目 录第二章 WCDMA系统结构................................................ 概述.......................................................... UMTS系统网络构成.......................................... 系统接口.................................................. UTRAN的基本结构............................................... RNC...................................................... Node B.................................................... UTRAN各接口的基本协议结构................................. UTRAN完成的功能.......................................... 核心网络基本结构................................................ R99网络结构及接口......................................... R4网络结构及接口.......................................... R5网络结构及接口.......................................... UTRAN主要接口协议............................................ Uu接口.................................................. Iub接口.................................................. Iur接口................................................... Iu接口...................................................2-41图2-1 UMTS的系统结构..................................................2-1图2-2 UMTS网络单元构成示意图...........................................2-2图2-3 UTRAN的结构....................................................2-5图2-4 Node B的逻辑组成框图.............................................2-7图2-5 UTRAN接口的通用协议模型.........................................2-7图2-6 R99网络结构图..................................................2-11表2-1 R99 核心网的接口名称与含义....................................2-13图2-7 CAMEL相关结构图...............................................2-17图2-8 R4的网络结构图..................................................2-19表2-2 R4核心网外部接口名称与含义....................................2-21图2-9 R5的网络结构图..................................................2-24图2-10 R5的IMS网络结构图.............................................2-25图2-11 HSS的基本结构与接口............................................2-26图2-12 HSS的结构示意.................................................2-27i
图2-13 无线接口协议结构...............................................2-32图2-14 Iub接口协议图 ..................................................2-33图2-15 无线网络协议的区分和在Iub上的传送.................................2-34图2-16 Iur接口协议结构.................................................2-37图2-17 无线网络协议和Iur上传送的区分....................................2-38图2-18 漂移RNS逻辑模型...............................................2-38图2-19 核心网和UTRAN之间的接口图......................................2-41图2-20 Iu-CS的协议结构................................................2-42图2-21 Iu-PS的协议结构................................................2-43表2-3 Iu接口的功能划分.............................................2-45ii
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构第二章 WCDMA系统结构 概述UMTSUniversal Mobile Telecommunications System通用移动通信系统是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构包括无线接入网络Radio Access NetworkRAN和核心网络Core NetworkCN其中无线接入网络处理所有与无线有关的功能而CN处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接并实现与外部网络的交换和路由功能CN从逻辑上分为电路交换域Circuit Switched Domain, CS和分组交换域Packet Switched Domain, PSUTRANCN与用户设备User EquipmentUE一起构成了整个UMTS系统其系统结构如图2-1所示网络终端接入网3G核心外部网络3G CSPSTNMSC VLR GMSC gsmSSF业务应用域UTRANHLR, SCPInternet3G PSSGSN,GGSN图2-1 UMTS的系统结构从3GPP R99标准的角度来看UE和UTRANUMTS的陆地无线接入网络由全新的协议构成其设计基于WCDMA无线技术而CN则采用了GSM/GPRS的定义这样可以实现网络的平滑过渡此外在第三代网络建设的初期可以实现全球漫游 UMTS系统网络构成UMTS网络单元构成如图2-2所示2-1
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构UuluNode BMSC/PLMN PSTNRNCGMSCVLR ISDN,etcUSIMNode BCulublurHLRNode BMERNCSGSNGGSNINTERNETNode BUEUTRANCNExternal Networks图2-2 UMTS网络单元构成示意图从图2-2的UMTS系统网络构成示意图中可以看出UMTS系统的网络单元包括如下部分1. UEUser EquipmentUE是用户终端设备它主要包括射频处理单元基带处理单元协议栈模块以及应用层软件模块等UE通过Uu接口与网络设备进行数据交互为用户提供电路域和分组域内的各种业务功能包括普通话音数据通信移动多媒体Internet应用如E-mailWWW浏览FTP等UE包括两部分yMEMobile Equipment提供应用和服务yUSIMUMTS Subscriber Module提供用户身份识别2. UTRANUMTS Terrestrial Radio Access NetworkUMTSUTRAN即陆地无线接入网分为基站Node B和无线网络控制器RNC两部分yNode BNode B是WCDMA系统的基站即无线收发信机包括无线收发信机和基带处理部件通过标准的Iub接口和RNC互连主要完成Uu接口物理层协议的处理它的主要功能是扩频调制信道编码及解扩解调信道解码还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能Node B由下列几个逻辑功能模块构成RF收发放大射频收发系统TRX基带部分BB传输接口单元基站控制部分yRNCRadio Network Controller2-2
