WCDMA信令流程

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1、WCDMA信令流程在WCDMA系统中具有的各种各样的信令流程中，从协议栈的层面来说，可以分为接入层的信 令流程和非接入层的信令流程；从网络构成的层面来说，可以分为电路域的信令流程和分 组域的信令流程。 所谓接入层的流程和非接入层的流程，实际是从协议栈的角度出发的。在协议栈中，RRC和 RANAP层及其以下的协议层称为接入层，它们之上的MM、SM、CC、SMS等称为非接入层。简 单地说，接入层的流程，也就是指无线接入层的设备RNC、NodeB需要参与处理的流程。非 接入层的流程，就是指只有UE和CN需要处理的信令流程，无线接入网络RNC、NodeB是不需 要处理的。举个形象的比喻，接入层的信令是

2、为非接入层的信令交互铺路搭桥的。通过接 入层的信令交互，在UE和CN之间建立起了信令通路，从而便能进行非接入层信令流程了。 接入层的流程主要包括PLMN选择、小区选择和无线资源管理流程。无线资源管理流程就是 RRC层面的流程，包括RRC连接建立流程、UE和CN之间的信令建立流程、RAB建立流程、呼叫 释放流程、切换流程和SRNS重定位流程。其中切换和SRNS重定位含有跨RNC、跨SGSN/MSC的 情况，此时还需要SGSN/MSC协助完成。所以从协议栈的层面上来说，接入层的流程都是一 些底层的流程，通过它们，为上层的信令流程搭建底层的承载。 非接入层的流程主要包括电路域的移动性管理，电路域的呼

3、叫控制，分组域的移动性管理 、分组域的会话管理。 6.1.2 基本信令流程总体介绍 接下来我们对基本的信令流程进行简单的总体介绍。 我们首先看一下用户在不移动的情况下，从开机、进行业务到关机的整个业务流程。 图6-1 主叫业务流程 (1) 用户UE开机，首先进行接入层的信令交互。此时首先进行PLMN选择，选择某个运营商 的网络，接着进行小区选择，驻留一个合适的小区，然后进行RRC连接建立，Iu接口的信令 连接建立。至此，通过这些接入层的信令流程，在UE和CN之间搭建起了一条信令通道，为 非接入层的信令流程做好了准备。 (2) 接着UE和CN之间便开始进行非接入层的移动性管理流程了。此时用户会进

4、行附着流程 ，其中包括鉴权、加密、位置更新等小流程。 (3) 当通过鉴权等流程后，UE便进行非接入层的业务相关流程了。包括电路域的呼叫连接 流程，分组域的会话管理流程。通过这些流程为进行业务搭建好了业务承载的链路。随后 用户就可以开始打电话，上网了。 (4) 当用户结束业务后，同样会进行电路域的呼叫连接流程，分组域的会话管理流程，拆 除业务承载链路。 (5) 此时如果用户关机的话，则UE和CN之间进行非接入层的移动性管理流程，进行电路域 、分组域的分离。 (6) 等非接入层的信令交互结束后，系统会进行接入层的信令流程，拆除之前建立的Iu信 令连接，以及RRC信令连接。 至此，一个用户在不移动的

5、情况下，从开机，进行业务，到关机的整个流程便结束了。其 中可以看到，这个业务过程是需要接入层的信令流程和非接入层的信令流程互相配合完成 的。接入层的流程为非接入层的流程搭建信号承载。 接下来我们再看一下用户进行被叫的一个业务流程。 图6-2 被叫业务流程 (1) 用户UE处在待机状态。此时从网络侧对其进行寻呼； (2) 如果没有现存的UE与CN之间的信令连接，则UE、RNC、CN之间会进行接入层的信令流 程，建立RRC连接和Iu接口信令连接； (3) 接下来可能会进行移动性管理的鉴权加密流程； (4) 随后通过电路域的呼叫连接流程、分组域的会话管理流程，建立其业务的承载链路， 从而就可以进行业

6、务了。 (5) 结束业务后，再拆除相关的业务承载链路。 (6) 接着释放接入层的信令连接，包括Iu接口的信令连接和RRC连接。 上面的两个流程主要从总体上介绍了用户在不产生位置变化的情况下进行业务的情况。这 只是一个总体上的简单描述。详细的各种流程将在后续章节中进行描述。 由于移动通信具有移动性的特点，所以由此就产生了很多处理移动性相关的流程。比如， 当用户不进行业务的时候产生了位置改变，由此便产生了位置更新等移动性管理的流程； 当用户进行业务的时候发生了位置变化，由此便产生了切换、SRNS重定位等流程。 6.2 UE的状态与寻呼流程 6.2.1 UE状态 UE有两种基本的运行模式：空闲模式和

7、连接模式。上电开始，UE就停留在空闲模式下，通 过非接入层标识如IMSI、TMSI或P-TMSI等标志来区分。UTRAN不保存空闲模式UE的信息，仅 能够寻呼一个小区中的所有UE或同一个寻呼时刻的所有UE。 当UE完成RRC连接建立时，UE才从空闲模式转移到连接模式：CELL_FACH或CELL_DCH状态。 UE的连接模式，也叫UE的RRC状态，反映了UE连接的级别以及UE可以使用哪一种传输信道。 当RRC连接释放时，UE从连接模式转移到空闲模式。 图6-3 UE运行模式 UE在连接模式下，一共有如下4种状态： 1. CELL_DCH状态 CELL_DCH状态有如下特征： * 在上行和下行给

