UMTS 的网络结构和协议

UMTS 体系结构

Iu

UTRAN

UE

Uu

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access NetworkCN Core NetworkUE User Equipment

CN

UTRAN 体系结构

RNS

RNC

RNS

RNC

Core Network

Node B Node B Node B Node B

Iu Iu

Iur

Iub IubIub Iub

基本概念基本概念

Serving RNC 与 Drift RNC Source RNC 与 Target RN

C CRNC

• 在 WCDMA 系统中，由于 Iur 接口的引入而产生了 SRNC/DRNC的概念• SRNC 和 DRNC 都是对于某一个具体的 UE 来说的 , 是逻辑上的一个概念• 简单的说，对于某一个 UE 来说，其与 CN 之间的连接中，直接与 CN 相连，并对 UE 的所有资源进行控制的 RNC 叫该 UE 的 S

RNC• UE 与 CN 之间的连接中，与 CN 没有连接，仅为 UE 提供资源的

RNC 叫该 UE 的 DRNC• 处于连接状态的 UE 必须而且只能有一个 SRNC ，可以有 0 个或者多个 DRNC

• SRNS Relocation 就是将某个 UE 的 SRNC 的角色由一个 RNC转到另外一个 RNC 的过程• SRNS Relocation 前，该 UE 的 SRNC(Serving RNC) 叫 Sourc

e RNC ， Source RNC 后，该 UE 的 SRNC 叫 Target RNC• Source RNC 和 Target RNC 是在一次 SRNS Relocation 过程中对于不同 RNC 的称谓

SRNC/DRNC

CN

SRNC DRNCIu

Iur

在 RNC 之间切换的时候：与 CN 有连接，为 UE 提供资源的 RNC 叫 SRNC ；与 CN 没有连接，为 UE 提供资源的 RNC 叫 DRNC

Source RNC/Target RNC

在 RNC 之间迁移的时候：原来为 SRNC 的 RNC 叫 Source RNC ；将要成为 SRNC 的 RNC 叫 Target RNC 。

CNCN

Source RNC

TargetRNC

RNCIu Iu

Iur ServingRNC

CRNC

从资源管理的角度来看：管理 NodeB 资源的 RNC 叫这些 NodeB 的 CRNC 。一个 NODE B 有且仅有一个 CRNC

CN

CRNC

Iu

通用的协议模型

ApplicationProtocol

DataStream(s)

ALCAP(s)

TransportNetwork

Layer

Physical Layer

SignallingBearer(s)

TransportUser

NetworkPlane

Control Plane User Plane

TransportUser

NetworkPlane

Transport NetworkControl Plane

RadioNetwork

Layer

SignallingBearer(s)

DataBearer(s)

Iu 接口体系结构Core Network (CN)UTRAN

Node B

Node B

Node B

Node B

RNC

Iu Interface

“Iu-BC”

“Iu-CS”

BCDomain

CSDomain

PSDomain

“Iu-PS”

RNC

Iu(CS 域 ) 接口协议栈结构

Q.2150.1

Q.2630.1

RANAP Iu UP ProtocolLayer

TransportNetwork

Layer

Physical Layer

TransportUser

NetworkPlane


TransportUser

NetworkPlane


RadioNetwork

Layer

ATM

SSCOP

AAL5

SSCOP

SSCF-NNI

AAL2AAL5

MTP3bMTP3b

SCCP

SSCF-NNI

Iu(PS 域 ) 接口协议栈结构

SSCF-NNI

SSCOP

AAL5

IP

SCTP

SCCP

SSCF-NNI

MTP3-BM3UA

RANAPIu UP Protocol

Layer

TransportNetwork

Layer

Physical Layer

TransportUser

NetworkPlane


TransportUser

NetworkPlane


RadioNetwork

Layer

ATM

AAL5

IP

UDP

GTP-U

Physical Layer

ATM

Iu(BC 域 ) 接口协议栈结构

Transport Network

Layer

Radio Network

Layer SABP Protocol Layer

SA Broadcast Plane

Transport User

Network Plane

AAL5

IP

TCP

Physical Layer

ATM

Iu 接口功能• Iu 接口功能

– 无线接入承载管理功能– 无线资源管理功能– Iu 链路管理功能– Iu 用户面（ RNL ）管理功能– 移动性管理功能– 安全性功能– 业务和网络接入功能– Iu 协调功能（ Paging ）

接口协议及功能接口协议及功能

Iu 接口 Iur 接口 Iub 接口 Uu 接口

Iur 接口协议栈结构

SSCF-NNI

SSCOP

MTP3-B

AAL5

IP

SCTP

SCCP

AAL5

SSCF-NNI

STC (Q.2150.1)

RNSAP Iur DataStream(s)

TransportNetwork

Layer

Physical Layer

TransportUser

NetworkPlane


TransportUser

NetworkPlane


RadioNetwork

Layer

ATM

ALCAP(Q.2630.1)

AAL2

SSCF-NNI

SSCOP

MTP3-B

IP

SCTPSSCF-NNI

M3UA M3UA

Iur 接口功能• Iur 接口功能

– 传输网络管理– 公共传输信道的业务管理

•准备公共传输信道资源•寻呼

– 专用传输信道的业务管理•RL 建立 / 增加 / 删除•测量报告

– 对公共和专用测量目标的测量报告

Iub 接口协议栈

Node BApplication Part

(NBAP)

