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TD-SCDMA 无线网络信令流程-专项培训课件_图文


TD-SCDMA 无线网络信令流程

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培训目标
学完本课程后,您应该能:
了解TD-SCDMA无线网络各接口的协议栈结构 列出UE在不同场景下的工作模式和工作状态 画出TD-SCDMA无线网络呼叫流程图,并列出主要信令消息 知道硬切换和接力切换在信令流程上的区别

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目 录
1. TD-SCDMA无线网络接口协议栈结构 2. TD-SCDMA无线网络基本信令流程
2.1 网络启动流程 2.2 UE登记流程 登记流程 2.3 寻呼流程 2.4 呼叫流程 2.5 切换流程

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目 录
1. TD-SCDMA无线网络接口协议栈结构 TD-SCDMA无线网络接口协议栈结构 2. TD-SCDMA无线网络基本信令流程
2.1 网络启动流程 2.2 UE登记流程 登记流程 2.3 寻呼流程 2.4 呼叫流程 2.5 切换流程

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TD-SCDMA系统结构

Uu

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Uu接口协议结构

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无线接口MAC子层功能
逻辑信道和传输信道的映射 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;UE之间优先级的动态调度 业务量测量 动态传输信道类型切换 加密:无线接口加密,加密方法采用国家安全局给定的方法

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无线接口RLC子层功能
数据分段、重组、串联、填充 差错纠正(ARQ) 流量控制 协议错误检测和恢复 加密:选择加密密钥( CK )

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PDCP子层和BMC子层功能
PDCP(Packet Data Convergence Protocol)
分组数据汇聚层协议 IP数据流的头部压缩与解压缩,提高传输效率

BMC(Broadcast/Multicast Control protocol) ( )
广播/多播控制协议 小区广播消息的存储和发送

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TD-SCDMA地面接口通用协议模型

TD-SCDMA采用ATM做为地面接口传输承载技术

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Iub接口协议栈结构

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Iub接口控制平面NBAP
NBAP 基本过程分为公共过程和专用过程,分别对应公共链路 和专用链路的信令过程
公共NBAP(NCP)主要功能
小区初始化及TDD 模式下的小区同步控制 公共传输信道控制和TDD 模式下共享信道配置

专用NBAP(CCP)主要功能
为特定的UE 增加、释放以及重新配置无线链路 专用信道控制

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Iub接口用户平面FP
Iub用户平面FP是传输Iub 接口上的传输信道数据流的协议
主要功能是把无线接口的帧转化成Iub 接口的数据帧,同时产生 一些控制帧进行相应的控制

传输信道包含公共传输信道和专用传输信道,它们对应的帧 结构略有不同
净负荷里面的内容不同 专用信道数据帧中携带QE(质量估计),用于外环功率控制

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Iu-CS接口协议栈结构

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Iu-PS接口协议栈结构

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Iur接口协议栈结构

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目 录
1. TD-SCDMA无线网络接口协议栈结构 2. TD-SCDMA无线网络基本信令流程 TD-SCDMA无线网络基本信令流程
2.1 网络启动流程 2.2 UE登记流程 登记流程 2.3 寻呼流程 2.4 呼叫流程 2.5 切换流程

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常用术语:RAB,RB,RL

RAB

UE RL

RB NodeB

RNC

CN

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基本概念:UE的工作模式
UE有两种基本的运行模式:空闲模式和连接模式
空闲模式:UE处于待机状态,没有业务的存在 连接模式:当UE完成RRC连接建立时,从空闲模式转移到连接模 式;在连接模式下,UE有4种状态
Cell-DCH适用场景:连续或大量的数据传输,如打电话、下载 Cell-FACH适用场景:少量的数据传输,如信令、短消息 Cell-PCH适用场景:非连续业务(如网页浏览)且UE移动速度“慢” URA-PCH适用场景:非连续业务,且UE移动速度“快”

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UE状态示意图
Connection
URA_PCH CELL_PCH

CELL_DCH

CELL_FACH

IDLE

侦听寻呼信道 小区重选

DEAD

搜索网络(PLMN) “驻扎”小区(camp on)
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呼叫总体流程
网络侧启动 1.初始化设备 2.进行系统广播 第一步 手机开机 1.PLMN选择 2.小区驻留 3.位置登记 4.等待呼叫 第二步 主叫或被呼 第三步 RRC连接建立