8、UE分配了一个专用物理信道 * 根据UE当前的活动集可以知道UE所在的小区 * UE可以使用专用传输信道、下行/上行共享传输信道或这些传输信道的组合 UE进入CELL_DCH状态有如下2种方法： 1） UE在空闲模式下，RRC连接建立在专用行道上，因此UE从空闲模式进入CELL_DCH状态； 2） UE处于CELL_FACH状态下使用公共传输信道，通过信道切换后使用专用传输信道，UE从 CELL_FACH状态进入到CELL_DCH状态。 2. CELL_FACH状态 CELL_FACH状态具有如下特征： * 没有给UE分配专用传输信道 * UE连续监听一个下行FACH信道 * 为UE分配了一个

9、默认的上行公共信道或上行共享传输信道，使之能够在 接入过程中的任何时间内使用 * UE的位置在小区级为UTRAN所知，具体为UE最近一次发起小区更新时报告的小区 在CELL_FACH子状态，UE执行下面的动作： * 监听一个FACH * 监听当前服务小区的BCH传输信道，解码系统信息消息 * 在小区变为另一个UTRA小区时，发起一个小区更新过程 * 除非选择了一个新小区，否则使用在当前小区中分配的C-RNTI作为公共传输信道上的UE 标识 * 在RACH上传送上行控制信令和小数据包 在CELL_FACH状态下，如果数据业务在一段时间里未被激活，UE将进入CELL_PCH状态，以减 少功率的损耗

10、。并且，当UE暂时脱离CELL_PCH状态执行小区更新，更新完成后，如果UE和 网络侧均无数据传输需求，它将返回CELL_PCH。 3. CELL_PCH 状态 CELL_PCH状态具有如下特征： * 没有为UE分配专用信道 * UE使用非连续接收技术，在某个特定的寻呼时刻监听PCH传输信道上的信息 * 不能有任何上行的活动 UE的位置在小区级为UTRAN所知，具体为UE在CELL_FACH状态时最近一次发起小区更新时所 报告的小区 在CELL_PCH状态，UE进行以下活动： 根据DRX 周期监听寻呼时刻，并接收PCH上的寻呼消息 监听当前服务小区的BCH传输信道，以解码系统信息 当小区改变时

11、发起小区更新过程 在该状态下不能使用DCCH逻辑信道。如果网络试图发起任何活动，它需要在UE所在小区的 PCCH逻辑信道上发送一个寻呼请求。 UE转换到CELL_FACH状态的方式有两个，一是通过UTRAN寻呼，二是通过任何上行接入。 4. URA_PCH状态 URA_PCH状态具有如下特征： * 没有为UE分配专用信道 * UE使用DRX技术，在某个特定的寻呼时刻监听PCH传输信道上的信息 * 不能有任何上行的活动 * UE的位置在URA级为UTRAN所知，具体为UE在CELL_FACH状态时最近一次发起URA更新时所 报告的URA 在URA_PCH状态，UE进行以下活动： * 根据DRX周

12、期监听寻呼时刻，并接收PCH上的寻呼消息 * 监听当前服务小区的BCH传输信道，以解码系统信息 * 当URA改变时发起URA更新过程 在该状态下不能使用DCCH逻辑信道。如果网络试图发起任何活动，它需要在UE所在URA的P CCH逻辑信道上发送寻呼请求。 在URA_PCH状态， 没有资源分配给数据传输用。因此，如果UE有数据要传送，需要首先转 换到CELL_FACH状态。 6.2.2 寻呼流程 与固定通信不同，移动通信中的通信终端的位置不是固定的，为了建立一次呼叫，核心网 通过Iu接口向UTRAN发送寻呼消息，UTRAN则将CN寻呼消息通过Uu接口上的寻呼过程 发送给UE，使得被寻呼的UE发起

13、与CN的信令连接建立过程。 当UTRAN收到某个CN域的寻呼消息时，首先需要判断UE是否已经与另一个C N域建立了信令连接。如果没有建立信令连接，那么UTRAN只能知道UE当前所在的服务区， 并通过寻呼控制信道将寻呼消息发送给UE，这就是PAGING TYPE 1消息；如果已经建立信令 连接，在CELL_DCH或CELL_FACH状态下，UTRAN就可以知道UE当前活动于哪种信道上，并通 过专用控制信道将寻呼消息发送给UE，这就是PAGING TYPE 2消息。因此针对UE所处的模式 和状态，寻呼可以分为以下两种类型： (1) 寻呼空闲模式或PCH状态下的UE 这一类型的寻呼过程使用PCCH寻

14、呼处于空闲模式、CELL_PCH或URA_PCH状 态的UE，用于向被选择的UE发送寻呼信息，其作用有如下三点： * 为了建立一次呼叫或一条信令连接，网络侧的高层发起寻呼过程； * 为了将UE的状态从CELL_PCH或URA_PCH状态迁移到CELL_FACH状态，UTRAN发起寻呼以触发 UE状态的迁移； * 当系统消息发生改变时，UTRAN发起空闲模式、CELL_PCH和URA_PCH状态下的寻呼，以触 发UE读取更新后的系统信息。 图6-4 寻呼空闲模式和PCH状态下的UE UTRAN通过在PCCH上一个适当的寻呼时刻发送一条PAGING TYPE 1消息来启动寻呼过程，该 寻呼时刻和U

