UTRAN网络结构及接口协议
UTRAN概述
UTRAN概述一、UTRAN网络结构 二、UTRAN接口及协议 三、UTRAN关键技术 四、UTRAN无线资源管理樊自甫 重庆邮电大学 下一代网络(NGN)应用技术研究所 E-mail:fanzifu@一、UTRAN网络结构UMTS网络功能 UEUMTS GSM/GPRS Dual mode handsetCircuit Core PSTN NetworkIu-CSUTRANUSIMME Cu Uu Iu-PSPacket core Network IP networkUSIM域移动台 设备域接入网域核心网（CN）域 2用户终端域网络域核心网功能呼叫建立 移动性管理（用户位 置的管理） 用户数据库的管理 提供业务支持 外部网络的互联UTRANCircuit Core Network3G MSC/VLR/TC GMSCPSTNIu-CS Iu-PS3G SGSN GPRS backboneHLRIP Network 3G GGSN 3UuUTRAN功能UTRAN通信功能用户数据传输（业务和多呼叫） 全系统访问控制（由RNC实现） 移动性管理 无线资源管理控制 广播和多播业务管理4UTRAN功能实体UTRAN网元（NE）和接口每个RNS由一个无线网络控制器（RNC）和几个通过Iub 接口连接的Node-B组成 两个RNC之间通过Iur接口连接 RNS通过Iu CS和Iu PS接口连接到CNNode B RNS Node B Iub Iu-PS Iub Node B RNC Iub Iur IP Network5RNCCircuit Core Network Iu-CSUEUuRNSRNC和Node-B的功能UTRANNode BIubRNSIuRNC通过对无线资源的分配和释 放来完成UE与UTRAN之间 的连接Node BIubIurRNCIu区域内无线资源控制 UE连接控制 CN的业务访问点(SAP)UEUuIubRNC Node B RNSNode B无线传输6NodeB功能Node BNode B是WCDMA系统的基站（即无线收发信机） 通过标准的Iub接口和RNC互连，主要完成Uu接口 物理层协议的处理 主要功能：扩频、调制、信道编码及解扩、解调、 信道解码，基带信号和射频信号的相互转换等7RNC功能RNC是无线网络控制器，主要完成连接建立 和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理 控制等功能。
4G E-UTRA总体架构
1E-UTRAN总体结构E-UTRAN的总体结构如下图所示，由一组eNoBeB组成，为UE提供用户平面（User Plane）协议和控制平面（Control Plan）协议。
用户平面包括PDCP、RLC、MAC、PHY各层协议；控制平面包括RRC、PDCP、RLC、MAC、PHY各层协议。
eNB通过X2接口相互连接；eNB通过S1接口和EPC (Evolved Packet Core)核心网络相连接，其中，S1-MME是eNB和MME (Mobility Management Entity) 之间的接口，而S1-U 是eNB和S-GW （Serving Gateway）之间的接口。
S1接口支持多个MME/多个S-GW和多个eNB之间的多对多的互联互通。
E-UTRAN1.1功能界面Functional Split基站eNodeB的功能包括：RRM（Radio Resource Manegement）功能：无线承载控制Radio Bearer Control、无线准入控制Radio Admission Control、连接移动性控制Connection Mobility Control、上下行链路动态资源分配控制Dynamicallocation of resources to UEs in both uplink and downlink (scheduling)，等等。
IP包头压缩和用户数据流加密。
UE附着过程中选择MME（UE未储存MME信息）。
将用户平面数据路由到S-GW。
调度和传输寻呼消息（由MME发出）。
调度和传输广播信息（由MME或者O&M发出）。
执行测量，并负责测量报告配置。
调度和传输PWS消息（包括ETWS和CMAS消息，由MME发出）。
CSG（Closed Subscriber Group）处理。
在上行链路为传输层的分组包做标记。
在没有UE移动性的情况下对S-GW重定位。
LTE网络架构和协议栈
LTE网络架构和协议栈随着移动通信技术的不断发展，LTE（Long Term Evolution）成为4G移动通信的主流技术。
LTE网络架构和协议栈是构建LTE系统的核心组成部分，下面将对LTE网络架构和协议栈进行详细介绍。
一、LTE网络架构LTE网络架构由两部分组成：E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）和EPC（Evolved Packet Core）。
1. E-UTRAN（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）E-UTRAN是LTE系统的无线接入网络，包括基站和与之相连的核心网。
基站被称为eNodeB，负责无线信号的传输和接收。
eNodeB通过X2接口相连，用于基站之间的信号传输和协同。
