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 新闻资讯     |      2019-08-31 12:29
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  ...的无线帧radio frame 中就可以读到 MIB UE是如何知道SFN的呢在SYSTEM INFORMATION消息中如 果此消息是发送在BCH PCCPCH 上的消息的第一个域就是 SFNprime 它的值就是这个 传输块transport block 对应的起始SFN 取值是0 2 4 6 … 4094 PER编码后它的值是0..2047 这样可以节省一个bit 为什么SFN的值是0 2 4 … 因为BCH的去活过程即移动用户关机MS发起DETACH的流程MSC/VLR置用户状态 为IMSI分离该流程一般不通知HLR 若该MS被拨打MSC会将用户关机 情况直接通知主叫方其流程图相当简单如图6-36所示 +----+ +----+ Iu +--------+ UE - RNS--+--MSC/VLR +----+ +----+ +--------+ IMSI_DETACH_IND ------------------- 图6-36 关机流程图 当MS关机时向网络发出关机信号MSC/VLR记录用户已经关机另有 些型号的移动终端在通话期间直接关电源时也可以发起DETACH流程 6.4.3 鉴权流程 一个成功的鉴权过程可以用流程图来表示如图6-37所示 MS Network AUTHENTICATION REQUEST start T3360 AUTHENTICATION RESPONSE 图6-37 鉴权成功 鉴权流程由网络侧发起其目的是由网络来检查是否允许终端接入网络 提供鉴权参数五元组中的随机数数组供终端计算出加密密钥CK 同 时供终端计算出与网络侧进行一致性检查的密钥IK 最后一个目的是 可以提供终端对网络的鉴权 与GSM的鉴权流程相比3G的鉴权流程增加了一致性检查的功能及终端对 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-48 网络的鉴权功能这些功能使3G的安全特性有了进一步的增强 网络侧在发起鉴权前如果VLR内还没有鉴权参数五元组此时将首先发起 到HLR取鉴权集的过程并等待鉴权参数五元组的返回鉴权参数五元组的 信息包含RAND XRES AUTN CK和IK 在检测到鉴权参数五元组的存在后网络侧下发鉴权请求消息此消息中将 包含某个五元组的RAND和AUTN 用户终端在接收到此消息后由其 USIM验证AUTN 即终端对网络进行鉴权如果接受USIM卡将利用 RAND来计算出CK与IK和签名XRES 如果USIM认为鉴权成功在鉴权响 应消息中将返回XRES 网络侧在收到鉴权响应消息之后比较此鉴权响应消息中的XRES与存储在 VLR数据库中的鉴权参数五元组的XRES 确定鉴权是否成功成功则继 续后面的正常流程不成功则会发起异常处理流程释放网络侧与此终端 间的连接并释放被占用的网络资源无线资源 在成功的鉴权之后终端将会把CK 加密密钥与IK 一致性检查密钥 存放到USIM卡中6-2 4. URA_PCH状态 URA_PCH状态具有如下特征 没有为UE分配专用信道 UE使用DRX技术在某个特定的寻呼时刻监听PCH传输信道上的信息 不能有任何上行的活动 UE的位置在URA级为UTRAN所知具体为UE在CELL_FACH状态时最 近一次发起URA更新时所报告的URA 在URA_PCH状态UE进行以下活动 根据DRX周期监听寻呼时刻并接收PCH上的寻呼消息 监听当前服务小区的BCH传输信道以解码系统信息 当URA改变时发起URA更新过程 在该状态下不能使用DCCH逻辑信道如果网络试图发起任何活动它需要 在UE所在URA的PCCH逻辑信道上发送寻呼请求 在URA_PCH状态没有资源分配给数据传输用因此如果UE有数据要传 送需要首先转换到CELL_FACH状态 6.1.2 寻呼流程 与固定通信不同移动通信中的通信终端的位置不是固定的为了建立一次 呼叫核心网CN 通过Iu接口向UTRAN发送寻呼消息UTRAN则将 CN寻呼消息通过Uu接口上的寻呼过程发送给UE 使得被寻呼的UE发起与 CN的信令连接建立过程 当UTRAN收到某个CN域CS域或PS域的寻呼消息时首先需要判断 UE是否已经与另一个CN域建立了信令连接如果没有建立信令连接那么 UTRAN只能知道UE当前所在的服务区并通过寻呼控制信道将寻呼消息发 送给UE 这就是PAGING TYPE 1 消息如果已经建立信令连接在 CELL_DCH或CELL_FACH状态下UTRAN就可以知道UE当前活动于哪种 信道上并通过专用控制信道将寻呼消息发送给UE 这就是PAGING TYPE 2消息因此针对UE所处的模式和状态寻呼可以分为以下两种类型 1. 寻呼类型 (1) 寻呼空闲模式或PCH状态下的UE 如图6-1所示这一类型的寻呼过程使用PCCH 寻呼控制信道寻呼处于空 闲模式CELL_PCH或URA_PCH状态的UE 用于向被选择的UE发送寻呼信 息其作用有如下三点 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-3 为了建立一次呼叫或一条信令连接网络侧的高层发起寻呼过程 为了将UE的状态从CELL_PCH或URA_PCH状态迁移到CELL_FACH状态 UTRAN发起寻呼以触发UE状态的迁移 当系统消息发生改变时UTRAN 发起空闲模式CELL_PCH 和 URA_PCH状态下的寻呼以触发UE读取更新后的系统信息 PAGING TYPE 1 UE UTRAN9. Attach Complete 8. Attach Accept 10. TMSI Reallocation Complete C1 图6-46 附着流程 (1) 