WCDMA的呼叫流程分析說課材料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。WCDMA的呼叫流程分析-WCDMA的呼叫流程分析一、概述當(dāng)前，第三代移動通信系統(tǒng)已經(jīng)越來越成為人們關(guān)注的焦點，作為兩大主流體制之一的WCDMA系統(tǒng)將在未來全球移動通信市場扮演重要的角色。對無線通信系統(tǒng)來說，一個呼叫能否建立是一個很重要的問題。呼叫的建立涉及無線網(wǎng)絡(luò)中的很多網(wǎng)絡(luò)元素，是通信系統(tǒng)的基本功能。對WCDMA系統(tǒng)的呼叫流程進行分析將有助于整個系統(tǒng)的測試和維護。本文主要介紹電路交換（CS）和分組交換（PS）兩種業(yè)務(wù)的呼叫流程，并進行對比分析。二、WCDMA的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本節(jié)我們將介紹一下WCDMA的系

2、統(tǒng)結(jié)構(gòu)及協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。對呼叫流程中將涉及的網(wǎng)絡(luò)元素和協(xié)議層我們將重點描述。從功能上，WCDMA系統(tǒng)由三部分組成：CN（核心網(wǎng)）、UTRAN（UMTS地面接入網(wǎng)）和UE（用戶設(shè)備）。CN負責(zé)處理與外部網(wǎng)絡(luò)之間的呼叫和數(shù)據(jù)連接的交換和路由選擇。UTRAN處理所有與無線接入相關(guān)的功能。UE則是與用戶的接口。CN與UTRAN之間的接口稱為Iu接口，UTRAN與UE之間的接口稱為Uu接口。WCDMA的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中UTRAN是由一個或多個無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（RNS）組成。一個RNS由一個無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）和一個或多個NodeB組成。RNC可以通過Iur接口與另一個RNC相連。RNC與NodeB之間通過I

3、ub接口相連。在這里我們介紹的呼叫流程是從UE與CN之間的端到端的呼叫流程，其中包括UE主動發(fā)起呼叫（我們通常稱之為UE起呼）和UE接受呼叫（UE被呼）。由于呼叫的另一端可能為PSTN、PLMN、ISDN等不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)終端，將涉及有線或無線網(wǎng)絡(luò)之間的消息交互，我們將不在此介紹。下面給出了WCDMA系統(tǒng)的協(xié)議棧，我們將簡要介紹一下呼叫流程中可能涉及到的協(xié)議模塊。與無線接入無關(guān)的高層協(xié)議模塊我們通稱為非接入層（NAS），NAS層存在于UE和CN中，主要處理與業(yè)務(wù)相關(guān)的功能。物理層我們稱之為L1層。在Uu接口上，物理層是WCDMA系統(tǒng)中重要的部分，主要處理無線數(shù)據(jù)的傳輸。而Iub、Iu以及Iur接口

4、是有線連接的，物理層通常是指光纖、電纜等物理連接實體。媒體接入控制（MAC）和無線鏈路控制（RLC）協(xié)議屬于第二層（L2）,主要提供數(shù)據(jù)的傳輸和交換。無線資源控制（RRC）協(xié)議主要完成無線資源的管理和分配。其中NodeB的RRC、RLC、MAC模塊僅完成系統(tǒng)廣播功能，大部分無線資源管理功能都在RNC中實現(xiàn)。NodeB應(yīng)用部分（NBAP）主要處理Iub接口的信令，F(xiàn)P則處理各接口的數(shù)據(jù)傳輸。無線接入網(wǎng)應(yīng)用部分（RANAP）和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)接入點（RNSAP）協(xié)議分別處理Iu以及Iur接口的信令傳輸。在呼叫流程中主要涉及Uu、Iub以及Iu接口及相關(guān)協(xié)議模塊，我們主要介紹與WCDMA無線接入相關(guān)的部分，

5、其他如RNC與NodeB、RNC與CN之間有線傳輸（在Release99協(xié)議中采用ATM傳輸）采用的均是通用的傳輸方式，我們將不再介紹。三、呼叫處理流程在介紹呼叫處理流程之前，我們首先要了解幾個概念：RRC連接。RRC連接是UE與UTRAN的RRC協(xié)議層之間建立的一種雙向點到點的連接。對一個UE來說，至多存在一條RRC連接。RRC連接在UE與UTRAN之間傳輸無線網(wǎng)絡(luò)信令，如進行無線資源的分配等等。RRC連接在呼叫建立之初建立，在通話結(jié)束后釋放，并在期間一直維持。Iu信令連接。如果說RRC連接建立了UE與UTRAN之間的信令通路，那么Iu信令連接則是建立了UE與CN之間的信令通路。Iu信令連接

