TDS培训三讲.docx

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1、TDS培训三讲通用移动通信系统(UMTS： Universal Mobile Telecommunications System)是 IMT-2000 的一种，它的网络结构由核心网(CN： CoreNetwork) UMTS陆地无线接入网(UTRAN： UMTS Terrestrial Radio Access Network)与用户设备(UE： User Equipment)三部分构成。本章将介绍UMTS的网络结构及其接口规范。要紧包含CN与无线网络操纵器(RNC Radio Network Controller)之间的 IU 接口、RNC 之间的 IUr 接口、RNC 与 Node B 之

2、间的 Iub 接口与UTRAN与UE之间UU接口(也称之无线接口)的结构与功能，同时简要地描述协 议栈的分层结构，用户终端设备的要紧任务，为使读者更好的懂得，最后我们将以呼叫建立 过程为例来阐述网络信令流过程。2.1 网络结构UMTS系统由CN、UTRAN与UE三部分构成，结构如图2-1所示。CN与UTRAN之 间的接口称之IU接口，UTRAN与UE的之间接口称之UU接口。限于篇幅的原因，本节只 对UTRAN部分的结构与功能作较为全面地描述，而关于CN与UE部分，在本章未作描述。 感兴趣者，能够参考有关的标准与协议。图2-1 UMTS系统的结构2.1.1 UMTS的通用协议结构UTRAN的UU

3、接口与IU接口的协议分为用户平面协议与操纵平面协议。其中用户平面 协议用于执行无线接入承载业务，而无线接入承载业务是通过接入层的业务接入点(SAP： Service Access Point)来提供的。图2-2是UU接口与IU接口的用户平面协议结构。操纵平 面协议用于操纵无线接入承载与UE与网络的连接，图2-3是UU接口与IU接口的操纵平面 协议结构。UE UUIUTRANIdI图2-2 UU和IU接口的用户平面协议结构(CM,MM,GMM,SM非接入层CM,MM,GMM,S Vid IUh IUTRAN图2-3 Uu和IU接口控制平面协议结构2.1.2 UTRAN一、UTRAN的结构UTRA

4、N由若干通过IU接口连接到CN 的无线网络子系统(RNS： Radio Network Subsystem)构成。其中一个RNS包含一个RNC与一个或者多个Node B,而Node B通过 IUb接口与RNC相连接。Node B应该能够支持FDD模式、TDD模式或者者以上2个模式 都支持。同时，对TDD模式下的一个小区来说，应该支持码片速率为3.84Mchips或者 1.28Mchips 的一种。在UTRAN内部，RNCS通过IUr接口进行信息交互，Iu与IUr是逻辑接口，IUr接口能 够是RNCs之间的直接物理连接，也能够通过任何合适传输网络的虚拟连接来实现。UTRAN 的内部结构参见图2-

5、4所示。核心网图2-4 UTRAN内部结构每个RNS管理一组小区的资源。在UE与UTRAN的每个连接中，其中一个RNS充当 服务 RNS (SRNS： Serving RNS )0 假如需要，一个或者多个漂移 RNS (DRNS： DriftRNS) 通过提供无线资源来支持SRNS0 SRNS与DRNS的结构关系如图2-5所示。图2-5 SRNS和DRNS结构关系二、UTRAN接口模型UTRAN接口的通用协议模型如2-6所示。从图中能够看出，UTRAN分为无线网络层 与传输网络层。其中UTRAN的逻辑节点与他们之间的接口被定义为无线网络层的一部分。 传输网络层为用户平面传输、信令传输与特定的运

6、行与保护(0&M)传输提供服务，与 UTRAN特定的功能无关。其中，无线网络层分为用户平面与操纵平面，传输网络层分为传 输网络用户平面与传输网络操纵平面。操纵平面包含应用协议与用于传输应用消息的信令承载，在Iu接口上的应用协议是无 线接入网络应用部分(RANAP： Radio Access Network Application Part),负责 CN 与 RNS 之间的信令交互。在IUr接口上的应用协议是无线网络子系统应用部分(RNSAP： Radio Network Subsystem Application Part),负责2个RNS之间的信令交互。IUb接口上的应用协 议是 Node

7、B 应用部分(NBAP： Node B Application Part),负责 RNS 内部的 RNC 与 Node B 之间的信令交互。在传输网络层，以上3个接口都使用ATM传输技术，3GPP还建议可支 持七号信令的SC-CP、MTP与IP等技术。用户平面包含数据流与用于数据流传输的数据承 载。传输网络操纵平面只在传输层，不包含任何无线网络层的信息。它包含用于用户平面建 立传输承载(数据承载)所需的接入链路操纵应用部分(ALCAP： Access Link Control Application Part)协议与用于ALCAP的信令承载。用户平面的数据承载与应用协议的信令 承载都属于传输网

8、络用户平面。三、UTRAN的功能1 .用户数据传输UTRAN提供在Uu与Iu参考点之间的用户数据传输功能。2 .系统接入操纵系统接入操纵包含接入同意操纵、拥塞操纵与系统信息广播等功能。其中接入同意操纵 功能用来操纵同意或者拒绝新的用户的接入、新的无线接入承载或者新的无线连接(比如： 切换情况)的建立。基于上行干扰与下行功率的接入准许操纵功能位于操纵无线网络操纵器 (CRNC： Controlling RNC)中，在 IU 接口中由服务 RNC (SRNC： Serving RNC)来执行 接入准许操纵功能；拥塞操纵是当系统接近于满载或者已经超载时用来监视、检测与处理堵 塞情况，该功能尽量平滑地