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构RNC是无线网络控制器主要完成连接建立和断开切换宏分集合并无线资源管理控制等功能具体如下(1) 执行系统信息广播与系统接入控制功能(2) 切换和RNC迁移等移动性管理功能(3) 宏分集合并功率控制无线承载分配等无线资源管理和控制功能3. CNCore NetworkCN即核心网络负责与其他网络的连接和对UE的通信和管理主要功能实体如下(1) MSC/VLRMSC/VLR是WCDMA核心网CS域功能节点它通过Iu_CS接口与UTRAN相连通过PSTN/ISDN接口与外部网络PSTNISDN等相连通过C/D接口与HLR/AUC相连通过E接口与其它MSC/VLRGMSC或SMC相连通过CAP接口与SCP相连通过Gs接口与SGSN相连MSC/VLR的主要功能是提供CS域的呼叫控制移动性管理鉴权和加密等功能(2) GMSCGMSC是WCDMA移动网CS域与外部网络之间的网关节点是可选功能节点它通过PSTN/ISDN接口与外部网络PSTNISDN其它PLMN相连通过C接口与HLR相连通过CAP接口与SCP相连GMSC的主要功能是充当移动网和固定网之间的移动关口局完成PSTN用户呼移动用户时呼入呼叫的路由功能承担路由分析网间接续网间结算等重要功能(3) SGSNSGSN服务GPRS支持节点是WCDMA核心网PS域功能节点它通过Iu_PS接口与UTRAN相连通过Gn/Gp接口与GGSN相连通过Gr接口与HLR/AUC相连通过Gs接口与MSC/VLR通过Ge接口与SCP相连通过Gd接口与SMS-GMSC/SMS-IWMSC相连通过Ga接口与CG相连通过Gn/Gp接口与SGSN相连SGSN的主要功能是提供PS域的路由转发移动性管理会话管理鉴权和加密等功能(4) GGSNGGSN网关GPRS支持节点是WCDMA核心网PS域功能节点通过Gn /Gp接口与SGSN相连通过Gi接口与外部数据网络Internet /Intranet相连GGSN提供数据包在WCDMA移动网和外部数据网之间的路由和封装GGSN主要功能是同外部IP分组网络的接口功能GGSN需要提供UE接入外部分组网络的关口功能从外部网的观点来看GGSN就好象是可寻址WCDMA移动网络中所有用户IP的路由器需要同外部网络交换路由信息(5) HLR2-3
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构HLR归属位置寄存器是WCDMA核心网CS域和PS域共有的功能节点它通过C接口与MSC/VLR或GMSC相连通过Gr接口与SGSN相连通过Gc接口与GGSN相连HLR的主要功能是提供用户的签约信息存放新业务支持增强的鉴权等功能4. External NetworksExternal Networks即外部网络可以分为两类y电路交换网络CS Networks提供电路交换的连接服务象通话服务ISDN和PSTN均属于电路交换网络y分组交换网络PS Networks提供数据包的连接服务Internet属于分组数据交换网络 系统接口从图2-2的UMTS网络单元构成示意图中可以看出3G WCDMA系统与2G GSM网络相比CN部分的接口变化不大UTRAN部分主要有如下接口1. Cu 接口 Cu接口是USIM卡和ME之间的电气接口Cu接口采用标准接口2. Uu接口Uu接口是WCDMA的无线接口UE通过Uu接口接入到UMTS系统的固定网络部分可以说Uu接口是UMTS系统中最重要的开放接口3. Iu接口Iu接口是连接UTRAN和CN的接口类似于GSM系统的A接口和Gb接口Iu接口是一个开放的标准接口这也使通过Iu接口相连接的UTRAN与CN可以分别由不同的设备制造商提供 4. Iur接口Iur接口是连接RNC之间的接口Iur接口是UMTS系统特有的接口用于对RAN中移动台的移动管理比如在不同的RNC之间进行软切换时移动台所有数据都是通过Iur接口从正在工作的RNC传到候选RNCIur是开放的标准接口5. Iub接口 Iub接口是连接Node B与RNC的接口Iub接口也是一个开放的标准接口 这2-4
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构也使通过Iub接口相连接的RNC与Node B可以分别由不同的设备制造商提供 说明只列出了与RAN相关的接口没有列出CN内部的接口CN内部接口与GSM网络相应部分的接口变化不大 UTRAN的基本结构UTRAN的结构如图2-3中虚线框所示UTRAN包含一个或几个无线网络子系统RNS一个RNS由一个无线网络控制器RNC和一个或多个基站Node B组成RNC与CN之间的接口是Iu接口Node B和RNC通过Iub接口连接在UTRAN内部无线网络控制器RNC之间通过Iur互联Iur可以通过RNC之间的直接物理连接或通过传输网连接RNC用来分配和控制与之相连或相关的Node B的无线资源 Node B则完成Iub接口和Uu接口之间的数据流的转换同时也参与一部分无线资源管理核心网CSPSIuIuRNSRNSIurRNCRNCIubIubIubIubNode BNode BNode BNode B图2-3 UTRAN的结构 RNCRNCRadio Network Controller无线网络控制器用于控制UTRAN的无线资源它通过Iu接口与电路域MSC和分组域SGSN以及广播域BC相连图2-3未标在移动台和UTRAN之间的无线资源控制RRC协议在此终止它在逻辑上对应GSM网络中的基站控制器BSC2-5
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构控制Node B的RNC称为该Node B的控制RNCCRNCCRNC负责对其控制的小区的无线资源进行管理如果在一个移动台与UTRAN的连接中用到了超过一个RNS的无线资源那么这些涉及的RNS可以分为y服务RNSSRNS管理UE和UTRAN之间的无线连接它是对应于该UE的Iu接口Uu接口的终止点无线接入承载的参数映射到传输信道的参数是否进行越区切换开环功率控制等基本的无线资源管理都是由SRNS中的SRNC服务RNC来完成的一个与UTRAN相连的UE有且只能有一个SRNCy漂移RNSDRNS除了SRNS以外UE所用到的RNS称为DRNS其对应的RNC则是DRNC一个用户可以没有也可以有一个或多个DRNS通常在实际的RNC中包含了所有CRNCSRNC和DRNC的功能 Node BNode B是WCDMA系统的基站即无线收发信机通过标准的Iub接口和RNC互连主要完成Uu接口物理层协议的处理它的主要功能是扩频调制信道编码及解扩解调信道解码还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能 同时它还完成一些如内环功率控制等的无线资源管理功能它在逻辑上对应于GSM网络中基站BTS Node B由下列几个逻辑功能模块构成RF收发放大射频收发系统TRX基带部分Base Band传输接口单元基站控制部分如图2-4所示基带处理子系统RF子系统TRX子系统天线多载波功放基带处理TRX收发信机Uu接口To RNC电源 主控制单元传输接口单元口Iub接电源部分图2-4 Node B的逻辑组成框图2-6
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构 UTRAN各接口的基本协议结构UTRAN各个接口的协议结构是按照一个通用的协议模型设计的设计的原则是层和面在逻辑上是相互独立的如果需要可以修改协议结构的一部分而无需改变其他部分如图2-5所示RadioControl PlaneUser PlaneNetworkLayerApplicationDataProtocolStream(s)TransportTransportNetworkTransportNetworkTransport NetworkUserPlaneCUserPlaneNeontrol PlanetworkLayerALCAP(s)SignallingSignallingDataBearer(s)Bearer(s)Bearer(s)Physical Layer图2-5 UTRAN接口的通用协议模型从水平平面来看协议结构主要包含两层无线网络层和传输网络层所有与陆地无线接入网有关的协议都包含在无线网络层传输网络层是指被UTRAN所选用的标准的传输技术与UTRAN的特定的功能无关从垂直平面来看包括控制面和用户面控制面包括应用协议Iu接口中的RANAPIur接口中的RNSAPIub接口中的NBAP及用于传输这些应用协议的信令承载应用协议用于建立到UE的承载例如在Iu中的无线接入承载及在IurIub中无线链路而这些应用协议的信令承载与接入链路控制协议ALCAP的信令承载可以一样也可以不一样它通过O&M操作建立用户面包括数据流和用于承载这些数据流的数据承载用户发送和接收的所有信息例如话音和数据是通过用户面来进行传输的传输网络控制面在控制面和用户面之间只在传输层不包括任何无线网络控制平面的信息它包括ALCAP协议接入链路控制协议和ALCAP所需的信令承载ALCAP建立用于用户面的传输承载引入传输网络控制面使得在无线网络层控制面的应用协议的完成与用户面的数据承载所选用的技术无关在传输网络中用户面中数据面的传输承载是这样建立的在控制面里的应2-7
