WCDMA系统网络结构图
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RRM,RRC对于⽆线系统来说,⽆线资源的概念是很⼴泛的,它既可以是频率,也可以是时间,还可以是码字。
⽆线资源管理(RRM)就是对移动通信系统的空中接⼝资源的规划和调度。
⽆线资源管理涉及到⼀系列与⽆线资源的分配有关的研究课题,如接⼊控制、信道分配、功率控制、切换、负载控制以及分组信息的调度等。
在传统的⽆线通信系统中,空中接⼝的⾼层协议是简单的分层结构,每层进⾏独⽴的设计和操作,各层间的接⼝是静态的。
这种设计⽅法简化了⽹络设计,具有较好的通⽤性。
但是由于MIMO OFDM⽆线信道的空时频变化特性和随机性,传统的分层设计⽅法不能很好地适应这些特点,以及B3G 系统多业务QoS 保证的需求,也就⽆法实现有限的⽆线资源的最优化利⽤。
为此⼈们提出了跨层的⽆线资源管理的设计思想,在RRM 功能模块和其它协议的各层之间直接交换⽤户的QoS、队列状态、⽆线信道状态、⼩区的负载、系统的⼲扰等信息,在保证业务的QoS 的前提下使得系统的吞吐量最⼤化。
RRC(Radio Resource Control):⽆线资源控制协议。
RRC处理UE和UTRAN之间控制平⾯的第三层信息。
主要包含以下功能:⼴播核⼼⽹⾮接⼊层提供的信息。
RRC负责⽹络系统信息向UE的⼴播。
系统信息通常情况下按照⼀定的基本规律重复,RRC负责执⾏计划、分割和重复。
也⽀持上层信息的⼴播。
将⼴播信息关联到接⼊层。
RRC负责⽹络系统信息向UE的⼴播。
系统信息通常情况下按照⼀定的基本规律重复,RRC负责执⾏计划、分割和重复。
建⽴、重新建⽴、维持和释放在UE和UTRAN之间的RRC连接。
为了建⽴UE的第⼀个信号连接,由UE的⾼层请求建⽴⼀个RRC的连接。
RRC连接建⽴过程包括可⽤⼩区的重新选择、接⼊许可控制以及2层信号链路的建⽴⼏个步骤。
RRC连接释放也是由⾼层请求,⽤于拆除最后的信号连接;或者当RRC链路失败的时候由RRC本层发起。
如果连接失败,UE会要求重新建⽴RRC连接。
三种主流3G标准概述与前两代系统相比,第三代移动通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务,其传输速率在高速移动环境中支持144kb/s,步行慢速移动环境中支持384kb/s,静止状态下支持2Mb/s。
其设计目标是为了提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量,而且要能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务,同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。
目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种:WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。
CDMA是Code Division Multiple Access(码分多址)的缩写,是第三代移动通信系统的技术基础。
第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式,这种系统的主要缺点是频谱利用率低,信令干扰话音业务。
第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式,提高了系统容量,并采用独立信道传送信令,使系统性能大为改善,但TDMA的系统容量仍然有限,越区切换性能仍不完善。
CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。
1.1 WCDMA概述全称为Wideband CDMA,中文译名为“宽带分码多工存取”,这是基于GSM网发展出来的3G技术规范,是欧洲提出的宽带CDMA技术,它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同,目前正在进一步融合。
该标准提出了GSM(2G)—GPRS—EDGE—WCDMA(3G)的演进策略。
GPRS是General Packet Radio Service(通用分组无线业务)的简称,EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution(增强数据速率的GSM演进)的简称,这两种技术被称为2.5代移动通信技术。
目前中国移动正在采用这一方案向3G过渡,并已将原有的GSM网络升级为GPRS网络。
1、WCDMA物理层信道、同步信道(SCH, Synchronisation Channel)SCH是下行物理信道,分为主同步信道(P-SCH, Primary SCH)和从同步信道(S-SCH, Secondary SCH)。
主要用于UE在开机后与系统进行时隙同步和帧同步的过程,以完成物理层同步。
SCH是一个用于在小区搜索过程中UE与网络进行时隙同步和帧同步的下行物理信道。
SCH包括两个子信道,一个是主同步信道(P-SCH),另一个是从同步信道(S-SCH)。