15、E的IMSI有关。UTRAN可以选择在几个寻呼时机重复寻呼一个UE，以增加UE正确 接收寻呼消息的可能。 (2) 寻呼CELL_DCH或CELL_FACH状态下的UE 这一类型的寻呼过程用于向处于连接模式CELL_DCH或CELL_FACH状态的某个UE发送专用寻呼 信息。 图6-5 寻呼CELL_DCH或CELL_FACH状态下的UE 对于处于连接模式CELL_DCH或CELL_FACH状态的UE，UTRAN通过在DCCH上 发送一条PAGING TYPE 2消息来发起寻呼过程。这种寻呼也叫做专用寻呼过程。 6.3 空闲模式下的UE 6.3.1 概述 当UE开机后或在漫游中，它的首要任务就是

16、找到网络并和网络取得联系。只有这样，才能 获得网络的服务。因此，空闲模式下UE的行为对于UE是至关重要的。那么，UE是如何完成 这个功能的呢？本节就来讲解这个过程。 UE在空闲模式下的行为可以细分为PLMN选择和重选，小区的选择和重选和位置登记。这三 个过程之间的关系如下图所示。 图6-6 空闲模式下的UE 当UE开机后，首先应该选择一个PLMN。当选中了一个PLMN后，就开始选择属于这个PLMN的 小区。当找到这样的一个小区后，从系统信息中就可以知道临近小区的信息，这样，UE就可以在所有这些小区中选择一个信号最好的小区，驻留下 来。紧接着，UE就会发起位置登记过程。成功后，UE就驻 留在这个

17、小区中了。驻留的作用有4个： * 使UE可以接收PLMN广播的系统信息。 * 可以在小区内发起随机接入过程。 * 可以接收网络的寻呼。 * 可以接收小区广播业务。 当UE驻留在小区中，并登记成功后，随着UE的移动，当前小区和临近小区的信号强度都在 不断变化。UE就要选择一个最合适的小区，这就是小区重选过程。这个最合适的小区不一 定是当前信号最好的小区，为什么呢？因为，比如UE处在一个小区的边缘，又在这两个小 区之间来回走，恰好这两个小区又是属于不同的LA或者RA。这样，UE就要不停的发起位置 更新，即浪费了网络资源，又浪费的UE的能量。因此，在所有小区中重选哪个小区是有一 定规则的，这个规则会

18、在后面详细描述。 当UE重选小区，选择了另外一个小区后，发现这个小区属于另外一个LA 或者RA，UE就要发 起位置更新过程，使网络获得最新的UE的位置信息。UE通过系统广播信息中的SIB1发现 L A或者RA的变化。 如果位置登记或者更新不成功，比如当网络拒绝UE时。或者当前的PLMN出了覆盖区，UE可 以进行PLMN重选，以选择另外一个可用的PLMN。 6.3.2 PLMN选择和重选 PLMN选择和重选的目的是选择一个可用的，最好的PLMN。UE通 过什么来达到这一目的呢？UE会维护一个PLMN列表，这些列表将PLMN按照优先级排列，然 后从高优先级向下搜索，找到的自然是最高优先级的PLMN

19、。另外，PLMN选择和重选的模式 有两种，自动和手动。简而言之，自动选网就是UE按照PLMN的优先级顺序自动的选择一个 PLMN，手动选网呢，将当前的所有可用网络呈现给用户，将权利给用户， 由用户选择一个 PLMN。 6.3.3 小区选择和重选 当PLMN选定之后，就要进行小区选择，目的是选择一个属于这个PLMN的信号最好的小区。 首先，如果UE存有这个PLMN的一些相关信息，比如频率，扰码等。UE就会首先使用这些信 息进行小区搜索。这样就可以较快的找到网络。 因为，大多数情况，UE都是在同一个地点关机和开机，比如晚上关机，早晨开机等等。这 些信息保存在SIM卡中或者在手机的non-volat

20、ile memory中。 1. 小区选择 小区选择的过程大致如下： 1） 小区搜索 小区搜索的目的是找到一个小区，尽管它可能不属于选择的PLMN的。小区搜索的步骤如下 ： 通过primary SCH，UE获得时隙同步。时隙同步后，就要进行帧同步。帧同步是使用seco ndary SCH的同步码实现的。这一过程同时也确定了这个小区的扰码组。然后， UE通过对 扰码组中的每一个扰码在CPICH上相关，直到找到相关结果最大的一个。这就确定了主扰码 。 显然，如果UE已经知道这个小区的一些信息，比如使用哪个频率，甚至主扰码，上述步骤 就可以大大加速。 2） 读广播信道 UE从上述1）的步骤c中获得了P

21、CCPCH的扰码，而PCCPCH的信道码是已知的，在整个UTRAN中 是唯一的。UE就可以读广播信道的信息了。 * 读到MIB后，UE就可以判断当前找到的PLMN是否就是要找的PLMN，因为在MIB中有PLMN i dentity域，如果是， UE就根据MIB中包含的其他SIB的调度信息，找到其他的SIB并获得其内容。如果不是，UE只好再找下一个频率，又要从头开始这 个过程。 * 如果当前PLMN是UE要找的PLMN，UE读SIB3，取得“Cell selection and re-selection info”，通过获取这些信息，UE计算是否满足小区驻留标准。如果满足，则UE认为此小区 即为

22、一个suitable cell。驻留下来，并读其他所需要的系统信息，随后UE将发起位置登记 过程。 如果不满足上述条件，UE读SIB11，获取临区消息，这样UE就可以算出并判断临区是否满足 小区选择驻留标准。 如果UE发现了任何一个临区满足小区驻留标准，UE就驻留在此小区中，并读其他所需要的 系统信息，随后UE将发起位置登记过程。 如果UE发现没有一个小区满足小区驻留标准。UE就认为没有覆盖，就会继续PLMN选择和重 选过程。 2. 小区重选 UE在空闲模式下，要随时监测当前小区和临区的信号质量，以选择一个最好的小区提供服 务。这就是小区重选过程。如果在Treselection时间内，小区重选