用户通过发送附着请求消息发起附着流程用户在附着请求消息中携带 有IMSI or P-TMSI and old RAI Core Network Classmark KSI Attach Type old P-TMSI Signature Follow On Request DRX Parameters 如 果用户没有合法的P-TMSI 用户会带上IMSI 如果用户有合法的 P-TMSI 用户应该使用P-TMSI和配对的路由区标识同时如果具有 P-TMSI签名的话也应该带上附着类型指示用户请求执行何种附着过 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-58 程即GPRS附着联合附着以及已经IMSI附着的GPRS附着DRX参数 指示用户是否使用非连续接收和DRX循环周期长度SGSN可以根据 Follow On Request指示决定在附着结束后是否释放同用户的分组业 务信令连接 (2) 如果用户使用P-TMSI附着并且自上次附着改变了SGSN 新SGSN应该 发送身份识别请求给老的SGSN 带上用户的P-TMSI和相应的路由区标 识以及老的P-TMSI签名如果有的话老SGSN回应身份识别响应消息 包含用户的IMSI和鉴权集如果用户在老SGSN未知老SGSN回应消息 带上相应的原因值如果用户的P-TMSI和签名不匹配老SGSN回应消 息带上相应的原因值 (3) 如果用户在老SGSN为未知新SGSN应该发起身份识别请求给用户身 份类型指示IMSI 用户应该报告自己的IMSI给SGSN (4) 如果用户的移动性管理上下文在网络侧不存在鉴权过程是必须的如 果将要重分配P-TMSI 并且网络支持加密加密模式应该被设置 (5) 移动台设备检查功能定义在身份检查流程中此功能现均不实现 (6) 如果SGSN号码自从上次分离后发生改变或者是用户的第一次附着 SGSN应该通知HLR (a) SGSN发送一条UpdateLocation消息带有SGSN号码SGSN地址 IMSI 给HLR (b) HLR发送Cancel Location 带有IMSI 取消类型消息给老的SGSN同 时置取消类型为Update Procedure (c) 老SGSN以Cancel Location Ack 带有IMSI 消息确认收到HLR的 Cancel Location 如果该用户有任何正在进行中的流程老SGSN应该 等待这些流程结束然后才能删除用户的MM上下文和PDP上下文 (d) HLR发送插入用户签约数据消息带有IMSI GPRS签约数据给新 SGSN (e) 新SGSN证实用户存在于新的路由区中如果用户签约数据限制用户 在此路由区附着SGSN应该拒绝用户的附着请求带以恰当的原因 值同时可以回应插入签约数据确认消息给HLR 如果签约数据检查果用户的签名合法或者经过新SGSN鉴权成功老SGSN回应SGSN上下文 响应消息Cause IMSI MM上下文PDP上下文如果用户在老 SGSN中为未知老SGSN回应以适当的原因值老SGSN启动定时器 (3) 安全流程可以在此处进行如果鉴权失败路由更新请求将被拒绝新 SGSN应该发送拒绝指示给老SGSN 老SGSN应该继续如同没有收到过 SGSN上下文请求消息一样 (4) 如果是SGSN间的路由区更新新SGSN应该发送SGSN上下文确认消息给 老的SGSN 老的SGSN在它的上下文中标记MSC/VLR关联GGSN和 HLR中的信息为非法如果在未完成正在进行的路由更新前用户发起 路由更新回到老SGSN 这将引起MSC/VLR GGSN HLR被刷新 (5) 如果是SGSN间的路由更新并且用户处于PMM-IDLE状态新SGSN发 送修改PDP上下文请求消息新SGSN地址协商的QoS TEID 给相关 的GGSN GGSN更新它的PDP上下文回应修改PDP上下文响应消息 TEID 给SGSN 如果发起SGSN 间路由区更新的用户处于 PMM-CONNECTED状态修改PDP上下文的消息见重定位章节描述 (6) 如果是SGSN间的路由区更新SGSN以Update Location消息SGSN号码 SGSN地址IMSI 通知HLR SGSN的改变 (7) 如果是SGSN间的路由区更新HLR发送Cancel Location 带有IMSI 取 消类型消息给老的SGSN同时置取消类型为Update Procedure 如果步骤 2中的定时器没有运行老SGSN清除MM上下文否则上下文直到定时 器超时才删除这是为了确保用户的上下文保留在老的SGSN中以防用户 在完成路由区更新之前发起另一个SGSN间的路由区更新老的 SGSN以Cancel Location Ack消息带有IMSI 向HLR进行确认 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-67 (8) 如果是SGSN之间的路由区更新HLR发送插入签约数据消息带有 IMSI GPRS签约数据给新SGSN 新SGSN证实用户存在于新的路由区 中如果签约数据限制用户在此路由区附着SGSN应该拒绝用户的附着 请求带以恰当的原因值同时可以回应插入用户签约数据确认消息给 HLR 如果签约数据检查由于其他原因失败SGSN应该拒绝用户附着请 求带上合适的原因值同时回应HLR插入用户签约数据确认消息带 有IMSI 原因值如果所有签约数据检查通过SGSN为用户构造 MM上下文同时回应HLR插入用户签约数据确认消息带有IMSI (9) 如果是SGSN间的路由区更新HLR在删除旧的MM上下文和插入新的 MM上下文完成后发送Update Location Ack消息给SGSN确认SGSN的 Update Location消息 (10) 如果路由更新类型是联合路由更新伴随IMSI附着或者位置区发生改变 SGSN 和VLR 之间的关联必须建立新SGSN 发送Location Update Request消息带有新的位置区标识IMSI SGSN号码位置区更新类 型给VLR 