TDSCDMA基本信令流程Word下载.docx

1、2005-3-10V0.20补充第2章概述内容；将状态跃迁内容合并到3.1节；补充路由区更新内容；2005-3-14V0.3根据评审意见修订；添加了在HCS下的小区重选机制；修订了不同NB间硬切换的AAL2释放目标。2005-3-16IUS V1.0.0通过文档评审2） 文档审核记录审核人职务胡金玲评审组长3） 文档发行范围分发单位说明目 录1 引言 41.1 编写目的 41.2 预期读者和阅读建议 41.3 参考资料 41.4 缩写术语 42 概述 63 基本信令流程 103.1 UE的状态与寻呼流程 103.1.1 UE状态 103.1.2 寻呼流程 123.2 空闲模式下的UE 143.

2、2.1 概述 143.2.2 PLMN的选择和重选 163.2.3 小区选择和重选 173.2.4 位置登记 223.3 无线资源管理流程 233.3.1 RRC连接建立流程 233.3.2 NAS信令建立流程 253.3.3 RAB建立流程 263.3.4 小区/URA更新 323.3.5 测量控制 383.3.6 切换流程 403.4 电路域移动性管理流程 503.4.1 位置更新 503.4.2 IMSI分离 533.4.3 鉴权流程 533.4.4 安全模式控制 543.4.5 完整性保护 553.4.6 TMSI重分配 583.5 分组域移动性管理流程 583.5.1 GPRS附着流

3、程 583.5.2 GPRS分离流程 603.5.3 安全流程 623.5.4 路由区更新流程 623.6 呼叫控制 653.6.1 UE发起呼叫流程 653.6.2 UE被呼流程 713.6.3 呼叫重建 743.6.4 呼叫释放流程 743.7 分组域会话管理 793.7.1 PDP Context 激活流程 793.7.2 PDP Context 去激活功能 851 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，帮助读者了解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、维护人员等

4、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，介绍了基本的信令流程，包括电路域移动性管理流程、分组域呼叫流程、分组域会话管理等内容。1.3 参考资料【1】 3GPP TS 25.331: RRC Protocol Specification【2】 3GPP TS 25.922:Radio resource management strategies 【3】 3GPPTS 25.931:

5、UTRAN Functions, Examples on Signalling Procedures【4】 3GPP TR 21.905:Vocabulary for 3GPP Specifications【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系统基本原理1.4 缩写术语AAL ATM Adaptation LayerAAL2 ATM Adaptation Layer

6、type 2AAL5 ATM Adaptation Layer type 5ACK AcknowledgementAM Acknowledged ModeAMR Adaptive Multi RateATM Asynchronous Transfer ModeBCCH Broadcast Control ChannelBLER Block Error RatioCN Core NetworkDCCH Dedicated Control ChannelDCH Dedicated ChannelDPCH Dedicated Physical ChannelDRX Discontinuous Rec

7、eptionDTX Discontinuous TransmissionFACH Forward Access ChannelFP Frame ProtocolGGSN Gateway GPRS Support NodeGMM GPRS Mobility ManagementGTP GPRS Tunneling ProtocolGTP-U GPRS Tunnelling Protocol for User PlaneHPLMN Home Public Land Mobile NetworkIMSI International Mobile Subscriber IdentityLAC Loca

8、tion Area CodeLAI Location Area IdentityMS Mobile StationMTP Message Transfer PartMTP3-B Message Transfer Part level 3NBAP Node B Application PartP-CCPCH Primary Common Control Physical ChannelPCH Paging ChannelPDP Packet Data ProtocolPICH Page Indicator ChannelPLMN Public Land Mobile NetworkQoS Qua

9、lity of ServiceRA Routing AreaRACH Random Access ChannelRAN Radio Access NetworkRANAP Radio Access Network Application PartRNC Radio Network ControllerRPLMN Registered Public Land Mobile NetworkRRC Radio Resource ControlSAAL Signalling ATM Adaptation LayerSGSN Serving GPRS Support NodeSSCOP Service

10、Specific Connection Oriented ProtocolUE User EquipmentUMTS Universal Mobile Telecommunications SystemURAN UMTS Radio Access NetworkUSIM Universal Subscriber Identity Module2 概述UMTS（Universal Mobile Telecommunication System）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基本相同。如果从功能上看，可以分成一些不同功能的子网（subnetwork）,主要包括核心网（Core