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构用协议先进行信令处理这一信令处理通过ALCAP协议触发数据面的数据承载的建立并非所有类型的数据承载的建立都需通过ALCAP协议如果没有ALCAP协议的信令处理就无需传输网络控制面而应用预先设置好的数据承载ALCAP的信令承载与应用协议的信令承载可以一样也可以不一样ALCAP的信令承载通常是通过O&M操作建立的在用户面里的数据承载和应用协议里的信令承载属于传输网络用户面在实时操作中传输网络用户面的数据承载是由传输网络控制面直接控制的而建立应用协议的信令承载所需的控制操作属于O&M操作综上所述UTRAN遵循以下原则(1) 信令面与数据面的分离(2) UTRAN/CN功能与传输层的分离即无线网络层不依赖于特定的传输技术(3) 宏分集FDD Only完全由UTRAN处理(4) RRC连接的移动性管理完全由UTRAN处理 UTRAN完成的功能(1) 和总体系统接入控制有关的功能y准入控制y拥塞控制y系统信息广播(2) 和安全与私有性有关的功能y无线信道加密/解密y消息完整性保护(3) 和移动性有关的功能y切换ySRNS迁移(4) 和无线资源管理和控制有关的功能y无线资源配置和操作y无线环境勘测y宏分集控制FDDy无线承载连接建立和释放RB控制2-8
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构y无线承载的分配和回收y动态信道分配DCATDDy无线协议功能yRF功率控制yRF功率设置(5) 时间提前量设置TDD(6) 无线信道编码(7) 无线信道解码(8) 信道编码控制(9) 初始随机接入检测和处理(10) NAS消息的CN分发功能 核心网络基本结构核心网CN从逻辑上可划分为 电路域CS域分组域PS域和广播域BC域CS域设备是指为用户提供电路型业务或提供相关信令连接的实体CS域特有的实体包括 MSCGMSCVLRIWFPS域为用户提供分组型数据业务PS域特有的实体包括SGSN和GGSN其他设备如HLR或HSSAuCEIR等为CS域与PS域共用 WCDMA的网络总体结构定义在3GPP TS 中目前具有三个版本分别为yR99 3GPP TS , 2000-12yR4 3GPP TS , 2001-4yR5 3GPP TS , 2001-4 说明R表示Release3GPP在98年底99年初开始制定3G的规范R99版本原计划在1999年底完成最后是在2000年3月完成后来意识到按年度命名版本会给实现带来困难因为年度版本不能保持一个相对稳定的规范集因此决定从R99后不再按年来命名版本同时把R2000的功能分成两个阶段实施R4和R5以后升级将按R6R7...的方式命名版本原则上R99的规范是R4规范集的一个子集若在R99中增加新的特征就把它升级到R4同样R4规范集是R5规范集的子集2-9
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构若在R4中增加了新的特征就把它升级到R5按计划R4要在2001年3月完成R5要在2001年12月完成对于以上三个版本PS域特有设备主体没有变化只进行协议的升级和优化CS域设备变化也不是非常大在R4网络中根据需要(G)MSC可被(G)MSC Server和MGW替代新增了一个R-SGWHLR也可被替换为HSS规范中没有给出明确说明在R5网络中如果有IMSIP 多媒体子系统则网络使用HSS以替代 R99网络结构及接口为了确保运营商的投资利益在R99网络结构设计中充分考虑了2G/3G 兼容性问题以支持GSM/GPRS/3G的平滑过渡因此在网络中CS域和PS域是并列的R99核心网设备包括MSC/VLRIWFSGSNGGSNHLR/AuCEIR等为支持3G业务有些设备增添了相应的接口协议另外对原有的接口协议进行了改进图2-6是PLMN的基本网络结构包括CS域和PS域图中所有功能实体都可作为独立的物理设备2-10
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构GiGpPSTNGMSCGGSNAuCGcCHHLRGnPSTNPSTNGrDEIRFGfGVLRVLRGsBBSGSNMSCMSCECNAIuPSGbIuCSRNSBSSIurBSCRNCRNCAbisIubisBTSBTSNode BNode BcellUmUuMESIM-ME i/forCuSIMUSIMMS粗线表示支持用户业务的接口 点划线表示支持信令的接口 图2-6 R99网络结构图CS域的接口A接口和Abis接口定义在GSM08-series技术规范中Iu-CS接口定义在 -series技术规范中BCDEF和G接口则是以信令方式实现相应的移动应用部分MAP用于完成数据交换H接口未提供标准协议PS域的接口Gb接口定义在和技术规范中Iu-PS接口定义在 2-11
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构-series技术规范中Gc/Gr/Gf/Gd接口则是基于信令的MAP 协议Gs实现SGSN与MSC之间的联合操作基于SCCP/BSSAP+协议Ge基于CAP协议Gn/Gp协议由GTP V0升级到V1版本Ga/Gi协议没有太大改动 说明在实际应用中一些功能可能会结合到同一个物理实体中如MSC/VLRHLR/AuCSGSN/MSC/VLR使某些接口成为内部接口R99中CS域的功能实体包括有MSCVLR等其中运营商可以根据连接方式的不同将MSC设置为GMSCSM-GMSCSM-IWMSC等为实现网络互通在系统中配置IWF一般结合于MSC除上述功能实体之外PS域特有的功能实体包括SGSN和GGSN为用户提供分组数据业务HLR AuCEIR为CS域和PS域共用设备R99的主要功能实体包括(1) 移动交换中心MSCMSC为电路域特有的设备用于连接无线系统包括BSSRNS和固定网MSC完成电路型呼叫所有功能如控制呼叫接续管理MS在本网络内或与其他网络如PSTN/ISDN/PSPDN其他移动网等的通信业务并提供计费信息(2) 拜访位置寄存器VLRVLR 为电路域特有的设备存储着进入该控制区域内已登记用户的相关信息为移动用户提供呼叫接续的必要数据当MS漫游到一个新的VLR区域后该VLR向HLR发起位置登记并获取必要的用户数据当MS漫游出控制范围后需要删除该用户数据因此VLR可看作为一个动态数据库一个VLR可管理多个MSC但在实现中通常都将MSC和VLR合为一体(3) 归属位置寄存器HLRHLR为CS域和PS域共用设备是一个负责管理移动用户的数据库系统PLMN可以包含一个或多个HLR具体配置方式由用户数系统容量以及网络结构所决定HLR存储着本归属区的所有移动用户数据如识别标志位置信息签约业务等当用户漫游时HLR接收新位置信息并要求前VLR删除用户所有数据当用户被叫时HLR提供路由信息(4) 鉴权中心AuCAuC为CS域和PS域共用设备是存储用户鉴权算法和加密密钥的实体AuC将鉴权和加密数据通过HLR发往VLRMSC以及SGSN以保证通信的合法和安全每个AuC和对应的 HLR关联只通过该HLR和外界通信通常 2-12
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构AuC和HLR结合在同一物理实体中(5) 设备识别寄存器EIREIR为CS域和PS域共用设备存储着系统中使用的移动设备的国际移动设备识别码IMEI其中移动设备被划分白灰黑三个等级并分别存储在相应的表格中目前中国没有用到该设备一个 最小化的EIR可以只包括最小 白表设备属于白等级 (6) 网关MSCGMSCGMSC是电路域特有的设备GMSC作为系统与其它公用通信网之间的接口同时还具有查询位置信息的功能如MS被呼时网络如不能查询该用户所属的HLR则需要通过GMSC查询然后将呼叫转接到MS目前登记的MSC中具体由运营商决定那些 MSC可作为GMSC如部分MSC或所有的MSC(7) 服务GPRS支持节点SGSNSGSN为PS域特有的设备SGSN提供核心网与无线接入系统BSSRNS的连接在核心网内SGSN与GGSN/GMSC/HLR/EIR/SCP等均有接口SGSN完成分组型数据业务的移动性管理会话管理等功能管理MS在移动网络内的移动和通信业务并提供计费信息(8) 网关GPRS支持节点GGSNGGSN也是分组域特有的设备GGSN作为移动通信系统与其它公用数据网之间的接口同时还具有查询位置信息的功能如MS被呼时数据先到GGSN再由GGSN向HLR查询用户的当前位置信息然后将呼叫转接到目前登记的SGSN中GGSN也提供计费接口R99中核心网的接口协议如表2-1所示表2-1 R99 核心网的接口名称与含义接口名连接实体信令与协议AMSCBSCBSSAPIu-CSMSCRNSRANAPBMSCVLRCMSCHLRMAPDVLRHLRMAPEMSCMSCMAPFMSCEIRMAPGVLRVLRMAPGsMSCSGSNBSSAP+2-13