如果路由区更新类型是联合路由区更新伴随IMSI附着位 置区更新类型应该指示IMSI附着否则位置区更新类型应该指示正常(5) 其他的PLMN 以信号质量从高到低的顺序排列 在USIM卡中文件EFIMSI记录了IMSI MCC+MNC+MSIN UE从这个文 件就可以获取HPLMN (2)和(3)分别是USIM中的文件EFPLMNwAcT和EFOPLMNwACT (4)和(5)是由UE一 个 频率一个频率搜索得到的 UE就按照上述有优先级的PLMN列表一个一个的搜索并尝试位置登记 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-7 由于UMTS是从GSM演进过来的但两者的接入技术截然不同GERAN vs. UTRAN 因此对于每一个PLMN需要指明优先选用的接入技术接入技术 的优先级就在…with Access Technology 文件中指出如果没有指出那 么一般而言优先选用的是GERAN 当UE尝试与网络进行接触时网络由于种种原因有时会拒绝UE的请求根 据拒绝原因的不同UE的行为也会截然不同罗列如下 #3 Illegal MS #6 Illegal ME #8 GPRS services and non-GPRS services not allowed 此时ME将SIM视为非法直到SIM拔出或者关机这种状态和没有SIM的 状态基本上是一样的此时UE仅能提供限制服务在这种状态下UE仍然 需要进行小区重选并且当失去覆盖时进行PLMN 重选 #2 IMSI unknown in HLR 此时ME的电路域部分将SIM视为非法分组域仍然有可能提供正常的业 务根据分组域的状态UE可能进行或不进行PLMN重选 #7 GPRS services not allowed 此时ME的分组域部分将SIM视为非法电路域仍然有可能提供正常的业 务根据电路域的状态UE可能进行或不进行PLMN 重选 #11 PLMN not allowed 比如中国移动的用户如果尝试注册到中国联通的网络中时就会收到这个原 因当UE收到这个原因的拒绝时会将此PLMN加到forbidden PLMN 列 表中这个列表同时存在于ME的RAM和SIM卡的EFFPLMN中在自动模式下 如果不得不选中这个PLMN 比如当前只有这个PLMN的情况UE发现这 个PLMN在forbidden PLMN 列表中就不会再尝试登记节省了网络资 源但限制业务limited service 还是可以获得的为什么要将此列表保存 在SIM中呢这样当手机下一次开机时仍然可以获得这个列表并不会再 尝试登记自动模式下如果一旦中国移动和中国联通实现了漫游如何 将这个PLMN从forbidden PLMN list 中去掉呢这就需要使用手动模式 在手动模式下UE会将当前有覆盖的所有的PLMN都呈现给用户无论它是 否是被禁止的这样用户就可以选一个被禁止的PLMN 而一个被禁止的 PLMN一旦登记成功将会从forbidden PLMN 列表中删除包括SIM中 的 当收到这个原因时UE就可能发起PLMN 重选以选一个可用的PLMNCELL_DCH状态 (2) UE处于CELL_FACH状态下使用公共传输信道通过信道切换后使用专 用传输信道UE从CELL_FACH状态进入到CELL_DCH状态 2. CELL_FACH状态 CELL_FACH状态具有如下特征 没有给UE分配专用传输信道 UE连续监听一个下行FACH信道 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-1 为UE分配了一个默认的上行公共信道或上行共享传输信道例如 RACH 使之能够在接入过程中的任何时间内使用 UE的位置在小区级为UTRAN所知具体为UE最近一次发起小区更新时 报告的小区 在CELL_FACH子状态UE执行下面的动作 监听一个FACH 监听当前服务小区的BCH传输信道解码系统信息消息 在__________小区变为另一个UTRA小区时发起一个小区更新过程 除非选择了一个新小区否则使用在当前小区中分配的C-RNTI作为公共 传输信道上的UE标识 在RACH上传送上行控制信令和小数据包 在CELL_FACH状态下如果数据业务在一段时间里未被激活UE将进入 CELL_PCH状态以减少功率的损耗并且当UE暂时脱离CELL_PCH状态 执行小区更新更新完成后如果UE和网络侧均无数据传输需求它将返 回CELL_PCH 3. CELL_PCH 状态 CELL_PCH状态具有如下特征 没有为UE分配专用信道 UE使用非连续接收DRX 技术在某个特定的寻呼时刻监听PCH传输 信道上的信息 不能有任何上行的活动 UE的位置在小区级为UTRAN所知具体为UE在CELL_FACH状态时最 近一次发起小区更新时所报告的小区 在CELL_PCH状态UE进行以下活动 根据DRX 周期监听寻呼时刻并接收PCH上的寻呼消息 监听当前服务小区的BCH传输信道以解码系统信息 当小区改变时发起小区更新过程 在该状态下不能使用DCCH逻辑信道如果网络试图发起任何活动它需要 在UE所在小区的PCCH逻辑信道上发送一个寻呼请求 UE转换到CELL_FACH状态的方式有两个一是通过UTRAN寻呼二是通 过任何上行接入 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程(3) 如果有小区需要增加先通知Node B准备好 (4) RNC通过活动集更新消息通知UE增加和/或删除小区 (5) 在UE成功进行了活动集更新后如果删除了小区则通知Node B释放相 应的资源 在进行软切换的过程中原来的通信不受影响所以能够完成从一个小区到 另一个小区的平滑切换 2. 