UMTS通信协议RANAP与IuUP协议详解.pdf
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1、HUAWEI GT800 GTSOFTX3000 技术手册 信令与协议分册 目 录 文档版本 03(2008-07-15)华为所有和机密 版权所有 华为技术有限公司 i 目目 录录 8 RANAP 与与 IuUP 协议协议.8-1 8.1 概述.8-2 8.1.1 Iu 接口定义及功能.8-2 8.1.2 Iu-CS 接口协议结构.8-3 8.1.3 Iu-CS 接口协议的应用.8-4 8.2 RANAP 协议介绍.8-4 8.2.1 RANAP 协议栈结构.8-4 8.2.2 RANAP 基本过程分类.8-5 8.2.3 RANAP 基本过程描述.8-7 8.2.4 RANAP 典型流程.8
2、-20 8.3 Iu UP 协议介绍.8-26 8.3.1 概念说明.8-26 8.3.2 操作模式.8-27 8.3.3 透明模式.8-27 8.3.4 预定义长度支持模式.8-28 8.3.5 基本操作过程.8-32 插图目录 HUAWEI GT800 GTSOFTX3000技术手册 信令与协议分册 ii 华为所有和机密 版权所有 华为技术有限公司 文档版本 03(2008-07-15)插图目录插图目录 图 8-1 Iu 接口基本结构.8-2 图 8-2 Iu-CS 协议结构.8-3 图 8-3 Iu-CS 接口协议的应用.8-4 图 8-4 RANAP 协议栈结构.8-4 图 8-5 R
3、AB 指配消息流程.8-7 图 8-6 RAB 释放请求消息流程.8-8 图 8-7 Iu 释放请求消息流程.8-8 图 8-8 Iu 释放消息流程.8-9 图 8-9 重定位准备流程(成功情况).8-9 图 8-10 重定位准备流程(失败情况).8-10 图 8-11 重定位资源分配流程(成功情况).8-10 图 8-12 重定位资源分配流程(失败情况).8-11 图 8-13 重定位检测流程.8-11 图 8-14 重定位完成流程.8-12 图 8-15 重定位取消流程.8-12 图 8-16 寻呼流程.8-13 图 8-17 COMMON ID 流程.8-13 图 8-18 UE 活动的
4、追踪流程.8-14 图 8-19 安全模式控制流程(成功情况).8-14 图 8-20 安全模式控制流程(失败情况).8-14 图 8-21 UE 位置报告控制流程.8-15 图 8-22 UE 位置报告流程.8-15 图 8-23 UE 初始数据传输流程.8-16 图 8-24 CN 发起的直接传输流程.8-16 图 8-25 UTRAN 发起的直接传输流程.8-16 HUAWEI GT800 GTSOFTX3000 技术手册 信令与协议分册 插图目录 文档版本 03(2008-07-15)华为所有和机密 版权所有 华为技术有限公司 iii 图 8-26 CN 侧过载流量控制流程.8-17
5、图 8-27 UTRAN 侧过载流量控制流程.8-17 图 8-28 CN 发起的复位流程.8-18 图 8-29 UTRAN 发起的复位流程.8-18 图 8-30 CN 发起的复位资源流程.8-18 图 8-31 RNC 发起的复位资源流程.8-19 图 8-32 CN 发起的错误指示流程.8-19 图 8-33 UTRAN 发起的错误指示流程.8-19 图 8-34 CN 去活跟踪流程.8-20 图 8-35 Iu 接口位置更新流程.8-20 图 8-36 Iu-CS 接口移动主叫流程.8-21 图 8-37 Iu-CS 接口移动被叫流程.8-23 图 8-38 CN 内部 RNC 切换
6、流程.8-24 图 8-39 重定位目的侧资源分配失败流程.8-25 图 8-40 源侧主动取消重定位流程.8-25 图 8-41 Iu UP 逻辑位置和数据流示意图.8-26 图 8-42 Iu UP 透明操作模式示意图.8-27 图 8-43 Iu UP 预定义长度支持模式.8-28 图 8-44 支持模式 Iu UP 协议层的功能模型.8-29 图 8-45 用户数据传输流程(成功情况).8-32 图 8-46 用户数据传输流程(失败情况).8-32 图 8-47 初始化流程.8-33 图 8-48 速率控制流程.8-34 图 8-49 时间对准流程.8-35 图 8-50 错误事件处理
