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接入网的基本结构与接口

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接入 基本 结构 接口
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雅讯培训部 www.yaxoo.net.cn 课程目标 课程内容 u第三代移动通信系统的网络 结构 uUTRAN系统结构 uUTRAN通用协议结构模型 UMTS物理结构模型  UMTS(Universal Mobile Telecommunications System),通用移动通信系统 UMTS物理结构模型  一般的UMTS的物理结构分为两个域 Ø 用户设备域 Ø 基本结构域 用户设备是用户用来接入UMTS业务的设备,用户设备通过无 线接口与基本结构相连接。基本结构由物理节点组成,这些物理 节点完成终止无线接口和支持用户通信业务需要的各种功能。基 本结构是共享的资源,它为其覆盖区域内的所有授权用户提供服 务。 UMTS的系统结构 UMTS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 要包括核心网和无线接入网RAN(RadioAccess Network)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。 IMT-2000系统结构 课程内容 u第三代移动通信系统的网络 结构 uUTRAN系统结构 uUTRAN通用协议结构模型 UTRAN总体结构图 SRNSDRNS NodeBNodeBNodeBNodeB RNC CN RNC IuIu Iur Iub Iub IubIub UE Uu UTRAN组成结构 RNC(Radio Network Controller)无 线网络控制器 主要负责接入网无线资源的管理,包 括接纳控制、功率控制、负载控制、切 换和包调度等方面。通过RRC(无线资 源管理)协议执行的相应进程来完成这 些功能。 注:RNC涉及以下几个概念: UTRAN组成结构 ØSRNC:即服务RNC,主要是针对一个移动用户而言,SRNC负责启 动/终止用户数据的传送、控制和CN的Iu联接以及通过无线接口协议 和UE进行信令交互。SRNC执行基本的无线资源管理操作,如将无线 接入承载(RAB)参数转化成Uu接口的信道参数、切换判决和外环功 控等。 ØDRNC:漂移RNC,是指除SRNC之外的其他RNC;控制UE使用的小 区资源,可以进行宏分集合并、分裂。和SRNC不同的是,DRNC不 对用户平面的数据进行层2的处理,而在Iub和Iur接口间进行透明的数 据传输;一个UE可以有一个或多个DRNC。 ØCRNC:控制RNC,管理整个小区的资源;用户专用信道的数据调度 由SRNC完成,而公共信道上的数据调度在CRNC中进行。 UTRAN组成结构 ßNodeB 主要功能是进行空中接口的物理层处理 ,如信道交织和编码、速率匹配和扩频等 等。同时它也执行无线资源管理部分的内 环功控。 UTRAN的主要功能 ß主要功能列表 Ø 传输用户数据; Ø 系统消息调度; Ø 数据的加/解密和信令的完整性保护; Ø 切换、SRNS重定位及终端定位等的移动性方面 ; Ø 整个接入网的无线资源管理; Ø 网络同步; Ø 广播/多播的消息调度及流控; Ø 业务量报告。 UTRAN通用协议模型 物理层 信令承载 ALCAP 应用协议 无线网络层 传输网络层 控制面 传输网络控制面 用户面 数据流 数据承载信令承载 传输网络用户面 传输网络用户面 课程内容 u第三代移动通信系统的网络 结构 uUTRAN系统结构 uUTRAN通用协议结构模型 UTRAN通用协议模型 ß从水平方向上可以分为传输网络层和无线网络层; ß从垂直方向上则包括以下四个平面: Þ 控制平面:包含应用层协议,如:RANAP、RNSAP 、NBAP和传输层应用协议的信令承载。 Þ 用户平面:包括数据流和相应的承载,每个数据流的 特征都由一个和多个接口的帧协议来描述。 Þ 传输网络层控制平面:包括为用户平面建立传输承载 (数据承载)的ALCAP协议,以及ALCAP需要的信 令承载。 Þ 传输网络层用户平面:用户平面的数据承载和控制平 面的信令承载都属于传输网络层的用户平面。 RANAP协议 ßRANAP是Iu接口的信令协议,它包含所有特定于无线 网络层的控制消息。 从消息的传送方式上看,基本过程可以分为两类 :面向连接型和无连接型。前者在属于特定UE的专用 信令连接上传送,后者在公共的信令连接上传送。 空中接口Uu RRC MAC 物理层 BMC RLC RLC RLC RLC RLC RLC RLC RLC PDCP PDCP 传输信道 逻辑信道 无线承载 Control Control Control Control Control 控制面信令用户面消息Uu接口边界 L1 L2/MAC L2/RLC L2/BMC L2/PDCP L3 空中接口Uu ß无线接口从协议结构上可以划分为三层: Þ物理层(L1) Þ数据链路层(L2) Þ网络层(L3) ßL2和L3划分为控制平面(C-平面)和用户 平面(U-平面)。 ßRLC和MAC之间的业务接入点(SAP)提 供逻辑信道,物理层和MAC之间的SAP提 供传输信道。RRC与下层的PDCP、BMC 、RLC和物理层之间都有连接,用以对这 些实体的内部控制和参数配置。 