与核心网的连接通过S1接口实现，包括控制面和用户面的传输。
2. EPC（Evolved Packet Core）EPC是LTE系统的核心网络，负责用户数据的传输和控制信息的处理。
EPC由三个主要组成部分构成：MME（Mobility Management Entity）、SGW（Serving Gateway）和PGW（Packet Data Network Gateway）。
MME负责移动性管理和控制平面的处理；SGW负责用户数据的传输；PGW连接到外部数据网络，负责数据分组的处理和路由。
二、LTE协议栈LTE协议栈由各种协议组成，实现系统中不同层次之间的通信和控制。
LTE协议栈按照OSI（Open Systems Interconnection）参考模型分为七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1. 物理层物理层负责数据的传输和调制解调。
LTE使用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术进行信号的调制和解调，以提高传输效率和抗干扰性能。
第9章 E-UTRAN接口与功能 ppt课件
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9.2 S1接口及协议栈
9.2.1 S1接口用户平面 S1接口用户平面（即S1-UP）的协议栈如图9-3所示，与3G Iu接口用户平面协议 结构非常类似。
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9.2.1 S1接口用户平面
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9.3.6 负载均衡
负载均衡（Load Balancing，LB）功能（如图9-5所示）用于处理多个小区间不 均衡的业务量，通过均衡小区之间的业务量分配，提高无线资源的利用率，将正在 进行中会话的QoS保持在一个合理的水平，降低掉话率。
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9.3.6 负载均衡
1．重复覆盖小区间的负载均衡 在实现上，使用不同载波或者属于不同无线接入技术但是覆盖相同地理区域的 重复覆盖小区可以由不同的eNB进行管理。 2．相邻小区间的负载均衡 由于UE的移动性，UE可以驻留在任意一个小区并切换到最优的小区。
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9.3.5 小区间干扰协调
小区间干扰协调（Inter-cell Interference Coordination，ICIC）功能是指通过对 无线资源进行管理，从而将小区之间的干扰水平保持在可控的状态下，尤其是在 小区边界地带，需要对无线资源做些特殊的管理，以满足LTE系统小区边缘用户业 务质量的提升需求。
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9.3.3 连接移动性控制
连接移动性控制（Connection Mobility Control，CMC）功能用于对空闲模式以及 连接模式下的无线资源进行管理。在空闲模式下，为小区重选算法提供一系列参数 （如门限值、滞后量等）以确定最好小区，使得UE能够选择新的服务小区，还提供 用于配置UE测量控制以及测量报告的E-UTRAN广播参数。
UTRAN无线接口协议分析与研究
பைடு நூலகம்
物理层 （ Ｌ １ ） 、 数据链路层（ １ ２） 以及 网络层 （ Ｌ ３ ） ， 其 中Ｉ ３层 又可分为两个平面 ， 即控制平面和用户平面 ， 据此着重对每 一 层 中业务 和各 个层 中主要协议 的功能进行 详细的描 述 ， 例如 ＭＡ Ｃ协议 、 Ｒ Ｌ Ｃ协议 等， 同时对上述典型信道部 分协议 的终
ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｗ ｏ ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ｓ ：ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｅ ｒ ｐ ｌ ｎｅ ａ ．Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｓ ，ｉ ｔ ｆ ｏ ｃ ｕ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ｏ ｆ ｅ ｖ ｅ ｒ ｙ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｎｄ ａ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ —
ｌ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ＵＴＲＡＮ Ｒａ ｄ ｉ ｏ Ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ Ｐｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ
Ｆ Ａ Ｎ Ｚ ｈ ａ ｏ － ｌ ｏ ｎ ｇ ，ＸＵ Ｚ ｉ — ｐ ｉ ｎ ｇ，Ｗ ＡＮＧ Ｊ ｕ ｎ — ｆ ｅ ｎ ｇ （ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍ ｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｐ Ｌ Ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ０ ７， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
UTRAN和CDMA 2000无线接入网体系结构总结
UTRAN和CDMA 2000无线接入网体系结构研究姓名：摘要：UTRAN 是一种全新的接入网，是UMTS 最重要的一种接入方式，适用范围最广，其由NODE B和无线网络控制器（RNC）构成。
另外，UTRAN分为无线不相关和无线相关两部分，前者完成与CN 的接口，实现向用户提供QOS 保证的信息处理和传送以及用户和网络控制信息的处理和传送；无线相关部分处理与UE 的无线接入(用户信息传送、无线信道控制、资源管理等)。
CDMA2000是以1.25MHz带宽为基础。
1X使用一个载波，3X使用三个载波，以此类推。
其较大的技术进步包括：反向导频，反向相干解调；前向快速功率控制，传输发射分集（OTD）。
关键字：UTRAN体系结构；CDMA2000；无线网络Abstract：UTRAN is a new access network, is the most important one UMTS access mode, the widest scope, which is composed of NODE B and Radio Network Controller (RNC).Besides,UTRAN is divided into wireless and wireless-related two unrelated parts,wireless completed the interface with the CN，provide information processing and transmission as well as user and network control information to a user processing and transmission for QOS guarantee,wireless relevant part treat with the UE radio access (user information transfer, radio channel control, resource management, etc.) CDMA2000 is a 1.25MHz bandwidth basis. 1X using a carrier, 3X using three carriers, and so on. Great technological advances include: Reverse pilot, reverse coherent demodulation; forward fast power control, transmission transmit diversity (OTD).keywords:UTRAN architecture; CDMA2000; Wi-Fi一、UTRAN体系结构研究1 UTRAN概述UTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access Network - UMTS 陆地无线接入网。
UTRAN接口协议和功能
第1章 UTRAN接口协议和功能1.1 概述图1-1UTRAN接口如图1-1所示，UMTS系统中UTRAN接口包括Iub/Iur/Iu/Uu接口，接口连接的网元如表1-1所示：表1-1UTRAN接口Iub/Iur/Iu/Uu都为标准的接口，可以连接不同设备供应商提供的设备。
一般将Iub/Iur/Iu接口统称为UTRAN地面接口。
根据RNC连接的CN设备的不同，Iu接口又可以分Iu-CS接口、Iu-PS接口和Iu-BC，其中Iu-CS为RNC和MSC之间的接口，Iu-PS为RNC和SGSN之间的接口，Iu-BC为RNC和CBC之间的接口。
1.2 Uu接口1.2.1 Uu协议结构Uu接口为UE（User Equipment）与UTRAN（UMTS Terrestrial Radio AccessNetwork）之间的接口，是UMTS系统的空中接口，也是最重要的接口。
Uu接口可分为三个协议层：物理层（L1）、数据链路层（L2）和网络层（L3），如图1-2所示。
L1主要用于为高层业务提供传输的无线物理通道。
该层由NodeB实现。
L2包括MAC（Medium Access Control）、RLC（Radio Link Control）、BMC（Broadcast/Multicast Control）和PDCP（Packet Data Convergence Protocol）四个子层。
L3包括接入层中的RRC子层和非接入层的MM（Mobility Management，移动性管理）和CC（Call Control，呼叫控制）。