7、流程.8-35 图 8-51 帧质量等级流程.8-36 表格目录 HUAWEI GT800 GTSOFTX3000技术手册 信令与协议分册 iv 华为所有和机密 版权所有 华为技术有限公司 文档版本 03(2008-07-15)表格目录表格目录 表 8-1 Class 1(有应答).8-5 表 8-2 Class 2(无应答).8-6 表 8-3 Class 3(多应答).8-6 表 8-4 FQC 域的设置.8-30 表 8-5 CRC 存在时 FQC 的设置.8-31 表 8-6 FQC 设置和 CRC 校验结果比较对应的操作.8-31 HUAWEI GT800 GTSOFTX3000 技
8、术手册 信令与协议分册 8 RANAP 与 IuUP 协议 文档版本 03(2008-07-15)华为所有和机密 版权所有 华为技术有限公司 8-1 8 RANAP 与与 IuUP 协议协议 关于本章 本章描述内容如下表所示。标题 内容 8.1 概述 概述 RANAP 与 Iu UP 协议的功能。8.2 RANAP 协议介绍 介绍 RANAP 的协议栈结构、基本过程及其典型流程。8.3 Iu UP 协议介绍 介绍 Iu UP 协议的概念、基本操作过程等。8 RANAP 与 IuUP 协议 HUAWEI GT800 GTSOFTX3000技术手册 信令与协议分册 8-2 华为所有和机密 版权所有
9、 华为技术有限公司 文档版本 03(2008-07-15)8.1 概述 无线接入网络应用部分 RANAP(Radio Access Network Application Part)是 No.7 信令系统的用户层信令,是 GT800 陆地无线接入网(UTRAN)与核心网(CN)之间的电路域接口(即 Iu-CS 接口)的控制面协议。同时,Iu-CS 接口使用 Iu UP 作为用户面协议,以实现业务流的承载和传输功能。8.1.1 Iu 接口定义及功能 Iu 接口是 GT800 陆地无线接入网(UTRAN)与核心网(CN)之间的接口。根据提供服务性质的不同,CN(Core Network)分为:CS
10、(Circuit Switched)域、PS(Packet Switched)域和 BC(Broadcast)域。CS 域为用户提供电路型业务,PS 域提供分组型业务,BC 域则提供广播类业务。与这三个逻辑上独立的 CN 域对应的 Iu 接口分别标记为 Iu-CS、Iu-PS、Iu-BC。Iu 接口基本结构如图 8-1 所示。图8-1 Iu 接口基本结构 Core Network(CN)UTRANNode BNode BNode BNode BRNC 揑 u-BC?揑 u-CS?BCDomainCSDomainPSDomain 揑 u-PS?RNC 对于 RNC 与 CN 之间的 Iu 接口定
11、义如下:?一个 RNC 与 CS 域的 CN 之间最多存在一个 Iu-CS 接口。?一个 RNC 与 PS 域的 CN 之间最多存在一个 Iu-PS 接口。?一个 RNC 与 BC 域之间可以存在多个 Iu-BC 接口。Iu 接口实现的主要功能有:?无线接入承载(RAB)管理功能?无线资源管理功能?速率适配功能?Iu 连接管理功能 HUAWEI GT800 GTSOFTX3000 技术手册 信令与协议分册 8 RANAP 与 IuUP 协议 文档版本 03(2008-07-15)华为所有和机密 版权所有 华为技术有限公司 8-3?Iu 接口用户面管理功能?移动性管理功能?安全性管理功能?业务和
12、网络接入功能?Iu 协调功能(寻呼协调和重定位协调)8.1.2 Iu-CS 接口协议结构 3GPP 规范 25.410 描述的 Iu-CS 接口协议结构如图 8-2 所示。图8-2 Iu-CS 协议结构 Q.2150.1Q.2630.1RANAPIu UP ProtocolLayerTransportNetworkLayerPhysical LayerTransportUserNetworkPlaneControl PlaneUser PlaneTransportUserNetworkPlaneTransport NetworkControl PlaneRadioNetworkLayerATM
