三代移动通信系统下课件.pptx
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1、第1页,共76页。CONTENT 引言引言 第一部分:三代移动通信系统第一部分:三代移动通信系统 第二部分:第二部分:WCDMAWCDMA系统结构系统结构 第三部分:第三部分:WCDMAWCDMA系统的无线信道系统的无线信道 第四部分:第四部分:UTRAN信令与协议信令与协议 总结总结2第2页,共76页。UTRAN 通用接口模型通用接口模型ApplicationProtocolDataStream(s)ALCAP(s)TransportNetworkLayerPhysical LayerSignallingBearer(s)TransportUserNetworkPlaneC Co on nt
2、 tr ro ol l P Pl la an ne eU Us se er r P Pl la an ne eTransportUserNetworkPlaneTransport NetworkControl PlaneRadioNetworkLayerSignallingBearer(s)DataBearer(s)(ALCAP:Generic name for the transport signalling protocols used to set-up and tear-down transport bearers.)Independent of the Transport Netwo
3、rk LayerIndependent of the Radio Network LayerSource:25.4013第3页,共76页。控制平面协议集控制平面协议集4第4页,共76页。Iu接口程序接口程序 控制面控制面RANAP Radio Access Network Application Part(无无线接入网应用部分)线接入网应用部分)用户面用户面Iu UP GTP-U5第5页,共76页。RANAP程序程序Class 1 EPs:Iu Release Security Mode Control Reset Reset Resource Relocation Preparation R
4、elocation Resource Allocation Relocation Cancel Data Volume Report SRNS Context TransferClass 3 EPs:RAB AssignmentClass 2 EPs:RAB Release Request Iu Release Request Paging Common ID Location Reporting Control Location Report Initial UE Message Direct Transfer Error Indication Relocation Detect Reloc
5、ation Complete Overload Control CN Invoke Trace CN Deactivate Trace SRNS Data Forwarding Initiation SRNS Context Forwarding from SourceRNC to CN SRNS Context Forwarding to Target RNC from CN6第6页,共76页。PLMN选择和重选、选择和重选、小区选择小区选择/重选和位置登记的关系重选和位置登记的关系7第7页,共76页。PLMN 选择选择开机后,或从没有覆盖的区域移动到有覆盖的区域,开机后,或从没有覆盖的区域
6、移动到有覆盖的区域,UE试图按下列顺序进行选网:试图按下列顺序进行选网:Registered PLMN,last used RATHPLMNUser Controlled PLMN with RATOperator Controlled PLMN with RATOther PLMN/RAT处于漫游状态下处于漫游状态下UE会周期性地试图转回会周期性地试图转回HPLMN在在 SIM中的定时器中的定时器 6 min,8 hours,一般设为一般设为30分钟分钟第8页,共76页。RPLMN 在这个列表中在这个列表中RPLMN(Registered PLMN)优先级最高。优先级最高。RPLMN就是上次
