WCDMA呼叫信令流程

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对于信令流程,应该从以下几个方面掌握:

1.能够写出一个完整的呼叫的流程,其中包括RRC连接,Iu口控制面连接,鉴权加密,RAB Assignment。

2.能够写出一个释放业务的流程,清楚的指导单业务和多业务分别释放的流程。

3.能够知道呼叫过程中的每条消息对应的物理信道。

4.能够清楚的理解呼叫过程中的每条消息的主要内容

5.能够清楚的知道呼叫过程中每条消息流经的空中接口和地面接口

6.后期,能够结合NodeB和RNC的单板,指导相关信令从硬件上的流程。

RRC连接:

1.RRC Connection Request

1.1 在这个消息中,主要必须知道其中主要的三个信元:

第一,UE的标识:优先级依次为UE的TMSI或者P-TMSI,IMSI,IMEI

第二,UE发起RRC Connection的原因:其中包括Conversational,Streaming,Interactive,Background,High Priority Signaling, Low Priority Signaling

第三,UE测量到的当时CPICH的Ec/Io

1.2对于这个消息:

从Uu口来看,它从UE的RRC层到UTRAN的RRC层,途径Node B,这个消息在Node B中经过Iub口的用户面,具体是RACH FP。采用的方式是SRB0

1. 3这个消息逻辑信道是CCCH,传输信道RACH,物理信道是PRACH

2.RL Setup Request

2.1这个消息是RNC发给Node B的,其中包含了分配给该UE的所有层一的资源。RNC告诉Node B,让Node B准备相应的资源。在信令Trace中,可以看到里面包含了所有物理信道的配置信息。

2.2这个消息从RNC到Node B,通过NBAP协议过来,具体来说就是CCP。

2.3这里要区分Iub口的用户面和控制面,简单的说来,其用户面就向一个转接头,只是把高层的消息转接过去。而控制面,则是处理了所有RNC和Node B私人之间相关的消息。

3.Start RX

这个时候Node B收到以上参数后,开始收上行UE发来的数据,但是由于UE还不知道上行它自己可以用什么参数,Node B 此时什么都收不到。

4.RL Setup Response

Node B给RNC回送的一个准备完成的消息。

5.ALCAP同步

5.1这个同步,主要是给相应的DCH分配AAL2资源。AAL2资源的分配和回收都是Q.AAL2完成的,也就是这个分配的消息途径Iub口的传输网络控制面。

6.DCH FP同步

6.1这个消息主要包含一个CFN

6.2 其作用主要是Node B中的DCH和RNC中的DCH同步,此消息为IuB口的用户面。

7.Start Tx

此时Node B开始发下行的数据,DPCCH

8.RRC Connection Setup

8.1这个消息包含的信息内容如下:

第一,包含了物理层的所有内容,这个方面类似于RL Setup Request中的内容

第二,包含了所有层二的内容,也就是信令RB的内容

8.2这个消息在Uu口上仍然是在控制面,采用的RB方式是SRB0

8.3这个消息逻辑信道是CCCH,传输信道是FACH,物理信道是SCCPCH

9.空口下行同步问题

9.1 UE收到这个消息后,知道上行和下行所有的层一,层二的参数。

9.2下行同步:UE开始收下行Node B发过来的DPCCH,判断信号的质量是否足够好,主要是收DPCCH中的Pilot域。当满足一定的判断标准后,UE的层一会报告层三一个同步的消息(协议中描述为同步原语)。此时标志下行同步完成。

10.空口上行同步问题

10.1UE下行同步完成以后,UE会按照RRC Connection Setup消息中RNC分配的上行资源开始发上行的信号,这个信号是上行DPCCH。

10.2同样,NodeB此时就会收到上行的DPCCH信号了,同样也有类似下行同步检测的一个过程。当满足一定的同步判断标准好,UTRAN中的层一也会报告给层三一个同步消息(协议中描述为同步原语),这个消息就是RL Restore。