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构接口名连接实体信令与协议HHLRAuCMSCPSTN/ISDN/PSPDNTUP/ISUPGaGSNCGGTP'GbSGSNBSCBSSGPGcGGSNHLRMAPGdSGSNSMS-GMSC/IWMSCMAPGeSGSNSCPCAPGfSGSNEIRMAPGiGGSNPDNTCP/IPGpGSNGSNInter PLMNGTPGnGSNGSNIntra PLMNGTPGrSGSNHLRMAPIu-PSSGSNRNCRANAPR99中核心网的各接口功能如下(9) A接口A接口指MSC与BSC之间的接口BSS-MSC接口用于传送如下信息yBSS 管理y呼叫处理 y移动性管理(10) Iu-CS接口Iu-CS接口是MSC与RNS之间的接口具体定义在UMTS -series技术规范中RNS-MSC接口用于传送如下信息yRNS管理y呼叫处理y移动性管理(11) B接口B接口是MSC和VLR间的接口其所依赖的信令方式没有具体规定B接口实现的功能有yMSC从VLR中获得用户信息2-14
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构y当MS进行位置更新操作时MSC通知VLR记录位置信息y当MS激活一个特定补充业务或修改业务相关数据时MSC通过VLR通知HLR更新数据(12) 接口C接口是MSC与HLR之间的接口在此接口上MSC采用基于信令方式的MAP协议来实现以下功能y在MS被呼时HLR将路由信息传递到GMSCy短消息业务对于CAMEL应用本接口主要用于获取移动用户终呼时的路由信息用户状态签约信息等(13) D接口D接口是VLR与HLR之间的接口本接口用于交换有关MS位置信息及用户管理信息通过基于信令系统中的MAP协议实现如下功能y鉴权y位置更新y在呼叫建立时检索用户数据y补充业务yVLR恢复为支持移动用户能够在整个服务区内发起或接收呼叫HLR和VLR间进行数据交换当MS发生位置更新时VLR通知HLR当前MS的位置以及漫游号码HLR则向VLR发送支持业务处理所需要的用户数据同时HLR指示MS以前所在的VLR删除该用户信息HLR与VLR间的数据交换还发生在用户更新签约业务或者管理者修改相关签约业务参数时对于CAMEL应用本接口用以向拜访PLMN传送CAMEL用户数据以及提供MSRN(14) E接口E接口指MSC与MSC之间的接口通过基于信令的MAP协议本接口主要完成以下功能y切换y短消息业务yMSC间切换后的呼叫控制MAP控制MSC间的切换如MS通话时从一个MSC区域移动到另一个MSC区域这时为保证正常通话需要进行切换MSC间通过MAP协议保证2-15
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构切换操作顺利进行在切换操作完成后MSC间传送一些A接口消息(15) F接口F接口是MSC与EIR之间的接口当MSC需要检查国际移动设备识别码IMEI的合法性时需要通过F接口与EIR交换与IMEI有关的信息本接口通过基于信令的MAP协议实现以上功能(16) G接口G接口是VLR与VLR之间的接口通过基于信令的MAP协议完成如下功能y位置更新当MS漫游到一个新的VLR后向前VLR索取IMSIy鉴权将鉴权参数由先前VLR传送给当前的VLR(17) Gs接口Gs接口是MSC与SGSN间的接口Gs接口采用基于信令使用无连接的SCCP没有TCAP的BSSAP+协议来完成信令互通SGSN可通过Gs接口向MSC/VLR发送MS位置信息SGSN也可通过Gs接口接收到来自MSC/VLR的寻呼信息通过Gs接口MSC/VLR可向SGSN声明MS正执行由MSC处理的业务(18) H接口H接口是HLR与AuC之间的接口接口形式没有具体标准主要完成的功能是当HLR接收到一个请求用户鉴权和加密数据的消息时如HLR没有这些信息则向AuC请求这些数据 (19) MSC与外部网络的接口这里是指MSC与PSTN/ISDN等外部网络的接口由于MSC是基于普通的ISDN交换在呼叫控制方面具有和固定网交换一样的接口对于电路呼叫GSM技术规范中给出的信令接口是SS7的TUP和ISUP(20) Ga接口Ga接口是指GSN包括SGSN/GGSN与CG之间的接口接口协议GTP'基于UDP/IP或者TCP/IP协议栈主要完成计费信息的输出功能(21) Gb接口Gb接口是 GPRS系统使用的接口为兼容GPRS而保留的(22) Gc接口Gc接口是GGSN与HLR之间的接口实现GGSN与HLR之间的信息交互功能有两种实现方法一是基于MAP协议在GGSN上直接出七号接口另一种方法是GGSN借助SGSN提供与HLR之间的MAP接口这部分与GPRS相同2-16
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构(23) Gd接口Gd接口在SGSN与SMS-GMSC/IWMSC之间的接口基于MAP协议实现短消息的收发功能(24) Ge接口Ge接口是SGSN与SCP之间的接口基于CAP协议实现分组域的智能业务 在R99中MSC与SCF之间的接口没有特定名称它们之间通信采用CAP方式如图2-7中所示GMSCgsmSSFCCFHLRgsmSgsmSRFDGrgsmSSFVLRgprsSSFBMSCSGSN粗线表示支持用户业务的接口 点划线表示支持信令的接口图2-7 CAMEL相关结构图 说明CAMEL系列接口没有特定的名称它们直接由两个互连实体名表示如 gsmSSF-gsmSCF接口(25) Gf接口Gf接口是SGSN与EIR之间的接口当SGSN需要检查国际移动设备识别码IMEI的合法性时需要通过Gf接口与EIR交换与IMEI有关的信息本接口通过基于信令的MAP协议实现以上功能(26) Gi接口Gi接口是GGSN与外部数据网之间的接口基于TCP/IP协议实现外部分组网2-17
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构络的互联功能(27) Gn/Gp接口Gn/Gp接口是GSN与GSN之间的接口基于GTP协议实现隧道传输功能包括信令面GTP-C和用户面GTP-UGTP-C完成隧道的管理和其它信令消息的传输功能GTP-U传输用户面的数据包Gn是PLMN内部GSN间接口Gp是不同PLMN的GSN间的接口 (28) Gr接口Gr接口是SGSN与HLR之间的接口本接口用于交换有关MS位置信息及用户管理信息通过基于信令系统中的MAP协议实现如下功能y鉴权y路由区更新y在会话建立时检索用户数据ySGSN恢复为支持移动用户能够在整个服务区内发起或接收呼叫HLR和SGSN间进行数据交换当MS发生路由区更新时SGSN通知HLR当前MS的位置以及漫游号码HLR则向SGSN发送支持业务处理所需要的用户数据同时HLR指示MS以前所在的SGSN删除该用户信息HLR与SGSN间的数据交换还发生在用户更新签约业务或者管理者修改相关签约业务参数时(29) Iu-PS接口Iu-PS接口是SGSN与RNC间的接口具体定义在UMTS -series技术规范中RNC-SGSN接口用于传送如下信息y会话管理y移动性管理 R4网络结构及接口图2-8是R4版本的PLMN基本网络结构图中所有功能实体都可作为独立的物理设备关于NbMc和Nc等接口的标准包括在和29-系列的技术规范中在实际应用中一些功能可能会结合到同一个物理实体中如MSC/VLRHLR/AuC等使得某些接口成为内部接口2-18
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构 Gi Gp PSTN PSTN PSTN T-SGW R-SGW CS-GMSC GGSN Mc MGW server Mh C Gc Nc HSS(HLRAuC ) H Gn PSTN Nb Gr D EIR G F Gf VLR VLR E Gs B B SGSN MSC server MSC server Nc Mc Mc CN CS-MGW CS-MGW Nb A Gb IuPS IuCS RNS BSS Iur BSC RNC RNC Abis Iub BTS BTS Node B Node B cell Um Uu ME SIM-ME i/f or Cu SIM USIM MS 粗线支持用户业务的接口点划线支持信令的接口图2-8 R4的网络结构图 说明(G)MSC Server和MGW可集成为单个物理实体(G)MSCR4版本中PS域的功能实体SGSN和GGSN没有改变与外界的接口也没有改2-19