硬切换 当邻近小区属于异频小区时不能进行软切换这时可以进行硬切换硬切 换过程就是先中断跟原来小区的通信然后再从新的小区接进来因此它的 性能不如软切换所以一般在不能进行软切换的时候才会考虑硬切换 硬切换的目标小区可以没有经过测量适合于紧急情况下的硬切换失败率 较高更常见的硬切换同样也要对目标小区先进行测量但一般UE只配一 个解码器不能同时对两个频点的信号进行解码所以为了UE能进行异频 测量在WCDMA中引入了压缩模式技术其原理图如图6-20所示 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-31 One frame (10 ms) Idle period available for inter-frequency measurements 图6-20 压缩模式原理图 压缩模式技术的基本原理就是Node B在发送某些帧每10ms 发送的数据 为一帧的时候加大发送速率用少于10ms的时间发送完原来需要 10ms的__________数据那么空出来的时间就让UE进行异频测量具体采用什么方 式和什么时间来加大发送速率由RNC进行控制 跟软切换类似硬切换根据原小区和目标小区的位置关系分为以下几种 (1) 同一个小区内FDD和TDD方式之间的硬切换 (2) Node B内的小区之间 (3) 同一RNC内不同Node B的小区之间 (4) 不同RNC的小区之间 通常不同RNC之间发生硬切换时两个RNC之间都存在IUR接口否则就需 要通过伴随迁移RELOCATION 来完成硬切换 Uu接口有5个信令过程都能够完成硬切换 (1) 物理信道重配置PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATION (2) 传输信道重配置TRANSPORT CHANNEL RECONFIGURATION (3) RB建立过程RADIO BEAR SETUP (4) RB释放过程RADIO BEAR RELEASE (5) RB重配置过程RADIO BEAR RECONFIGURATION 图6-21以物理信道重配置为例给出不同Node B之间小区硬切换的信令过程 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-32 UE 1.RADIO LINK SETUP REQUEST6-29 合并如果在Node B内部就完成了合并我们称之为更软切换 (2) 同一RNC内不同Node B之间 其流程图如图6-18所示 CN SRNC NODEB CELL CELL UE NODEB CELL CELL 图6-18 不同Node B之间的软切换 (3) 不同RNC之间 其软切换流程图如图6-19所示 CN SRNC NODEB CELL CELL UE DRNC NODEB CELL CELL 图6-19 不同RNC之间的软切换 软切换中一个重要问题就是多条无线链路的合并WCDMA中使用宏分集 MACRO DIVERSITY 技术对无线链路进行合并就是根据一定的标准 如误码率对来自不同无线链路的数据进行比较选取质量较好的数据发 给上层 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-30 在软切换中关于邻近小区有几个重要的概念 (1) 活动集指的是UE当前正在使用的小区的集合软切换的执行结果就表 现在活动集中小区增加或减少 (2) 观察集UE根据UTRAN给的邻近小区信息正在观察但不在活动集中的 小区UE对观察集中的小区进行测量当测量结果符合一定的条件时 这些小区可能被加入活动集所以有时也称为候选集 (3) 已检测集UE已检测到但既不属于活动集也不属于观察集的小区 UTRAN可以要求UE报告已检测集的测量结果由于它们不属于邻近小 区列表所以有时也称之为未列出集 软切换的过程可以分为以下几个步骤 (1) UE根据RNC给的测量控制信息 对同频的邻近小区进行测量测量结果 经过处理后上报给RNC (2) RNC对上报的测量结果和设定的阈值进行比较确定哪些小区应该增加 哪些应该删除(2) 过程描述 (a) CN通过RANAP消息Radio Access Bearer Assignment Request Modify 请 求修改RAB 其中的RAB ID根据指明RAB标识在电路域重要参数有 RAB参数 (b) 服务RNC选择哪种参数应该被修改哪种程序应该被启动 (c) 服务RNC使用ALCAP协议修改Iu接口数据传输承载的通道特性 如果使用AAL2承载有相应的修改过程 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-106 (d) 等到Iu接口传输控制面的修改过程成功后服务RNC在和Node B等修改 好无线链路后通过RRC消息Radio Bearer Reconfiguration把RAB参数中 的子流和子流组合参数和RAB ID等传给UE (e) 服务RNC在收到UE的成功证实RRC消息Radio Bearer Setup Complete后向 CN 证实RAB 成功建立发RANAP 消息Radio Bearer Assignment Response到CN (f) 如果用户面是支持模式报告结果后UTRAN再通过初始化Iu接口用户面 6.6.4 寻呼流程 寻呼过程是CN向被叫发起的寻呼过程当CN需要向和被叫用户建立连接时 首先需要通过寻呼过程找到被叫寻呼过程的作用就是使CN能够寻呼到被 叫用户寻呼过程通过无连接信令方式建立 CN通过向被叫发起PAGING消息来开始寻呼程PAGING消息应该包含足够 的信息以使RNC能够找到被叫如果一次寻呼不可及CN负责通过lu接口重 复发寻呼的过程如图6-72所示 RNC CN PAGING 图6-72 成功寻呼流程 1. 