AAL Type 2

ALCAP

TransportLayer

Physical Layer

RadioNetworkLayer

Radio NetworkControl Plane

TransportNetwork

Control Plane

DCH

FP

RAC

H FP

ATM

DSCH

FP

AAL Type 5

User Plane

SSCF-UNI

SSCOP

AAL Type 5

SSCF-UNI

SSCOP

Q.2630.1

Q.2150.2

FACH

FP

PCH FP

USCH

FP

CPCH FP

Iub 接口功能

• Iub 接口功能– Iub 传输资源管理– NodeB 逻辑 OM– 特定实现 OM 的传输– 系统信息管理– 公共信道业务管理– 专用信道业务管理– 共享信道管理– 定时和同步管理

Uu 接口协议栈结构

L3co

ntro

l

cont

rol

cont

rol

cont

rol

LogicalChannels

TransportChannels

C-plane signalling U-plane information

PHY

L2/MAC

L1

RLC

DCNtGC

L2/RLC

MAC

RLCRLC

RLCRLC

RLCRLC

RLC

Duplication avoidance

UuS boundary

BMC L2/BMC

RRCcontrol

PDCPPDCP L2/PDCP

DCNtGC

UE 工作的模式和状态 Idle 模式

UE 处于待机状态，没有业务的存在， UE 和 UTRAN 之间没有连接， UTRAN 内没有任何有关此 UE 的信息

Connected 模式Cell-DCH, Cell-FACH, Cell-PCH, URA-PCHCell-DCH

UE 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

Cell-FACHCell-FACH

UE 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

Cell-PCHUE 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

Cell-PCH 和 URA-PCH

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

URA-PCHUE 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

有关 AREA 的概念

•Service area, Zones for Regional Subscription (RSA), Group call area

•Location area (LA), Routing area (RA), MSC area, VLR area, SGSN area

•RNC area, UTRAN registration area (URA), Cell area

Service area, RSA, Group call area

•在 Service area 中，无需知道移动终端的具体位置就可以打通移动用户的电话。服务区是一个很大的概念，一个 Service area可以涵盖一个或几个国家的地域。一个服务区中可以同时存在几个 PLMN 网。•RSA 区是为了确定移动用户的漫游地域由 PLMN 网络操作员在HLR 中定义的概念。对一个未限定的移动用户来说，每一个 RSA 区都是 Service area 的一个子集。 RSA 信息由 HLR 传入 VLR 或 SGSN 中，在这里经过分析，可以得到用户允许被漫游的位置区（ LA ）的信息。每个 RSA 区分为数个子区（ zone ），RSA 区可以跨 PLMN ，但 zone 不可以跨 PLMN 。•Group call area 是针对特定的语音群组呼叫业务或语音广播业务而预先定义的由数个小区（ cell ）组成的区域。 Group call area 可以跨 MSC 区，也可以跨 PLMN 。

LA, RA, MSC area, VLR area, SGSN area

•LA, MSC 区， VLR 区是 CS 域的概念，而 RA, SGSN 区是 PS 域的概念。•对 CS 域业务来说， CN 使用 LA 识别 UE （这是在 RRC-IDLE 模式下，因为在该模式下，网络使用与 CN 有关的标识来识别 UE ）。•MSC 区是一个 MSC 所覆盖的网络范围， VLR 区是一个 VLR 所控制的网络部分。一个位置区可以涵盖一个或几个小区。•对 PS 域业务来说， CN 使用 Routing area 识别 UE （这是在 RRC-IDLE模式下，因为在该模式下，网络使用与 CN 有关的标识来识别 UE ）。 SGSN 区是由一个 SGSN 所服务的网络部分。 RA 定义为在特定操作模式下，移动终端不需要更新 SGSN 的情况下可以自由移动的区域。一个 RA 可以包含一个或几个小区。 RA 可以跨 RNC 区，但不能跨 SGSN 区，即一个 RA 只能由一个 CN 服务结点（ UMSC 或 3G_SGSN ）控制。•LA 可以跨 RNC 区， RA 可以跨 RNC 区。 LA 和 RNC 区的匹配情况是由拥有该 LA 的 MSC/VLR 来处理的，同理， RA 和 RNC 区的匹配情况是由拥有该 RA 的 SGSN 处理的。而 LA 与 CELL( 小区 ) 的匹配及 RA 与 CELL （小区）的匹配是在 RNC 内部完成的。

RNC area, URA, cell area•无线网络控制区（ RNC 区）指由一个 RNC 控制的一个或多个小区所组成的无线覆盖。•RNC 区与 LA 是相互独立的，即 RNC 区可能跨越 LA 的边界，LA 也可能跨越 RNC 区的边界。•URA 和 cell area 只在 UTRAN 内可见。在 RRC-Connected 模式下使用 UTRAN 内部定义的区域概念。 UTRAN 内部区域更新属于无线网络过程，其结构在 UTRAN 外部不可见。•在 RRC-Connected 模式下， UE 的位置在小区级或 URA 级可知。 URA 是一组小区的集合，同时一个小区也可以属于多个URA ，二者是多对多的关系。 URA 和 LA 没有任何固定的关系，URA 和 RA 也无任何关系。

UMTS 的网络结构和协议

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