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构变CS域的功能实体仍然包括有MSCVLRHLRAuCEIR等设备相互间关系也没有改变但为了支持全IP网发展需要R4版本中CS域实体有所变化如(1) MSC根据需要可分成两个不同的实体MSC服务器MSC Server仅用于处理信令和电路交换媒体网关CS-MGW用于处理用户数据MSC Server和CS-MGW共同完成MSC功能对应的GMSC也分成GMSC Server和CS-MGW(a) MSC服务器MSC ServerMSC Server主要由MSC的呼叫控制和移动控制组成负责完成CS域的呼叫处理等功能MSC Server终接用户-网络信令并将其转换成网络-网络信令MSC Server也可包含VLR以处理移动用户的业务数据和CAMEL相关数据MSC Server可通过接口控制CS-MGW中媒体通道的关于连接控制的部分呼叫状态(b) 电路交换媒体网关CS-MGWCS-MGW是PSTN/PLMN的传输终接点并且通过Iu接口连接核心网和UTRANCS-MGW可以是从电路交换网络来的承载通道的终接点也可是分组网来的媒体流例如IP网中的RTP流的终接点在Iu上CS-MGW 可支持媒体转换承载控制和有效载荷处理例如多媒体数字信号编解码器回音消除器会议桥等可支持CS业务的不同Iu选项基于AAL2/ATM或基于 RTP/UDP/IP CS-MGWy与MSC服务器和GMSC服务器相连进行资源控制y拥有并使用如回音消除器等资源y可具有多媒体数字信号编解码器CS-MGW可具有必要的资源以支持UMTS/GSM传输媒体进一步可要求 H248裁剪器支持附加的多媒体数字信号编解码器和成帧协议等CS-MGW的承载控制和有效载荷处理能力也用于支持移动性功能如SRNS 重分配/切换 和定位目前期待标准机制可运用于支持这些功能(c) GMSC服务器GMSC ServerGMSC Server主要由GMSC的呼叫控制和移动控制组成(2) HLR可更新为归属位置服务器HSS(3) R4新增一个实体漫游信令网关R-SGW在基于信令的R4之前的网络和基于IP传输信令的R99之后网络之间R-SGW完成传输层信令的双向转换Sigtran SCTP/IP 对 MTP R-SGW不对 MAP/CAP消息进行翻译但对SCCP层之下消息进行翻译以保2-20
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构证信令能够正确传送为支持R4版本之前的CS终端R-SGW实现不同版本网络中MAP-E和MAP-G消息的正确互通也就是保证R4网络实体中基于IP传输的MAP消息与MSC/VLRR4版本前中基于传输的MAP消息能够互通图2-8中T-SGW是在具有HSS时才有的而HSS在R4中不是必需的在R4网络中也新增一些接口协议如表2-2所示表2-2 R4核心网外部接口名称与含义接口名连接实体信令与协议AMSCBSCBSSAPIu-CSMSC RNSRANAPBMSCVLRCMSCHLRMAPDVLRHLRMAPEMSCMSCMAPFMSCEIRMAPGVLRVLRMAPGsMSCSGSNBSSAP+HHLRAuCMSCPSTN/ISDN/PSPDNTUP/ISUPGaSGSNCGGTP'GbSGSNBSCBSSGPGcGGSNHLRMAPGdSGSNSM-GMSC/IWMSCMAPGeSGSNSCPCAPGfSGSNEIRMAPGiGGSNPDNTCP/IPGpGSNGSNInter PLMNGTPGnGSNGSNIntra PLMNGTPGrSGSNHLRMAPIu-PSSGSNRNCRANAPMc(G)MSC ServerCS-MGWNcMSC ServerGMSC ServerNbCS-MGW CS-MGWMhHSSR-SGW2-21
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构R4中核心网的各接口功能如下(a) A接口A接口指MSC与BSC之间的接口实现方式和功能与R99相似(b) Iu-CS接口Iu-CS接口是MSC与RNS之间的接口功能与R99相似(c) B接口B接口是MSC Server和VLR间的内部接口实现方式和功能与R99类似只是由MSC中的MSC Server来完成相应的功能(d) C接口C接口是MSC Server与HLR之间的接口实现方式和功能与R99类似只是由MSC中的MSC Server来完成 (e) D接口D接口是VLR与HLR之间的接口实现方式和功能与R99相似(f) E接口E接口是MSC Server与MSC Server之间的接口实现方式和功能与R99相似(g) F接口F接口是MSC Server与EIR之间的接口实现方式和功能与R99相似 (h) G接口G接口是VLR与VLR之间的接口实现方式和功能与R99相似 (i) Gs接口Gs接口是MSC/VLR与SGSN间的接口实现方式和功能与R99相似(j) H接口H接口是HLR与AuC之间的接口实现方式和功能与R99相似(k) MSC与外部网络的接口本接口实现方式和功能与R99相似以下是R4版本中新增的接口协议中称它们为参考点但没有指出接口和参考点的明确区别可认为它们具有相同的含义只是未制订出相应的标准协议(l) Mc参考点2-22
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构本参考点是(G)MSC Server与CS-MGW间的接口它具有如下特点y遵从 标准y能不受限制支持不同呼叫模式和媒体处理方式的柔性连接y支持开放结构y动态共享MGW物理节点资源y动态共享不同域间的传输资源(m) Nc参考点本参考点是MSC Server与GMSC Server间的接口通过该接口使不同网络间的通话能顺利进行如Nc可为ISUP或改进ISUP承载独立呼叫控制bearer independent call control BICCNc的信令传输方式可以有很多种形式包括IP(n) Nb参考点本参考点是CS-MGW与CS-MGW间的接口用于执行承载控制和传输用户数据的传输方式可以是RTP/UDP/IP或AAL2在R4网络结构中Nb上的用户数据传输和承载控制可以有不同的方式如AAL2/ RTP/等(o) Mh参考点本参考点是HSS和R-SGW间的接口本接口在HSS和R99及R99以前的网络之间交换移动管理和签约数据等信息Mh用于支持R4或更高版本的用户漫游到低版本网络(p) Gc/Gr与R99的接口类似只是HLR改为HSS其它分组域的接口与R99中相同在此不再描述 R5网络结构及接口图2-9是R5版本的PLMN基本网络结构没有包括IM子系统部分主要表示的是CS域的功能实体和接口图中所有功能实体都可作为独立的物理设备2-23
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构 Gi Gp PSTNGo PSTN PSTN T-SGW R-SGW CS-GMSC GGSN Mc MGW server Mh C Gc Nc HSS(HLRAuC ) H Gn PSTN Nb Gr D EIR F Gf G VLR VLR Gs B B E SGSN MSC server MSC server Nc Mc Mc CN CS-MGW CS-MGW Nb A Gb IuCSIuPS IuCS IuPS RNS BSS Iur BSC RNC RNC Abis Iub BTS BTS Node B Node B cell Um Uu ME SIM-ME i/f or Cu SIM USIM MS 粗线支持用户业务的接口点划线支持信令的接口 图2-9 R5的网络结构图 说明(G)MSC Server和MGW可集成为单个物理实体(G)MSCR5版本的网络结构和接口形式和R4版本基本一致差别主要是当PLMN包括IM子系统时HLR被HSS所替代另外BSS和CS-MSCMSC-Server之2-24
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构间同时支持A接口及Iu-CS接口BSC和SGSN之间支持Gb及Iu-PS接口为简洁起见不再赘述R5的接口协议图2-10是R5版本的IMS基本网络结构主要表示的是IMS域的功能实体和接口图中所有功能实体都可作为独立的物理设备IP Multimedia Legacy mobile Networkds signalling Networks PSTN CSCF Mm Mw T-SGW R-SGW Ms Mh IM-MGCF CSCF MGW Mc Mg Cx Mr Mw HSS P-CSCF MRF PCF IM Subsystem GiGi Go Gi Gi Gi 粗线支持用户业务的接口点划线 支持信令的接口 图2-10 R5的IMS网络结构图 说明CSCF与UE之间的Gm接口由于布局的原因没有在图中表示出来但也是IM子系统的接口 2-25