13、SSCOPAAL5SSCOPSSCF-NNIAAL2AAL5MTP3bMTP3bSCCPSSCF-NNI 根据 Iu-CS 协议垂直平面结构,Iu-CS 接口协议包括:?控制面:包括控制面信令 RANAP(TS25.413)和信令承载(TS25.412)?用户面:包括用户面协议 IuUP(TS25.415)和数据承载(TS25.414)?传输网络控制面:包括数据承载控制信令 ALCAP(ITU-T Q.2630.1 和 ITU-T Q.2630.2)和信令承载(TS25.414)进行描述。8 RANAP 与 IuUP 协议 HUAWEI GT800 GTSOFTX3000技术手册 信令与协议分
14、册 8-4 华为所有和机密 版权所有 华为技术有限公司 文档版本 03(2008-07-15)8.1.3 Iu-CS 接口协议的应用 GTSOFTX3000 在 GT800 系统中用作 MSC Server,是核心网控制面设备,所以 Iu-CS 接口在 GTSOFTX3000 只体现在控制面协议:RANAP。用户面协议(Iu UP)则体现在媒体网关(UMG8900)与 RNC 的接口上。如图 8-3 所示。图8-3 Iu-CS 接口协议的应用 GTSOFTX3000UTRANRNCMcUMG8900Iu-CSRANAPIu UP 8.2 RANAP 协议介绍 8.2.1 RANAP 协议栈结构
15、 RANAP 协议栈结构如图 8-4 所示,GTSOFTX3000 支持两种信令承载方式:基于 ATM的宽带 SS7 信令系统(SAAL-NNI、MTP3b、SCCP)和基于 IP 承载的信令传输系统(IP、SCTP、M3UA)。图8-4 RANAP 协议栈结构 RNC(b)基于IPIu-CSRNC(a)基于ATMMSC Server(MSOFTX3000)Iu-CSRANAPSCCPM3UASCTPIPRANAPSCCPMTP3BSTCSAALAAL5ATMPLRANAPSCCPMTP3BSTCSAALAAL5ATMPLMSC Server(MSOFTX3000)MACRANAPSCCPM3
16、UASCTPIPMAC-基-HUAWEI GT800 GTSOFTX3000 技术手册 信令与协议分册 8 RANAP 与 IuUP 协议 文档版本 03(2008-07-15)华为所有和机密 版权所有 华为技术有限公司 8-5 RANAP 协议栈从层次上可以分为两部分:一部分是无线网络层的无线接入网应用协议,采用 RANAP 协议(TS25.413);一部分是信令承载,位于传输网络层。8.2.2 RANAP 基本过程分类 RANAP 负责 Iu-CS 接口 CN 和 RNC 之间的信令交互,它是由一个或多个基本过程(Elementary Procedures,简称 EPs)组合构成上节所述的
17、各种功能。下面从应答方式和消息传送方式对这些基本过程(EPs)进行分类。从应答方式分 RANAP 的基本过程从应答方式上可以分为三类:CLASS 1、CLASS 2 和 CLASS 3。?CLASS 1:有应答(成功/失败)。这种类型应答的“成功”指基本过程成功执行并收到对端成功应答;“失败”指过程执行失败并收到对端失败应答或者定时器超时而未收到应答。还有一种“成功和失败”的结果,是指过程发出的不同请求得到不同的成功或失败的应答,也属于有应答的一种。?CLASS 2:无应答。这种类型的基本过程被假定为总是执行成功的。?CLASS 3:多应答(一个或多个应答)。这种类型包含多种应答,包括对基本过
18、程发起的请求的成功或失败的不同执行结果和此请求的临时状态信息的应答报告。RANAP 的 3 类基本过程的相关消息如表 8-1表 8-3 所示。表8-1 Class 1(有应答)应答消息 基本过程 起始消息 成功结果 失败结果 Iu Release IU RELEASE COMMAND IU RELEASE COMPLETE-Relocation Preparation RELOCATION REQUIRED RELOCATION COMMAND RELOCATION PREPARATION FAILURE Relocation Resource Allocation RELOCATION RE
19、QUEST RELOCATION REQUEST ACKNOWLEDGE RELOCATION FAILURE Relocation Cancel RELOCATION CANCEL RELOCATION CANCEL ACKNOWLEDGE-SRNS Context Transfer SRNS CONTEXT REQUEST SRNS CONTEXT RESPONSE-Security Mode Control SECURITY MODE COMMAND SECURITY MODE COMPLETE SECURITY MODE REJECT Data Volume Report DATA V