L2和L3的RRC子层由RNC实现。
图1-2Uu接口协议栈结构Uu接口各协议遵循的规范如图1-3所示。
图1-3Uu接口技术规范1.2.2 RRC层功能RRC层实现的功能包括：●广播由非接入层提供的信息；●广播与接入层相关的信息；●建立、维持及释放UE和UTRAN之间的一个RRC连接，分配、重配置及释放用于RRC连接的无线资源；●建立、重配置及释放无线承载；●RRC连接移动功能管理；●为高层PDU（Protocol Data Unit）选路由；●对请求的QoS进行控制；●UE测量上报和报告控制；●外环功率控制；●加密控制；●慢速动态信道分配；●寻呼；●空闲模式下初始小区选择和重选；●上行链路DCH上无线资源的仲裁；●RRC消息完整性保护；●CBS控制。
UTRAN的网络结构及协议2
主要内容
UTRAN体系结构 UTRAN通用协议模型 Iu接口协议 Iur接口协议 Iub接口协议 Uu接口协议 基本概念
UMTS体系结构
CN
Iu
UTRAN
Uu
UE
UTRAN CN UE UMTS Terrestrial Radio Access Network Core Network User Equipment
Transport Network User Plane
Transport Network Control Plane
Transport Network User Plane
ALCAP(s) Signalling Bearer(s) Signalling Bearer(s) Data Bearer(s)
RLC控制过程功能
• • • • • • • 分段和重组 级联 填充 用户数据传输 差错纠正 高层PDU按序传递 重复检测 • • • • •
流量控制 序列号检查（UM） 协议错误检测和恢复 加密 挂起/恢复功能
PDCP控制过程功能
• PDCP功能 －IP数据流的头压缩/解压功能 （RFC2507） 用户数据的传输 －无线承载中，维持PDCP序 列号，实 现无损SRNS重定位 －不同RB复用至同一RLC实体（R99版 不支持，R00版支持）
传输信道
公共传输信道 RACH——随机接入信道 FACH——前向接入信道 CPCH——公共分组信道 DSCH——下行共享信道 USCH——上行共享信道 BCH——广播信道 PCH——寻呼信道 SCH——同步信道 专用传输信道 DCH——专用信道
逻辑信道到传输信道的映射关系
E-UTRAN系统图
E-UTRAN的结构E-UTRAN由五个或者多个网络元素扩充的基站(evolved NodeB，eNB)组成。
eNB之间通过X2接口彼此互联，eNB与CN通过S1接口，而eNB与UE通过LTE-Uu互联。
E-UTRAN 的结构如图3-7所示。
本节将对E-UTRAN的几个接口进行简要的描述，对E-UTRAN接口的进一步介绍将在后几节中介绍。
E-UTRAN主要的开放接口包括：◆S1接口：连接E-UTRAN与CN。
开放的S1接口，使得E-UTRAN的运营商有…可能采用不问的厂商设备来构建E—UTRAN与CN。
由此产生的市场竞争正是GSM成功的原因之一。
◆X2接口：实现eNB之间的互连。
此接口的开放，可能会进一步激发这一领域制造商之间的竞争。
我们也有允分的理由相信由于此接口的开放，基站的“平民化”很快就要到来了(具体内容以后章节将会叙述)。
◆LTE-Uu接口：是E-UTRAN的无线接口。
Uu是UE接入到系统的系统固定部分的接口。
因此，在用户的眼巾Uu可能是E-UTRAN中最重要的接口。
我们知道，现在市场上，UE制造商要比固定网络元素的制造商多得多。
同时，手机也已经突破了以往单一的通信功能，成为大众所关心、所喜爱、所接受的新兴文化传播载体。
手机所能体现的文化是极为丰富的，如科技文化、沟通文化、时尚文化、品牌文化、网络文化、媒体文化以及娱乐文化等，从而实现了“多赢”的目的。
这些收获均得益于开放了Uu接口。
在LTE中，CN也称为演进的包核心(Evolved Packet Core，EPC)。
E-UTRAN和CN均包括一些逻辑网络元素，每个元素都有规定的功能，每个网络元素都是在逻辑级上定义的。
LTE的eNB除了具有原来NodeB的功能外，还承担了传统的3GPP接入网中RNC的人部分功能，如物理层(包括HARQ)、MAC层(包括ARQ)、无线资源控制、调度、无线准入、无线承载控制、移动性管理和小区间无线资源管理等。
TD-SCDMA网络结构
UMTS R4网络结构
UMTS R5网络结构
R6版本
核心网的基本结构
核心网从逻辑上分为： 电路交换域 （Circuit Switching，CS） 分组交换域 （Packet Switching，PS）
UMTS R99网络结构
R99核心网络－功能实体
核心网络分为CS域和PS域。CS域以原有的GSM网络为基础，
L2和L3划分为控制平面（C-平面）和用户平面（U-平面）。 RLC和MAC之间的业务接入点（SAP）提供逻辑信道，物理层和MAC之间 的SAP提供传输信道。RRC与下层的PDCP、BMC、RLC和物理层之间都有 连接，用以对这些实体的内部控制和参数配置。
内容4
核心网的基本结构 UMTS R99网络结构
协议，以及ALCAP需要的信令承载。
传输网络层用户平面：用户平面的数据承载和控制平面的信令承载都属于
传输网络层的用户平面。
