WCDMA基本信令流程.doc

1.1 基本信令流程
1.1.1 RRC连接建立
UE处于空闲模式下，当UE的非接入层请求建立信令连接时，UE将发起RRC连接建立过程。每个UE最多只有一个RRC连接。当SRNC接收到UE的RRC CONNECTION REQUEST消息，由其无线资源管理模块（RRM）根据特定的算法确定是接受还是拒绝该RRC连接建立请求，如果接受，则再判决是建立在专用信道还是公共信道。当RRC连接建立在专用信道时，RRC连接建立流程如下：

图 Error! No text of specified style in document.1 RRC连接建立流程
1． UE在上行CCCH上发送一个RRC Connection Request消息，请求建立一条RRC连接；
2． SRNC根据RRC连接请求的原因以及系统资源状态，决定UE建立在专用信道上，并分配RNTI和L1、L2资源；
3． SRNC向Node B发送Radio Link Setup Request消息，请求Node B分配RRC连接所需的特定无线链路资源；
4． Node B资源准备成功后，向SRNC应答Radio Link Setup Response消息；
5． SRNC使用ALCAP协议发起Iub接口用户面传输承载的建立，并完成RNC于Node B之间的同步过程；
6． SRNC在下行CCCH向UE发送RRC Connection Setup消息；
7． UE 在上行DCCH向SRNC发送RRC Connection Setup Complete消息。
1.1.2 RAB建立流程
UE当前的RRC状态为专用传输信道（DCH）时，指配的RAB只能建立在专用传输信道上。根据无线链路（RL）重配置情况，RAB建立流程可分为同步重配置RL（DCH-DCH）与异步重配置RL（DCH-DCH）两种情况，二者的区别在于Node B与UE接收到SRNC下发的配置消息后，能否立即启用新的配置参数：
· 同步情况下，Node B与UE在接收到SRNC下发的RL消息后，不能立即启用新的配置参数，而是准备好相应的无线资源，等待接收到SRNC下发的重配置执行消息，从消息中获取SRNC规定的同步时间，在SRNC规定的同步时刻，Node B与UE同时启用新的配置参数。RAB建立流程中DCH-DCH同步重配置RL的过程：

图 Error! No text of specified style in document.2 同步重配置的RAB建立流程
1． CN向UTRAN发送RANAP协议的RAB指配消息Radio Access Bearer Assignment Request，发起RAB建立请求；
2． SRNC接收到RAB建立请求后，将RAB的QoS参数映射为AAL2链路特性参数与无线资源特性参数，Iu接口的ALCAP根据其中的AAL2链路特性参数发起Iu接口的用户面传输承载建立过程；
3． SRNC向属下的Node B发送NBAP协议的无线链路重配置准备Radio Link Reconfiguration Prepare消息，请求属下的Node B准备在已有的无线链路上增加一条（或多条）承载RAB的专用传输信道（DCH）；
4． Node B分配相应的资源，然后向所属的SRNC发送Radio Link Reconfiguration Ready消息，通知SRNC无线链路重配置准备完成；
5． SRNC中Iub接口的ALCAP发起Iub接口的用户面传输承载建立过程， Node B与SRNC通过交换DCH帧协议的上下行同步帧建立同步；
6． SRNC向属下的Node B发送无线链路重配置执行消息Radio Link Reconfiguration Commit；
7． SRNC向UE发送RRC协议的RB建立消息Radio Bearer Setup；
8． UE执行RB建立后，向SRNC发送无线承载建立完成消息Radio Bearer Setup Complete；
9． SRNC接收到无线承载建立完成的消息后，向CN回应RAB指配响应消息Radio Access Bearer Assignment Response，结束RAB建立流程。

· 异步情况下，Node B与UE在接收到SRNC下发的配置消息后，将立即启用新的配置参数。

图 Error! No text of specified style in document.3 异步重配置的RAB建立流程
1． CN向UTRAN发送RANAP协议的RAB指配消息Radio Access Bearer Assignment Request，发起RAB建立请求；
2． SRNC接收到RAB建立请求后，将RAB的QoS参数映射为AAL2链路特性参数与无线资源特性参数，Iu接口的ALCAP根据其中的AAL2链路特性参数发起Iu接口的用户面传输承载建立过程；
3． 在异步情况下，无线重配置无需同步，SRNC向属下的Node B发送NBAP协议的无线链路重配置请求Radio Link Reconfiguration Request消息，请求属下的Node B在已有的无线链路上建立新的专用传输信道（DCH）；
4． Node B接收到无线链路重配置请求消息后，即分配相应的资源，然后向所属的SRNC发送Radio Link Reconfiguration Response消息，通知SRNC无线链路重配置完成；
5． SRNC中Iub接口的ALCAP发起Iub接口的用户面传输承载建立过程， Node B与SRNC通过交换DCH帧协议的上下行同步帧建立同步；
6． SRNC向UE发送RRC协议的无线承载建立消息Radio Bearer Setup；
7． UE执行RB建立后，向SRNC发送无线承载建立完成消息Radio Bearer Setup Complete；
8． SRNC接收到无线承载建立完成的消息后，向CN回应RAB指配响应消息Radio Access Bearer Assignment Response，结束RAB建立流程。

