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WCDMA的呼叫流程分析

一、概述 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单.{5n v:]"{2L;y;| y
当前，第三代移动通信系统已经越来越成为人们关注的焦点，作为两大主流体制之一
6a7g$h!v L;k W!x9H1|www.mscbsc.com的WCDMA系统将在未来全球移动通信市场扮演重要的角色。对无线通信系统来说，一个呼叫 .h1k @#F0N+B,e+{([
能否建立是一个很重要的问题。呼叫的建立涉及无线网络中的很多网络元素，是通信系统 mscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。*j7\$X4^7y*d
的基本功能。对WCDMA系统的呼叫流程进行分析将有助于整个系统的测试和维护。本文主要 MSCBSC 移动通信论坛.B%O)q:D*T&v7X6[4`,C5?
介绍电路交换（CS）和分组交换（PS）两种业务的呼叫流程，并进行对比分析。 |  国内领先的通信技术论坛2N%K.v'y(K+s:h!T.A;o1L3{
二、WCDMA的系统结构
3i6t;O+]6_%Lmscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。本节我们将介绍一下WCDMA的系统结构及协议栈结构。对呼叫流程中将涉及的网络元素
4{1i)k&n-p%b!n/g |  国内领先的通信技术论坛和协议层我们将重点描述。
/~2};j8h'O(u$C!{MSCBSC 移动通信论坛从功能上，WCDMA系统由三部分组成：CN（核心网）、UTRAN（UMTS地面接入网）和UE www.mscbsc.com"O#^&{/e,t+W9X5Q
（用户设备）。CN负责处理与外部网络之间的呼叫和数据连接的交换和路由选择。UTRAN处
-o&j8}+G2E0_0T1Z0t)l'r |  国内领先的通信技术论坛理所有与无线接入相关的功能。UE则是与用户的接口。CN与UTRAN之间的接口称为Iu接口，
(C7V/i"O!p+Pwww.mscbsc.comUTRAN与UE之间的接口称为Uu接口。
(`1W5H'|(p4M移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单WCDMA的系统结构，其中UTRAN是由一个或多个无线网络子系统（RNS）组成。一个RNS 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单)?%W h4w0Y)J({:A
由一个无线网络控制器（RNC）和一个或多个Node B组成。RNC可以通过Iur接口与另一个R
"m%i;d1~,i)b.P.^"c |  国内领先的通信技术论坛NC相连。RNC与Node B之间通过Iub接口相连。
"R6Z$d0y7{#U4z8emscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。在这里我们介绍的呼叫流程是从UE与CN之间的端到端的呼叫流程，其中包括UE主动发
.X'f"~"x5_0t-V"Q |  国内领先的通信技术论坛起呼叫（我们通常称之为UE起呼）和UE接受呼叫（UE被呼）。由于呼叫的另一端可能为PS |  国内领先的通信技术论坛 l!k"?3y W&c:m,O7E
TN、PLMN、ISDN等不同网络系统终端，将涉及有线或无线网络之间的消息交互，我们将不
;q7|8o2y3g移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单在此介绍。
j$@3x"@8S/n$]"Fmscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。下面给出了WCDMA系统的协议栈，我们将简要介绍一下呼叫流程中可能涉及到的协议模
!b6C;T n$\&S,H%`移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单块。与无线接入无关的高层协议模块我们通称为非接入层（NAS），NAS层存在于UE和CN中 www.mscbsc.com1I%P/u d!}:Y8A'S8l$j$c#\
，主要处理与业务相关的功能。物理层我们称之为L1层。在Uu接口上，物理层是WCDMA系统 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单6v"p'y(Z2I;q:y [
中重要的部分，主要处理无线数据的传输。而Iub、Iu以及Iur接口是有线连接的，物理层 mscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。(H-M,h4M!p:K
通常是指光纤、电缆等物理连接实体。媒体接入控制（MAC）和无线链路控制（RLC）协议 www.mscbsc.com'? s%K3R!\3^3S'f$j
属于第二层（L2）,主要提供数据的传输和交换。无线资源控制（RRC）协议主要完成无线
.m's0J-K.R移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单资源的管理和分配。其中Node B的RRC、RLC、MAC模块仅完成系统广播功能，大部分无线资 MSCBSC 移动通信论坛7S'K U*^#W
源管理功能都在RNC中实现。Node B应用部分（NBAP）主要处理Iub接口的信令，FP则处理 *c9V/t-^+i"h.u-`
各接口的数据传输。无线接入网应用部分（RANAP）和网络业务接入点（RNSAP）协议分别 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单5a C*c'e7[,\
处理Iu以及Iur接口的信令传输。在呼叫流程中主要涉及Uu、Iub以及Iu接口及相关协议模
%r/_,m2W4[8t2K4] G2umscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。块，我们主要介绍与WCDMA无线接入相关的部分，其他如RNC与Node B、RNC与CN之间有线传
