WCDMA UTRAN - Giao diện và thủ tục báo hiệu pps

Mô hình giao thức của giao diện UTRAN … Control Plane: m ặt điều khiển  Mặt điều khiển được sử dụng cho tất cả báo hiệu điều khiển đặc thù của UMTS, bao gồm: Giao thức Ứng dụng và Lớp

WCDMA UTRAN

Giao diện và thủ tục

báo hiệu

Mục tiêu của khoá học

Nội dung

1 Tổng quan mạng UTRAN

2 Các khái niệm cơ bản về UTRAN

3 Thủ tục báo hiệu UTRAN

Nội dung

1. Tổng quan mạng UTRAN

2 Các khái niệm cơ bản về UTRAN

3 Thủ tục báo hiệu UTRAN

Vị trí của UTRAN trong mạng WCDMA

Iur

C-plane signalling U-plane information

RLC

DC Nt GC

L2/RLC RLC

RLC RLC RLC

RLC RLC RLC

DC Nt GC

Radio Bearers RRC

Mô hình giao thức của giao diện UTRAN

 Cấu trúc này dựa trên nguyên tắc: các lớp giao thức và các mặt phẳng (mặt điều khiển và mặt dịch vụ) độc lập với nhau

về mặt logic

Application Protocol

Data Stream(s)

TransportUser

NetworkPlane

TransportUser

NetworkPlane

Transport NetworkControl Plane

Radio

Network

Layer

Signalling Bearer(s)

Data Bearer(s)

Mô hình giao thức của giao diện UTRAN …

 Control Plane: m ặt điều khiển

 Mặt điều khiển được sử dụng cho tất cả báo hiệu điều khiển đặc thù của UMTS, bao gồm: Giao thức Ứng dụng và Lớp

mang Báo hiệu để truyền tải các bản tin Giao thức Ứng

dụng Giao thức Ứng dụng được sử dụng để thiết lập các

kênh mang tới UE (ví dụ, Kênh mang Truy nhập Vô tuyến

trên Iu và sau đó là Kết nối Vô tuyến trên Iur và Iub)

Mô hình giao thức của giao diện UTRAN …

 User Plane - Mặt Dịch vụ

 Tất cả các thông tin gửi đi và nhận được bởi người sử

dụng, như thoại được mã hoá trong một cuộc gọi thoại hoặc các gói dữ liệu trong một kết nối Internetm được truyền tải thông qua Mặt Dịch Mặt Dịch vụ bao gồm các Luồng Dữ liệu, và Kênh mang Dữ liệu cho các Luồng Dữ liệu Mỗi

Luồng Dữ liệu được mô tả bởi một hoặc nhiều giao thức

khung đặc thù cho giao diện đó.

Mô hình giao thức của giao diện UTRAN …

 AAl2 v à AAL5:

 Tr ên l ớp ATM, chúng ta thường thấy một lớp thích ứng ATM gọi là AAL Chức năng của nó là để xử lý dữ liệu từ các lớp cao hơn của truyền tải ATM

 T ại đầu phát, dữ liệu được AAL chia thành các gói 48-byte v à tại đầu thu,

dữ liệu sẽ được ráp lại để tái tạo khung dữ liệu ban đầu C ó 5 loại AAL khác nhau (0, 1, 2, 3/4, and 5) AAL0 ngh ĩa là không cần thích ứng Các lớp thích ứng khác có các đặc tính khác nhau dựa vào ba loại tham số:

 Y êu cầu về thời gian thực ;

 T ốc độ bit không đổi hoặc thay đổi ;

 Truy ền tải dữ liệu hướng kết nối hoặc không hướng kết nối

Mô hình giao thức của giao diện UTRAN …

 Việc sử dụng giao thức ATM được thúc đẩy bởi tổ chức

ATM Forum Giao diện Iu sử dụng hai loại AAL: AAL2 và AAL5.