UTRAN地面接口
CN
Iu
SRNS DRNS
Iu
Iur RNC
RNC
Iu接口是连接UTRAN和CN的接口，也可以把它看成是RNS Iub 和核心网之间的一个参考点。它将系统分成用于无线通信的 Iub Iub Iub UTRAN和负责处理交换、路由和业务控制的核心网两部分。 NodeB NodeB NodeB NodeB 结构：一个CN可以和几个RNC相连，而任何一个RNC和 CN之间的Iu接口可以分成三个域：电路交换域（Iu-CS）、分 组交换域（Iu-PS）和广播域（Iu-BC），它们有各自的协议 Uu 模型。 UE 功能：Iu接口主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、 广播信息及控制Iu接口上的数据传递等。
中兴TD-SCDMA设备介绍
一、TD网络结构和接口：（一）TD-SCDMA由用户设备域（User Equipment UE）、无线接入域（UTRAN）和核心网域（CN）组成。
图1 UMTS域和参考点（UMTS通用移动信息系统）图2TD-SCDMA的网络结构1、核心网CN：是为UMTS用户提供的所有通信业务的基础平台。
CN又分为电路交换域（CS）、分组交换域(PS)和广播域(BC)。
CS域（MSC／HLRＧＳＭＣ）寄存器（HLR、AUC、EIR）PS域（SGSN、GGSN）图3 CN 结构图CS域和PS域是部分重叠的，GRRS业务支持节点（SGSN），GRRS网关支持节点（GGSN）2、无线接入网UTRAN：由基站控制器（ＲＮＣ）和基站（Node B）组成。
负责无线资源的管理和分配。
二、核心网接口图4 CN接口三、UTRAN网络结构无线网络控制器RNC：用于管理和分配无线资源，通过Iu接口与MSC和SGSN相连。
RNC的分类:按功能的不同分为SRNC、DRNC、CRNC。
SRNC：服务RNC，SRNC负责启动／终止用户数据的传送、控制和核心网的Iu相连以及通过无线接口协议和UE进行信令交换。
DRNC：漂移RNC，是指除SRNC以外的RNC，控制UE使用的小区资源，可以进行宏分集合并、分裂。
与SRNC不同的是DRNC不对用户的数据进行数据链路层的处理，在Iub和Iur接口进行透明传输，一个UE可以有多个DRNC。
CRNC：控制RNC。
RNC把Node B看成两个实体：公共传输和基站通信内容的集合体，SRNC和DRNC统称CRNC。
注意：DRNC、SRNC、CRNC的含义是从逻辑上描述的，前两者是从专用数据处理的角度，后者是从管理整个小区的公共资源的角度。
四、无线网络子系统（RNS）RNS是一个RNC和其管辖的所有Node B的总称。
SRNS：服务RNS DRNS：漂移RNS由于软切换引起的。
图5 SRNS 和DRNSRNS传输的网络结构：星型连接、链型连接、环型连接。
UTRAN网络结构及接口协议
STC (Q.2150.1)
MTP3-B
M3UA
SSSSCCFF--NNNNII SSCOP
SCTP IP
AAL5
ATM Physical Layer
User Plane Iur Data
Stream(s)
Transport Network User Plane
AAL2
Layer
Transport Network User Plane
SCCP
MTP3-B SSSSCCFF--NNNNII
M3UA SCTP
SSCOP
IP
AAL5
ATM Physical Layer
Transport Network Control Plane
User Plane Iu UP Protocol
L2/PDCP
BMC
L2/BMC
RLC
RLC
RLC RLC
RLC
RLC
RLC
RLC
MAC PHY
L2/RLC
Logical Channels
L2/MAC
Transport Channels
L1
30
Uu接口L1功能
• L1功能
– 宏分集合并/分发和软切换执行 – 传输信道错误检测，并向高层指示 – 传输信道FEC编解码和交织/去交织 – 传输信道复用和码组合信道解复用 – 速率匹配 – 码组合信道到物理信道的映射 – 功率加权和物理信道合并 – 物理信道调制/解调和扩频/解扩 – 频率和时间(chip, bit, slot, frame)同步 – 测量并向高层指示 – 闭环功率控制 – RF处理
5
基本概念
E-UTRAN(LTE)网络接口之S1接口
E-UTRAN（LTE）网络接口：S1接口提供自优化网络（Self-Optimizing Networks，SON）是LTE的关键目标之一。
事实上，作为一个在注重成本效益的方式下从网络中获取最佳性能的工具（特别是在多变的无线传播环境下），网络的自优化能力在网络运营商心目中具有很高的优先级。
因此，在所有X2和S1过程开始设计的时候，SON就被认为处于基石地位。
S1接口负责连接eNodeB和EPC。
它被分成两个接口，一个用于控制平面，另一个用于用户平面。
S1的协议结构和S1提供的功能将在下面详细讨论。
1S1协议结构S1协议结构是基于全IP传输栈并且不依赖在GMS和UMTS中使用的传统SS7网络配置。
在部署LTE网络时，这个简化提供了节省运用费用的空间。
1.1控制平面图1显示了基于人们所熟知的SCTP/IP栈的S1控制平面的协议结构。
图1 S1-MME控制平面协议栈SCTP因其继承自TCP的先进特点而为大家所熟悉，可以为信令消息提供所需要的可靠传输。