第六步 业务进行过程中
硬切换 接力切换 RB/信道 重配置 URA更新 小区更新 与GSM之间 切换

第五步 RAB建立

第四步 NAS信令连接建立

第七步 RRC连接释放

第八步 重新待机 1.小区选择 2.等待呼叫

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目 录
1. TD-SCDMA无线网络接口协议栈结构 2. TD-SCDMA无线网络基本信令流程
2.1 网络启动流程 2.2 UE登记流程 登记流程 2.3 寻呼流程 2.4 呼叫流程 2.5 切换流程

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系统信息广播流程
UE Node B RNC CN

1.System Information Update Request NBAP NBAP 2.System Information Update Response NBAP 3.BCCH:System Information . NBAP

RRC

RRC

. RRC 4.BCCH:System Information

RRC

RRC 5.BCCH:System Information

RRC

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系统消息块结构

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系统消息主要功能
MIB:PLMN标识及SB (schedule block)/SIB (system info block)的调度信息 SB1、SB2:SIB的调度信息 SIB1:NAS层的系统信息和UE定时器/计数器 : 层的系统信息和 定时器 计数器 SIB2:URA的信息 SIB3:用于小区选择和重选的参数

SIB4:连接模式下用于小区选择和重选的参数

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系统消息主要功能
SIB5:用于小区公共物理信道配置的参数

SIB6:连接模式下用于小区公共物理信道配置的参数
SIB7:上行链路干扰和动态持续电平等信息 SIB8、SIB9、SIB10:用于WCDMA系统 SIB11:测量控制信息,即邻区列表

SIB12:连接模式下的测量控制信息,即邻区列表

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系统消息主要功能
SIB13、SIB14:用于WCDMA系统 SIB15:用于定位业务的信息 SIB16:GSM-TD-SCDMA系统间切换所需要的预配置信息 SIB17:连接模式下共享物理信道的配置信息(TDD) SIB18:邻近小区PLMN信息,用于运营商网络共享

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目 录
1. TD-SCDMA无线网络接口协议栈结构 2. TD-SCDMA无线网络基本信令流程
2.1 网络启动流程 UE登记流程 2.2 UE登记流程 2.3 寻呼流程 2.4 呼叫流程 2.5 切换流程

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RRC建立流程(在公共信道CCH上)
UE RRC Connection Request NodeB RNC

RRC Connection Setup RRC Connection Setup Complete

UE为登记发起RRC连接建立 RNC决定在公共信道 公共信道上建立RRC连接,并且使用已经配置好的公共信道资源 公共信道

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NAS信令建立流程
UE RRC: Initial Direct Transfer RANAP: Initial UE Message RRC: DT RANAP: DT RANAP: DT RRC: DT RNC CN

UE与CN之间交换DT消息,此处是位置更新消息

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正常位置更新过程

UE

CN

DT (Location Updating Request) ( Location Updating Type: Normal location updating ) DT (Location Updating Accept ) DT (TMSI reallocation complete)

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周期性位置更新过程

UE
DT (Location Updating Request) ( Location Updating Type: Period updating ) DT (Location Updating Accept ) DT (TMSI reallocation complete)

CN

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IMSI ATTACH

UE
DT (Location Updating Request) ( Location Updating Type: IMSI Attach) DT (Location Updating Accept ) DT (TMSI reallocation complete)

CN

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RRC释放流程(在公共信道CCH上)
UE RNC Iu Release Command Iu Release Complete RRC: RRC Connection Release RRC: RRC Connection Release Complete CN

UE在登记过程中,没有使用专用的用户面资源; 直接释放信令链路,登记过程结束

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目 录
1. TD-SCDMA无线网络接口协议栈结构 2. TD-SCDMA无线网络基本信令流程
2.1 网络启动流程 2.2 UE登记流程 登记流程 2.3 寻呼流程 2.4 呼叫流程 2.5 切换流程

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CN发起的寻呼流程
空闲模式下的寻呼,采用寻呼类型1 (Paging Type 1) 寻呼类型1 空闲模式 寻呼类型