 AAL2 được thiết kế cho truyền tải các luồng dữ liệu

hướng kết nối (connection oriented) có thời gian thực

và tốc độ bit thay đổi.

 AAL5 được thiết kế cho truyền tải các luồng dữ liệu không hướng kết nối có tốc độ bit thay đổi.

Giao thức Ứng dụng Mặt điều khiển RNL (Radio Network Layer)

NBAP ： Node B Application Part RANAP ： Radio Access Network Application Part RNSAP ： Radio Network Subsystem Application Part

： Radio Resource Control

Node B RNC

RNC

Giao thức Ứng dụng Mặt điều khiển RNL …

RNC

Giao diện Iu-CS

Q.2150.1 Q.2630.1

RANAP Iu UP Protocol Layer

Transport Network Layer

Transport Network User Plane

Control Plane User Plane

Transport Network User Plane

Transport Network Control Plane

Radio Network Layer

SSCOP

AAL5 SSCOP SSCF-NNI

AAL2 AAL5

MTP3b MTP3b

SCCP SSCF-NNI

Physical Layer ATM

Giao diện Iu-CS …

 Cấu trúc giao thức cho Iu CS

 Cấu trúc giao thức tổng thể của giao diện Iu CS được mô tả ở trang trước Có 3 mặt phẳng trên giao diện Iu chia sẻ cùng

một lớp truyền tải ATM chung Lớp vật lý là giao diện với môi trường vật lý: cáp quang, kết nối vô tuyến hoặc cáp đồng Việc triển khai lớp vật lý có thể lựa chọn các công nghệ truyền dẫn như SONET, STM1, hoặc E1.

Giao diện Iu-CS …

 Ngăn xếp giao thức Mặt Đ iều khiển Iu CS

 Ngăn xêp giao thức Mặt Điều khiển bao gồm RANAP, nằm ngay trên các giao thức SS7 Các lớp ứng dụng bao gồm Signalling Connection Control Part (SCCP), Message Transfer Part (MTP3-b) và SAAL-NNI (Signalling ATM Adaptation Layer for Network to Network Interfaces) SAAL-NNI được chia nhỏ thành các lớp Service Specific Coordination Function (SSCF), Service Specific Connection Oriented (SSCOP) và ATM Adaptation Layer 5 (AAL) Các lớp SSCF và SSCOP được thiết

kế đặc thù cho truyền tải báo hiệu trong mạng ATM, và thực hiệu các chức năng như quản lý kết nối báo hiệu AAL5 được sử dụng để

phân mảnh dữ liệu thành các tế bào ATM.

Giao diện Iu-CS …

 Ngăn xếp Giao thức Mặt Điều khiển Mạng Truyền tải Iu CS

 Ngăn xếp giao thức mặt điều khiển mạng truyền tải bao gồm Giao thức Báo hiệu để thiết lập kết nối AAL2 (Q.2630.1 và lớp thích ứng Q.2150.1), nằm trên đỉnh của các giao thức BB SS7.

 Ngăn xếp giao thức Mặt Dữ liệu Iu CS

 Một kết nối AAL2 dành riêng được cấp phát cho mỗi dịch vụ

CS

Giao diện Iu-PS

SSCF-NNI SSCOP

AAL5

IP SCTP SCCP

Physical Layer ATM

Transport Network Layer

Transport Network Control Plane

Radio Network Layer

RANAP Iu UP Protocol Layer

Transport Network User Plane

Transport Network User Plane

Giao diện Iu-PS …

 Cấu trúc giao thức của Iu PS

 Cấu trúc giao thức của Iu PS được trình bày trong trang trước Trong đó, một lớp truyền tải ATM chung được sử dụng cho cả Mặt Điều khiển và Mặt Dữ Liệu Lớp vật lý cũng được mô tả giống với giao điện Iu CS.