23、 条件得到满足，UE就选择这个小区， 驻留下来，读它的广播消息。 小区重选结束。 3. 离开连接模式的小区选择 当UE从连接模式回到空闲模式时，要做小区选择，以找一个合适的小区 。这个选择过程和普通的小区选择过程是一样的。不过此时候选小区就是连接模式时用到 的小区。如果在这些小区中找不到合适的小区，应该使用stored information cell sele ction。 6.3.4 位置登记 这些过程请参见MM，GMM的过程。 6.4 无线资源管理流程 6.4.1 RRC连接建立流程 UE处于空闲模式下，当UE的非接入层请求建立信令连接时，UE将发起RRC连接建立过程。每 个UE最多只有

24、一个RRC连接。 当SRNC接收到UE的RRC CONNECTION REQUEST消息，由其无线资源管理模块根据特 定的算法确定是接受还是拒绝该RRC连接建立请求，如果接受，则再判决是建立在专用信道 还是公共信道。对于RRC连接建立使用不同的信道，则RRC连接建立流程也不一样。 1. RRC连接建立在专用信道上 图6-7 RRC连接建立在专用信道上 信令流程说明： 1）UE在上行CCCH上发送一个RRC Connection Request消息，请求建立一条RRC连接； 2）SRNC根据RRC连接请求的原因以及系统资源状态，决定UE建立在专用信道上，并分配RN TI和L1、L2资源； 3）S

25、RNC向Node B发送Radio Link Setup Request消息，请求Node B分配RRC连接所需的特 定无线链路资源； 4）Node B资源准备成功后，向SRNC应答Radio Link Setup Response消息； 5）SRNC使用ALCAP协议发起Iub接口用户面传输承载的建立，并完成RNC于Node B之间的同 步过程； 6）SRNC在下行CCCH向UE发送RRC Connection Setup消息； 7）UE 在上行DCCH向SRNC发送RRC Connection Setup Complete消息。 至此，RRC连接建立过程结束。 2. RRC连接建立在公共信

26、道上 当RRC连接建立在公共信道上时，因为用的是已经建立好的小区公共资源，所以这里无需建 立无线链路和用户面的数据传输承载，其余过程与RRC连接建立在专用信道相似。 6.4.2 信令建立流程 信令建立流程是在UE与UTRAN之间的RRC连接建立成功后，UE通过RNC建立与CN的信令连接， 也叫“NAS信令建立流程”，用于UE与CN的信令交互NAS信息，如鉴权、业务请求、连接建 立等。 UE与CN的交互的信令，对于RNC而言，都是直传消息。RNC在收到第一条直传消息时，即： 初始直传消息，将建立与CN之间的信令连接，该连接建立S CCP之上。流程如下图所示： 图6-8 信令建立过程 具体流程如下

27、： 1）RRC连接建立后，UE通过RRC连接向RNC发送初始直传消息 ，消息中携带UE发送到CN的NAS信息内容。 2）RNC接收到UE的初始直传消息，通过Iu接口向CN发送SCCP连接请求消息，消息数 据为RNC向CN发送的初始UE消息，该消息带有UE发送到CN的消息内 容。 3）如果CN准备接受连接请求，则向RNC回SCCP连接证实消息，SCCP连接建立成功。 RNC接收到该消息，确认信令连接建立成功。 4）如果CN不能接受连接请求，则向RNC回SCCP连接拒绝消息，SCCP连接建立失败。 RNC接收到该消息，确认信令连接建立失败，则发起RRC释放过程。 信令连接建立成功后，UE发送到CN

28、的消息，通过上行直传消息发送到RNC，RNC将其转换为直传消息发送到CN；CN发送到UE的消息 ，通过直传消息发送到RNC，RNC将其转换为下行直传消息发送到UE。 6.4.3 RAB建立流程 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。UE首先要完成R RC连接建立，然后才能建立RAB。 RAB建立是由CN发起，UTRAN执行的功能，基本流程为： * 首先由CN向UTRAN发送RAB指配请求消息，请求UTRAN建立RAB； * UTRAN中的SRNC发起建立Iu接口与Iub接口的数据传输承载； * SRNC向UE发起RB建立请求； * UE完成RB建立，向SRNC

29、回应RB建立完成消息； * SRNC向CN应答RAB指配响应消息，结束RAB建立流程。 当RAB建立成功以后，一个基本的呼叫即建立，UE进入通话过程。 根据无线资源使用情况， 可以将RAB的建立流程分成以下三种情况： 1）DCH-DCH：RRC使用DCH，RAB准备使用DCH； 2）RACH/FACH-RACH/FACH：RRC使用CCH，RAB准备使用CCH； 3）RACH/FACH-DCH：RRC使用CCH，而RAB准备使用DCH。 下面给出以上第一种情况下的RAB建立流程的具体过程描述。 1. DCH-DCH UE当前的RRC状态为专用传输信道时，指配的RAB只能建立在专用传输信道上。根

30、据 无线链路重配置情况，RAB建立流程可分为同步重配置RL与异步重配置 RL两种情况，二者的区别在于Node B与UE接收到SRNC下发的配置消息后，能否 立即启用新的配置参数： * 同步情况下，Node B与UE在接收到SRNC下发的配置消息后，不能立即启用新的配置参数 ，而是从消息中获取SRNC规定的同步时间，在同步时刻，同时启用新的配置参数； * 异步情况下，Node B与UE在接收到SRNC下发的配置消息后，将立即启用新的配置参数。 (1) 同步重配置RL 在DCH-DCH同步情况下，需要SRNC 、Node B与UE之间同步重配置RL： * Node B在接收到SRNC下发的重配置R