UE

NodeB1

NodeB2

RNC1

RNC2 RANAP Paging

MSC或SGSN 或 Paging RANAP RANAP

RANAP Paging Type1 Paging Type1 RRC

RRC

RRC

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CN发起的寻呼流程
连接模式下的寻呼,采用寻呼类型 (Paging Type 2) 寻呼类型2 连接模式 寻呼类型

UE

NodeB1

RNC1

MSC或SGSN 或

Paging RANAP RANAP

Paging Type2 RRC RRC

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RAN发起的寻呼流程
UE NodeB1 RNC1

RRC

Paging Type1 RRC

场景1:系统消息发生改变后,通知UE读取更新后的系统信息 场景2:触发处于CELL_PCH、URA_PCH状态下的UE进行状态迁移
做为对该寻呼的应答,UE会相应的发起一次小区更新或URA更新

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目 录
1. TD-SCDMA无线网络接口协议栈结构 2. TD-SCDMA无线网络基本信令流程
2.1 网络启动流程 2.2 UE登记流程 登记流程 2.3 寻呼流程 2.4 呼叫流程 2.5 切换流程

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2.4 UE主叫信令流程 UE主叫信令流程 2.4.1 呼叫总体流程 2.4.2 RRC建立流程 RRC建立流程 2.4.3 UE和CN之间的信令 UE和CN之间的信令 连接建立过程 2.4.4 RAB建立过程 RAB建立过程 2.4.5 RAB释放过程 RAB释放过程 2.4.6 RRC释放过程 RRC释放过程

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呼叫总体流程
网络侧启动 1.初始化设备 2.进行系统广播 第一步 手机开机 1.PLMN选择 2.小区驻留 3.位置登记 4.等待呼叫 第二步 主叫或被呼 第三步 RRC连接建立

第六步 业务进行过程中
硬切换 接力切换 RB/信道 重配置 URA更新 小区更新 与GSM之间 切换

第五步 RAB建立

第四步 NAS信令连接建立

第七步 RRC连接释放

第八步 重新待机 1.小区选择 2.等待呼叫

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UE主叫建立信令流程
UE
RRC CONNECTION REQUEST RRC CONNECTION SETUP UE 和 CN 之 间 建 立 信 令 连 接 RRC CONNECTION SETUP COMPLETE INITIAL DIRECT TRANSFER SERVICE REQUEST AUTH REQUEST SECURITY MODE COMMAND SECURITY MODE COMPLETE AUTH RESPONSE SECURITY MODE COMMAND SECURITY MODE COMPLETE SETUP CALL PROCEEDING RB SETUP RB SETUP COMPLETE RAB ASSIGNMENT REQUEST RAB ASSIGNMENT RESPONSE ALERTING CONNECT
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UTRAN
UE与UTRAN之 间建立信令连接

CN

初始直 传 鉴权和加 密

RAB建立 被叫振铃 和应答

2.4 UE主叫信令流程 UE主叫信令流程 2.4.1 呼叫总体流程 2.4.2 RRC建立流程 RRC建立流程 2.4.3 UE和CN之间的信令 UE和CN之间的信令 连接建立过程 2.4.4 RAB建立过程 RAB建立过程 2.4.5 RAB释放过程 RAB释放过程 2.4.6 RRC释放过程 RRC释放过程

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RRC建立流程
UE RRC Connection Request RRC在公共信道 RRC在公共信道 建立没有这些信 令 Radio Link Setup Request Radio Link Setup Response ERQ (AAL2_EST_Request) ECF (AAL2_EST_Confirm) RRC Connection Setup RRC Connection Setup Complete NodeB RNC

处于空闲模式下, 处于空闲模式下,当UE的非接入层请求建立信令连接时, 的非接入层请求建立信令连接时, 连接建立过程。 连接。 UE将发起RRC连接建立过程。每个UE最多只有一个RRC连接。 RRC连接建立主要是配置RAN侧的信令通道
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RRC CONNECTION REQUEST

RRC建立 原因( 原因(主 叫)

RRC连接建立

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RRC CONNECT SETUP

配置UE在RNC 中的标识

配置DCCH消 息承载格式 配置专用传输 信道格式

配置物理信道 格式
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RRC CONNECT SETUP COMPLETE