7、注册成功的就是上次注册成功的PLMN。当当UE关机后怎么才能知道上次登记的关机后怎么才能知道上次登记的是哪个是哪个PLMN?在在USIM卡中有两个文件卡中有两个文件EFLOCI和和EFPSLOCI。9第9页,共76页。EFLOCI和和EFPSLOCI在这两个文件中在这两个文件中LAI=MCC+MNC+LAC 和和/或或RAI=LAI+RAC 就记录了就记录了MCC和和MNC,就是就是RPLMN10第10页,共76页。UE UTRAN SYSTEM INFORMATION 系统信息广播系统信息广播 在小区内,在小区内,UTRAN向向UE广播系统信息广播系统信息 系统信息消息是在逻辑信道系统信息消
8、息是在逻辑信道BCCH上发上发送的,它可以映射到传输信道送的,它可以映射到传输信道BCH和和FACH11第11页,共76页。系系统统信信息息块块12第12页,共76页。系统信息块系统信息块 在在3GPP Release-99中,系统信息块的数中,系统信息块的数目定义为一个主信息块、两个调度块和目定义为一个主信息块、两个调度块和17个个SIB。10号号SIB是使用是使用FACH传输信道发送,其传输信道发送,其他所有他所有SIB(包括包括MIB和调度块)都是在和调度块)都是在BCH传输信道上发送。传输信道上发送。13第13页,共76页。小区选择 小区选择的过程包括小区搜索和读广播小区选择的过程包括
9、小区搜索和读广播信道、判决。信道、判决。小区搜索(时隙同步、小区搜索(时隙同步、帧同步和码组帧同步和码组识别、扰码识别识别、扰码识别)读广播信道(读取读广播信道(读取PCCPCH信道信息信道信息)判决判决14第14页,共76页。小区搜索小区搜索时隙同步时隙同步帧同步和帧同步和码组识别码组识别扰码识别扰码识别UE使用使用SCH的主同的主同步码步码PSC去获得该去获得该小区的时隙同步小区的时隙同步UE使用使用SCH的辅助同的辅助同步码步码SSC去找到帧同步,去找到帧同步,并对第一步中找到的小并对第一步中找到的小区的码组进行识别。区的码组进行识别。UE通过通过CPICH对码组对码组进行相关确定小区主
10、扰进行相关确定小区主扰码,然后检测码,然后检测PCCPCH,UE读取读取BCH信息。信息。15第15页,共76页。读读 取取 读到读到MIB后后UE就可以判断当前找到的就可以判断当前找到的PLMN是否就是是否就是要找的要找的PLMN。因为在因为在MIB中有中有PLMN identity域。域。如果是如果是UE就根据就根据MIB中包含的其他中包含的其他SIB的调度信息的调度信息(scheduling information)找到其他的找到其他的SIB并获得并获得其内容。其内容。如果不是如果不是UE只好再找下一个频率又要从头开始这只好再找下一个频率又要从头开始这个过程从小区搜索开始。个过程从小区搜
11、索开始。如果当前如果当前PLMN是是UE要找的要找的PLMN UE读读SIB3 取取得得Cell selection and re-selection info。16第16页,共76页。判判 决决17第17页,共76页。判决判决 如果如果Squal 0、Srxlev 0,则则UE认为此小区认为此小区即为一个即为一个suitable cell,驻留下来,并读其他所需要驻留下来,并读其他所需要的系统信息,随后的系统信息,随后UE将发起位置登记过程。将发起位置登记过程。如果不满足上述条件,测临区的如果不满足上述条件,测临区的Qqualmeas 和和Qrxlevmea,以算出临区的以算出临区的Squa
12、l和和Srxlev并判断并判断临区是否满足上述临区是否满足上述条件。条件。如果如果UE发现了任何一个临区满足发现了任何一个临区满足selection criteria UE就驻留在此小区中并读其他所需要的系统信息,就驻留在此小区中并读其他所需要的系统信息,随后随后UE将发起位置登记过程。将发起位置登记过程。18第18页,共76页。位置登记位置登记过程过程 RRC连接建立之后,移动台在连接建立之后,移动台在DPDCH信道上发起位信道上发起位置登记过程。置登记过程。与二代一样,发送的消息都是上层的消息,是核与二代一样,发送的消息都是上层的消息,是核心网和移动台之间的直接对话。心网和移动台之间的直接