31、L消息后，不能立即启用新的配置参数，而是准备好 相应的无线资源，等待接收到SRNC下发的重配置执行消息，从消息中获取SRNC规定的同步 时间； * UE在接收到SRNC下发的配置消息后，也不能立即启用新的配置参数，而是从消息中获取 SRNC规定的同步时间； * 在SRNC规定的同步时刻，Node B与UE同时启用新的配置参数。 下面给出RAB建立流程中DCH-DCH同步重配置RL的过程。 图6-9 RAB建立流程 信令流程说明： 1）CN向UTRAN发送RANAP协议的RAB指配消息Radio Access Bearer Assignment Request， 发起RAB建立请求； 2）SRN

32、C接收到RAB建立请求后，将RAB的QoS参数映射为AAL2链路特性参数与无线资源特性 参数，Iu接口的ALCAP根据其中的AAL2链路特性参数发起Iu接口的用户面传输承载建立过程 ； 3）SRNC向属下的Node B发送NBAP协议的无线链路重配置准备Radio Link Reconfiguratio n Prepare消息，请求属下的Node B准备在已有的无线链路上增加一条承载RAB 的专用传输信道； 4）Node B分配相应的资源，然后向所属的SRNC发送Radio Link Reconfiguration Ready消 息，通知SRNC无线链路重配置准备完成； 5）SRNC中Iub接

33、口的ALCAP发起Iub接口的用户面传输承载建立过程， Node B与SRNC通过交 换DCH帧协议的上下行同步帧建立同步； 6）SRNC向属下的Node B发送无线链路重配置执行消息Radio Link Reconfiguration Comm it； 7）SRNC向UE发送RRC协议的RB建立消息Radio Bearer Setup； 8）UE执行RB建立后，向SRNC发送无线承载建立完成消息Radio Bearer Setup Complete； 9）SRNC接收到无线承载建立完成的消息后，向CN回应RAB指配响应消息Radio Access Bea rer Assignment Res

34、ponse，结束RAB建立流程。 (2) 异步重配置RL 在DCH-DCH异步情况下，不要求SRNC 、Node B与UE之间同步重配置RL：Node B与UE在接收 到SRNC下发的配置消息后，将立即起用新的配置参数。 下面给出RAB建立流程中DCH-DCH异步重配置RL的例子。 图6-10 RAB建立流程 信令流程说明： 1）CN向UTRAN发送RANAP协议的RAB指配消息Radio Access Bearer Assignment Request， 发起RAB建立请求； 2）SRNC接收到RAB建立请求后，将RAB的QoS参数映射为AAL2链路特性参数与无线资源特性 参数，Iu接口的A

35、LCAP根据其中的AAL2链路特性参数发起Iu接口的用户面传输承载建立过程 ； 3）在异步情况下，无线重配置无需同步，SRNC向属下的Node B发送NBAP协议的无线链路重 配置请求Radio Link Reconfiguration Request消息，请求属下的Node B在已有的无线链 路上建立新的专用传输信道； 4）Node B接收到无线链路重配置请求消息后，即分配相应的资源，然后向所属的SRNC发送 Radio Link Reconfiguration Response消息，通知SRNC无线链路重配置完成； 5）SRNC中Iub接口的ALCAP发起Iub接口的用户面传输承载建立过程

36、， Node B与SRNC通过交 换DCH帧协议的上下行同步帧建立同步； 6）SRNC向UE发送RRC协议的无线承载建立消息Radio Bearer Setup； 7）UE执行RB建立后，向SRNC发送无线承载建立完成消息Radio Bearer Setup Complete； 8）SRNC接收到无线承载建立完成的消息后，向CN回应RAB指配响应消息Radio Access Bea rer Assignment Response，结束RAB建立流程。 6.4.4 呼叫释放流程 呼叫释放流程也就是RRC连接释放流程。RRC连接释放流程分为两种类型：UE发起的释放和 CN发起的释放。两种释放类型的

37、区别主要在于高层的呼叫释放请求消息由谁先发出，但最 终的资源释放都是由CN发起的。 当CN决定释放呼叫后，将向SRNC发送IU RELEASE COMMAND消息。SRNC收到该释放命令后， 有如下操作步骤： 1 ）向CN返回IU RELEASE COMPLETE消息； 2 ）发起IU接口用户面传输承载的释放； 3 ）释放RRC连接。 RRC释放就是释放UE和UTRAN之间的信令链路以及全部无线承载。根据RRC连接所占用的资源 情况，可进一步划分为两类：释放建立在专用信道上的RRC连接和释放建立在公共信道上的 RRC连接。 1. 释放建立在专用信道上的RRC连接 图6-11 释放建立在专用信道

38、上的RRC连接 流程描述： 1) RNC向UE发送RRC连接释放消息RRC Connection Release； 2) UE向RNC返回释放完成消息RRC Connection Release Complete； 3) RNC向Node B发送无线链路删除消息Radio Link Deletion，删除Node B中的无线链路资 源； 4) Node B资源释放完成后，向RNC返回释放完成消息Radio Link Deletion Response； 5) RNC使用ALCAP协议发起IUB接口用户面传输承载的释放。 最后RNC再发起本端L2资源的释放。至此，RRC释放过程结束。 2. 释放