CS和PS域鉴权参数 CS和PS域鉴权参数

UE能力参数 UE能力参数

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2.4 UE主叫信令流程 UE主叫信令流程 2.4.1 呼叫总体流程 2.4.2 RRC建立流程 RRC建立流程 2.4.3 UE和CN之间的信令 UE和CN之间的信令 连接建立过程 2.4.4 RAB建立过程 RAB建立过程 2.4.5 RAB释放过程 RAB释放过程 2.4.6 RRC释放过程 RRC释放过程

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NAS层信令
CS业务主叫 CS业务主叫
UE
CM Service Request Authentication Request Authentication Response Security Mode Command Security Mode Command CM Service Accept Setup Call Proceeding RAB Assignment Alerting Connect Connect ACK Disconnect Release Release Complete Copyright ? 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Deactivate PDP Context Request Deactivate PDP Context Accept 鉴权、安 全模式是 可选过程, 由运营商 决定是否 使用。
在启动安全模 式的情况下, CN不回(CM) Service Accept

PS业务主叫 PS业务主叫
MSC UE
Service Request Authentication Request Authentication Response Security Mode Command Security Mode Command Service Accept Activate PDP Context Request RAB Assignment Activate PDP Context Accept

SGSN

RRC and NAS signaling Connection Setup

RRC and NAS signaling Connection Setup

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INITIAL UE MESSAGE (CS呼叫)

MM消息类型

CM消息类型

描述UE能力信息

主叫TMSI号

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INITIAL UE MESSAGE (PS呼叫)

服务请求

P-TMSI号

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DIRECT TRANSFERSETUP(CS呼叫)

呼叫建立原因

描述了UE的 承载能力

被叫号码

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DIRECT TRANSFERActivate PDP Context Request (PS呼叫)
PDP激活 请求 QOS信息

业务类型
定义上下行最大速率。 定义上下行最大速率。上 行64Kbps,信元值72对 应速率为128Kbps

PDP地址

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DIRECT TRANSFERActivate PDP Context Accept (PS呼叫)
PDP激活 请求接受 QOS信息

网络侧分配给 UE的IP地址

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2.4 UE主叫信令流程 UE主叫信令流程 2.4.1 呼叫总体流程 2.4.2 RRC建立流程 RRC建立流程 2.4.3 UE和CN之间的信令 UE和CN之间的信令 连接建立过程 2.4.4 RAB建立过程 RAB建立过程 2.4.5 RAB释放过程 RAB释放过程 2.4.6 RRC释放过程 RRC释放过程

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RAB建立流程
QAAl2 QAAl2 QAAl2 QAAl2

Iu接口上的ALCAP建立过程有多次,允许同时建立多条用户面的RAB;用户面建立完毕后,UE进 入通话过程 RAB协议定义为接入层提供给非接入层的承载 RAB是指用户平面的承载,用于UE和CN之间传送语音、数据及多媒体业务 RAB建立主要包括Iu和Iub口 业务承载AAL2 PATH的建立,以及RAN和UE的无线资源重配的过程
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RAB ASSIGNMENT REQUEST (CS呼叫)
如果存在多业务, 如果存在多业务,每种业务 分别建立对应的RAB 分别建立对应的RAB

业务类 型

业务速率

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RAB ASSIGNMENT REQUEST (PS呼叫)
如果存在多业务, 如果存在多业务,每种业 务分别建立对应的RAB 务分别建立对应的RAB

业务类型

定义上下行 的业务速率

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RB SETUP (CS呼叫)

RAB的映射信息, RAB的映射信息,CS12.2K 的映射信息 包含3 RB子流 包含3个RB子流 上下行的传输信道配置, 上下行的传输信道配置, 重配信令DCH,新增配置 重配信令 , 3条DCH承载业务 条 承载业务

物理信道配置过程

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RB SETUP (PS呼叫)

RAB的映射信息,PS128业 RAB的映射信息,PS128业 的映射信息 务包含1 RB子流 务包含1个RB子流

上下行的传输信道配置, 上下行的传输信道配置, 重配信令DCH,新增配置 重配信令 , 1条DCH承载业务 条 承载业务

物理信道配置过程
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2.4 UE主叫信令流程 UE主叫信令流程 2.4.1 呼叫总体流程 2.4.2 RRC建立流程 RRC建立流程 2.4.3 UE和CN之间的信令 UE和CN之间的信令 连接建立过程 2.4.4 RAB建立过程 RAB建立过程 2.4.5 RAB释放过程 RAB释放过程 2.4.6 RRC释放过程 RRC释放过程