11、Network，CN）和无线接入网（Radio Access Network，RAN）两部分。核心网主要处理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（User Equipment，UE）一起构成了完整的UMTS系统，其结构如图2.1所示。图中UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network）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-BC），与用户终端设备UE之间的接口为Uu。在UT

12、RAN内部，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。图2.1 UMTS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，控制平面和用户平面，在横向分为两个层次，无线网络层和传输网络层。RANAP 和Iu UP协议层分别为无线网络层上Iu接口上的控制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。根据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

13、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用直接通过AAL2或AAL5映射到ATM的形式，而面向分组交换域在传输网络层则是采取IP over ATM的形式。图2.2 Iu-CS协议结构图图2.3 Iu-PS协议结构图Iub接口主要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2.4 Iub接口协议结构图Uu接口的协议主要是用来建立、重新配置和释放各种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CDMA200

14、0，它们的主要区别就是体现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接口主要用来传输用户数据、或是相关信令，对应分为用户平面和控制平面。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控制（MAC）、无线链路控制（RLC）、分组数据聚合协议（PDCP）和广播/多播控制（BMC）。L3层包括RRC和NAS，L3层分为控制平面和用户平面。图2.5 Uu接口控制平面协议结构图2.6 Uu接口用户平面协议结构3 基本信令流程3.1 UE的状态与寻呼流程3.1.1 UE状态U

15、E有两种基本运行模式：空闲模式和连接模式。UE开机后停留在空闲模式下。通过非接入层表示，如：IMSI，P-TMSI，TMSI等标识来区分。UTRAN不保留空闲模式下的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，才会从空闲模式转移到连接模式，CELL-FACH或CELL-DCH。当RRC连接释放后UE从连接模式到空闲模式。UE连接模式共有四种状态：CELL-PCH，URA-PCH，CELL-FACH，CELL-DCH。图3.1 UE状态跃迁示意图3.1.1.1 Idle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I

16、dle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。UTRAN中没有为处于空闲模式的UE建立上下文，如果要寻址一个特定的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个UE发送寻呼消息。3.1.1.2 CELL_DCH状态CELL_DCH状态的基本特征是，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。根据UTRAN的分配情况，UE可以使用专用传输信道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

17、组合。UTRAN根据当前的激活信道集知道该UE已经处在小区识别等级上。3.1.1.3 CELL_FACH状态CELL_FACH状态的基本特征是，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或共享传输信道（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。根据UTRAN的分配情况，UE在此状态下可以使用USCH或DSCH传输信道，UTRAN也可以根据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

18、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。3.1.1.4 CELL_PCH状态CELL_PCH状态的基本特征是：UE与UTRAN之间不存在专用物理信道连接，而且UE也不可以使用任何上行物理信道。在该状态下，UE为节省功耗，可以使用DRX方式去监听PICH所指示的PCH信道。UTRAN根据UE上次在CELL_FACH状态下执行的最后一次小区更新过程，知道UE当前所处的小区。如果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，RR

19、C子层通过小区重选过程执行连接移动性管理。3.1.1.5 URA_PCH状态URA_PCH状态的基本特征是：UTRAN根据UE上次在CELL_FACH状态下执行的最后一次URA更新过程，知道UE当前所处的URA。如果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。3.1.1.6 空闲模式与连接模式的跃迁在UE发起RRC连接请求后，UE从空闲模式转移到连接模式下的CELL_DCH状态或者CELL_FACH状态。如果连接建立失败，则返回空闲模式。在UE发起释放RRC连接请求后，UE从从CELL_DCH状态或者CELL_FACH状态下转移到空闲模

20、式。3.1.1.7 CELL_DCH状态与CELL_FACH状态的跃迁UE可以在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也可以通过释放所有的专用物理信道而进入CELL_FACH状态。3.1.1.8 CELL_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，根据来自UTRAN的指示，可以进入CELL_PCH状态或者URA_PCH状态。但是，处于CELL_PCH状态或者URA_PCH状态的UE不能直接跃迁到CELL_DCH状态，必需先跃迁到CELL_FACH状态。3.1.1.9

21、CELL_FACH状态与CELL_PCH（URA_PCH）状态的跃迁处于CELL_PCH（URA_PCH）状态下的UE，如果小区（URA）重选时选择了一个新的URA小区，则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，如果UTRAN和UE都没有数据要发送，则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