39、建立在公共信道上的RRC连接 释放建立在公共信道上的RRC连接时，因为此时用的是小区公共资源，所以直接释放UE就可 以了，无需释放Node B的资源，当然也没有数据传输承载的释放过程。 6.4.5 切换流程 切换过程是移动通信区别于固定通信的一个显著特征之一， 当UE使用的小区或制式发生变化时，我们就说UE发生了切换。 WCDMA支持的切换包括软切换，硬切换， 前向切换和系统间切换。软切换和硬切换主要是由网络侧发起，前向切换主要是UE发起， 而系统间切换既有网络侧发起的情况，又有UE发起的情况。发生切换的原因包括UE的移动 ，资源的优化配置，人为干预等。 1. 软切换 在WCDMA中，由于相邻

40、小区存在同频的情况，UE 可以通过多条无线链路与网络进行通信， 在多条无线链路进行合并的时候，通过比较，选取信号较好的一条，从而达到优化通信质 量的目的，只有FDD制式才能进行软切换。根据小区之间位置的不同，软切换可以分为几种 情况。第一种情况， Node B内不同小区之间。这种情况，无线链路可以在Node B内，也可 以到SRNC再进行合并，如果在Node B内部就完成了合并，我们称之为更软切换；第二种情 况，同一RNC内不同Node B之间；还有不同RNC之间。 软切换中一个重要问题就是多条无线链路的合并，WCDMA中使用宏分集技术对无线链路进行合并，就是根据一定的标准对来自不同无线链路的

41、数 据进行比较，选取质量较好的数据发给上层。 在软切换中，关于邻近小区有几个重要的概念： 1 ）活动集，指的是UE当前正在使用的小区的集合，软切换的执行结果就表现在活动集中 小区增加或减少。 2 ）观察集，UE根据UTRAN给的邻近小区信息，正在观察但不在活动集中的小区，UE对观察 集中的小区进行测量，当测量结果符合一定的条件时，这些小区可能被加入活动集，所以 有时也称为候选集； 3 ）已检测集，UE已检测到，但既不属于活动集也不属于观察集的小区，UTRAN可以要求U E报告已检测集的测量结果；由于它们不属于邻近小区列表，所以有时也称之为未列出集。 软切换的过程可以分为以下几个步骤： 1 ）U

42、E根据RNC给的测量控制信息， 对同频的邻近小区进行测量，测量结果经过处理后， 上报给RNC； 2 ）RNC对上报的测量结果和设定的阈值进行比较，确定哪些小区应该增加，哪些应该删除 ； 3 ）如果有小区需要增加，先通知Node B准备好； 4 ）RNC通过活动集更新消息，通知UE增加和/或删除小区； 5 ）在UE成功进行了活动集更新后，如果删除了小区，则通知Node B释放相应的资源。 在进行软切换的过程中，原来的通信不受影响，所以能够完成从一个小区到另一个小区的 平滑切换。 2. 硬切换 当邻近小区属于异频小区时，不能进行软切换，这时可以进行硬切换，硬切换过程就是先 中断跟原来小区的通信，然

43、后再从新的小区接进来，因此它的性能不如软切换，所以一般 在不能进行软切换的时候，才会考虑硬切换。 硬切换的目标小区可以没有经过测量，适合于紧急情况下的硬切换，失败率较高；更常见 的硬切换同样也要对目标小区先进行测量，但一般UE只配一个解码器，不能同时对两个频 点的信号进行解码，所以为了UE能进行异频测量，在WCDMA中引入了压缩模式技术。 图6-12 压缩模式原理图 压缩模式技术的基本原理就是，Node B在发送某些帧的时候 ，加大发送速率，用少于10ms的时间发送完原来需要10ms的数据，那么空出来的时间，就 让UE进行异频测量。具体采用什么方式和什么时间来加大发送速率，由RNC进行控制。

44、跟软切换类似，硬切换根据原小区和目标小区的位置关系，分为以下几种： 1）同一个小区内，FDD和TDD方式之间的硬切换； 2 ） Node B内的小区之间； 3 ）同一RNC内不同Node B的小区之间； 4 ）不同RNC的小区之间。 通常不同RNC之间发生硬切换时，两个RNC之间都存在IUR接口，否则就需要通过伴随迁移来完成硬切换。 Uu接口有5个信令过程都能够完成硬切换： 1 ）物理信道重配置； 2 ）传输信道重配置； 3 ）RB建立过程； 4 ）RB释放过程； 5 ）RB重配置过程。 下图以物理信道重配置为例给出不同Node B之间小区硬切换的信令过程： 图6-13 硬切换流程图 信令流程

45、描述： 1）SRNC向目标小区所在的Node B发送消息Radio Link Setup Request，要求其建立一条无 线链路； 2）目标小区所在的Node B向SRNC应答消息Radio Link Setup Response，表明无线链路建 立成功； 3）SRNC采用ALCAP协议建立SRNC和目标Node B的IUB接口传输承载，并且进行FP同步； 4）SRNC通过下行DCCH信道向UE发送消息Physical Channel Reconfiguration，消息中给出 目标小区的信息； 5）在UE从原小区切换到目标小区后，原小区Node B会检测到无线链路失去联系，于是向S RNC

46、发消息Radio Link Failure Indication，指示无线链路失败； 6）UE在成功切换到目标小区后，通过DCCH向SRNC发送消息Physical Channel Reconfigur ation Complete，通知SRNC物理信道重配置完成； 7）SRNC向原小区所在的Node B发送消息Radio Link Deletion Request，删除原小区的无 线链路； 8）原小区所在的Node B完成无线链路资源删除后，向SRNC应答消息Radio Link Deletion Response； 9）SRNC采用ALCAP协议释放SRNC和原小区所在Node B的IUB