6、主要傳輸UE與CN之間非接入層信令。在UTRAN中，非接入層信令是通過上下行直接傳輸信令透明傳輸?shù)?。鑒權(quán)。出于網(wǎng)絡(luò)安全性能考慮，在呼叫建立時，網(wǎng)絡(luò)必須對UE進行鑒權(quán)。無線接入承載（RAB）。RAB可以看作是UE與CN之間接入層向非接入層提供的業(yè)務(wù)，主要用于用戶數(shù)據(jù)的傳輸。RAB直接與UE業(yè)務(wù)相關(guān)，它涉及接入層各個協(xié)議模塊，在空中接口上，RAB反映為無線承載（RB）。無線承載（RB）。RB是UE與UTRAN之間L2向上層提供的業(yè)務(wù)。上面我們提到的RRC連接也可以看作是一種承載信令的RB。無線鏈路（RL）。無線鏈路是指一個UE和一個UTRAN接入點之間的邏輯連接，它在物理實現(xiàn)上通常是由一到多個無線

7、承載傳輸組成。在UE與一個UTRAN接入點（通常指小區(qū)）之間最多存在一條無線鏈路。1、CS起呼流程電路交換業(yè)務(wù)起呼流程主要有以下幾個基本過程：第一步，建立RRC連接。起呼時，首先由UE的RRC接收到非接入層的請求發(fā)送RRC連接建立請求消息給UTRAN，在該消息中包含被叫UE號碼，業(yè)務(wù)類型等等。UTRAN接收到該消息后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況分配無線資源，并在RRCCONNECTIONSETUP消息中發(fā)送給UE，UE將根據(jù)消息配置各協(xié)議層參數(shù)，同時返回確認消息。RRC連接建立有兩種情況：公共信道上的RRC連接建立和專用信道上的RRC連接建立。兩者的區(qū)別在于RRC連接使用的傳輸信道不同，因而連接建立的流程有

8、所區(qū)別。公共信道上的RRC連接建立專用信道上的RRC連接建立第二步，Iu信令連接的建立。在RRC連接建立后，UE將向CN發(fā)送業(yè)務(wù)請求。此時UE的RRC發(fā)送INITIALDIRECTTRANSFER消息，在該消息中包含非接入層的信息（CMSERVICEREQUEST）。RNC接收到該消息后，RNC的RANAP發(fā)送INITIALUEMESSAGE，將UE的非接入層消息透明轉(zhuǎn)發(fā)給CN，在該消息發(fā)送的同時建立Iu信令連接。在Iu信令連接建立后，UE和CN之間的非接入層消息傳輸使用DOWNLINKDIRECTTRANSFER和UPLINKDIRECTTRANSFER消息進行。具體流程如下圖所示：第三步，

9、鑒權(quán)。Iu信令連接建立后，CN需要對UE進行鑒權(quán)。鑒權(quán)是非接入層功能，在UTRAN中透明傳輸。具體操作見第二步的流程中36消息內(nèi)容。第四步，RAB的建立。UE業(yè)務(wù)請求被網(wǎng)絡(luò)接收后，CN將根據(jù)業(yè)務(wù)情況分配無線接入承載（RAB）。同時在空中接口將建立相應(yīng)的無線承載（RB）。需要注意的是，48條消息若在RRC連接建立中建立了無線鏈路，則需要進行上述無線鏈路的重配置過程，若在RRC連接中沒有建立無線鏈路，即建立了公共信道上的RRC連接時，則在此應(yīng)進行無線鏈路建立的過程。第五步，等待應(yīng)答。此時UE將等待被呼叫方應(yīng)答，進入通話狀態(tài)。下面是對整個電路交換業(yè)務(wù)UE起呼的一個整體流程圖。2、CS被呼流程CS被呼

10、流程基本與起呼流程相似，只是在RRC連接建立前，UE首先接收到尋呼信道上的PAGINGTYPE1消息，然后進行RRC連接的建立。以后各部分同起呼流程。3、PS起呼流程分組交換業(yè)務(wù)起呼流程有以下幾個基本過程：第一步，建立RRC連接。第二步，Iu信令連接的建立。第三步，UE的鑒權(quán)和安全模式控制。第四步，ATTACH。建立UE和服務(wù)GPRS業(yè)務(wù)節(jié)點（SGSN）之間的邏輯連接。第五步，業(yè)務(wù)請求及分組數(shù)據(jù)協(xié)議（PDP）激活。UE非接入層發(fā)送業(yè)務(wù)請求，并激活PDP。第六步，RAB的建立。UE業(yè)務(wù)請求被網(wǎng)絡(luò)接收后，CN將分配無線接入承載（RAB）。在空中接口將建立相應(yīng)的無線承載（RB）。第七步，等待應(yīng)答。UE等待CN響應(yīng)。當(dāng)UE接收到PDPRESPONSE消息，此時可以發(fā)送接收IP數(shù)據(jù)包。需要說明的是，WCDMA系統(tǒng)的分組業(yè)務(wù)是“實時在線”的，就是說用戶和網(wǎng)絡(luò)始終連接。通常在用戶終端開啟時，便進行ATTACH操作，與SGSN建立邏輯連接。在需要進行分組業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸時，直接激活PDP就可以了。因此，在實際操作時流程如下圖所示：在UE上電時通常會執(zhí)行15步，ATTACH到網(wǎng)絡(luò)上，并一直保持附著狀態(tài)。在需要進行數(shù)