22、程。当UTRAN收到某个CN域（CS域或PS域）的寻呼消息时，首先判断UE是否与另一个CN域建立了信令连接，如果没有建立信令连接，那么UTRAN只能知道UE当前所在的服务区，并通过寻呼控制信道将寻呼消息发送给UE，这就是 PAGING TYPE 1消息。如果已经建立信令连接，在CELL-DCH或CELL-FACH状态下，UTRAN就可以知道UE当前活动属于那种信道上并通过专用控制信道将寻呼消息发送给UE，这就是PAGING TYPE 2 消息。根据UE所处的状态，寻呼可以分为以下两种类型。3.1.2.1 寻呼IDLE模式或PCH状态下的UE该过程用于在寻呼控制信道（PCCH）上给选定的处于空闲

23、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。这种寻呼请求通过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空闲模式、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 流程图图3.2 流程说明在PAGING TYPE 1消息中，包括被寻呼的UE的识别符：IMSI或TMSI；CN domain identity=C

24、S；不包含IE “BCCH modification”；PAGING Area=LA or None。UE在收到PAGING TYPE 1消息后，向UTRAN发送RRC CONNECTION REQUEST消息，以建立和UTRAN之间的RRC连接；2. 用于PS域连接图3.3UMTS中，PS域的PAGING消息是由网络侧请求建立一个PS域的信令连接或者网络侧提示移动台再次进行attach（如果必要，由于网络失败的原因），如果终端没有进行GPRS附着，终端将会不理睬收到的PS域PAGING消息。PAGING消息包括：被寻呼的UE的标识符：P-TMSI, IMSI；CN domain identi

25、ty=PS；PAGING Area=RA。UE在收到PAGING TYPE 1消息后，向UTRAN发送RRC CONNECTION REQUEST消息，以建立和UTRAN之间的RRC连接。3. 用于系统消息更新图3.4PAGING TYPE 1消息由UTRAN发起，用于指示系统消息的更新，在PAGING TYPE 1消息IE“BCCH modification information”中指示系统消息的更新；UE在收到PAGING TYPE 1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。寻呼类型

26、2由UTRAN发起，UE被动接收。图3.5UTRAN在DCCH信道上发送PAGING TYPE 2消息，其中包含：寻呼UE的“PAGING Record Type Identifier”；CN domain identity=CS. UE在接收到“PAGING TYPE 2”消息后，在上行DCCH信道上发送“INITIAL DIRECT TRANSFER”消息。3.2 空闲模式下的UE3.2.1 概述UE开机后或在漫游中，它的首要任务就是找到网络并和网络取得联系，以获得网络的服务。因此空闲模式下UE的行为对于UE是至关重要的。UE在空闲模式下的行为可以分为PLMN选择/重选，小区的选择/重选和

27、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，首先应该选择一个PLMN，一般来说，这个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，就开始选择属于这个PLMN的小区，找到一个这样的符合驻留条件的小区后，UE就驻留在这个小区，并继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（Location Update或者Attach），用以通知网络侧自己的状态，成功后UE就成功的驻留在这个小区中了。驻留的作用有4个： 使UE可以接收PLMN广播的系统信息。 可以在小区内发起随机接入过程。 可以接收网络

28、的寻呼。 可以接收小区广播业务。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，这就是小区重选过程。这个最合适的小区不一定是当前信号最好的小区，举例来说，如果一个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。这样UE就要不停的发起位置更新，既浪费了网络资源，又浪费了UE的能量。因此在小区中选择哪个小区是有规则的，这个规则会在后面进行详述。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，如果UE发现这个小区属于另外一个位置区LA或路由区RA，UE就要

29、发起位置更新过程，以通知网络最新的UE的位置信息。如果Location Update或者Attach不成功，UE就要进行PLMN重选。图3.6 IDLE模式下的UE3.2.2 PLMN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中会维护一个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/重选就是UE按照PLMN的优先级顺序自动的选择/重选一个PLMN，手动选择/重选就是将当前的所有可用网络呈现给用户，由用户选择一个PLMN。一般情况下都采用自动模式进行PLMN选择。在UE的PLMN列表中RPLMN（registered PLMN）优先级最高，RPLMN就是上次UE注册成功的PLMN，在上次注册成功后，UE将信息保存在了USIM中。在USIM中，UE记录了位置区识别号LAI （=MCC+M