1.1.3 UE起始呼叫建立
当UE想发起一个呼叫时，UE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，即Iu接口上的SETUP消息。CN将建立一个到该UE的通信信道，并使用取到的被叫方UERN创建一个IAM/IAI消息发送到被叫方。UE起始呼叫的信令流程如下图所示：

图 Error! No text of specified style in document.4 UE起始呼叫建立流程
UE起始呼叫建立的主要步骤如下：
1． UE向CN发初始服务请求消息CM SERVICE REQUEST。
2． 网络将发起鉴权和加密过程。
3． 在发送SECURITY MODE COMPLETE消息之后，UE通过发送SETUP消息给移动台而发起呼叫的建立过程。
4． 网络将回CALL PROCEEDING消息。
5． 对于早指配，在网络发起固定网络的呼叫建立之前要为UE分配一个通信信道。
6． 当被叫振铃时，网络收到被叫的振玲消息ALERTING以后，则要向主叫UE发一个ALERTING消息，同时给主叫送回铃音。
7． 当被叫方应答后，将发送一个CONNECT消息给网络，网络再将其传给主叫侧。
8． 当从主叫UE回CONNECT ACKNOWLEDGE消息之后即完成了呼叫建立的过程。
1.1.4 UE终止呼叫建立
UE终止呼叫用于移动用户做被叫时的情况，此时由网络发起呼叫的建立过程。若CN收到IAM/IAI消息或在本局内取到MSRN以后，如果允许该到来的呼叫建立，则CN要使用无线接口信令寻呼UE。当UE以PAGING RESPONSE消息回应，CN收到后即建立一个到UE的通信信道。UE中止的呼叫建立流程如下图所示：

图 Error! No text of specified style in document.5 UE中止呼叫建立流程
UE起始呼叫建立的主要步骤如下：
1． CN向RNS发送一个PAGING消息，RNS在寻呼信道上广播该寻呼消息。
2． 被叫UE监测到该寻呼，将向RNS发送一个信道请求，RNS回应立即指配命令，指示UE使用指定的信令信道。
3． 然后UE将在该信令信道上发送一个寻呼响应消息，CN收到UE的寻呼响应消息后，将发起鉴权和加密的安全过程（请注意这两个安全过程是可选的，可以由MAP功能流程进行配置）。

4． CN将发送SETUP消息给RNS，该消息中包含有该呼叫的承载能力及发起此次呼叫的主叫号码。
5． 当UE从RNS接收到SETUP消息，它将回应一个CALL CONFIRMED消息。如果协商的承载能力参数有变化，则该消息中要包含有承载能力信息。
6． 当CN从RNS接收到CALL CONFIRMED消息时，CN将向RNS发送RAB ASSIGNMENT REQ消息要求进行无线信道的指配，RNS将通过向UE发指配消息命令UE调节到一个指定的通信信道上，UE调到指定的信道上之后，将向RNS发送指配完成消息。
7． RNS向CN发RAB ASSIGNMENT RESPONSE消息。
8． UE发送ALERTING消息指示被叫用户振铃。
9． 当被叫用户应答时，被叫UE将发送一个CONNECT消息经过RNS到CN，
10． CN将给UE回应CONNECT ACKNOWLEDGE消息，呼叫建立过程结束
1.1.5 PS域连接
当用户需要使用PS业务时，必须首先与PS域建立连接。PS域连接的流程如下图所示：

图 Error! No text of specified style in document.6 PS域连接建立流程
1． 首先UE与SRNC之间必须建立RRC连接。
2． UE发起GPRS Attach Request消息。
3． 经过成功鉴权后，SGSN向UE发送GPRS Attach Accept消息。
5． 核心网使用Common ID Update消息通知RNC UE的永久NAS标示IMSI，用以将RRC连接和UE的永久NAS标示相关联。
6． 为了传输数据，UE首先必须通过建立PDP Context，UE向SGSN发送激活请求Activate PDP Context Request消息，其参数包括NSAPI，TI， PDP Type，PDP Address，Access Point Name，QoS Requested。PDP Address指出是动态地址还是静态地址。如是动态地址，则设为空。
8． 执行RAB指配过程