此外，它还让从改进的功能中获益成为可能，比如使传输网络的冗余易于实现的多流处理；避免head-of-line阻塞或者多重寻址multihoming （参见IETF RFC4960）。
LTE的一个进一步的简化（比如和UMTS的Iu接口相比）是S1-AP直接映射到SCTP。
相比UMTS，这简化了协议栈，去掉了中间的连接管理协议。
单一连接直接由应用层处理。
多路复用（Multiplexing）发生在S1-AP和SCTP之间，一个SCTP偶联中的任何一个流与多个单一连接的信令流多路复用。
LTE带来的进一步灵活性还体现在低层协议栈可以根据IP协议的版本和数据链路层的选择，拥有充分的可选择性。
比如，这使得运营商可以使用IPv4版本开始部署，并定制与网络部署场景匹配的数据链路方式。
1.2用户平面图2给出了基于为人熟知的、已经在UMTS网络中使用的GTP/UDP/IP协议栈的S1用户平面的协议结构。
UTRAN协议结构
UTRAN：为非接入层 （ NAS）提供无线接入承载 ： 为非接入层（ 的建立， ） 提供无线接入承载RAB的建立， 维护 、 释放等服 的建立 维护、 以屏蔽NAS对于无线接入层特性的关注 务，以屏蔽 对于无线接入层特性的关注
Core Network Iu RNS Iur RNC Iub Node B Iub Node B Iub Node B RNC Iub Node B RNS Iu
RAB RB UE RL NodeB RNC CN
UTRAN
几个概念
• RAB：The service that the access stratum provides to the RAB： nonnon-access stratum for transfer of user data between User Equipment and CN。 CN。 • RB：The service provided by the layer2 for transfer of user RB： data between User Equipment and Serving RNC • RL：A "radio link" is a logical association between single RL： User Equipment and a single UTRAN access point. Its point. physical realization comprises one or more radio bearer transmissions
传输速率 传输时延要求 BER/FER质量要求
无线接口协议结构
Layer 3 Control / Measurements Radio Resource Control (RRC)
UTRAN Iub接口介绍
UTRAN Iub接口介绍l Iub接口定义与功能Iub接口是RNC和NodeB之间的逻辑接口。
如图1，Iub接口在UMTS网络中的位置与功能与GSM系统中BTS(Base Tranceiver Station)与BSC(Broadwidth Serve Controller )之间的Abis接口类似。
图1 Iub接口在UMTS网络中的位置Iub接口的主要功能有：1． Iub接口传输资源管理2． Node B的O&M- Iub链路管理- 小区配置管理- 无线网络性能测量- 公共传输信道管理- 无线资源管理- 无线网络配置升级3．实现专用的O&M传送4．公共信道的业务管理- 管理控制- 功率控制- 数据传送5．专用信道的业务管理- 无线链路建立- 信道分配/取消分配- 功率管理- 测量报告- 专用传输信道管理- 数据传送6．下行共享信道的业务管理- 信道分配/取消分配- 功率管理- 传输信道管理- 数据传送7．上行共享信道的业务管理- 信道分配/取消分配- 功率管理- 传输信道管理- 数据传送8．定时和同步管理- 传输信道同步（帧同步）- 基站-RNC同步9．基站间同步l Iub接口协议框架Iub接口协议框架由两个功能层，无线网络层与传输层。
无线网络层定义了与Node B操作相关的一系列过程。
无线网络层分为无线网络控制平面和无线网络用户平面。
传输层定义了在Node B与无线网络控制器（RNC）之间建立物理连接的步骤。
Iub接口协议结构如图2。
图2 Iub接口协议框架l Iub接口技术规范3GPP对Iub接口框架的各个部分分别给出了详细的技术规范。
如图3。
图3 Iub接口技术规范我们可以将这些技术规范分为A、B、C、D四组来分析。
附：名词介绍n 逻辑信道表示承载的内容是什么(what)，分为两大类：控制信道和业务信道。
n 传输信道表示承载的内容怎么传,以什么格式传,分为两大类:专用传输信道和公用传输信道.n 物理信道表示空中接口上的传输形式.RLC->MAC的接口上是逻辑信道.MAC->PHY的接口上是传输信道.PHY->对方PHY的接口上是物理信道.n 无线数字信道有物理信道和逻辑信道。
UTRAN接口协议及基本信令流程
Transport Network Layer
Transport Network User Plane
Transport Network Control Plane
Transport Network User Plane