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构R5新增的物理实体有(1) 归属位置服务器HSS当网络具有IM子系统时需要利用HSS替代HLRHSS是网络中移动用户的主数据库存储有支持网络实体完成呼叫/会话处理相关的业务信息例如HSS通过进行鉴权授权名称/地址解析位置依赖等以支持呼叫控制服务器能顺利完成漫游/路由等流程 和HLR一样HSS负责维护管理有关用户识别码地址信息安全信息位置信息签约服务等用户信息基于这些信息HSS可支持不同控制系统CS域控制PS域控制IM控制等的CC/SM实体HSS的基本结构与接口如图2-11所示 HSS (HLR / UMS)SubscriptionLocationinformationinformationCxDCGrGcMhCSCFMSC ServerGMSC ServeSGSNrGGSNR-SGW图2-11 HSS的基本结构与接口HSS可集成不同类型的信息在增强核心网对应用和服务域的业务支持同时对上层屏蔽不同类型的网络结构HSS支持的功能包括IM子系统请求的用户控制功能PS域请求的有关HLR功能子集CS域部分的HLR功能如果容许用户接入CS域或漫游到传统网络HSS结构如图2-12所示2-26
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构 HSS Common logic IM Authentication Addressing MAP Authorization OthersCo ntrol protocol protocol termination protocol …. termination termination termination MAP C,D, Gr, Gc Mh Cx 图2-12 HSS的结构示意(2) 呼叫状态控制功能CSCFCSCF的功能形式有Proxy CSCFP-CSCFServing CSCFS-CSCF或 Interrogating CSCFI-CSCFP-CSCF是UE在IM子系统中的第一个接入点S-CSCF处理网络中的会话状态I-CSCF主要是在运营网内的连接到该网内一个用户的所有连接点 CSCF完成以下功能yICGW入呼网关在I-CSCF中实现作为第一个接入点完成入呼的路由功能入呼业务的触发如呼叫的显示/呼叫的无条件转发地址的查询处理 与HSS通信yCCF呼叫控制功能在S-CSCF中实现呼叫的建立/终结与状态/事件的管理与MRF交互支持多方或其他业务用于计费审核监听等所有事件的上报接收与处理应用层的登记地址的查询处理向应用与业务网络VHE/OSA提供业务触发机制service capabilities 2-27
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构features可向服务网络触发位置业务检查呼出的权限ySPD业务描述数据库)与归属网络的HSS交互获取IM域的用户签约信息并可根据与归属网络签定的SLA将签约数据存储通知归属网络最初的用户接入包括CSCF的信令传输地址用户的 ID等 缓存接入的相关信息yAH寻址处理分析转换修改映射地址网络之间互联路由的地址处理(3) 媒体网关控制功能MGCF控制IM-MGW中媒体信道中关于连接控制的部分呼叫状态与CSCF通信根据从传统网络来的呼叫路由号码选择 CSCF进行ISUP 与IM 子系统的呼叫控制协议的转换接收带外信息并转发到 CSCF/IM-MGW(4) IP多媒体-媒体网关IM-MGWIM-MGW是来自电路交换网络来的承载通道和来自组网来的媒体流的终接点IM-MGW 可支持媒体转换承载控制和有效载荷处理例如多媒体数字信号编解码器回音消除器会议桥等IM-MGWy与 MGCFMSC服务器和GMSC服务器相连进行资源控制y拥有并使用如回音消除器等资源y可能需要具有多媒体数字信号编解码器CS-MGW可具有必要的资源以支持 UMTS/GSM传输媒体进一步可要求 裁剪器支持附加的多媒体数字信号编解码器和成帧协议等(5) 信令传输网关功能T-SGWT-SGW完成以下功能将来自或去向PSTN/PLMN的呼叫相关的信令映射为IP承载并将它发送到2-28
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构MSGCF或从MGCF接收必须提供PSTN/PLMN<->IP 的传输层的地址映射(6) 多媒体资源功能MRFMRF完成的功能y完成多方呼叫与多媒体会议功能与 的MCU功能相同y在多方呼叫与多媒体会议中负责承载控制与GGSN 和IM-MGW一起完成y与CSCF通信完成多方呼叫与多媒体会话中的业务确认功能R5中核心网的各参考点功能定义如下(a) Cx参考点本参考点接口完成CSCF 与HSS之间的信息传递包括y与S-CSCF设置的相关流程y从HSS到CSCF获取路由信息的相关流程yUE-HSS间信息经CSCF的隧道的相关流程(b) Gm参考点本参考点接口完成UE与CSCF的通信包括y向CSCF登记 y呼叫的发起与终结 y补充业务的控制Gm也支持UE与S-CSCF之间的信息传递yS-CSCF登记的相关流程y向S-CSCF用户业务请求的相关流程y应用/业务鉴权的相关流程y在拜访网络中CSCF请求核心网资源的相关流程(c) Mc参考点本参考点接口完成MGCF与IM-MGWMSC Server与CS-MGWGMSC Server与CS-MGW之间的信息传递包括y完全遵从标准y不受限制支持不同呼叫模式和媒体处理方式的柔性连接支持开放的结构2-29
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构y支持对MGW的物理节点资源的动态共享一个物理上的MGW可以逻辑上分为多个虚拟的MGWs/domainsy在不同域之间动态共享传输资源Mc接口的功能还需要支持移动相关的特性如SRNS重新分配/切换(d) Mg参考点本参考点接口完成MGCF与CSCF之间的信息传递基于外部规范如SIP(e) Mm参考点本参考点是CSCF与外部IP网络之间的接口用于如接收来自另一个VoIP呼叫控制服务器或终端的呼叫请求(f) Mr参考点本参考点是CSCF与MRF之间的接口允许 CSCF 控制MRF中的资源(g) Ms参考点本参考点是CSCF与R-SGW之间的接口(h) Mw参考点本参考点是CSCF与CSCF之间的接口用于I-CSCF转发移动终端的呼叫到S-CSCF(i) Go参考点本参考点是PCF到GGSN之间的接口到SCP的参考点本参考点是包括从SGSN到SCP从S-CSCF或I-CSCF到SCP从MSC Server到SCP从GMSC Server到SCP之间的接口从CSCF 到SCP的接口需要支持现有的基于CAMEL的业务2-30
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构 UTRAN主要接口协议WCDMA网络UTRAN部分的标准接口主要包括UuIubIurIu等WCDMA的网络接口具有以下三个特点y所有接口具有开放性y将无线网络层与传输层分离y控制面和用户面分离 Uu接口1. Uu接口协议无线接口一般指用户设备UE和网络之间的Uu接口无线接口的协议结构如图2-13所示无线接口分为三个协议层y物理层L1y数据链路层L2y网络层L3L2被进一步分成媒体接入层MAC无线链路控制层RLC分组数据会聚协议层PDCP和广播/多点传送控制层BMCL3和RLC被分成控制面和用户面PDCP和BMC仅在用户面存在在控制面L3被分成几个子层处于最底的子层被称为无线资源控制层RRC它属于接入层终止于UTRANRRC之上的子层提供复制避免Duplication avoidance功能它终止于CN向高层提供非接入层业务高层信令如移动管理MM和呼叫控制CC属于非接入层RLC子层提供与无线传输技术紧密相关的自动重复请求ARQ功能RLC在控制平面和用户平面上没有差别图2-13中的方框代表对应协议的一个实体同层通信的业务接入点(SAPs)用圆圈在层与层之间的接口处标识位于MAC和物理层之间的业务接入点提供传输信道位于RLC和MAC之间的业务接入点提供逻辑信道在控制面里复制避免和高层移动管理呼叫管理之间的接口被定义为通用控制通知和专用控制业务接入点从图2-13中可以看到在RRC和RLCRRC和MACRRC和L1RRC和PDCP以及RRC和BMC之间存在连接RRC通过这些接口控制低层的配置因此在RRC和每个低层PDCPRLCMAC和L1之间分别定义了一个独立的控制业务接入点2-31