47、接口的传输承载。 3. 前向切换 RRC连接移动性管理中，前向切换是其中的一部分。前向切换分为小区更新和URA更新，主 要用于当UE位置发生改变时及时更新UTRAN侧关于UE的信息，还可以监视RRC的连接、切换 RRC的连接状态，另外还有错误通报和传递信息的作用。不管是小区更新还是URA更新，更 新过程均是由UE主动发起的。 (1) 小区更新 处于CELL_FACH、CELL_PCH或URA_PCH状态的UE都可能发起小区更新过程，对不同的连接状 态，会有不同的小区更新原因，小区更新流程也不同。 * 如果小区更新原因是周期性小区更新，且UTRAN侧不给UE分配新的CRNTI或URNTI，其流程

48、 如图所示： 图6-14 小区更新过程 具体流程如下： 1）UE从CCCH向UTRAN发送CELL UPDATE消息。 2）UTRAN收到UE的CELL UPDATE消息处理完成后给UE发应答消息CELL UPDATE CONFIRM。UT RAN侧结束本次小区更新。UE收到CELL UPDATE CONFIRM消息后结束本次小区更新。 * 如果小区更新的原因是因为有上行数据传输，或者是对寻呼的响应，UTRAN侧没有给UE分 配CRNTI或URNTI，也没有指示相关物理信道信息，并且UE中保存的TFS/TFCS与系统信息中 广播的PRACH/SCCPCH的TFS/TFCS相同；如果小区更新的原

49、因是因为有上行数据，或者是对 寻呼的响应，或者是小区重选，UTRAN侧给UE分配了CRNTI或URNTI，但没有指示相关物理信 道信息，并且UE中保存的TFS/TFCS与系统信息中广播的PRACH/SCCPCH的TFS/TFCS相同，其 流程中伴随有物理信道重配置。 * 如果小区更新的原因是因为有上行数据传输，或者是对寻呼的响应，UTRAN侧没有给UE分 配CRNTI或URNTI，也没有指示相关物理信道信息，并且UE中保存的TFS/TFCS与系统信息中 广播的PRACH/SCCPCH的TFS/TFCS不同；如果小区更新的原因是因为有上行数据，或者是对 寻呼的响应，或者是小区重选，UTRAN侧给

50、UE分配了CRNTI或URNTI，但没有指示相关物理信 道信息，并且UE中保存的TFS/TFCS与系统信息中广播的PRACH/SCCPCH的TFS/TFCS不同，则 其流程中伴随有传输信道重配置。 * 如果小区更新原因是周期性，UTRAN侧给UE分配了CRNTI或URNTI，但没有指示相关物理信 道信息，UE将更新其标识，即流程中伴随有RNTI重分配。 (2) URA更新 URA更新过程的目的是处于URA_PCH状态下的UE经过URA再选择后用现在的URA更新UTRAN；在 没有URA再选择发生时该过程也可以用来监视RRC连接。一个小区中可以广播几个不同的UR A ID，在一个小区中不同的UE

51、可以属于不同的URA。当UE处于URA_PCH状态时有且仅有一个 有效的URA。处于URA_PCH状态时，如果分配给UE的URA不在小区中广播的URA ID列表中，则 UE将发起URA更新过程。或者UE在服务区内，但T306超时，则UE将发起URA更新过程。 * 如果URA更新过程中UTRAN没有给UE分配新的CRNTI或URNTI其流程如图所示： 图6-15 URA更新过程 具体流程如下： 1）UE从CCCH向UTRAN发起URA UPDATE消息。 2）UTRAN收到UE的URA UPDATE消息处理完成后给UE发应答消息URA UPDATE CONFIRM，并结 束UTRAN侧本次URA

52、更新。UE收到URA UPDATE CONFIRM消息后，结束本次URA更新。 * 如果URA更新过程中UTRAN给UE分配了新的CRNTI或URNTI则其流程中伴随有UE发给UTRAN的 RNTI REALLOCATION COMPLETE消息。 4. 系统间切换 WCDMA支持UE在UTRAN和现存系统之间进行切换，可以分为网络控制下的切 换和UE的小区重选二种情况，它们各自又可分为入UTRAN和出UTRAN两 种情况；这里仅以网络控制下的切换入UTRAN为例详细介绍流程。这里只介绍UTRAN中的信 令。 * 迁入UTRAN 图6-16 迁入UTRAN流程图 具体流程如下： 1）CN 用R

53、elocation Request消息通知UTRAN有UE需要迁入； 2）UTRAN在准备好资源之后，向CN发送Relocation Request Acknowledge消息，在这条消 息中又带着Handover To UTRAN Command消息，由对方系统把Handover To UTRAN Command 消息发送给UE； 3）UE在成功接入UTRAN之后， 向UTRAN发送Handover To UTRAN Complete消息。 6.4.6 SRNS重定位 RNC重定位指UE的SRNC从一个RNC变成另一个RNC的过程，根据发生迁移时UE所处位置的不同 可以分为静态迁移和伴随迁移

54、两种情况，或者说UE不涉及的和UE涉及 的。 1. 静态迁移 发生静态迁移的条件是UE从一个DRNC，而且只从一个DRNC中接入。由于迁移过程不需要UE 的参与，所以也称之为UE不涉及的迁移，下面给出一个存在两条无线 链路的例子。发生迁移之后，原来的DRNC变成了SRNC，IUR接口的连接被释放，IU接口发生 迁移，如图所示。 图6-17 静态迁移过程 在WCDMA中由于存在两个CN域，如果在发生迁移的时候，UE和两个域都有连接，那么这两个 域必须同时迁移。 2. 伴随迁移 伴随迁移指UE从SRNC硬切换到目标RNC，同时IU接口发生变化的过程。由于迁移过程需要U E的参与，所以也称之为UE涉