寻呼过程 来自主叫的呼叫请求信息CN经过处理后如果成功的得到了有关被叫用户 的信息寻呼过程就可以开始CN需要知道被叫所在的位置区信息并且 取得足够的寻呼信息参数这样CN就可以向被叫发起寻呼 如果CN没有得到被叫用户的位置区信息需要通过广播过程向CN下的所有 RNC发起寻呼消息 CN下发PAGING消息是通过RANAP接口进行的 RANAP接口处理来自 CN的PAGING消息PAGING包含的参数包括寻呼是来自CS域还是PS域的 是何种原因引发的寻呼以及被叫用户的位置区信息等由RANAP向被叫 所属位置区下RNC发寻呼消息 当PAGING消息到达RNC后RNC通过分析寻呼消息的参数取得被叫所在的 位置区信RNC通过PCCH传送寻呼信息给位置区的UE 如果被叫UE检测 到RNC来的寻呼消息开始执行NAS信令过程 如果寻呼成功CN会得到寻呼响应消息否则CN需要通过lu接口重复发 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-107败则要降低QoS重发指配请求 如果RAB重建时发生QoS改变则执行SGSN发起的PDP Context修改流程 将QoS通知MS和GGSN (2) 隧道管理 隧道管理的主要任务是创建SGSN到GGSN之间的GTP隧道隧道管理包括创 建隧道修改隧道删除隧道和网络侧发起PDP Context激活的管理 PDP Context的激活修改去激活和保留过程 SM通过PDP Context的激活修改去激活信令流程实现会话管理PDP Context激活流程建立用户面的分组传输路由PDP Context修改流程修改激 活的PDP Context的QoS和TFT 在发生RAU改变时也需要修改SGSN到 GGSN之间的隧道路由PDP Context 去激活流5. ALCAP释放 图6-15 释放建立在专用信道上的RRC连接 流程描述 (1) RNC向UE发送RRC连接释放消息RRC Connection Release (2) UE向RNC返回释放完成消息RRC Connection Release Complete (3) RNC向Node B发送无线链路删除消息Radio Link Deletion 删除Node B中的无线) Node B资源释放完成后向RNC返回释放完成消息Radio Link Deletion Response (5) RNC使用ALCAP协议发起IUB接口用户面传输承载的释放 最后RNC再发起本端L2资源的释放至此RRC释放过程结束 2. 释放建立在公共信道上的RRC连接 如图6-16所示释放建立在公共信道上的RRC连接时因为此时用的是小区 公共资源所以直接释放UE就可以了无需释放Node B的资源当然也没 有数据传输承载的释放过程 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-28 U E N odeB SR N C 1 . R RC ? RRC C ON N EC TION R ELEASE 2 . R RC ? RRC C ON N EC TION R ELEASE C OM PL ETE 图6-16 释放建立在公共信道上的RRC连接 6.3.5 切换流程 切换过程是移动通信区别于固定通信的一个显著特征之一 当UE使用的小 区或制式FDD TDD 发生变化时我们就说UE 发生了切换 WCDMA支持的切换包括软切换硬切换前向切换和系统间切换软切换 和硬切换主要是由网络侧发起前向切换主要是UE发起而系统间切换既 有网络侧发起的情况又有UE发起的情况发生切换的原因包括UE的移动 资源的优化配置人为干预等 1. 软切换 在WCDMA中由于相邻小区存在同频的情况UE 可以通过多条无线链路 与网络进行通信在多条无线链路进行合并的时候通过比较选取信号较 好的一条从而达到优化通信质量的目的只有FDD制式才能进行软切换 根据小区之间位置的不同软切换可以分为以下几种情况 (1) Node B内不同小区之间 CN SRNC NODEB CELL CELL UE 图6-17 Node B内部的软切换 这种情况见图6-17 无线链路可以在Node B内也可以到SRNC再进行 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程束 (16) SGSN向原来的SRNC发送消息Iu Release Command 通知其释放PS域的 Iu连接 (17) MSC向原来的SRNC发送消息Iu Release Command 通知其释放CS域的 Iu连接 (18) 原来的SRNC采用ALCAP协议发起IU接口用户面承载的释放 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-45 6.4 电路域移动性管理 6.4.1 位置更新 位置更新过程是由HLR MSC/VLR等实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用户数据VLR记录漫游到由该VLR控制位置区 的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动用 户对话并与HLR VLR交互信息 位置更新包括位置登记周期性位置登记用户数据删除等 位置登记 引起移动用户发生正常位置登记的条件是移动设备开机时以及移动用户发 生漫游引起位置改变 周期性位置登记 通过周期性位置登记位置更新PLMN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用户与网络的联系位置更新时间周期和 保护时间可以由PLMN运营商根据具体话务和用户习惯来设定调整 用户数据删除 指将用户记录从VLR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 图6-35是一个典型的位置更新流程图基本包含了上述三个过程 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-46 +----+ +----+ Iu +--------+ D +----+ UE -RNS --+--MSC/VLR ---------+---------HLR +----+ +----+ +--------+ +----+ G +----+ D +-----+-----PVLR+----+-----+ +----+ A_LU_REQUEST --------------- - MAP_SEND_IDENTIFICATION -------------动性管理上下文进行管理 如图6-45所示图中明确的表示移动性管理的状态与会话管理的状态是无关 的也就是移动性管理处在连接态会话管理可以处在激活态或者非激活态 移动性管理处在空闲态会话管理可以处在激活态或者非激活态状态迁移 关系描述如下 (1) PMM-DETACHED到PMM-CONNECTED 通过分组域的附着移动性管理的状态由分离态迁移到连接态 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-55 (2) PMM-CONNECTED到PMM-IDLE 通过分组域的信令连接释放移动性管理的状态由连接态迁移到空闲态 (3) PMM-IDLE到PMM-CONNECTED 通过分组域信令连接的建立移动性管理的状态由空闲态迁移到连接态 (4) PMM-CONNECTED到PMM-DETACHED 通过分组域的分离或者附着拒绝路由区更新拒绝移动性管理的状态由连 接态迁移到分离态 (5) PMM-IDLE到PMM-DETACHED 通过隐式的分组域的分离移动性管理的状态由空闲态迁移到分离态 (6) PMM-CONNECTED到PMM-CONNECTED 在重定位过程中移动性管理的状态保持在连接态 注意 在某种错误影响下可能出现MS和网络侧的状态不同步通过路由更新过 程就可以实现同步 图6-45 UMTS系统分组域移动性管理的状态迁移图 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-56 6.5.3 GMM的定时器功能 (1) Ready Timer Ready Timer定时器的概念在UMTS系统中不再存在如果用户消息中带有协 商的Ready Timer定时器网络侧将其保存等到发生系统间改变的时候启 用 (2) Mobile Reachable Timer 网络侧监视手机周期更新的定时器比手机保存的周期更新定时器略长一些 如果移动性管理的状态进入连接态PMM-CONNECTED 则该定时器立 刻停止直至移动性管理的状态进入空闲态PMM-IDLE 重新启动移动 台可及定时器如果Mobile Reachable Timer定时器超时用户的寻呼允许标 志PPF 被清除 6.5.4 SGSN和MSC/VLR之间的联系 (1) SGSN和MSC/VLR之间的联系会通过以下的过程建立 联合GPRS/IMSI附着/分离 已经IMSI附着的用户的GPRS附着 已经GPRS附着的用户的IMSI附着发生的是联合路由区更新的RNC 如图6-40所示 RNC Network Security Mode Control Security Mode Complete 图6-40 安全模式控制 6.4.5 TMSI重分配 TMSI 即临时移动用户识别码是由LAI 位置区号和临时分配给指定用 户的一串数字组成TMSI由MSC/VLR管理当MS首次在一个位置区注册时 分配给它并在MS离开该位置区时注销TMSI被用来唯一识别一个位置区 的MS 取代IMSI在无线信道中传输从而防止第三方通过窃听无线信道上 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-50 的信号而识别并跟踪移动用户TMSI与IMSI 国际移动用户标识的对应 关系存放在管理MS当前访问位置区的VLR中最新分配的TMSI也将存放于 MS的SIM卡中TMSI重分配的实现在用户位置更新和呼叫建立及补充业务 等过程都可以执行 在位置更新时进行的TMSI重分配流程是与位置更新接受融合在一起的 如图6-41所示 Network Loc Update Accept (with TMSI) MS TMSC Realloc complete 图6-41 位置更新时的TMSI重分配 说明 在移动性管理过程中鉴权安全模式控制TMSI重分配等几项流程属于 选做流程这些过程可以由网络运营商来决定是否激活或提供 6.4.6 联合位置更新 当用户终端所处的位置区与路由区都发生改变时将发起联合位置更新过程 同时在CS域PS域发起位置更新网络侧的CS域与PS域通过Gs接口相连 核心网的电路域分组域分离组网时下面的描述中将用MSC来代表 CS域SGSN来代表PS域Gs接口采用No.7信令上中的BSSAP+协议借 助Gs接口CS域和PS域可互相更新数据库里保存的移动台的位置信息这 样可减少空中信令而且有助于MSC通过Gs接口寻呼到正在进行GPRS业务 的B类手机 图6-42是一个典型的联合位置更新的流程图 (1) SGSN接收到手机的路由区更新请求后如果需要则发起到HLR的位置更 新 (2) 如果SGSN和MSC/VLR之间配置有Gs接口则SGSN发起到MSC/VLR的 联合位置更新否则直接下发路由区更新接受 (3) MSC/VLR接收到SGSN的位置更新请求后执行MSC/VLR的位置更新处 理并记录关联数据 (4) MSC/VLR接收到HLR的位置更新接受后通过Gs接收向SGSN发出位置UP实例 CN控制RAB的建立修改和释放RAB建立修改和释放是CN发起的功能 RAB建立修改和释放是UTRAN执行的功能RAB释放请求是UTRAN发起 的功能当UTRAN不能与UE保持RAB时触发该功能 在RAB建立时CN把RAB映射到Uu接口承载上UTRAN把RAB映射到Uu接 口传输承载和Iu接口传输承载上 在CS域如果使用AAL2承载UTRAN负责发起AAL2连接建立和释放 RAB的优先级由CN根据签约信息QoS信息等内容决定CN在请求RAB建 立修改消息中指定优先级预占能力和排队特性UTRAN执行RAB排队 和资源预占 2. RAB接入控制 当CN接收到请求建立或修改RAB时在R99电路域规范中RAB QoS用BC IE来映射CN验证是否该用户允许使用请求参数的RAB 根据验证CN将 接受或拒绝该请求 当UTRAN从CN接收到建立或修改RAB的请求时准入控制实体根据当时的 无线资源条件的分析判断是否接受或拒绝 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-100 3. RAB建立释放修改控制流程 CN RAB ASSIGNMENT REQUEST RAB ASSIGNMENT RESPONSE RNC ... 