9、使系统返回到稳固的状态；系统信息广播提供了在其网络内运行 的UE所需的接入层(AS： Access Stratum )或者非接入层(NAS： Non Access Stratum)信 1息、03 .无线信道的加密与解密该功能通过一定的加解密操作为发送的无线数据提供保护，加密功能位于UE与 UTRAN 中。4 .移动性管理功能(1) 切换管理切换管理用于管理无线接口的移动性。它基于无线测量，用来维持核心网要求的服务质 量。它能够由网络或者者UE来操纵。另外，使用该功能，UE将可能直接切换到其他的系统, 如从UMTS到GSM.(2) SRNS重定位当SRNS的功能被另外一个RNS替代时，SRNS重

10、定位用来协调有关的操作与过程。要紧 对从一个RNS到另一个RNS的IU接口的连接移动性进行管理，该功能位于RNC与CN中。(3) 寻呼功能该功能在UE处于空闲模式、CELL_PCH或者URA_PCH状态下提供了请求UE与UTRAN建 立连接的能力，也包含在单一 RRC连接上不一致的CN域的寻呼协调功能。(4) UE的定位该功能提供对UE所处地理位置的定位能力。5 .无线资源的管理与操纵无线资源管理包含对无线资源的分配与保持等有关功能，UMTS的无线资源应该能在 电路交换业务与分组交换业务之间共享，无线资源管理与操纵具体有下面的功能：(1) 无线资源的配置与操作该功能执行无线网络资源的配置，即对

11、小区与公共传输信道资源的配置与管理。(2) 无线环境的测量无线环境的测量包含对当前服务小区与周围邻近小区的无线信道测量,并把测量结果作 为无线信道质量的评估根据。测量过程是在UE与IJTRAN中执行的，要紧包含对接收信号强 度、估计的误比特率、传播环境的估计、发射距离、多谱勒偏移、同步状态、接收的干扰功 率与每个小区下行发射的总功率等参数的测量与估计。(3) 合并/分离操纵该功能操纵信息流的合并/分离，UTRAN能够合并通过多个物理信道(可能属于不一致 的小区)接收来自于同一移动终端的相同信息的信息流或者分离通过多个物理信道(可能属 于不一致的小区)发送到同一移动终端的相同信息的信息流。(4)

12、 连接的建立与释放连接的建立与释放功能操纵无线接入子网络的连接建立、保持与释放，该功能能够在 UE与UTRAN中完成。(5) 无线承载的分配与重分配该功能根据无线接入承载的QoS来执行连接建立(或者释放)的请求单元到物理无线信 道上的分配(或者重分配)的转化过程，在CRNC与SRNC中实现。(6) TDD 动态信道分配(DCA： Dynamic Channel Allocation)动态信道分配在TDD模式下使用，包含快速DCA与慢速DCAo快速DCA把资源直接分配 到无线承载上去。慢速DCA则根据小区负载的变化把无线资源(包含时隙)分配到不一致的 TDD小区上去。(7) 无线协议功能该功能通

13、过把业务(根据RAB的QoS)适配到无线传输上，通过UMTS无线接口向用户 提供数据与信令传输的能力，要紧包含在无线承载上对业务与UE的复用、对数据分段与重 组与根据无线接入承载的QoS的确认/非确认模式的数据传递。(8) RF功率操纵该功能操纵发送功率的等级以降低干扰与保持高质量的连接。功率操纵包含上下行外环 功率操纵、上下行内环功率操纵与上下行开环功率操纵等类型。(9) 信道的编/解码(10)初始随机接入的检测与处理该功能使网络能检测从UE来的初始接入请求并对接入请求做适当的响应过程。(11)对非接入层消息的CN域分配在RRC协议中，来自于NAS的消息应该通过直接传输过程透明地传递到接入层

14、内，而 SRNC与UE将负责把携带CN域信息的NAS消息分配到对应的NAS实体中去。(12) TDD的定时提早处理该功能用来在上行方向处理从UE到UTRAN的无线信号的定时提早量。定时提早量是基 于NOde B的物理层对上行突发的时间测量得到的。并通过下行链路把定时提早命令发送给 UE0(13)对非接入层消息业务的特定功能(14) TDD的上行同步功能该功能用于从UE到UTRAN的上行信号的同步。同步过程是当Node B检测到上行的突法 时，估计所接收到的时间与功率，同时把基于估计的时间与功率参数而决定的时间与功率调 整量返回给UE,让UE在下一次上行发送时做出相应时间与功率调整以实现上行同步

15、。6 .广播与多播功能(1) 广播/多播信息的分配把接收到的CBS (Cell Broadcast Service)消息分配到每个小区配置的广播/多播操纵 (BMC： BrOadCaSt/Multicast Control)实体中去，以便进一步处理，该功能是由RNC操纵与处 理的。(2) 广播/多播流量操纵该功能通过对数据源的操纵来实现对RNC信息流量的操纵，以防止信息拥塞。(3) CBS状态的报告RNC收集每个小区的状态数据，并对应到各自的服务区。7 .跟踪功能UTRAN能够跟踪与UE的位置及其行为有关的各类事件。8 .流量报告UTRAN能够向CN报告非确认数据的流量信息。2.2 IU 接口2.2.1 概述一、IU接口体系的结构IU接口的逻辑结构体系如图2-7所示。连接到核心网电路交换(CS: Circuit Switched) 域的IU接口称之IU-CS,连接到分组交换(PS： Packet Switched)域的IU接口称之IU-PS, 连接到广播(BC： Broadcast)域的称之IU-BC。区分IU-CS与IU-PS这两个接口意味着到电 路交换与到分组交换有不一致的信令与用户数据连接。每个CN接入点能够连接到一个或者 多个UTRAN接入点。关于PS域与CS域，每个UTRAN接入点只能连接到每个CN域的 一个CN接入点。关于BC域，每个UTRAN接入点可