55、及的迁移。其连接变化情况如图所示： 图6-18 伴随迁移过程 能够完成硬切换的5个信令过程都可以用来完成伴随迁移。 6.5 电路域移动性管理 6.5.1 位置更新 位置更新过程是由HLR、MSC/VLR等实体之间逻辑配合完成。HLR记录移动用户当前位置信息 和所有用户数据；VLR记录漫游到由该VLR控制位置区的移动用户的相关用户数据；MSC处理 移动用户的位置登记过程，与移动用户对话并与HLR、VLR交互信息。 位置更新包括位置登记、周期性位置登记、用户数据删除等。 1. 位置登记 执行MAP操作里的Update Location操作，可以通过Update Location Request消息

56、里的Upd ate Location Type来区分不同类型的位置登记。 引起移动用户发生正常位置登记的条件是： 移动设备开机时以及移动用户发生漫游引起位置改变。其中移动设备开机时Update Locat ion Type指示为IMSI Attach，漫游时Update Location Type指示为Normal Updating。 移动设备主要是通过自身记录的LAI与收到的广播消息里的LAI对比，相同则发起IMSI Att ach过程，不同则发起Normal Updating操作。 2. 周期性位置登记 执行MAP操作里的Update Location操作，此时Update Locatio

57、n Request消息里的Update Location Type指示为Periodic Updating。 通过周期性位置登记，PLMN可以保持追踪移动用户当前的状态，特别是保持 长时间没有操作的用户与网络的联系。位置更新时间周期和保护时间可以由PLMN运营商根 据具体话务和用户习惯来设定调整。 3. 用户数据删除 执行MAP操作里的Cancel Location操作。 指将用户记录从VLR中删除，包括用户漫游产生的用户数据删除、用户长时间无操作引起的 用户数据删除、以及系统管理员对无效用户记录所进行的删除。 用途是位置更新时HLR删除前VLR的用户信息，或用户数据修改引发的独立位置删除，以

58、及 操作人员删除用户位置信息。 图6-19 位置更新流程图下图是一个典型的位置更新流程图，基本包含了上述三个过程。 (1) MSC/VLR接收到用户用TMSI发起的位置更新请求后，如果TMSI不认识： A、若携带的前位置信息为临近VLR的位置区，则发起向PVLR取识别的流程，参见上图 中的SEND IDENTIFICATION流程； B、若前位置区为非临近VLR的位置区或者到PVLR取识别失败，则发起要求手机提供IM SI的流程，上图中没有列出该流程，要求手机提供IMSI的流程参见下面章节。 (2) 如果用户在本VLR首次位置登记，则发起到HLR的位置更新请求。否则直接进入LOCAT ION

59、UPDATING ACCEPT流程。 (3) HLR接收到MSC/VLR的位置更新请求后，发现如果用户漫游 的MSC/VLR号码发生改变， 向PVLR发起位置删除流程，删除PVLR中的用户信息。 (4) 如果漫游拒绝，HLR直接向MSC/VLR发出携带拒绝信息的位置更新响应；否则首先向M SC/VLR插入用户数据，然后根据插入用户数据的结果，判断是下发位置更新接受还是位置 更新拒绝。 6.5.2 分离 分离过程即移动用户关机，UE发起IMSI Detach的过程，MSC/VLR置用户状态为IMSI分离， 值得注意的是该过程不通知HLR。这和Purge过程不同，因为在HLR中是没有用户Detac

60、h/At tach状态指示位的，但是Purge有，这可以参见后面对于Purge操作的详细描述。 如果该用户做被叫，则HLR会通过Provide Roaming Number过程到VLR取漫游号码，此时因 为用户为Detach状态，所以取Roaming Number失败，返回原因值为Absent Subscriber，主 叫MSC根据该原因值给主叫UE放用户已关机提示音。 流程图如图 图6-20 关机流程图 有些型号的移动终端，在通话期间直接关电源时，也可以发起Detach 过程。 6.5.3 身份识别 身份识别过程在Iu接口发生，用于网络向移动设备要求提供IMEI或IMSI信息，身份识别执 行

61、Identity过程。 Identity过程有两种： * VLR里没有移动设备的IMEI时，将强制执行一个Identity过程，网络侧通过Identity Request向移动设备发起请求IMEI的操作，移动设备在Identity Response里给网络侧提供 IMEI。 典型的情况有用户的第一次位置更新、VLR记录的用户IMEI无效。 * 由于位置更新时TMSI不识别，将强制执行一个Identity过程， 网络侧通过Identity R equest向移动设备发起请求IMSI的操作，移动设备在Identity Response里给网络侧提供I MSI。 典型的情况有用户漫游到不使用TMSI的区域等。 图6-21 IDENTITY流程图 6.5.4 用户清除 用户清除就是VLR发起移动用户删除过程，即MAP的PurgeUE过程，用于VLR向HLR报告VLR的 用户删除操作。和上一节的IMSI Detach过程不同，PurgeUE过程要通知HLR，收到PurgeUE 消息以后，在HLR中将把该用户的UE Purge Flag标志置位，指示该用户已经在VLR中清除了 。 如果该用户做被叫，则当主叫UE通过Send Routing Information过程到HLR时，HL