Iub口 ßIub接口是RNC和Node B之间的接口,完成RNC和Node B之间的用户数据传送、用户数据及信令的处理和Node B 逻辑上的O&M等。它是一个标准接口,允许不同厂家的 互联。 ß功能:管理Iub接口的传输资源、Node B逻辑操作维护、 传输操作维护信令、系统信息管理、专用信道控制、公共 信道控制和定时以及同步管理。 Iu口 ßIu接口是连接UTRAN和CN的接口,也可以把它看成 是RNS和核心网之间的一个参考点。它将系统分成用 于无线通信的UTRAN和负责处理交换、路由和业务控 制的核心网两部分。 ß结构:一个CN可以和几个RNC相连,而任何一个 RNC和CN之间的Iu接口可以分成三个域:电路交换域 (Iu-CS)、分组交换域(Iu-PS)它们有各自的协议 模型。 Node B RNC RNC CS Domain PS Domain BC Domain Node B Node B Node B UTRANCore Network (CN) “Iu-CS” “Iu-PS” “Iu-BC” Iu接口 Iu口逻辑结构 Iu接口功能 ß功能:Iu接口主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、广播 信息及控制Iu接口上的数据传递等。其主要功能如下: 1、RAB管理功能 主要负责RAB的建立、修改和释放,并完成RAB特征参数数的映射 。 2、无线资源管理功能 在RAB建立时执行用户身份的鉴定和无线资源状况的分析,并据此 接受或拒绝该请求。 3、连接管理功能 负责UTRAN和CN之间的Iu信令连接的建立和释放,为UTRAN和 CN之间的信令和数据传输提供可靠的保证。 Iu接口功能 4、用户平面管理功能 基于RAB的特性提供用户平面相应的模式:透明模式 或支持模式;并根据不同的模式决定其帧结构。 5、移动性管理 跟踪终端当前位置信息和对终端进行寻呼。 6、安全功能 在信令和用户数据传输的过程中对其进行加密并校验其 完整性;对用户的身份和权限进行审核。 Establish RRC Connection Release RRC Connection UTRA Connected Mode UTRA: Inter-RAT Handover GSM: Handover Establish RRC Connection Release RRC Connection URA_PCH CELL_PCH GSM Connected Mode Establish RR Connection Release RR Connection Idle Mode Camping on a UTRAN cell 1 Camping on a GSM / GPRS cell 1 GPRS Packet Idle Mode 1 GPRS Packet Transfer Mode Initiation of temporary block flow Release of temporary block flow Cell reselection CELL_DCH out of service in service CELL_FACH out of service in out of in service out of service service RRC状态转换图 RRC状态图 UE的工作模式 UE有两种基本的运行模式: ß空闲模式 ÞUE处于待机状态,没有业务的存在,UE和UTRAN Þ之间没有连接,UTRAN内没有任何有关此UE的信 息;通过非 Þ接入层标识如IMSI、TMSI或P-TMSI等标志来区分 UE; ß连接模式 Þ当UE完成RRC连接建立时,UE才从空闲模式转移 到连接模式; ß在连接模式下,UE有4种状态: ÞCell-DCH, Cell-FACH, Cell-PCH, URA-PCH UE在连接模式下的状态 ßCell-DCH ÞUE处于激活状态,正在利用自己专用的信道进行通信,上下行 都具有专用信道,UTRAN准确的知道UE所位于的小区中 ß Cell-FACH ÞUE处于激活状态,但是上下行都只有少量的数据需要传输,不 需要为此UE分配专用的信道,下行的数据在FACH上传输,上行 在RACH上传输,下行需要随时监听FACH上是否有自己的信息 ,UTRAN准确的知道UE所位于的小区,保留了UE所使用的资源 ,所处的状态等信息。 UE在连接模式下的状态 ßCell-PCH ÞUE上下行都没有数据传送,需要监听PICH,以便收听寻呼, 因此UE此时进入非连续接收,可有效的节电。UTRAN准确的 知道UE所位于的小区,这样, UE所位于的小区变化后, UTRAN需要更新UE的小区信息。 ßURA-PCH ÞUE上下行都没有数据传送,需要监听PICH,进入非连续接收 , UTRAN只知道UE所位于的URA(UTRAN Registration Area,一个URA包含多个小区),也就是说,UTRAN只在 UE位于的URA发生变化后才更新其位置信息,这样更加节约 了资源,减少了信令。 内容回顾 ßUMTS的系统结构 ßUTRAN系统结构 ßUm,Iu等接口和接口功能 思考题 ßUE的空闲模式与连接模式之间的转 换关系? 培训理念 我们将以一名合格的职业人标 准要求学员,旨在提升大家的“综 合素质”! www.yaxoo.com.cnwww.yaxoo.net.cn
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