图6-68 Iu接口RAB Assignment 过程 RAB Assignment过程的目的是修改和/或释放已经建立的RAB 和/或建立新 的RAB 本过程是面向连接的 CN首先发送RAB Assignment Request消息给RNC 然后CN启动定时器 TRABAssgt 在一条RAB Assignment Request消息中CN可以要求UTRAN建 立/修改/释放一个或几个RABs 本消息包含以下信息主要是 带有承载特性的需建立/修改的RAB列表 需释放的RAB列表 RAB ID在每一个Iu连接内是唯一的如果RNC收到的消息中包括已经存 在的RAB ID 那么RNC认为是修改该RAB 释放除外 RNC随时接收释放RAB的消息并总是响应如果RNC正在建立/修改某 RAB 然后又收到释放该RAB的消息那么RNC将停止RAB配置过程释放 与该RAB有关的所有资源并返回响应 UTRAN侧收到消息后将执行请求的RAB配置然后UTRAN发送RAB Assignment Response消息给CN报告请求结果在一条RAB Assignment Response消息中可以包含一个或几个RAB的信息主要是 成功建立/修改/释放的RABs 不成功建立/修改/释放的RABs(c) CAMEL-GPRS-Routeing-Area-Update-Context 5. 选择性路由更新 (1) 在有上行信令或数据传输时 在STANDBY或者PMM-IDLE状态MS发生系统间改变时将不会立即通过执行 路由区更新过程来启动系统间改变直到有上行数据或信令需要发送 如果MS在与其最后一次发送数据或信令相同的接入网那么GPRS的MS将 会首先发送LLC PDU UMTS的MS将会发送服务请求 如果MS在与其最后一次发送数据或信令不同的接入网那么在发送数据或 信令之前会先进行路由区更新过程如果是关机的分离则无需进行路由区 更新过程 (2) 在有下行信令或数据传输时 如果2G+3G-SGSN在MS处于STANDBY或PMM-IDLE状态收到用户的数据 那么SGSN将会在当前MS所在的路由区内发起寻呼其中包括2G和3G的小 区 如果MS在与其最后一次发送信令或数据相同的接入网收到寻呼那么在 GSM小区将会发送LLC PDU 在UMTS小区将会发送服务请求消息 如果MS在与其最后一次发送信令或数据不同的接入网收到寻呼那么将会 发生一次路由更新过程2G+3G-SGSN将认为路由更新请求是一个有效的响 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-96 应 6.5.14 类标处理 1. 无线) MS无线接入能力GSM MS无线接入能力包括了MS的全部的GSM无线能力包括i.g. multislot capability power class (2) UE能力UMTS UE能力包括了UE的全部的UMTS无线能力包括power control code resource UE mode ciphering PDCP capabilities etc. 2. MS网络能力 MS的网络能力包括了与无线无关的能力如GSM GPRS 加密UMTS鉴权 和TI扩展能力等 6.6 呼叫控制 6.6.1 移动起始呼叫建立 当MS想发起一个呼叫时MS要使用无线接口信令与网络建立通信并发送 一个包含有被叫用户号码的消息CN将建立一个到该MS的通信信道并使 用被叫方地址创建一个IAM消息发送到被叫方 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-97 UE RNS CN CHANN REQ IMM ASS#12 Location area not allowed #13 Roaming not allowed in this location area WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-8 收到这个原因时UE会将这个LA分别加到forbidden location areas for regional provision of service 和forbidden location areas for roaming 列表中 这两个列表和forbidden PLMN 列表处理有些不同就是这两个列表在 USIM中是不存在的当UE关机后这两个列表就会失去还有一点需要注 意的是这两个原因都是针对整个LA的包含所有的RA 当UE收到这个原因的拒绝时一般可以不进行PLMN 重选而是等待用户 移动进入一个可以提供服务的LA 还有其他情况需要进行PLMN 重选吗有的下面就是两种典型的情况 1. 用户重选 无论是在自动模式还是在手动模式用户都可以请求网络重选网络重选时 UE也要生成一个PLMN列表这个列表和上述列表有一些不同具体内容如 下 在自动模式下列表是 (1) HPLMN (2) 在USIM文件User Controlled PLMN Selector with Access Technology 中 的PLMN 这些PLMN在USIM中是按照优先级排列的 (3) 在USIM 文件Operator Controlled PLMN Selector with Access Technology 中的PLMN 这些PLMN在USIM中是按照优先级排列的 (4) 信号质量较好的PLMN 这些PLMN的排列是随机的 (5) 其他的PLMN 以信号质量从高到低的顺序排列 (6) 先前选择的PLMN 而在手动模式下PLMN列表和前面的列表是相同的 2. 