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1、2网络结构及接口通用移动通信系统（ UMTS ：Universal Mobile Telecommunications System ）是 IMT-2000的一种，它的网络结构由核心网（CN ：Core Network ）、 UMTS 陆地无线接入网（UTRAN ：UMTS Terrestrial Radio Access Network ）和用户设备（UE ： User Equipment）三部分组成。本章将介绍UMTS 的网络结构及其接口规范。主要包括CN 和无线网络控制器（RNC ：Radio Network Controller ）之间的 Iu 接口、 RNC 之间的 Iur 接口、
2、RNC 和 Node B 之间的 Iub 接口以及 UTRAN 和 UE 之间 Uu 接口（也称为无线接口）的结构和功能，同时简要地描述协议栈的分层结构， 用户终端设备的主要任务， 为使读者更好的理解， 最后我们将以呼叫建立过程为例来阐述网络信令流过程。3.1网络结构UMTS 系统由 CN、 UTRAN 和 UE 三部分组成，结构如图2-1 所示。 CN 和 UTRAN 之间的接口称为Iu 接口， UTRAN 和 UE 的之间接口称为Uu 接口。限于篇幅的原因，本节只对 UTRAN 部分的结构和功能作较为详细地描述，而对于 CN 和 UE 部分，在本章未作描述。感兴趣者，可以参考相关的标准和协
3、议。CNIu 接口UTRANUu 接口UE图 2-1 UMTS 系统的结构UTRANUMTS 的 Uu的通用协议结构接口和 Iu 接口的协议分为用户平面协议和控制平面协议。其中用户平面协议用于执行无线接入承载业务，而无线接入承载业务是通过接入层的业务接入点（SAP：Service Access Point ）来提供的。图2-2 是 Uu 接口和 Iu 接口的用户平面协议结构。控制平面协议用于控制无线接入承载和 UE 与网络的连接， 图 2-3 是 Uu 接口和 Iu 接口的控制平面协议结构。非接入层UuUuIuIu接接接接口口口口协协协协议议议议接入层UEUuUTRANIuCN图 2-2Uu
4、和 Iu 接口的用户平面协议结构CM,MM,GMM,SM非接入层CM,MM,GMM,SMUuUuIuIu接接接接口口口口协协协协议议议议接入层UEUuUTRANIuCN图 2-3 Uu 和 Iu 接口控制平面协议结构3.1.2UTRAN一、 UTRAN的结构UTRAN由若干通过Iu 接口连接到CN 的无线网络子系统（RNS： Radio NetworkSubsystem）组成。其中一个RNS 包含一个RNC 和一个或多个Node B ，而 Node B 通过 Iub接口与 RNC 相连接。 Node B 应该可以支持FDD 模式、TDD 模式或者以上 2 个模式都支持。并且，对 TDD 模式下
5、的一个小区来说，应该支持码片速率为3.84Mchip/s 或 1.28Mchip/s 的一种。在 UTRAN 内部， RNCs 通过 Iur 接口进行信息交互，Iu 和 Iur 是逻辑接口， Iur 接口可以是 RNCs 之间的直接物理连接， 也可以通过任何合适传输网络的虚拟连接来实现。 UTRAN 的内部结构参见图 2-4 所示。核心网IuIuRNSRNSUTRANIurRNCRNCIubIubIubIubNode BNode BNode BNode B图 2-4 UTRAN 内部结构每个 RNS 管理一组小区的资源。在UE 和 UTRAN 的每个连接中，其中一个RNS 充当服务 RNS（S
6、RNS： Serving RNS ）。如果需要，一个或多个漂移RNS（DRNS ： Drift RNS ）通过提供无线资源来支持SRNS。SRNS 和 DRNS 的结构关系如图2-5 所示。CNIuIurDRNSSRNS小区UE图2-5 SRNS和DRNS结构关系二、 UTRAN接口模型UTRAN接口的通用协议模型如2-6 所示。从图中可以看出，UTRAN分为无线网络层和传输网络层。其中UTRAN 的逻辑节点和他们之间的接口被定义为无线网络层的一部分。传输网络层为用户平面传输、信令传输和特定的运行与维护（O&M ）传输提供服务，与UTRAN 特定的功能无关。其中，无线网络层分为用户平面和控制平