SCH 的每个无线帧长度为10ms(38400chips),分为15个时隙。
每个时隙的长度为2560chips。
SCH 的无线帧结构如图:P-SCH 上发送的是基本同步码(PSC, Primary Synchronization Code),长为256chips。
PSC 在每一个时隙的前256个码片的位置发射一次,在图中用cp表示。
系统中每个小区的PSC 都是相同的。
S-SCH 上发送的是辅助同步码(SSC, Secondary Synchronization Code),长为256chips。
S-SCH 与P-SCH 在时间上并行传输。
SSC 在图中用csi,k来表示,其中i(0~63)表示主扰码组的组号,k(0~14)表示时隙号。
S-SCH 的每一个无线帧重复发射这15个SSC。
每个SSC 是从长为256chips的16个不同的码片序列中选取的。
在S-SCH上发送的SSC 序列共有64种确定的组合,对应64个主扰码组,用于指示小区的下行扰码是属于哪一个扰码组的。
也就是说如果两个小区的主扰码不同,那么这两个小区的S-SCH信道上发送的SSC 序列就不同。
图中的参数a用于指示P-CCPCH 是否进行了发射分集,a=+1,表示P-CCPCH进行了STTD 发射分集,a=-1,表示P-CCPCH 未进行STTD 发射分集。
SCH 信道不进行扩频和加扰。
第四代目前认为4G网络体系的分层结构大致可分为3层,自上而下分为:物理层(又称物理网络层或接入层)、网络层(又称中间环境层或承载层)、应用层(又称应用网络层或业务控制层),如图2所示。
其中物理层提供接入和选路功能,网络层作为桥接层提供QoS 映射、地址转换、即插即用、安全管理、有源网络。
物理层与网络层提供开放式IP接口。
应用层与网络层之间也是开放式接口,用于第三方开发和提供新业务。
图2 4G/B3G网络架构的层次和模块模型4G的关键技术主要包括:OFDM(正交频分复用)、AMC(自适应编码调制)、SA/IA (智能天线,原名为自适应天线阵列AAA)、MIMO(多入多出)、SDR(软件无线电)、IPv6(下一代的互联网协议)、定位技术和切换技术。
第三代1、WCDMA的方案分为两类WCDMA的FDD方式WCDMA的TDD方式2、WCDMA的信道可以划分为物理信道.传输信道和逻辑信道。
其中物理信道是以物理承载特性定义,传输信道以数据通过空中接口的方式和特征来定义的,逻辑信道则是按信道的功能来划分。
3、WCDMA系统的物理信道总体结构WCDMA是一类数字式码分直扩体制,他主要是通过码分多址CDMA直接数字扩频,即采用不同形式的正交或准正交码划分信道实现传递不同用户的信息。
因此在WCDMA中码分多址是最基本的特色。
在WCDMA系统中是采用码分为主体.码分.频分相结合的方式来实现。
WCDMA上.下行在IMT-2000占用一定频段,然后将这一频段分配给不同的5MHz信道,即每个码分信道只占用5MHz的信道,而且在组网时,不仅可以在使用频段中占用不同的5MHz信道,而且还可以类似与GSM进行空间小区群复用,不过复用的不是频率而是导频码的相位。
⏹逻辑信道划分为控制信道CCH 和业务信道TCH⏹控制信道CCH包括:⏹广播控制信道:BCCH,下行广播系统控制信息⏹寻呼控制信道:PCCH,下行传送寻呼信息⏹公共控制信道:CCCH,上/下行,传递网络与移动台间控制信息⏹ DCCH,点对点双向信道传递移动台与网络间专用控制信道⏹专用控制信道:OCCCH,双向信道,在移动台间传输控制信息⏹ODCCH,点对点双向通信,传递移动台之间的专用控制信道⏹共享信道控制信道,CDMA专用控制信道和CDMA公共控制信道⏹业务信道TCH包括:⏹专用业务信道,公共业务信道和CDMA专用业务信道⏹DTCH,点对点信道,由移动台专用,传递用户信息。
W C D M A系统网络结构
图
Last revision on 21 December 2020
WCDMA系统网络结构图
1.Uu:和(陆地无线接入网)之间的接口,用户终端。
2.UE: 3G网络中,用户终端就叫做UE包含手机,智能终端,多媒体设备,流媒
体设备等。
3.ME:
4.:陆地无线接入网。
UTRAN由NODE B和无线网络控制器(RNC)构成,NODE B
相当于GSM BTS,RNC相当于GSM BSC。
3g由核心网(CN)、UMTS 陆地无线接入网(UTRAN)、用户设备(UE)三大部分组成,CN主要完成用户认证、位置管理、呼叫连接控制、用户信息传送等功能。
UTRAN分为无线不相关和无线相关两部分,前者完成与CN 的接口,实现向用户提供QOS 保证的信息处理和传送以及用户和信息的处理和传送;无线相关部分处理与UE 的无线接入(用户信息传送、控制、资源管理等)。
UE 主要完成无线接入、信息处理等。
Node B:无线收发信机。
主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码、还包括基带信号和射频信号的转化。
5.Lub:逻辑单元块
6.RNC:无线网络控制器是3G网络的一个关键网元。
它是接入网的组成部分,
用于提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制。
7.Lu:逻辑单元(LU)连接陆地无线接入网()和CN(核心网)