(g&@.u3|,C;F/U"W移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单输（在Release99协议中采用ATM传输）采用的均是通用的传输方式，我们将不再介绍。
,D,g2^;k6Z*r'uwww.mscbsc.com;a4D9l+y%} |&{#_8K/]
三、呼叫处理流程 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单/a.I%Y;l)n5S%B/x:o;Z!l
在介绍呼叫处理流程之前，我们首先要了解几个概念： 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单$B#N;|&@$Y'i;A/z
RRC连接。RRC连接是UE与UTRAN的RRC协议层之间建立的一种双向点到点的连接。对一
$C5d#[;z&p$X个UE来说，至多存在一条RRC连接。RRC连接在UE与UTRAN之间传输无线网络信令，如进行无 www.mscbsc.com"H P1`.I8Q1^)H1t
线资源的分配等等。RRC连接在呼叫建立之初建立，在通话结束后释放，并在期间一直维持 MSCBSC 移动通信论坛!@'L:i)J.X%O,|"k'A9e0[
。 4]:I:X9|4h4[
Iu信令连接。如果说RRC连接建立了UE与UTRAN之间的信令通路，那么Iu信令连接则是 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单:J7{,U'\ b-T
建立了UE与CN之间的信令通路。Iu信令连接主要传输UE与CN之间非接入层信令。在UTRAN中 mscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。 P,N(~.T4K
，非接入层信令是通过上下行直接传输信令透明传输的。 9s-q-T6K1j8V5\/y'J
鉴权。出于网络安全性能考虑，在呼叫建立时，网络必须对UE进行鉴权。 www.mscbsc.com*a&K"D3b6o3s:X)o:b$n.z
无线接入承载（RAB）。RAB可以看作是UE与CN之间接入层向非接入层提供的业务，主
-u!c9u%U,P$w1C j'XMSCBSC 移动通信论坛要用于用户数据的传输。RAB直接与UE业务相关，它涉及接入层各个协议模块，在空中接口
/A R,z!n;u;g移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单上，RAB反映为无线承载（RB）。 |  国内领先的通信技术论坛!n&A2A&s8|,y!|0q6]
无线承载（RB）。RB是UE与UTRAN之间L2向上层提供的业务。上面我们提到的RRC连接
7M!t%c V'S&B3S%I,\*@*M移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单也可以看作是一种承载信令的RB。
/D0K.q%~ q&m;i+o$?:~MSCBSC 移动通信论坛无线链路（RL）。无线链路是指一个UE和一个UTRAN接入点之间的逻辑连接，它在物理 MSCBSC 移动通信论坛1h-Z3V3R)Q0r-O'I
实现上通常是由一到多个无线承载传输组成。在UE与一个UTRAN接入点（通常指小区）之间
9F9b;e;v:C!?www.mscbsc.com最多存在一条无线链路。 mscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。"Z/m#e7[(O&T
1、 CS起呼流程
"^2q8j%P1`!x)?8s#bwww.mscbsc.com电路交换业务起呼流程主要有以下几个基本过程： 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单:Z6c)K O$V%_,Q(Q#Y&W9v
第一步，建立RRC连接。起呼时，首先由UE的RRC接收到非接入层的请求发送RRC连接建 2_,S8t5u#S,\:y7b*n
立请求消息给UTRAN，在该消息中包含被叫UE号码，业务类型等等。UTRAN接收到该消息后 MSCBSC 移动通信论坛;d#i9T3J2v;R/V)A7Z1J
，根据网络情况分配无线资源，并在RRC CONNECTION SETUP消息中发送给UE，UE将根据消
,b2z6K#[/e.{#N"D/?4a-?$i移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单息配置各协议层参数，同时返回确认消息。
:a6q7E Q"KMSCBSC 移动通信论坛RRC连接建立有两种情况：公共信道上的RRC连接建立和专用信道上的RRC连接建立。两 9a:d9Z)f;j,f4h
者的区别在于RRC连接使用的传输信道不同，因而连接建立的流程有所区别。 !S0w!S/n$}0P
公共信道上的RRC连接建立 'D0]!Y&Q9x.{
专用信道上的RRC连接建立
%v;@(t;a1m;Q)?MSCBSC 移动通信论坛第二步，Iu信令连接的建立。在RRC连接建立后，UE将向CN发送业务请求。此时UE的R mscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。3z6N5a#s9b2[,k
RC发送INITIAL DIRECT TRANSFER消息，在该消息中包含非接入层的信息（CM SERVICE RE |  国内领先的通信技术论坛1D8j&e%d \3Z4],_
QUEST）。RNC接收到该消息后，RNC的RANAP发送INITIAL UE MESSAGE，将UE的非接入层消
4?!T7d8L.y5s1K&w |  国内领先的通信技术论坛息透明转发给CN，在该消息发送的同时建立Iu信令连接。在Iu信令连接建立后，UE和CN之 |  国内领先的通信技术论坛5c+x,h0N5a*] D5f1i&z2I
间的非接入层消息传输使用DOWNLINK DIRECT TRANSFER和UPLINK DIRECT TRANSFER消息进 MSCBSC 移动通信论坛'o6p+y"u6Y7b7m0@
行。具体流程如下图所示： |  国内领先的通信技术论坛)o7n'{3B&S#\"q0P;[
