标题: WCDMA的呼叫流程分析 [打印本页]
作者: bigwhite 时间: 2006-3-23 00:12 标题: WCDMA的呼叫流程分析
一、概述
当前,第三代移动通信系统已经越来越成为人们关注的焦点,作为两大主流体制之一
的WCDMA系统将在未来全球移动通信市场扮演重要的角色。对无线通信系统来说,一个呼叫
能否建立是一个很重要的问题。呼叫的建立涉及无线网络中的很多网络元素,是通信系统
的基本功能。对WCDMA系统的呼叫流程进行分析将有助于整个系统的测试和维护。本文主要
介绍电路交换(CS)和分组交换(PS)两种业务的呼叫流程,并进行对比分析。
二、WCDMA的系统结构
本节我们将介绍一下WCDMA的系统结构及协议栈结构。对呼叫流程中将涉及的网络元素
和协议层我们将重点描述。
从功能上,WCDMA系统由三部分组成:CN(核心网)、UTRAN(UMTS地面接入网)和UE
(用户设备)。CN负责处理与外部网络之间的呼叫和数据连接的交换和路由选择。UTRAN处
理所有与无线接入相关的功能。UE则是与用户的接口。CN与UTRAN之间的接口称为Iu接口,
UTRAN与UE之间的接口称为Uu接口。
三、呼叫处理流程
在介绍呼叫处理流程之前,我们首先要了解几个概念:
RRC连接。RRC连接是UE与UTRAN的RRC协议层之间建立的一种双向点到点的连接。对一
个UE来说,至多存在一条RRC连接。RRC连接在UE与UTRAN之间传输无线网络信令,如进行无
线资源的分配等等。RRC连接在呼叫建立之初建立,在通话结束后释放,并在期间一直维持
。
Iu信令连接。如果说RRC连接建立了UE与UTRAN之间的信令通路,那么Iu信令连接则是
建立了UE与CN之间的信令通路。Iu信令连接主要传输UE与CN之间非接入层信令。在UTRAN中
,非接入层信令是通过上下行直接传输信令透明传输的。
鉴权。出于网络安全性能考虑,在呼叫建立时,网络必须对UE进行鉴权。
无线接入承载(RAB)。RAB可以看作是UE与CN之间接入层向非接入层提供的业务,主
要用于用户数据的传输。RAB直接与UE业务相关,它涉及接入层各个协议模块,在空中接口
上,RAB反映为无线承载(RB)。
无线承载(RB)。RB是UE与UTRAN之间L2向上层提供的业务。上面我们提到的RRC连接
也可以看作是一种承载信令的RB。
无线链路(RL)。无线链路是指一个UE和一个UTRAN接入点之间的逻辑连接,它在物理
实现上通常是由一到多个无线承载传输组成。在UE与一个UTRAN接入点(通常指小区)之间
最多存在一条无线链路。
作者: bigwhite 时间: 2006-3-23 00:13
1、 CS起呼流程
电路交换业务起呼流程主要有以下几个基本过程:
第一步,建立RRC连接。起呼时,首先由UE的RRC接收到非接入层的请求发送RRC连接建
立请求消息给UTRAN,在该消息中包含被叫UE号码,业务类型等等。UTRAN接收到该消息后
,根据网络情况分配无线资源,并在RRC CONNECTION SETUP消息中发送给UE,UE将根据消
息配置各协议层参数,同时返回确认消息。
RRC连接建立有两种情况:公共信道上的RRC连接建立和专用信道上的RRC连接建立。两
者的区别在于RRC连接使用的传输信道不同,因而连接建立的流程有所区别。
公共信道上的RRC连接建立
专用信道上的RRC连接建立
第二步,Iu信令连接的建立。在RRC连接建立后,UE将向CN发送业务请求。此时UE的R
RC发送INITIAL DIRECT TRANSFER消息,在该消息中包含非接入层的信息(CM SERVICE RE
QUEST)。RNC接收到该消息后,RNC的RANAP发送INITIAL UE MESSAGE,将UE的非接入层消
息透明转发给CN,在该消息发送的同时建立Iu信令连接。在Iu信令连接建立后,UE和CN之
间的非接入层消息传输使用DOWNLINK DIRECT TRANSFER和UPLINK DIRECT TRANSFER消息进
行。具体流程如下图所示:
第三步,鉴权。Iu信令连接建立后,CN需要对UE进行鉴权。鉴权是非接入层功能,在
UTRAN中透明传输。具体操作见第二步的流程中3-6消息内容。
第四步,RAB的建立。UE业务请求被网络接收后,CN将根据业务情况分配无线接入承载
(RAB)。同时在空中接口将建立相应的无线承载(RB)。
需要注意的是,4-8条消息若在RRC连接建立中建立了无线链路,则需要进行上述无线
链路的重配置过程,若在RRC连接中没有建立无线链路,即建立了公共信道上的RRC连接时
,则在此应进行无线链路建立的过程。
第五步,等待应答。此时UE将等待被呼叫方应答,进入通话状态。
下面是对整个电路交换业务UE起呼的一个整体流程图。
作者: bigwhite 时间: 2006-3-23 00:14
2、 CS被呼流程
CS被呼流程基本与起呼流程相似,只是在RRC连接建立前,UE首先接收到寻呼信道上的
PAGING TYPE 1消息,然后进行RRC连接的建立。以后各部分同起呼流程。
3、 PS起呼流程
分组交换业务起呼流程有以下几个基本过程:
第一步,建立RRC连接。
第二步,Iu信令连接的建立。
第三步,UE的鉴权和安全模式控制。
第四步,ATTACH。建立UE和服务GPRS业务节点(SGSN)之间的逻辑连接。
第五步,业务请求及分组数据协议(PDP)激活。UE非接入层发送业务请求,并激活P
DP。
第六步,RAB的建立。UE业务请求被网络接收后,CN将分配无线接入承载(RAB)。在
空中接口将建立相应的无线承载(RB)。
第七步,等待应答。UE等待CN响应。当UE接收到PDP RESPONSE消息,此时可以发送接
收IP数据包。
需要说明的是,WCDMA系统的分组业务是“实时在线”的,就是说用户和网络始终连接
。通常在用户终端开启时,便进行ATTACH操作,与SGSN建立逻辑连接。在需要进行分组业
务数据传输时,直接激活PDP就可以了。因此,在实际操作时流程如下图所示:
在UE上电时通常会执行1-5步,ATTACH到网络上,并一直保持附着状态。在需要进行
数据传输时,执行6-10步呼叫过程。
4、 PS被呼流程
与电路交换一样,PS被呼流程也与起呼流程相似,只是在接收到PAGING消息后进行。
四、总结
从上述可以看出,一个呼叫流程进行涉及到UE、UTRAN、CN各个网络元素,参与消息交
互和传递的协议模块很多。对呼叫流程进行分析有助于了解网络实际情况、及时发现网络
故障,便于我们对网络进行维护和测试。
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