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构U-plane informationC-plane signallingDCNtGCDuplication avoidanceDCNtGCUuS boundaryL3controlRRCPDCPPDCPL2/PDCPBMCL2/BMCRLCRLCL2/RLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCLogicalChannels MACL2/MACTransportChannelsPHYL1GC通用控制BMC广播/多点传送控制协议Nt通知RLC无线链路控制DC专用控制MAC媒体接入控制RRC无线资源控制PHY物理层PDCP分组数据会聚协议图2-13 无线接口协议结构2. Uu接口一般原则yUu接口是一个开放的接口实现不同厂商的NodeB和UE进行互连y物理层功能基本上在NodeB实现yMAC层以上协议基本上在RNC终结无线资源由RNC集中管理y采用逻辑信道/传输信道/物理信道3层映射关系y测量根据RRM算法需要可配置NodeB对测量报告不做处理3. Uu接口功能y广播寻呼和RRC连接功能y切换和功率控制的判决和执行y无线资源的管理和控制yWCDMA基带和射频处理2-32controlcontrolcontrolcontrol
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构 Iub接口Iub接口是RNC与NodeB之间的接口1. Iub接口协议Iub接口协议如图2-14所示Radio NetworkTransportUser PlaneControl PlaneNetworkControl PlaneNode BRadioApplication PartNetwork(NBAP)-UNISSCF-UNILayerSSCOPSSCOPAAL Type 2AAL Type 5AAL Type 5ATMPhysical Layer图2-14 Iub接口协议图 Iub接口协议结构由两个功能层组成y无线网络层规定与Node B操作相关的程序由无线网络控制平面和无线网络用户平面组成y传输层规定了在Node B和RNC之间建立网络连接的程序每个RACH每个FACH和每个CPCH传输信道都应有一个专用的AAL2连接无线网络层和传送层有着明显的区分因此无线网络信令和Iub数据流与数据传送资源和业务的处理是区分开来的如图2-15所示资源和业务的处理由传送信令来控制传送信令由Iub接口上的信令承载来传递2-33CPCH FPUSCH FPDSCH FPPCH FPFACH FPRACH FPDCH FP
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构RadioRadioIub DataNetworkSignalingStreamslayerProtocolTransportTransportSignallinglayerDataSignallingTransportBearer图2-15 无线网络协议的区分和在Iub上的传送2. Iub接口的一般原则yIub接口开放实现不同厂家的RNC和NodeB的互连开放Iub接口后可以用不同厂商的NodeB设备建设WCDMA网络组网方式灵活yIub接口支持NodeB的逻辑O&MyIub接口无线网络功能和传输网络功能的分离以便未来引进新技术3. Iub接口能力在Iub接口上传送的信息包括y与无线应用相关的信令Iub接口允许RNC和Node B之间协商无线资源如增加和删除Node B控制的小区控制广播信道和寻呼信道的信息和要在广播信道和寻呼信道上传输的信息也要通过Iub接口传输此外还包括Node B和RNC之间的O&M信息yDCH数据流Iub接口提供上下行DCH Iub帧在RNC与Node B之间的传输方法DCH数据流对应于在DCH传送信道上传递的数据yRACH数据流Iub接口提供上行RACH传输帧在RNC与BTS之间的传输方法RACH数据流对应于在RACH传送信道上传递的数据yFDD CPCH数据流2-34
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构Iub提供接口提供上行CPCH帧在RNC与BTS之间的传输方法yFACH数据流Iub接口提供下行FACH传输帧在RNC与BTS之间的传输方法FACH数据流对应于在FACH传送信道上传递的数据yDSCH数据流Iub接口提供下行共享信道DSCH数据帧在RNC与BTS之间的传输方法DSCH数据流对应于用于一个UE的DSCH传送信道上传递的数据一个UE可以有多个DSCH数据流yTDD USCH数据流Iub接口提供上行共享信道USCH数据帧在RNC与BTS之间的传输方法yPCH数据流Iub接口提供PCH传输帧在RNC与BTS之间的传输方法PCH数据流对应于在PCH传送信道上传递的数据4. Iub的功能Iub接口的功能有(1) 传送资源的管理是指对由传送信令控制的传送资源进行管理即对信令承载进行管理(2) NodeB的操作与维护包括yIub链路管理y小区配置管理y无线网络性能管理y资源管理y公共传输信道管理y无线资源管理y系统信息升级(3) 实现专用的O&M传送(4) 公共信道的流量管理y管理控制y功率控制2-35
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构y数据传送(5) 专用信道的流量管理y无线链路建立y信道分配/取消分配y功率管理y测量报告y专用传输信道管理y数据传送(6) 下行共享信道的流量管理y信道分配/取消分配y功率管理y传输信道管理y数据传送(7) 上行共享信道的流量管理y信道分配/取消分配y功率管理y传输信道管理y数据传送(8) 定时和同步管理y传输信道同步帧同步y基站-RNC同步y基站间同步 Iur接口UTRAN内任何两个RNC之间的逻辑连接被称作Iur接口Iur接口协议结构如图2-16所示1. Iur接口协议结构Iur接口协议结构包括下面两个功能层y无线网络层定义了在PLMN内与两个RNCs的相互作用相关的程序无2-36
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构线网络层包括一个无线网络控制平面和一个无线网络用户平面y传送层定义了用于在PLMN内两个RNCs之间建立物理连接的程序RadioControl PlaneUser PlaneNetworkLayerIur DataRNSAPStream(s)TransportTransportNetworkTTransportNetworkransport NetworkUserPlaneContUserPlanerol PlaneNetworkLayerALCAP()STC ()SCCPMTP3-BM3UAMTP3-BM3UASSCF-I-NNF-IISSCF-NNISCTPSCTPSSCOPSSCOPIPIPAAL5AAL5AAL2ATMPhysical Layer图2-16 Iur接口协议结构在无线网络层和传送层之间存在着明显的区别因此无线网络信令和Iur数据流与数据传送资源和业务处理是分开的如图2-17所示数据传送资源和业务处理由传送信令控制传送信令由Iur接口的一个信令承载来传递RadioRadioUser PlaneNetworkSignallingFraminglayerProtocolsProtocolsTransportTransportSignallinglayerDataSignallingTransportBearer图2-17 无线网络协议和Iur上传送的区分2-37
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构2. Iur接口上DRNS逻辑模型图2-18的模型显示了从SRNC看到的漂移无线网络子系统它做成一个黑箱模块在黑箱的Uu侧为无线链路集合在Iur一侧为用户平面接入端口集合无线链路与Iur用户端口通过DRNS的内部传送机制连接在一起在端口间的连接的控制操作是从SRNC通过Iur控制平面端口发送到DRNC的Serving Radio Network SystemIur Control PlaneIurIurIurIurIurIurIurIurIurRACH/RACH/ControlDCHDSCHTDD USCHDCHDSCHTDD USCHCPCH[FDD}/CPCH[FDD]/DataDaDataDaDatatataDataPortFACHFACHPortrtPoPoPortrtPortPortDataDataPortPortRACH/FACHDrift Radio Network SystemTraffic ContextsWith attributesCellCellRadioRadioRadioRadioRadioRadioLinkLinkLinkLinkLinkLinkRadio User Plane图2-18 漂移RNS逻辑模型3. Iur接口一般原则yIur接口是一个开放的接口实现不同厂商的RNC之间互连y实现接口上无线网络层与传输网络层的分离使得各自可以引入更新的技术yIur接口将支持两个RNCs之间的信令信息的交换另外该接口应能支持一个或多个Iur数据流y从逻辑的观点来看Iur是两个RNCs之间的一个点到点的接口即使在两个RNCs之间缺少物理上的直接连接时点到点的逻辑接口也应能实现y如果RRC连接是基于专用信道Iur标准允许增加/删除属于任何RNS同一PLMN内的小区的无线链路yIur接口规范允许一个RNC可以访问任何其它RNC同一PLMN内以建立Iur信令承载2-38
