8RLC子层协议实体

3.2.4RRC子层规范概述

RRC子层规范是WCDMA系统中最重要和最复杂的规范。

RRC子层的核心功能是无线资源的控制。

RRC子层控制RLC子层、MAC子层以及物理层的配置，可以这样认为，RRC是大脑，其下各层是躯干和四肢。

RRC和其它层的交互通过原语进行，和对等RRC的交互通过消息进行。

为了进行一个服务，网络给移动终端分配无线资源的消息发给终端的RRC，在此消息中包含了所有低层的参数，RRC收到此消息后对低层进行配置，成功后通知网络，即可进行通信。

图3.9UE侧RRC模型

●路由功能实体RFE（RoutingFunctionEntity）：

处理高层信息到不同的MM/CM实体（UE端）或不同的核心网络控制域（UTRAN端）的路由选择。

●广播控制功能实体BCFE（BroadcastControlFunctionEntity）：

处理广播功能，发送GC-SAP所需要的RRC业务。

●传呼及通告功能实体PNFE（PagingandNotificationControlFunction）：

控制传呼空闲模式的UE，发送NT-SAP所需要的RRC业务。

●专用控制功能实体DCFE（DedicatedControlFunctionEntity）：

处理特定UE的所有功能，发送DC-SAP所需要的RRC业务。

●共享控制功能实体SCFE（SharedControlFunctionEntity）：

控制PDSCH的分配。

●传输模式实体TME（TransferModeEntity）：

处理RRC层内不同实体之间的映射。

3.3UTRAN结构、功能和接口

3.3.1概述

Iu是UTRAN与CN的接口，Iur是RNC之间的接口，Iub是NodeB之间的接口。

如下图所示。

图3.10ＵＴＲＡＮ结构

下图所示为ＵＴＲＡＮ接口通用协议模型。

此结构依据层间和平面间相互独立原则而建立。

随着３ＧＰＰ标准化的进展，此结构可能会变化。

图3.11UTRAN接口通用协议模型

3.3.2水平层

协议结构包括两层，无线网络层和传输网络层。

所有ＵＴＲＡＮ相关问题只与无线网络层有关，传输网络层只是ＵＴＲＡＮ采用的标准化的传输技术，与ＵＴＲＡＮ的特定的功能无关。

3.3.3垂直平面

3.3.3.1控制平面

控制平面包括应用协议，例如：

无线接入网应用协议（ＲＡＮＡＰ）、无线网络子系统协议（ＲＮＳＡＰ）和Ｂ节点协议（ＮＢＡＰ），以及用于传输应用协议消息的信令承载。

应用协议在无线网络层建立承载。

信令承载与ＡＬＣＡＰ的信令承载可同可不同。

信令承载由操作维护（Ｏ&M）建立。

3.3.3.2用户平面

用户平面包括数据流和用于传输数据流的数据承载。

数据流是各个接口规定的帧协议。

3.3.3.3传输网络控制平面

传输网络控制平面只在传输层，它不包括任何无线网络控制平面的信息。

它包括用户平面传输承载（数据承载）所需的ＡＬＣＡＰ协议，还包括ＡＬＣＡＰ所需的信令承载。

传输网络控制平面的引入使得无线网络控制平面的应用协议完全独立于用户平面数据承载技术。

3.3.3.4传输网络用户平面

用户平面的数据承载和应用协议的数据承载属于传输网络用户平面。

3.3.4UTRAN功能

●系统接入控制功能

-允许控制

-拥塞控制

-系统信息广播

-无线信道加密和解密

●移动性功能

-切换

-SRNS重布置

●无线资源管理和控制

-无线资源配置和操作

-无线环境调查

-宏分集控制

-无线承载控制

-无线协议功能

-RF功控

-RF功率设置

-无线信道编码

-无线信道译码

-随机接入检测和处理

具体参见[8]。