8.Lur:用于呼叫切换的RNC到RNC连接,通常通过OC-3链路实现。
:核心网将业务提供者与接入网,或者,将接入网与其他接入网连接在一
起的网络。
通常指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。
10.Msc: 移动交换中心。
核心网CS域功能节点。
MSC/VLR的主要功能是提供CS
域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。
11.VLR: 拜访位置寄存器, VLR动态地保存着进入其控制区域内的移动用户的相
关数据,如位置区信息及补充业务参数等,并为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。
VLR从该移动用户归属的HLR中获取并保存用户数据,并在处理用户的移动业务时向MSC提供必要的用户数据。
VLR一般都与MSC在一起综合实现。
12.HLR: 归属位置寄存器, 存放着所有归属用户的信息,如用户的有关号码
(IMSI和MSISDN)、用户类别、漫游能力、签约业务和补充业务等。
此外,HLR还存储着每个归属用户有关的动态数据信息,如用户当前漫游所在的MSC/VLR地址(即位置信息)和分配给用户的补充业务。
13.AUC是系统的安全性管理单元,存储用以保护移动用户通信不受侵犯的必要信
息。
AUC一般与合置在一起,在HLR/AUC内部,AUC数据作为部分数据表存在。
14.OMC:操作维护中心。
包括设备管理系统和网络管理系统。
设备管理系统完成
对各独立网元的维护和管理;网络管理系统能够实现对全网所有相关网元的统一维护和管理。
15.SGSN: 服务GPRS支持节点,SGSN是GSM/GPRS/EDGE网络的CN的网元。
它负责
在其服务区内转发MS移动台与外部网络之间的IP数据包。
SGSN和MS之间的业务信息还要经过BSC,基站控制器)和BTS基站收发信台)的传输。
主要功能还有:鉴权和加密;会话管理;移动性管理;逻辑链路管理;通过Gr接口与HLR归属位置寄存器)连接、通过Gb接口与BSC连接、通过Gn接口与GGSN,网关GPRS支持节点)连接;输出与无线网络使用相关的计费数据。
16.GMSC: 移动交换中心网关, GMSC称为入口移动交换局或称门道局(GATE WAY
-网关或门道交换局)。
它具有从HLR查询得到被叫MS目前的位置信息,并根据此信息选择路由。
GMSC 可以是任意的MSC ,也可以单独设置。
单独设置时,不处理 MS的呼叫,因此不需设VLR ,不与BSC 相连。
17.GGSN: 网关支持节点, 核心网)的网元,是为了在GSM网络中提供GPRS业务
功能而引入的一个网元功能实体,提供数据包在GPRS网和外部数据网之间的网关接口功能。
用户选择哪一个GGSN作为网关,是在PDP Contexts激活过程中根据用户的签约信息以及用户请求的接入点名确定的。
主要功能有:通过Gi接口与外部IP分组网络连接2 GPRS会话管理,建立与外部网络的通信3通过Gn接口与SGSN连接4输出与外部数据网络使用相关的计费信息。
18.External Networks:外部网络(External Networks)外部网络主要可以分
为两类:①电路交换型外部网络(CS Networks):提供电路交换的连接服务,如语音服务。
19.PLMN PST LSDN..etc: PLMN 公众陆地移动电话网, 由政府或它所批准的经营
者,为公众提供陆地移动通信业务目的而建立和经营的网路。
该网路必须与公众交换电话网(PSTN)互连,形成整个地区或国家规模的通信网。
PSTN 公共交换电话网即我们日常生活中常用的电话网。
PSTN是一种以模拟技术为基础的电路交换网络。
他是一种用于全球语音通信的电路交换网络,是目前世界上最大的网络目前几乎全部是数字化的网络。
公共交换电话网主要由交换系统和传输系统两大部分组成,其中,交换系统中的设备主要是电话交换机(现在是程控交换机)。
传输系统主要由传输设备和线缆组成,传输设备也由早期的载波复用设备发展到SDH同步数字体系,根据ITU-T的建议定义,
是不同速度的数位信号的传输提供相应等级的信息结构,包括复用方法和映射方法,以及相关的同步方法组成的一个技术体制。
ISDN 综合业务数字网就是采用的数字交换和数字传输的电信网的简称,中国电信将其俗称为"一线通"。
ISDN是以电话综合数字网为基础发展而成的通信网,能提供端到端的数字连接,可承载话音和非话音业务,用户能够通过多用途用户----网络接口接入网络。
ISDN采用数字传输和数字交换技术,将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络进行传输和处理,向用户提供基本速率(2B+ D,144kbit/s)和一次群速率(30B+D,2Mkbit/s)两种接口。
基本速率接口包括两个能独立工作的B信道(64Kkbit/s)和一个D信道(16Kkbit/s)。
其中B信道一般用来传输话音、数据和图像,D信道用来传输信令或分组信息。
ISDN能够向用户提供三大类业务:承载业务(与用户终端类型无关);用户终端业务(如数字电话、四类传真、数据通信、视频通信等);丰富的补充业务(如主/被叫用户号码识别显示/限制、呼叫等待、呼叫转移、多用户号码、子地址、三方通信等)。