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构yIur接口规范允许一个RNC可以访问任何其它RNC用一PLMN内以建立Iur数据承载yRNSAP允许使用多种的访问机制作为信令承载4. Iur接口能力(1) 在Iur接口上传输的信息可以分成如下几类y与无线应用相关的信令Iur接口应提供支持RNSs间无线接口的移动性的能力它包括对切换无线资源的处理和RNSs间同步的支持yIub/Iur DCH数据流Iur接口提供上行和下行Iub/Iur DCH帧传输的方法通过DRNC来传递SRNC和Node B(DRNS)之间的用户数据和控制信息yIur RACH/CPCHFDD数据流yIur DSCH数据流Iur DSCH数据流对应于用于一个UE的在一个DSCH传输信道上传递的数据UE可以有多个Iur DSCH数据流Iur接口提供上行和下行MAC-c/sh SDUs传输的方法另外它也能为SRNC提供报告排队情况的方法为DRNC提供到SRNC的容量分配的方法yTDD Iur USCH数据流Iur USCH数据流对应于用于一个UE的在一个USCH传输信道上传递的数据UE可以有多个Iur USCH数据流yIur RACH/CPCHFDD数据流yIur FACH 数据流(2) Iur接口特性Iur接口使用SCCP来支持RNC之间的信令消息同时定义了RNSAP为SCCP的一个用户功能对于每一对DRNC与UERNSAP使用一条信令连接SCCP具有面向连接与面向无连接的过程目前SCCP连接总是由SRNC发起典型情况是伴随着RADIO LINK SETUP REQUEST消息SCCP释放是由SRNC发起RNSAP可以使用SSNSPCGT 或它们的组合作为SCCP访问机制5. Iur接口协议的功能(1) 传送网络管理2-39
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构(2) 公共传送信道的业务管理y公共传送信道资源的准备y寻呼(3) 专用传送信道的业务管理y无线链路的建立/增加/删除y测量的上报(4) 下行共享传送信道和TDD上行共享传送信道的业务管理y无线链路的建立/增加/删除y容量的分配(5) 公共和专用测量目标的测量报告 Iu接口1. 概述UTRANCore Network (CN)CSDomainNode BRNC “Iu-CS”Node BPSDomainNo “Iu-PS”de BRNCBCNoDomainde B “Iu-BC”Iu Interface图2-19 核心网和UTRAN之间的接口图Iu接口规定了核心网和UTRAN之间的接口如图2-19所示对于一个RNC最多存在3个不同的Iu接口与CS域核心网电路交换部分连接的Iu-CS面向电路交换域与PS域核心网分组交换部分连接的Iu-PS面向分组交换域与BC域连接的Iu-BC面向广播域2-40
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构对于PS与CS分开的核心网结构CS和PS两个域中存在各自的信令连接和用户数据连接对传输层和无线网络层均是如此对于PS与CS组合在一起的核心网结构CS和PS两个域中存在各自的用户数据和SCCP连接对无线网络层和传输层均是如此对于CS域一个RNC至多能连接到一个CN接入点上对于PS域一个RNC连接到一个CN接入点上对于BC域一个RNC可连接到多个CN接入点上2. Iu接口协议结构同其他接口的协议栈类似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面向分组交换域两种结构如图2-20和图2-21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2-41
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构RadioControl PlaneUser PlaneNetworkLayerIu UP ProtocolRANAPLayerTransportTransportNetworkTransportNetworkTransport NetworkNetworkUserPlaneControl -NNSSCF-NNIISSCOPSSCOPAAL5AAL5AAL2ATMPhysical Layer图2-20 Iu-CS的协议结构 注意AAL5只用于作信令适配AAL2可用于信令或用户数据的适配2-42
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构Control PlaneUser PlaneRadioNetworkIu UP ProtocolLayerRANAPLayerTransportTransportNetworkTeTransportNetworkransport NtworkNetworkUserPlaneControl PlaneUserPlaneLayerSCCPM3UAMTP3-BGTP-USCTPSSF-ISSCF-NNIUDPIPSSCOPIPAAL5AAL5ATMATMPhysical LayerPhysical Layer图2-21 Iu-PS的协议结构(1) Iu 接口的协议分成两个平面y用户平面协议实现无线接入业务即通过接入层传送用户数据y控制平面协议用于控制UE和网络之间的无线接入载体和连接包括请求的业务控制不同的传输资源切换和流量等还包括NAS消息的透明传输(2) Iu连接原则Iu接口具有分层结构某个高层实体控制若干低层实体y每个CN接入点可以连接到多个RNC接入点y对每个CN域每个RNC接入点只能连接到一个CN接入点3. Iu接口一般原则yIu接口是一个开放的多厂商设备兼容的标准接口yIu支持在协议层的UE的分离2-43
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构yIu支持UE与CN之间的透明非接入层信令的传输y对于控制面和用户面Iu规则必须支持无线网络层和传输网络层分离允许他们各自独立改变4. Iu接口能力Iu接口支持y建立维护和释放无线接入承载的程序y完成系统内切换系统间切换和SRNS重定位的程序y支持小区广播业务的程序y与特定UE无关的一系列程序y在协议等级上为用户特定信令管理分离每个用户yUE和CN之间NAS信令消息的传送y从CN向UTRAN传送请求的位置业务和从UTRAN到CN的位置信息位置信息可以包括地理区识别符或与未定参数的坐标y为单个UE立即接入多个CN域y为分组数据流资源预留的机制5. Iu接口特性(1) 信令承载传送CN和RNC之间的信令消息使用SCCP为此规定一个SCCP的用户功能模块称为无线接入网应用部分RANAPRANAP使用SCCP的无连接和面向连接业务RANAP可以用SSNSPC和GT以及它们的任何组合进行SCCP的寻址(2) 用户数据承载y使用AAL2做为到CS的用户数据承载yAAL2协议用于动态建立Iu接口到CS的AAL-2连接y使用GTP-U做为到PS的用户数据承载yRANAP信令用于建立修改和释放到PS的GTP-U通道6. Iu接口协议的功能划分Iu接口功能y处理CN和UTRAN间的各种过程2-44
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构y在CN和UE间透明地传输信息本节定义了核心网和UMTS无线接入网络之间的功能表2-3列出了核心网和无线接入网之间的功能表2-3 Iu接口的功能划分功能UTRANCNRAB管理功能RAB 建立修改和释放XXRAB 特性映射Iu传输承载XRAB 特性映射Uu承载XRAB询问占先和优先级XX无线资源管理功能无线资源接纳控制X广播信息XXIu链路管理功能Iu 信令链路管理XXATM VC管理XXAAL2 建立和释放XXAAL5 管理XXGTP-U 隧道管理XXTCP管理XX缓冲区管理XIu 用户平面RNL管理Iu 用户平面帧协议管理XIu 用户平面帧协议初始化X移动性管理功能位置信息报告XX切换和重定位XXRNC之间硬切换 Iur未使用或不可用XX服务RNS重定位MSC内/MSC间XX系统间硬切换UMTS-GSMXX寻呼触发X安全功能数据保密无线接口加密X密钥管理X2-45
WCDMA系统基本原理第二章 WCDMA系统结构功能UTRANCN用户识别保密XX数据完整性完整性检查X完整性钥管理X业务和网络接入功能CN 信令数据XX数据量报告XUE跟踪XX位置报告XXIu 协调功能寻呼协调XX2-46