Giao diện Iu-PS …

 Ng ăn xếp Giao thức Mặt Điều khiển Iu PS

 Ngăn xếp giao thức Mặt Điều khiển bao gồm RANAP, và cũng là lớp mang báo hiệu dựa trên BB SS7 Lớp mang dựa trên IP cũng được giới thiệu như một tuỳ chọn, tron đó lớp SCCP cũng được sử dụng chung cho cả hai Lớp mang báo hiệu dựa trên IP bao gồm M3UA (SS7 MTP3 – User Adaptation Layer), SCTP (Simple Control

Transmission Protocol), IP (Internet Protocol), và AAL5 là lớp được

sử dụng chung cho cả hai trường hợp Lớp SCTP được thiết kế

chuyên dùng cho truyền tải báo hiệu trong Internet Các lớp thích ứng

cụ thể đặc thù cho các loại báo hiệu khác nhau, như M3UA cho báo hiệu dựa trên SS7.

Giao diện Iu-PS …

 Ngăn xếp Giao thức Mặt Điều khiển Iu PS

 Mặt Điều khiển Mạng Truyền tải không được sử dụng cho Iu

PS Việc thiết lập GTP tunnel chỉ yêu cầu một Identifier cho tunnel đó, và các địa chỉ IP cho cả hai hướng, và các tham số này nằm trong các bản tin RANAP RAB Assignment

Giao diện Iu-PS …

 Ngăn xếp Giao thức Mặt Dữ liệu Iu PS

 Trong Mặt Dữ liệu Iu PS, nhiều luồng dữ liệu gói được gép kênh vào một hoặc vài AAL5 PVC Lớp GTP-U (User Plane part of the GPRS Tunneling Protocol) là lớp ghép kênh cung cấp các nhận dạng (identities) cho mỗi luồng dữ liệu gói riêng biệt Mỗi luồng sử dụng truyền tải không hướng kết nối UDP

và và đánh địa chỉ IP.

Giao diện Iub

Node B Application Part (NBAP)

Transport Network Control Plane

AAL Type 5

SSCF-UNI SSCOP

Q.2630.1 Q.2150.2

Giao diện Iur

SSCF-NNI SSCOP MTP3-B

AAL5 IP SCTP SCCP

AAL5 STC (Q.2150.1)

MTP3-B

IP SCTP

Radio

Network

Layer

Transport Network User Plane

Transport Network User Plane

Giao di ện Iur được sử dụng để kết nối hai RNC với nhau Ng ăn xếp giao thức của

Nội dung

1 Tổng quan mạng UTRAN

2 Các khái niệm cơ bản về UTRAN

3 Thủ tục báo hiệu UTRAN

từ DRNC

 CRNC s ở hữu các tài nguyên vô tuyến của một cell

 SRNC điều khiển công suất một cách mềm dẻo cho các kênh dành riêng, nằm trong giới hạn quản lý của CRNC.

CN

RAB, RB và RL

RAB

RB RL

Các Chế độ Làm việc và Trạng thái của UE

 Idle mode - chế độ rỗi

 Connected mode - chế độ kết nối

 Cell_DCH

 Cell_FACH

 Cell_PCH

 URA_PCH

Idle Mode - Chế độ rỗi

 UE kh ông có k ết nối với UTRAN, ch ỉ có kết nối tới CN Đối với truyền tải dữ liệu, cần phải thiết lập một kết nối báo hiệu

 Khi UE n ằm trong một cell

bằng cách truy nhập mạng bằng các kênh điều khiển của Cell đó

 C ác tác vụ trong chế độ idle mode c ó thể được chia thành ba loại:

Connected Mode - Chế độ Kết nối

 Khi có ít nhất một kết nối báo hiệu tồn tại, UE đang ở chế độ connected mode Trong chế độ này, thông thường có một kết nối RRC giữa UE và UTRAN Vị trí UE

có thể được biết đến theo các mức khác nhau:

Vị trí UE được biết ở mức URA URA là một tập của các cell.