13、对话。在第在第1次开机时,发起的次开机时,发起的MM消息中应包含消息中应包含IMSI,中中间完成鉴权和加密过程之后,由间完成鉴权和加密过程之后,由MSC根据用户的根据用户的IMSI找到用户的找到用户的HLR,由由MSC发出发出MAP消息,通知消息,通知HLR更新位置更新位置 HLR回送插入用户数据(用户业务数据)消息,用户数回送插入用户数据(用户业务数据)消息,用户数据表明该用户可以提供的业务种类,即用户业务描述的据表明该用户可以提供的业务种类,即用户业务描述的数据。数据。19第19页,共76页。位置登记位置登记过程(续)过程(续)MSC给出确认消息,同时给移动台分配新的给出确认消息,同时给移
14、动台分配新的LAI和和新的新的TMSI 用户发送位置登记完成消息,得到新的用户发送位置登记完成消息,得到新的TMSI给给MSC证实。证实。MSC发给移动台新的发给移动台新的LAI,只是作为移动台触发位置只是作为移动台触发位置更新的参数值,移动台并不记录该数值。移动台更新的参数值,移动台并不记录该数值。移动台只有它的位置登记请求被网络接纳,才会存储下只有它的位置登记请求被网络接纳,才会存储下当前的位置区代码。当前的位置区代码。20第20页,共76页。小区重选与位置更新小区重选与位置更新 当当UE驻留在小区中并登记成功后,随着驻留在小区中并登记成功后,随着UE的移动的移动当前小区和临近小区的信号强
15、度都在不断变化,当前小区和临近小区的信号强度都在不断变化,UE就就要选择一个最合适的小区要选择一个最合适的小区小区重选。小区重选。这个最合适的小区不一定是当前信号最好的小区。这个最合适的小区不一定是当前信号最好的小区。当当UE重选小区选择了另外一个小区后发现这个小区属重选小区选择了另外一个小区后发现这个小区属于另外一个于另外一个LA 或者或者RA。UE就要发起位置更新过程,就要发起位置更新过程,使网络获得最新的使网络获得最新的UE的位置信息。的位置信息。21第21页,共76页。UE是如何知道是如何知道LA或者或者RA变化?变化?在系统广播信息中的在系统广播信息中的SIB1中有中有CN comm
16、on GSM-MAP NAS system information和和PS domain system information。22第22页,共76页。位置更新位置更新 位置更新流程总是由终端位置更新流程总是由终端UE发起的。发起的。当终端当终端UE的位置区发生变化或者进行周的位置区发生变化或者进行周期性的位置区更新时,期性的位置区更新时,UE就会发起位置就会发起位置区更新流程。区更新流程。若若UE是由于位置区的变化而引起的位置是由于位置区的变化而引起的位置区更新,还必须为区更新,还必须为UE分配一个新的分配一个新的TMSI。23第23页,共76页。D GD LU_requestMAP_Upd
17、ate_LocationMAP_Cancel_LocationMAP CancelLocation ackMAP_Insert_subscriber_dataMAP_Insert_ subscriber_data ackMAP_update_location ackLU_confirm ackUERNSMSC/VLRHLRIuUuPVLRTMSI Allocation CompleteChannel ReleaseAuthentication RequestAuthitication ResponseSecurity Mode ControlSecurity ModeCommandSecuri
18、ty ModeCompleteSecurity Mode CompleteIu ReleaseCommandIu ReleaseCompleteChannel RequestImmediate AssignInitial UE终端终端UE的位的位置更置更新信新信令流令流程程 24第24页,共76页。位置更新与位置登记关系?位置更新与位置登记关系?位置更新包括位置登记、周期性位置登记、用户数据删位置更新包括位置登记、周期性位置登记、用户数据删除等。除等。引起移动用户发生正常位置登记的条件是移动设备开机,引起移动用户发生正常位置登记的条件是移动设备开机,以及移动用户发生漫游引起位置改变。以及移动用
19、户发生漫游引起位置改变。通过周期性位置登记位置更新通过周期性位置登记位置更新PLMN可以保持追踪移可以保持追踪移动用户当前的状态,特别是保持长时间没有操作的动用户当前的状态,特别是保持长时间没有操作的用户与网络的联系。用户与网络的联系。用户数据删除指用户记录从用户数据删除指用户记录从VLR中删除,包括用中删除,包括用户漫游产生的用户数据删除、用户长时间无操作户漫游产生的用户数据删除、用户长时间无操作引起的用户数据删除、以及系统管理员对无效用引起的用户数据删除、以及系统管理员对无效用户记录所进行的删除。户记录所进行的删除。25第25页,共76页。位置更新位置更新 位置更新过程是由位置更新过程是由