ALCAP(s) Signalling Bearer(s) Signalling Bearer(s) Data Bearer(s)
SCCP M3UA MTP3-B SCTP SSCF-NNI SSCF-NNI SSCOP AAL5 IP
Transport Network Control Plane
Transport Network User Plane
E接口 F接口 G接口 Gr接口 Gc接口
MSC-MSC MSC-EIR VLR-VLR SGSN-HLR GGSN-HLR
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深圳移动网管维护中心
主要协议接口列表
接口 类型 CAP接口 接口名称 CAP接口 Mc接口 ( H.248) 媒体控制 接口 Nc接口 (ISUP/BICC) Nb接口 (NbUP/IuUP) MTUP/MISUP接口 Gn/Gp Ga PS CN内部 接口 Gr Gc Gi Uu RAN内部 接口 Iub Iur 物理承载方式 TDM/ IP IP/ATM TDM/ATM/IP TDM/ATM/IP TDM IP 相关实体 MSC(SSP)-SCP MSC Server-MGW MSC Server-GMSC Server MGW-MGW GMSC-PSTN/TMSC SGSN-GGSN GSN-CG SGSN-HLR GGSN-HLR GGSN-PDN UE-NodeB NodeB-RNC RNC-RNC 接口功能 移动智能网与核心网之间的接口，用于 移动智能业务逻辑控制 呼叫控制与媒体承载实体之间信令交互 ，对于不同呼叫模式和媒体处理的接续 局间呼叫时，控制面协议互通 局间呼叫时，用户面协议协商 移动网络与PSTN/ISDN网络互通，以 及移动网络内部不同本地网之间互通 PDP 管理 计费 位置管理、用户签约信息管理 PUSH业务：PS业务移动被叫 分组移动网络与外部数据网之间通信 空中接口 无线资源管理； 软切换
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Radio Network Layer
Node B Application Part (NBAP)
PCH FP
RACH FP
FACH FP
DSCH FP
USCH FP
CPCH FP
DCH FP
ALCAP Q.2630.1 Q.2150.2
Transport Layer
SSCF-UNI SSCOP AAL Type 5
从资源管理的角度来看： 管理NodeB资源的RNC叫这些NodeB的CRNC。
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SHO/SHO
软切换，发生在同频且同制式小区之间 •NodeB内软切换（更软切换） •NodeB之间软切换 •RNC之间软切换
硬切换，发生在异频或不同制式小区之间 •小区内硬切换（不同制式） •NodeB内硬切换 •NodeB之间硬切换 •RNC之间硬切换 •与GSM之间硬切换（系统间切换）
UuS boundary
PDCP
L2/PDCP
BMC
control
control
control control
L2/BMC
RLC RLC
RLC
RLC RLC RLC RLC
RLC
L2/RLC
Logical Channels MAC
L2/MAC
Transport Channels
PHY
L1
31
Uu接口L1功能 • L1功能
35
Uu接口BMC功能
• BMC功能
32
Uu接口MAC功能
• MAC功能
– 逻辑信道到传输信道的映射 – 根据瞬时数据速率选择传输格式 – UE内不同数据流的优先级处理 – 动态调度UE之间优先级处理 – 公共传输信道上标示不同UE – 在公共传输信道上，复用/分解高层PDU进入/从传输块集。该 传输块集来自/发送到物理层 – 在专用传输信道上，复用/分解高层PDU进入/从传输块集。该 传输块集来自/发送到物理层 – 业务量测量 – 动态传输信道类型切换 – 加密
Radio Link
Radio Link
Radio Link
Radio Link
Radio Link
Radio Link
Radio User Plane
23
Iur接口协议栈结构
Radio Network Layer Control Plane RNSAP User Plane Iur Data Stream(s)
19
Iu(BC域)接口协议栈结构
Radio Network Layer SA Broadcast Plane SABP Protocol Layer
Transport Network Layer
Transport Network User Plane
TCP IP AAL5
ATM Physical Layer
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
15
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
16
Iu接口体系结构
UTRAN
Node B RNC Node B
Core Network (CN)
CS Domain “ Iu-CS” PS Domain “ Iu-PS”
Transport Network Layer