7、面，传输网络层分为传输网络用户平面和传输网络控制平面。控制平面包括应用协议和用于传输应用消息的信令承载，在Iu 接口上的应用协议是无线接入网络应用部分（RANAP ：Radio Access Network ApplicationPart），负责 CN 和 RNS之间的信令交互。在Iur 接口上的应用协议是无线网络子系统应用部分（RNSAP ： RadioNetwork Subsystem Application Part），负责 2 个 RNS 之间的信令交互。Iub 接口上的应用协议是 Node B 应用部分 （NBAP ：Node B Application Part ），负责 RNS
8、内部的 RNC 与 Node B之间的信令交互。在传输网络层，以上3 个接口都使用ATM 传输技术， 3GPP 还建议可支持七号信令的SC-CP、MTP 以及 IP 等技术。用户平面包括数据流和用于数据流传输的数据承载。 传输网络控制平面只在传输层，不包含任何无线网络层的信息。它包含用于用户平面建立传输承载（数据承载）所需的接入链路控制应用部分（ALCAP ： Access LinkControlApplication Part）协议和用于 ALCAP 的信令承载。用户平面的数据承载和应用协议的信令承载都属于传输网络用户平面。无线控制平面用户平面网络层应用协议数据流传输网络层传输网络用户平面传
9、输网络控制平面传输网络用户平面ALCAP （ s）信令承载信令承载数据承载物理层图 2-6 UTRAN接口的协议模型三、 UTRAN 的功能1. 用户数据传输UTRAN 提供在 Uu 和 Iu 参考点之间的用户数据传输功能。2. 系统接入控制系统接入控制包含接入允许控制、拥塞控制和系统信息广播等功能。其中接入允许控制功能用来控制允许或拒绝新的用户的接入、新的无线接入承载或新的无线连接（例如： 切换情况）的建立。基于上行干扰和下行功率的接入准许控制功能位于控制无线网络控制器（CRNC ： ControllingRNC ）中，在Iu 接口中由服务RNC（ SRNC： Serving RNC ）来执
10、行接入准许控制功能；拥塞控制是当系统接近于满载或已经超载时用来监视、检测和处理阻塞情况，该功能尽量平滑地使系统返回到稳定的状态；系统信息广播提供了在其网络内运行的UE 所需的接入层（AS ： Access Stratum ）或非接入层（NAS ：Non Access Stratum）信息。3.无线信道的加密和解密该功能通过一定的加解密操作为发送的无线数据提供保护，加密功能位于UTRAN 中。UE和4. 移动性管理功能（1）切换管理切换管理用于管理无线接口的移动性。 它基于无线测量， 用来维持核心网要求的服务质量。它可以由网络或者 UE来控制。另外，使用该功能， UE将可能直接切换到其他的系统，
11、如从 UMTS到 GSM.（ 2） SRNS重定位当 SRNS的功能被另外一个RNS替代时， SRNS重定位用来协调相关的操作和过程。主要对从一个RNS到另一个RNS的 Iu 接口的连接移动性进行管理，该功能位于RNC和 CN中。（3）寻呼功能该功能在 UE处于空闲模式、 CELL_PCH或 URA_PCH状态下提供了请求 UE和 UTRAN建立连接的能力， 也包含在单一 RRC连接上不同的 CN域的寻呼协调功能。（4）UE的定位该功能提供对UE所处地理位置的定位能力。5.无线资源的管理和控制无线资源管理包括对无线资源的分配和保持等相关功能，UMTS的无线资源应该能在电路交换业务和分组交换业务
12、之间共享，无线资源管理和控制具体有下面的功能：（ 1） 无线资源的配置和操作该功能执行无线网络资源的配置，即对小区和公共传输信道资源的配置和管理。（ 2） 无线环境的测量无线环境的测量包括对当前服务小区和周围邻近小区的无线信道测量， 并把测量结果作为无线信道质量的评估依据。测量过程是在 UE和 UTRAN中执行的，主要包括对接收信号强度、估计的误比特率、传播环境的估计、发射距离、多谱勒偏移、同步状态、接收的干扰功率和每个小区下行发射的总功率等参数的测量和估计。（3）合并 / 分离控制该功能控制信息流的合并/ 分离， UTRAN可以合并通过多个物理信道（可能属于不同的小区）接收来自于同一移动终端的相同信息的信息流或分离通过多个物理信道 （可能属于不同的小区）发送到同一移动终端的相同信息的信息流。（4）连接的建立与释放连接的建立与释放