第三步，鉴权。Iu信令连接建立后，CN需要对UE进行鉴权。鉴权是非接入层功能，在 www.mscbsc.com;d/F-S9n%C"a*G,h
UTRAN中透明传输。具体操作见第二步的流程中3－6消息内容。
.d;y&j"N P1Z)o8n5@MSCBSC 移动通信论坛第四步，RAB的建立。UE业务请求被网络接收后，CN将根据业务情况分配无线接入承载 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单&R4q*\:`9M5o8}8U0M$c
（RAB）。同时在空中接口将建立相应的无线承载（RB）。
7J8s0q/t6o$t(n7i"r |  国内领先的通信技术论坛需要注意的是，4－8条消息若在RRC连接建立中建立了无线链路，则需要进行上述无线
-b0]/p.} j6Z.\1y4t!tMSCBSC 移动通信论坛链路的重配置过程，若在RRC连接中没有建立无线链路，即建立了公共信道上的RRC连接时
-z:E&D!V'x5h W-KMSCBSC 移动通信论坛，则在此应进行无线链路建立的过程。 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单.?%e;c/F!r m-@8@
第五步，等待应答。此时UE将等待被呼叫方应答，进入通话状态。
6R'|$l-y#F*x2s下面是对整个电路交换业务UE起呼的一个整体流程图。 www.mscbsc.com1_;}-X!M4{+T;{#{%U
2、 CS被呼流程
*O1v*l5M.u7]3e移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单CS被呼流程基本与起呼流程相似，只是在RRC连接建立前，UE首先接收到寻呼信道上的
:N.t3p+r7q;|;@移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单PAGING TYPE 1消息，然后进行RRC连接的建立。以后各部分同起呼流程。 mscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。6T+z7@:C$n6Z1O#N,T'N
3、 PS起呼流程
9B+s)@8D:Y4m*}分组交换业务起呼流程有以下几个基本过程：
2w/Q.J t;K1Z/Imscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。第一步，建立RRC连接。
&C"| Z2~&s2W4{移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单第二步，Iu信令连接的建立。
9H$d0R;h:j(T'aMSCBSC 移动通信论坛第三步，UE的鉴权和安全模式控制。 MSCBSC 移动通信论坛)Q)K"x.l#N(d/y9]
第四步，ATTACH。建立UE和服务GPRS业务节点（SGSN）之间的逻辑连接。
.O0g(O/F7P;[)Tmscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。第五步，业务请求及分组数据协议（PDP）激活。UE非接入层发送业务请求，并激活P
2C$l!U'I3q$^;C/f)`$Vwww.mscbsc.comDP。 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单'g0u;d5?;y-E3X
第六步，RAB的建立。UE业务请求被网络接收后，CN将分配无线接入承载（RAB）。在
(`/M)B)k*k(dmscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。空中接口将建立相应的无线承载（RB）。 MSCBSC 移动通信论坛:?8m'T1~7N(C
第七步，等待应答。UE等待CN响应。当UE接收到PDP RESPONSE消息，此时可以发送接 www.mscbsc.com#B*Z6X3s-@(_'@4b
收IP数据包。 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单;W2R7h)r+X)l8l
需要说明的是，WCDMA系统的分组业务是“实时在线”的，就是说用户和网络始终连接
;h3x){7C%h0k3l7{ C,d*ZMSCBSC 移动通信论坛。通常在用户终端开启时，便进行ATTACH操作，与SGSN建立逻辑连接。在需要进行分组业
0U'p3Q9S'o6R$B7a |  国内领先的通信技术论坛务数据传输时，直接激活PDP就可以了。因此，在实际操作时流程如下图所示：
6h+X!?2['l0P6p$[MSCBSC 移动通信论坛在UE上电时通常会执行1－5步，ATTACH到网络上，并一直保持附着状态。在需要进行 |  国内领先的通信技术论坛1F,?+k*@,p.]7W#M2~"S
数据传输时，执行6－10步呼叫过程。
3]&k.g&p6r%]MSCBSC 移动通信论坛4、 PS被呼流程 |  国内领先的通信技术论坛(K7G6n1j6k5J0B2}3w,z
与电路交换一样，PS被呼流程也与起呼流程相似，只是在接收到PAGING消息后进行。 www.mscbsc.com+`"^)h2O&n1@
mscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。8t$Q&r2z;S'h2D!g3y

%X,B-V9S!h+b3m+\9]3w移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单四、总结 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单%B-n*Y!w1x.l5T3W
从上述可以看出，一个呼叫流程进行涉及到UE、UTRAN、CN各个网络元素，参与消息交 移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单"]3r#r*{/w&Q6t-j
互和传递的协议模块很多。对呼叫流程进行分析有助于了解网络实际情况、及时发现网络
-I:T!d9w,S7D*O2S r+f _6p |  国内领先的通信技术论坛故障，便于我们对网络进行维护和测试。 +p*P/F,S#U2l&t$g4p