 Mức Cell - Cell level

Vị trí UE được biết ở mức cell Có thể sử dụng các loại kênh truyền tải khác nhau để truyền tải dữ liệu:

CPCH)

 Kênh truyền tải dành riêng - Dedicated transport channels (DCH)

Connected Mode …

 Nếu có một lượng dữ liệu lớn cần được truyền đi, nó phải được cấp phápt kênh dành riêng Do đó, UE sẽ nằm trong trạng thái Cell-DCH UE trong trạng thái Cell-DCH có nghĩa là UE trao đổi thông tin với UTRAN thông qua DCH (downlink and uplink)

 Sử dụng trong trạng thái tích cực - active state

 Sử dụng để trao đổi thông tin qua các kênh dành riêng

 UTRAN biết UE đang ở cell nào

Connected Mode …

 Nếu chỉ có một lượng dữ liệu nhỏ cần truyền đi, hệ thống không cần thiết phải cấp phápt kênh dành riêng Do đó, UE sẽ nằm trong trạng thái Cell- FACH UE trong trạng thái Cell-FACH có nghã là nó sử dụng kênh FACH (downlink) và RACH (uplink) để trao đổi thông tin với UTRAN UE cần phải giám sát FACH để biết thông tin liên quan đến nó bởi vì FACH là kênh chia

sẻ cho tất cả mọi người sử dụng trong cell đó.

 Cell-FACH

 Sử dụng trong trạng thái tích cực - active state

 Sử dụng khi truyền lượng dữ liệu nhỏ ở cả uplink và downlink Không cần thiết phải cấp phát kênh dành riêng cho UE này

 UE cần giám sát FACH để biết thông tin liên quan đến nó

 UTRAN biết vị trí UE ở cell nào

Connected Mode …

 Cell-PCH, trong chế độ này:

 Không có dữ liệu cần truyền đi hoặc nhận được

 Giám sát PICH, để nhận tìm gọi tới UE

 Giảm công suất tiêu thụ của UE.

 UTRAN biết UE đang ở Cell nào.

 UTRAN phải cập nhật thông tin Cell khi UE nhảy sang Cell khác.

Connected Mode …

 URA-PCH

 Không có dữ liệu cần truyền đi hoặc nhận được

 Giám sát PICH

 UTRAN chỉ biết UE đang ở URA nào URA (UTRAN

Registration Area, nó bao bồm nhiều Cell).

 UTRAN cập nhật thông tin UE chỉ sau khi UE vừa nhảy tới URA khác

 Là một cách tốt hơn để giảm sự chiếm dụng tài nguyên và truyền báo hiệu.

Các trạng thái của UE - UE States

CELL_PCHURA_PCH

IDLE

DEAD - Scanning networks (PLMN)

- Monitor paging channel

- cell re-selection

- Dedicated Channel

- Radio bearers Transmission Services

- upper layer Signaling trigger (CN)

- Reduce action ， DTX ， and save power

RRC connection

RNTI - Radio Network Temporary Identifier

 Có 5 loại RNTI tồn tại

 Serving RNC RNTI (S-RNTI)

 Drift RNC RNTI (D-RNTI)

 Cell RNTI (C-RNTI)

 UTRAN RNTI (U-RNTI)

 HS-DSCH RNTI (H-RNTI)

Nội dung

1 Tổng quan mạng UTRAN

2 Các khái niệm cơ bản về UTRAN

3 Thủ tục báo hiệu UTRAN

Nội dung

3 Th ủ tục báo hiệu UTRAN

3.1 Cell Setup - thi ết lập cuộc gọi

3.2 System Information Broadcast - Qu ảng bá thông tin hệ thống

3.3 Paging – T ìm gọi

3.4 Call Process - xử lý cuộc gọi

3.5 Handover - Chuy ển giao

Giới thiệu Xử lý Cuộc gọi

 Trong hệ thống WCDMA, một tiến trình xử lý cuộc gọi bao gồm các thủ tục báo hiệu cơ bản sau đầy:

 RRC connection flow - thủ tục kết nối RRC

 Iu interface signaling flow – thủ tục báo hiệu giao diện Iu

 Authentication flow (optional) - thủ tục nhận thực (tuỳ chọn)

 Security flow (optional) - thủ tục bảo mật (tuỳ chọn)

 RAB establish flow - thủ tục thiết lập RAB

 Call proceeding - thủ tục thiết lập cuộc gọi

 NAS signaling before correlative bearer release – báo hiệu NAS trước khi giải phóng kênh mang.

 Correlative bearer release - giải phóng kênh mang

Thiết lập kết nối báo hiệu giao diện Iu

 Trên giao diện Iu, lớp mạng vô tuyến báo cáo thông

tin RANAP và NAS Thông tin NAS được lấy trực

tiếp từ bản tin của RANAP

 Và tiến trình xử lý kết nối báo hiệu Iu là để thiết lập

kết nối giao diện Iu của SCCP giữa RNC và CN.

RANAP

Transport Network User Plane Control Plane

SSCOP AAL5

MTP3b SCCP SSCF-NNI

Thủ tục Nhận thực và Bảo mật

RRC Connection SetupInitial DT

Security Mode CommandSecurity Mode Command

Security Mode Command

Security Mode CommandRAB Assignment

Common ID

NAS Signaling (CS)

CM Service RequestRRC and NAS signaling Connection Setup

Authentication RequestAuthentication ResponseSecurity Mode Command Security Mode Command

RAB Assignment

SetupCall Proceeding

Alerting Connect Connect ACKDisconnectReleaseRelease Complete

Paging ResponseAuthentication RequestAuthentication ResponseSecurity Mode Command Security Mode Command

RAB Assignment

SetupCall Confirmed

Alerting Connect Connect ACKDisconnectReleasePagingRRC and NAS signaling Connection Setup

Nội dung

3 UTRAN Signaling Procedure

3.1 Cell Setup - Thiết lập cell

3.2 System Information Broadcast - Quảng bá thông tin hệ thống

3.3 Paging – Tìm gọi

3.4 Call Process - Xử lý cuộc gọi

3.5 Hando ve r - c huyể n g iao

Các khái niệm về chuyển giao mềm

 Chuyển giao mềm: giữ liệu từ các NodeB khác nhau sẽ được kết hợp với nhau tại RNC.

 Softer handover: dữ liệu từ các cell khác nhau, nhưng thuộc cùng một NodeB được kết hợp với nhau tại NodeB.

Node B RNC

AirBridge AirBridge

AirBridge

Thủ tục chuyển giao mềm hơn

Core Network

Node B RNC

AirBridge AirBridge

AirBridge

K ết hợp tại NodeB

Thủ tục chuyển giao mềm hơn …

Core Network

K ết hợp tại RNC

Node B RNC

AirBridge AirBridge

AirBridge

Thủ tục chuyển giao mềm trong một RNC

Core Network

Thủ tục chuyển giao mềm giữa các RNC

(SRNC-DRNC)

Kết hợp tại SRNC

Node B

AirBridge AirBridge

AirBridge

Serving RNC

Drift RNC

Core Network

Thủ tục chuyển giao mềm

(Chuyển đổi SRNC)

Node B

AirBridge AirBridge

AirBridge

Serving RNC

RNC

Core Network

Trước khi Handover Sau khi Handover

SRNC

NodeB NodeB

SRNC

NodeB NodeB

SRNC

NodeB NodeB

Trong khi Handover

Thủ tục chuyển giao mềm （ Nội bộ RNC)

CN

Trước khi Handover Sau khi Handover

Các Radio Link không thể tồn tại đồng thời

SRNC

NodeB NodeB

SRNC

NodeB NodeB

Chuyển giao cứng (Nội bộ RNC)

CN CN

Thank you

www.huawei.com