20、OLUME REPORT REQUEST DATA VOLUME REPORT-8 RANAP 与 IuUP 协议 HUAWEI GT800 GTSOFTX3000技术手册 信令与协议分册 8-6 华为所有和机密 版权所有 华为技术有限公司 文档版本 03(2008-07-15)Reset RESET RESET ACKNOWLEDGE-Reset Resource RESET RESOURCE RESET RESOURCE ACKNOWLEDGE-表8-2 Class 2(无应答)基本过程 消息 RAB Release Request RAB RELEASE REQUEST Iu Relea
21、se Request IU RELEASE REQUEST Relocation Detect RELOCATION DETECT Relocation Complete RELOCATION COMPLETE SRNS Data Forwarding Initiation SRNS DATA FORWARD COMMAND SRNS Context Forwarding from Source RNC to CN FORWARD SRNS CONTEXT SRNS Context Forwarding to Target RNC from CN FORWARD SRNS CONTEXT Pa
22、ging PAGING Common ID COMMON ID CN Invoke Trace CN INVOKE TRACE CN Deactivate Trace CN DEACTIVATE TRACE Location Reporting Control LOCATION REPORTING CONTROL Location Report LOCATION REPORT Initial UE Message INITIAL UE MESSAGE Direct Transfer DIRECT TRANSFER Overload Control OVERLOAD Error Indicati
23、on ERROR INDICATION 表8-3 Class 3(多应答)基本过程 起始消息 应答消息 RAB Assignment RAB ASSIGNMENT REQUEST RAB ASSIGNMENT RESPONSE x N(N=1)HUAWEI GT800 GTSOFTX3000 技术手册 信令与协议分册 8 RANAP 与 IuUP 协议 文档版本 03(2008-07-15)华为所有和机密 版权所有 华为技术有限公司 8-7 从消息传送方式分 从消息传送方式分,RANAP 的基本过程可以分为两类:面向连接型和无连接型。前者在属于特定 UE 的专用信令连接上传送,后者在共同的信令
24、连接上传送。其中,复位(Reset)、复位资源(Reset Resource)、流量控制(Overload Control)、寻呼(Paging)采用 SCCP 无连接业务进行传递;错误指示(Error Indication)按具体情况决定采用无连接业务还是面向连接业务;其它流程采用面向连接业务。面向连接的消息都是特定 UE 与网络间的消息,如 UE 的位置更新流程,呼叫流程;无连接消息是与系统维护管理有关的消息,影响部分或所有的 UE 用户。RANAP 无连接消息大多是可以上下行双向的(PAGING 消息除外),面向连接的消息大多是单向的(ERROR INDICATION 和 DIRECT
25、TRANSFER 消息除外)。8.2.3 RANAP 基本过程描述 RAB 指配(Radio Access Bearer Assignment)RAB 指配由 CN 侧发起,但 CN 只是确定 RAB ID 的值和相关的 RAB 参数,由 RNC 执行请求,分配用户面资源,并利用一个或多个应答向 CN 返回结果。消息流程如图 8-5所示。图8-5 RAB 指配消息流程 RNCCNRAB Assignment RequestERQ(Q.2630.1 message)ECF(Q.2630.1 message)RAB Assignment Response*:Q.2630.1 消息只有在 Iu-CS
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