用户登记到归属国家的VPLMN 这种情况就是比如中国联通的用户登记到中国移动的网络上如果可以 的话 由于这些网络的MCC是相同的只是MNC不同UE是可以判断出 这种情况的在这种情况下用户的通信一般而言要付出更多的代价因此 UE会尽量回到归属网络中采取的措施是UE周期性的查找归属网络这个 周期是有SIM规定的在文件EFHPLMN中定义当然如果运营商愿意也可 以禁止这个功能此时文件EF HPLMN中的值就是0 这两个过程其实是比较复杂的因为在进行用户重选或者HPLMN搜索时 原有的服务还要正常进行还要可以发起呼叫或接收寻呼这就要求UE在 不是Paging Occasion的无线帧上进行搜索PLMN的过程当用户发起呼叫或 者需要接收寻呼时要立刻切换回原来的频率提供服务 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-9 图6-4 图6-5 图6-6概要的说明了PLMN 选择与重选和位置登记过程为了 理解下面的图一些解释如下 不是由于上述两种情况的位置登记失败比如其他2. SGSN Context Request 1. Routeing Area Update Request 8. Insert Subscriber Data 8. Insert Subscriber Data Ack 11e. Insert Subscriber Data Ack MS UTRAN GGSN old 3G-SGSN new 3G-SGSN HLR new MSC/VLR old MSC/VLR 4. SGSN Context Ack C1 C3 C2 图6-54 路由区更新 (1) 如果没有RRC连接先建立RRC连接用户发送路由区更新请求消息 带有P-TMSI 老RAI 老P-TMSI签名路由更新类型跟随请求 classmark DRX参数给新的SGSN 如果用户有上传的信令或数据跟 随请求应该被置上作为实现上的选择SGSN可以根据跟随请求标志 决定在路由更新流程结束后是否释放Iu连接路由区更新类型应该指示 路由区更新如果流程因为路由区改变引起 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-66 周期性路由区更新如果流程因为周期性路由区更新定时器超时引起 联合路由区更新如果用户是IMSI附着的并且位置区更新应该在网 络操作模式I情况下进行 联合路由区更新伴随IMSI附着如果用户想要在网络操作模式I下进行 IMSI附着 服务RNC应该在将消息转发给SGSN前加上用户所在位置所属的路由区标 识包括路由区编码和位置区编码路由区标识对应于服务RNC发给 用户的MM系统信息中的RAI. ClassMark见类标处理章节的描述DRX指 示用户是否使用非连续接收模式和DRX循环周期长度 (2) 如果路由区更新是跨越SGSN间的并且用户处于PMM-IDLE状态新 SGSN发送SGSN上下文请求消息带有用户老的P-TMSI 老的RAI 老 的P-TMSI签名给老的SGSN 以得到用户的MM上下文和PDP上下文 老SGSN检验用户的P-TMSI和签名如果不匹配回应合适的原因值这将 导致新SGSN发起安全流程如果安全流程鉴权用户通过新SGSN应该 发送SGSN上下文请求消息带有IMSI 老的RAI 用户已经验证标志 给老的SGSN 用户已经验证标志指示新SGSN已经对用户进行鉴权如当PLMN选定之后就要进行小区选择目的是选择一个属于这个PLMN的 信号最好的小区 首先如果UE存有这个PLMN的一些相关信息比如频率扰码等UE就 会首先使用这些信息进行小区搜索Stored information cell selection 这样 就可以较快的找到网络因为大多数情况UE都是在同一个地点关机和 开机比如晚上关机早晨开机等等这些信息保存在SIM卡中或者在手机 的non-volatile memory中 WCDMA系统基本原理第六章 基本信令流程 6-13 1. 小区选择 小区选择的过程大致如下 (1) 小区搜索 小区搜索的目的是找到一个小区尽管它可能不属于选择的PLMN的小区 搜索的步骤如下当然首先要锁定一个频率 (a) 时隙同步由于在UTRAN中所有的primary SCH的同步码都是相同的并 且在每个slot的前256chips中发送每个slot中都是相同的UE使用一个 matched filter或者类似的技术就可以很容易获得时隙同步 (b) 时隙同步后就要进行帧同步帧同步是使用secondary SCH的同步码实 现的Secondary SCH的同步码一共有16个在每个时隙中是不同的按 照在每个时隙中码字的不同形成64组码序列这64组码序列有一个特性 他们的循环移位后的结果是唯一的因此UE就使用这64组码序列一个一 个的和接收到的信号相关相关值最大的那个就是这个小区所用的 secondary 同步序列同时也确定了这个小区的扰码组和帧同步 (c) 获得这个小区的primary scrambling code 主扰码获取这个码字后 由于CPICH和PCCPCH都使用这个扰码而且他们的信道码是固定的 UE就可以读广播信道了在上一步骤中UE获得了本小区的扰码组这 个扰码组中有8个主扰码UE如何知道系统到底使用了那个通常 UE就一个一个在CPICH上试直到找到相关结果最大的一个这就确定 了主扰码 显然如果UE已经知道这个小区的一些信息比如使用那个频率甚至主 扰码上述(b) (c)步骤就可以大大加速 (2) 读广播信道 UE从上述(1)的步骤(c)中获得了PCCPCH的扰码而PCCPCH的信道码是已知 的在整个UTRAN中是唯一的UE就可以读广播信道的信息了 (a) MIB的调度信息scheduling information 是已知的即为SIB_POS=0 SIB_REP =8 UE在SFN=0,16,8,