9． SGSN通过使用PDP Type（可选），PDP Address（可选）， Access Point Name（可选）和PDP Context签约数据来验证Activate PDP Context Request的有效性；SGSN给PDP Context分配TEID，如果使用动态地址，则要求GGSN分配一个动态地址。SGSN根据一定的算法选择一个APN，然后向GGSN发创建PDP Context请求。GGSN为PDP Context分配动态地址，计费ID，协商QoS。如果MS要求外部网分配IP地址，则设为0.0.0.0，在以后外部网分配地址后，执行GGSN发起的PDP CONTEXT修改过程；收到GGSN的Create PDP Context Response（NSAPI，PDP ADDR，GGSN ADDR，TEID，QoS）后，SGSN将地址、QoS等信息通过Activate PDP Context Accept 发送给UE。
10． SRNC通过Activate PDP Context Accept消息通知UE连接已经就绪。
1.1.6 切换
UMTS支持的切换包括软切换，硬切换和系统间切换。软切换和硬切换主要是由网络侧发起，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。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。
在UMTS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，软切换可以分为几种情况：
· 第一种情况， Node B内不同小区之间。这种情况，无线链路可以在Node B内，也可以到SRNC再进行合并，如果在Node B内部就完成了合并，称之为更软切换；
· 第二种情况，同一RNC内不同Node B之间；还有不同RNC之间。软切换中
关于邻近小区有几个重要的概念：
· 激活集，指的是UE当前正在连接的小区的集合，软切换的执行结果就表现在活动集中小区增加或减少。
· 观察集，UE根据UTRAN给的邻近小区信息，正在观察但不在激活集中的小区，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；
· 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。
软切换激活集增加无线链路和删除无线链路的主要流程如下图所示：

图 Error! No text of specified style in document.7 软切换流程
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，确定目标小区应该加入激活集，RNC向目标小区发送Radio Link Setup消息要求目标小区建立一条无线链路；
3． 目标小区所在的Node B向SRNC应答消息Radio Link Setup Response，表明无线链路建立成功；
4． 在Iub接口，通过ALCAP建立AAL2的承载；
5． 当目标小区与UE建立层1同步后向SRNC发送Radio Link Restore Indication消息；
6． SRNC向UE发送激活集更新消息Active Set Update，要求UE将目标小区从观察集增加入激活集；
7． 在UE成功进行了激活集更新后，向SRNC发送Active Set Update Complete消息；
8． RNC对UE上报的测量结果和设定的阈值进行比较，确定目标小区应该从激活集删除；
9． SRNC向UE发送激活集更新消息Active Set Update，要求UE将目标小区从激活集删除；
10． 在UE成功进行了激活集更新后，向SRNC发送Active Set Update Complete消息。
11． SRNC向原小区所在的Node B发送消息Radio Link Deletion Request，删除原小区的无线链路；
12． 原小区所在的Node B完成无线链路资源删除后，向SRNC应答消息Radio Link Deletion Response；
13． SRNC采用ALCAP协议释放SRNC和原小区所在Node B的Iub接口的传输承载。
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。
UMTS主要采取压缩模式进行硬切换，其基本原理就是，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。硬切换流程如下：

图 Error! No text of specified style in document.8 硬切换流程
1． SRNC向目标小区所在的Node B发送消息Radio Link Setup Request，要求其建立一条无线链路；
2． 目标小区所在的Node B向SRNC应答消息Radio Link Setup Response，表明无线链路建立成功；
3． SRNC采用ALCAP协议建立SRNC和目标Node B的IUB接口传输承载，并且进行FP同步；
4． SRNC通过下行DCCH信道向UE发送消息Physical Channel Reconfiguration，消息中给出目标小区的信息；
5． 在UE从原小区切换到目标小区后，原小区Node B会检测到无线链路失去联系，于是向SRNC发消息Radio Link Failure Indication，指示无线链路失败；
6． UE在成功切换到目标小区后，通过DCCH向SRNC发送消息Physical Channel Reconfiguration Complete，通知SRNC物理信道重配置完成；
7． SRNC向原小区所在的Node B发送消息Radio Link Deletion Request，删除原小区的无线链路；
8． 原小区所在的Node B完成无线链路资源删除后，向SRNC应答消息Radio Link Deletion Response；
SRNC采用ALCAP协议释放SRNC和原小区所在Node B的Iub接口的传输承载。