10.3 很明显,这个消息途径Iub口,属于NodeB和RNC两者私人的对话,经过的是其控制面,也就是NBAP。

11.RRC Connection Setup Complete

11.1 这个消息的主要作用就是告诉RNC RRC建立完成,其中包括一个重要的消息:UE的能力信息。

11.2 其途径Iub口,但是NodeB在这里面起的作用只是一个转接头,走的是Iub口的用户面。

11.3 此时UE已经知道了上下行的物理信道的参数,所以这个消息使用的传输信道是DCH,物理信道是DPDCH,之后所有的消息都是走专用信道。

至此,RRC连接建立完成,也就是UE中的Uu口的层三到UTRAN中的Uu口的层三,也就是信令面的连接建立完成。

12 Iu口控制面的连接建立:

12.1 Iu口控制面连接的建立是由UE发起的,表现在Initial DT发起的,告诉RNC两个东西:

第一:此消息送到核心网的哪一个域。

第二:NAS层的消息,此时RNC不解读

故此消息表征如下:

12.2 此消息在Uu口仍旧是经过控制面,在Iub口通过其用户面。

12.3 RNC收到UE发上来的Initial DT后,知道需要将其转交给CN的CS域(以上图为例),将其封装到RANAP协议中,也就是Iu口的控制面,发给CN。在这个消息中,就可以看到NAS的具体内容,如下图

其中内容就有NAS的具体消息,其中由MM Message,(Mobile Management)其中就是CM Request。

13 Common ID

这个Common ID 是CN发给RNC的,主要内容就是UE的IMSI。之前在空口传的基本都是UE的TMSI或者PTMSI。RNC收到这个消息后把该UE的IMSI和该UE的RRC连接进行绑定。为以后寻呼在连接状态下的UE做准备。

14 鉴权过程

14.1鉴权过程是由CN发起的,在CN中VLR/SGSN首先在HLR中结合该UE的K值(此值在UE的SIM卡中和HLR中都有)请求该UE的鉴权五元组,其中包括XRES,CK,IK, RAND, AUTN。

14.2 VLR/SGSN将该消息给RNC,但是只会包含CK,IK,RAND,AUTN。

14.3 RNC保留CK,IK,将RAND,AUTN发给UE。这个消息在空口上表现为RRC_DL_DIRECT_TRANSF。

14.4 UE收到这个消息后,结合SIM卡中的K值和RAND,计算AUTN,如果计算所得结果和RNC下发结果一致,表明UE对网络鉴权成功。同时UE还会结合K值和RAND,利用另外一个函数,算出XRES。依此类推,UE会算出CK,IK。

14.5 UE算出XRES后,会将此值发给RNC,RNC收到这个消息后,会转发给我CN。CN检查UE发回的XRES和自己保留的XRES是否一致,一致则表明网络对手机鉴权完毕。

以上就是一个鉴权的基本过程。

15.加密和安全模式

鉴权后,会马上进行这两个过程:

加密的作用是保证在空口的数据不被窃听,安全模式的作用是保证空口的数据不被篡改。

16.RAB Assignment

这个过程也是呼叫流程中一个比较重要的步骤,经过前面的流程,整个信令面的连接都已经建立。那么RAB指派这个流程就是建立用户面。

16.1这个流程是由CN发起的,信令流程表现为RANAP_RAB_ASSIGNMENT_REQ。其中包含最重要的消息是业务的Qos,具体说来就是业务的速率,时延和BLER。

16.2 RNC收到此消息后,会将之映射成接入层各层的参数,具体说来包括TRB和物理层的参数。之后RNC修改已有的Radio Link。信令流程表现为NBAP_RL_RECFIG_PREP。很明显,这个信令走得还是NBAP。同样后续的就有NBAP_RL_RECFIG_READ,ALCAP同步,FP同步。

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