Transport Network User Plane
Transport Network Control Plane
ALCAP(Q.2630.1)
Transport Network User Plane
SCCP MTP3-B SSCF-NNI SSCF-NNI SSCOP AAL5 M3UA SCTP IP
UTRAN网络结构及接口协议
1
UTRAN网络结构及接口协议
UTRAN网络结构 接口协议及功能 基本信令流程
2
UTRAN网络结构及接口协议
UTRAN网络结构 接口协议及功能 基本信令流程
3
UMTS体系结构
CN
Iu
UTRAN
Uu
UE
UTRAN CN UE UMTS Terrestrial Radio Access Network Core Network User Equipment
Iur TDD USCH Data Port
Iur RACH/ CPCH[FDD]/ FACH Data Port
Iur RACH/ CPCH[FDD}/ FACH Data Port
Drift Radio Network System
Cell Cell
RACH/FACH Traffic Contexts With attributes
20
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）
21
接口协议及功能
接口协议及功能
Iu接口
Iur接口
Iub接口
Iub TDD USCH Data port
Iub DCH Data port
Communication Control Port
Traffic termination point
Traffic termination point
Common Transport Channels, with attributes
•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
25
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
26
Iub接口逻辑模型
... ...
Controlling RNC
Node B Control Port
Iub RACH Data port
Transport Network User Plane
Transport Network Control Plane
Q.2630.1
Transport Network User Plane
SCCP MTP3b SSCF-NNI SSCOP AAL5
Q.2150.1 MTP3b SSCF-NNI SSCOP AAL5 AAL2
STC (Q.2150.1)
MTP3-B SSCF-NNI SSCF-NNI SSCOP AAL5
M3UA SCTP IP AAL2
ATM Physical Layer
24
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
Iu
RNC
Iub
Node B
6
基本概念
基本概念
Serving RNC与Drift RNC Source RNC与Target RNC CRNC SHO与HHO
7
SRNC/DRNC
CN
Iu SRNC Iur DRNC
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
SSCF-UNI SSCOP AAL Type 5 ATM Physical Layer AAL Type 2
28
Iub接功能
• 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
– – – – – – – – – – – – 宏分集合并/分发和软切换执行 传输信道错误检测，并向高层指示 传输信道FEC编解码和交织/去交织 传输信道复用和码组合信道解复用 速率匹配 码组合信道到物理信道的映射 功率加权和物理信道合并 物理信道调制/解调和扩频/解扩 频率和时间(chip, bit, slot, frame)同步 测量并向高层指示 闭环功率控制 RF处理
11
UTRAN网络结构及接口协议
UTRAN网络结构 接口协议及功能 基本信令流程
12
WCDMA 系统功能分布
UE
NodeB
RNC
CN
Uu
Iub
Iu
CM MM RRC RLC MAC 传输
13
NodeB和RNC功能
R Ç°Ï ò ´ ¦ Àí · ´Ï ò ´ ¦ Àí F » ù ´ ø ¿Ø ÖÆ Node B ½Ó ¿Ú ´ ¦ Àí
ATM Physical Layer
18
Iu(PS域)接口协议栈结构
Radio Network Layer Control Plane RANAP User Plane Iu UP Protocol Layer
Transport Network Layer
Transport Network User Plane
Iub ½Ó ¿Ú · Ö × é Êý ¾ Ý µ ç · Êý ¾ Ý
Ð-Òé ´ ¦ Àí
· ÓÉ
Iu ½Ó ¿Ú
Iu_CS
Iu_PS
R
Ç°Ï ò ´ ¦ Àí · ´Ï ò ´ ¦ Àí
F
½Ó ¿Ú ´ ¦ Àí
Iur ½ Ó ¿Ú
OMC
» ù ´ ø ¿Ø ÖÆ
R N C
Node B
14
8