20、HLR MSC/VLR等实等实体之间逻辑配合完成。体之间逻辑配合完成。HLR记录移动用户当前位置信息和所有记录移动用户当前位置信息和所有用户数据。用户数据。VLR记录漫游到由该记录漫游到由该VLR控制位置区的控制位置区的移动用户的相关用户数据移动用户的相关用户数据 MSC处理移动用户的位置登记进程与移处理移动用户的位置登记进程与移动用户对话并与动用户对话并与HLR VLR交互信息。交互信息。26第26页,共76页。MSUTRANOld3G-SGSNHLR1.Routeing Area Update Request2.SGSN Context Response2a.SRNC Context Re
21、quest2a.SRNS Context Response4.SGSN Context Ack5.Update PDP Context Request6.Update Location7.Cancel LocationC1C3new3G-GSNGGSNnewMSC/VLROldMSC/VLR2.SGSN Context Request3.Security FunctionsC25.Update PDP Context Response7a.Iu Release Command7a.Iu Release Complete7a.Cancel Location Ack11d.Insert Subsc
22、riber Data8.Insert Subscriber Data Ack9.Update Location Ack10.Location Update Request11a.Update Location11b.Cancel Location11c.Cancel Loction Ack8.Insert Subscriber Data11e.Insert Subscriber Data Ack11f.Update Loction Ack12.Loction Update Ack13.routeing Area Update AcceptC414.Routeing Area UpdateCom
23、plete15.TMSI Realocation Complete路路由由区区更更新新27第27页,共76页。路由区更新解释路由区更新解释 由由GMM发出路由更新请求发给发出路由更新请求发给SGSN,如果如果SGSN能够找到老的能够找到老的SGSN,SGSN将向老将向老SGSN发出发出SGSN连接请求消息,是连接请求消息,是GTP协议协议 回送回送SGSN响应消息中含有用户的响应消息中含有用户的IMSI和鉴权参和鉴权参数数 完成鉴权和安全性过程完成鉴权和安全性过程 SGSN要与要与HLR之间对话,仍是之间对话,仍是MAP层消息,发层消息,发送更新位置消息给送更新位置消息给HLR,插入用户数据,
24、更新位置插入用户数据,更新位置确认消息,分配新的确认消息,分配新的RAI和和P-TMSI给用户。给用户。28第28页,共76页。RAB RAB是指用户平面的承载,用于是指用户平面的承载,用于UE和和CN之间传送语音数据及多媒体业务。之间传送语音数据及多媒体业务。UE首先要完成首先要完成RRC连接建立然后才能建连接建立然后才能建立立RAB。RAB建立是由建立是由CN发起、发起、UTRAN执行的执行的功能。功能。当当RAB建立成功以后,一个基本的呼叫建立成功以后,一个基本的呼叫即建立。即建立。UE进入通话过程。进入通话过程。29第29页,共76页。RAB RAB由两部分组成由两部分组成RNC和和S
25、GSN之间的之间的GTP隧道以及隧道以及RNC与与MS之间的无线承之间的无线承载载Radio Bearer。RAB ID唯一标识用户的一个唯一标识用户的一个RAB。RAB的建立修改释放和重建都是通过的建立修改释放和重建都是通过RAB ASSIGNMENT过程完成的。过程完成的。30第30页,共76页。RAB管理流程图管理流程图31第31页,共76页。RAB基本流程基本流程 首先由首先由CN向向UTRAN发送发送RAB指配请求指配请求消息,请求消息,请求UTRAN建立建立RAB;UTRAN中的中的SRNC发起建立发起建立Iu接口与接口与Iub接口(接口(Iur接口)的数据传输承载;接口)的数据传
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