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RAB释放流程
RNC
IU RELEASE COMMAND

CN

RNC

CN

RAB ASSIGNMENT REQUEST

IU RELEASE COMPLETE

RAB ASSIGNMENT RESPONSE

单一RAB情况下,CN发起 RELEASE 情况下, 发起 发起IU 单一 情况下 来释放RAB。 来释放 。

情况下, 发起 发起RAB指 多RAB情况下,CN发起 情况下 指 配释放RAB 配释放

RAB释放过程一般由CN发起;当然在异常情况下(如掉话、低优先级用户被高优先 级用户抢占),RNC也可以请求释放。

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通过IU RELEASE COMMAND来释放

释放原因

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通过RAB ASSIGNMENT REQUEST 来释放

RAB释放

释放的RAB ID

释放原因

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第三章 UE主叫信令流程 UE主叫信令流程 3.1 呼叫总体流程 3.2 RRC建立流程 RRC建立流程 3.3 UE和CN之间的信令 UE和CN之间的信令 连接建立过程 3.4 RAB建立过程 RAB建立过程 3.5 RAB释放过程 RAB释放过程 3.6 RRC释放过程 RRC释放过程

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2.4 UE主叫信令流程 UE主叫信令流程 2.4.1 呼叫总体流程 2.4.2 RRC建立流程 RRC建立流程 2.4.3 UE和CN之间的信令 UE和CN之间的信令 连接建立过程 2.4.4 RAB建立过程 RAB建立过程 2.4.5 RAB释放过程 RAB释放过程 2.4.6 RRC释放过程 RRC释放过程

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RRC释放流程
UE NodeB SRNC
IU RELEASE COMMAND

CN

RRC CONNECTION RELEASE RRC CONNECTION RELEASE COMPLETE RL DELETION REQUEST RL DELETION RESPONSE ALCAP :Iub Date Bearer Release

IU RELEASE COMPLETE

释放过程一般由CN发起;当然在UE异常情况下,SRNC也可以请求释放。 首先释放UE的连接,然后再释放与NodeB的连接。 RRC释放,就是呼叫的结束。

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目 录
1. TD-SCDMA无线网络接口协议栈结构 2. TD-SCDMA无线网络基本信令流程
2.1 网络启动流程 2.2 UE登记流程 登记流程 2.3 寻呼流程 2.4 呼叫流程 2.5 切换流程

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硬切换:Inter-cell/Intra-NodeB
UE NodeB
Communicating Measurement Report Decide to HO Radio Link Addition Request Radio Link Addition Response ERQ (AAL2_EST_REQ) ECF (AAL2_EST_CFM) Voice Data (via old cell) Physical Channel Reconfiguration (via old cell)

RNC

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硬切换:Inter-cell/Intra-NodeB
UE
SYNC UL (to new cell) FPACH (from new cell) Voice Data (to new cell, after active time) Radio Link Restore Indication Physical Channel Reconfiguration Complete (via new cell) Radio Link Deletion Request Radio Link Deletion Response REL (AAL2_REL_REQ) RLC (AAL2_REL_CFM)

NodeB

RNC

Communicating

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MEASUREMENT CONTROL(同频)
测量标识 测量命令 测量类型 小区个 体偏移

Tstd和Sctd指 Tstd和Sctd指 示及小区扰码

测量滤波因子

测量报告 准则

报告事件1G,1G迟滞 =7×0.5=3.5dB,切 换延迟时间640ms。

事件触发 Copyright ? 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.

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MEASUREMENT CONTROL(异频)
测量标识 测量命令

测量类型

报告事件2A,2A迟滞 =15×0.25=3.25dB, 切换延迟时间640ms。

事件触发 Copyright ? 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 71

MEASUREMENT REPORT (2A事件)
测量ID,和每个测量控制对应

上报的事件类型

满足2A事件 的小区信息

邻区信息, 邻区信息,按照频点 顺序列出邻区, 顺序列出邻区,邻区 内按照功率由高到低 排列。 排列。 Copyright ? 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 72

PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATION
开环功控参数

RRC的连 接状态 切换目标小 区的频点

同步参数内容不为空即为硬 切换,为空则为接力切换。 切换,为空则为接力切换。

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硬切换:Inter-NB /Intra-RNC
UE SNB TNB
Communicating Measurement Report Decide to HO Radio Link Setup Request Radio Link Setup Response ERQ (AAL2_EST_REQ) ECF (AAL2_EST_CFM) Voice Data (via old cell) Physical Channel Reconfiguration (via SNB)

RNC

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硬切换:Inter-NB /Intra-RNC
UE SNB
SYNC UL FPACH Voice Data (to TNB, after active time) Radio Link Restore Indication Physical Channel Reconfiguration Complete (via TNB) Radio Link Deletion Request Radio Link Deletion Response REL (AAL2_REL_REQ) RLC (AAL2_REL_CFM) Communicating

TNB

RNC

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Page 75

接力切换:Inter-cell/Intra-NodeB
UE NodeB
Communicating Measurement Report Decide to HO Radio Link Addition Request Radio Link Addition Response ERQ (AAL2_EST_REQ) ECF (AAL2_EST_CFM) Voice Data (via old cell and new cell) Physical Channel Reconfiguration (via old cell)

RNC

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Page 76

接力切换:Inter-cell/Intra-NodeB
UE NodeB RNC

Loop Pre-SYNC Radio Link Restore Indication Physical Channel Reconfiguration Complete (via new cell) Radio Link Deletion Request Radio Link Deletion Response REL (AAL2_REL_REQ) RLC (AAL2_REL_CFM)

Communicating

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Page 77

接力切换:Inter-NB /Intra-RNC
UE SNB TNB
Communicating Measurement Report Decide to HO Radio Link Setup Request Radio Link Setup Response ERQ (AAL2_EST_REQ) ECF (AAL2_EST_CFM) Voice Data (via SNB and TNB) Physical Channel Reconfiguration (via SNB)

RNC

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TD->GSM系统间重选基本流程

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TD->GSM系统间重选基本流程
终端读取TD系统信息; 终端定期测量本小区信号质量(RSCP),如果一段时间之内持续低于某一门限值 (由小区选择接收电平值Srxlev参数定义) Srxlev =Qrxlevmeas – Qrxlevmin 如果Sxlev <= SsearchRAT,终端启动对异系统小区进行测量 其中Qrxlevmeas为本小区的P-CCPCH RSCP测量值,Qrxlevmin与SsearchRAT通过 系统消息广播给UE 对测量到的异系统邻区: 邻区质量定义为Rn(邻区R值)=Qmean,n+Qoffsets,n Qmean,n为邻小区PCCPCH RSCP的测量值;Qoffsets,n是小区n相对于服务小区的 差值 对所有测量到的邻区及本小区,根据R值排序,如果一段时间之内,某邻小区质量持 续高于本小区,则终端执行重选

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GSM->TD系统间重选基本流程
终端读取GSM系统信息; 终端定期测量本小区信号质量(RSCP),达到一定门限,则启动异系统测 量 门限值由Qsearch_I 定义,在系统消息SI2quater中下发 注:在移动新规范中,为尽可能启动对TD的测量,将协议定义的 Qsearch_I做了修改 如果TDD异系统质量一段时间内高于一定门限,则执行重选 门限值由TDD_Qoffset定义,同样在SI2quater中下发 注:TDD_Qoffset原本的定义是3G目标小区RSCP与GSM本小区RSCP的差值, 相当于目标小区信号要比当前小区高出一些(相对门限),才能执行重 选,但移动新规范已经将此数值修改为绝对门限
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基本流程
切换过程包括测量控制、切换执行两个阶段 测量控制:业务建立后,RNC下发测量控制信息,终端测量目标系统并上报 测量报告,例如,典型的基于覆盖切换的测量控制过程: 进行异系统切换时,如果MS只有电路域业务,则执行TD-SCDMA到GSM的电 路域切换流程。 过程:测量控制―>测量报告―>切换判决―>切换执行。 TD-SCDMA到GSM切换流程如下:

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