第 4 章 WCDMA 系统主要工作过程

1. 4.1 4.2 4.3 4.4 WCDMA系统的基本工作过程 WCDMA系统中的切换 WCDMA系统安全 WCDMA系统中呼叫的建立过程 第4章 WCDMA系统主要工作过程

2. 了解了WCDMA系统网络结构、各网元和接口的工作原理后，本章将介绍WCDMA系统主要工作过程，主要内容如下：了解了WCDMA系统网络结构、各网元和接口的工作原理后，本章将介绍WCDMA系统主要工作过程，主要内容如下： • 小区的系统信息广播 • 网络选择及小区选择和重选 • 随机接入过程

3. 寻呼过程 • 无线资源控制（RRC）连接建立过程 • WCDMA系统中不同切换过程的分析

4. WCDMA系统安全措施，主要介绍鉴权过程、信令和业务数据的加密、数据完整性保护等WCDMA系统安全措施，主要介绍鉴权过程、信令和业务数据的加密、数据完整性保护等 • WCDMA系统中电路域和分组域呼叫的建立过程

5. 4.1 WCDMA系统的基本工作过程 • 4.1.1 小区的系统信息广播 • 小区的系统信息广播是UE获得系统参数信息的方式。 • UE通过对小区广播信息的监听，读取该小区的系统广播信息，得到需要的系统配置信息，据此UE可以执行后续动作。

6. 系统信息由信息单元构成，携带接入层和非接入层的信息。系统信息由信息单元构成，携带接入层和非接入层的信息。 • 系统信息单元以系统信息块的方式传达给UE，每个系统信息块包含有一个或多个系统信息单元。

7. 系统信息块有主信息块（Master Information Block，MIB）、调度块（Scheduling Block，SB）和普通系统信息块（Regular System Information Block，SIB）3种类型。

8. 1．系统信息块的构成 • 系统信息块的数目定义为一个主信息块（MIB）、两个调度块（SB）和18个普通系统信息块（SIB）。 • 系统信息块按照主信息块、调度块和普通系统信息块组成树状结构。

9. （1）主信息块（MIB） 图4-1 MIB的结构

10. （2）调度块（SB） • （3）系统信息块（SIB）

11. 2．SIB消息内容 • （1）系统信息块类型1（SIB1） 图4-2 SIB1的消息结构

12. （2）系统信息块类型2（SIB2） • （3）系统信息块类型3（SIB3）和类型4（SIB4）

13. 图4-3 SIB3消息结构

14. （4）系统信息块类型5（SIB5）和类型6（SIB6） • （5）系统信息块类型7（SIB7）

15. （6）系统信息块类型8（SIB8）和类型9（SIB9） • （7）系统信息块类型10（SIB10） • （8）系统信息块类型11（SIB11）和类型12（SIB12）

16. （9）系统信息块类型13（SIB13） • （10）系统信息块类型14（SIB14） • （11）系统信息块类型15（SIB15）

17. （12）系统信息块类型16（SIB16） • （13）系统信息块类型17（SIB17） • （14）系统信息块类型18（SIB18）

18. 3．小区的系统信息广播过程 • 小区的系统信息广播过程简述如下：Node B通过NBAP消息从RNC获得最新的系统广播信息块的内容和相应的调度信息，使用逻辑信道BCCH对系统信息进行广播。

19. 一般情况下，SIB10使用FACH传输信道发送，其他所有SIB（包括MIB和SB）都是在BCH传输信道上发送。一般情况下，SIB10使用FACH传输信道发送，其他所有SIB（包括MIB和SB）都是在BCH传输信道上发送。 • BCH传输信道映射到物理信道P-CCPCH上，物理信道P-CCPCH使用固定的信道码。

20. 当UE开机后第一次选定一个适合的小区时，UE可以知道该小区使用的下行主扰码，又因为P-CCPCH使用固定的信道码，UE可以从P-CCPCH上读取该小区所有的系统信息消息。当UE开机后第一次选定一个适合的小区时，UE可以知道该小区使用的下行主扰码，又因为P-CCPCH使用固定的信道码，UE可以从P-CCPCH上读取该小区所有的系统信息消息。

21. UE可以存储该小区的系统信息消息，所以当UE移动到另一个小区的覆盖范围内，又返回原先驻扎的小区时，UE可以使用它存储的系统信息消息，而不必再次从P-CCPCH读取。

22. 4.1.2 网络选择及小区选择和重选 • 1．空闲模式下的UE • UE在开机之后为了获得网络的服务，空闲模式下的UE需要执行PLMN选择和重选、小区选择及重选和位置登记过程，这3个过程之间的关系如图4-4所示。

23. 图4-4 UE选择网络示意图

24. UE成功的驻留在小区后，将具有如下功能： • （1）能接收所属PLMN的系统信息； • （2）小区内可以发起随机接入过程； • （3）可以接收网络的寻呼信息； • （4）可以接收小区的广播业务。

25. 2．PLMN网络选择 • PLMN网络选择和重选的目的是选择一个可用的PLMN（Available PLMN）网络，可用网络（Available PLMN）是指UE在一个网络中至少存在一个可用小区（Acceptable Cell）。

26. 网络选择模式有两种可以使用，自动选择和手动选择（Automatic/Manual selection）。

27. （1）自动选择模式 • （2）手动选择模式

28. 3．小区选择 • （1）小区选择过程常用术语 • ① 合适小区（Suitable Cell） • ② 可用小区（Acceptable Cell） • ③ 正常驻留（Camped normally） • ④ 驻留小区（Camped on any cell）

29. （2）存储信息小区选择过程 图4-5 小区选择过程

30. （3）初始小区选择过程 • ① 小区搜索 • ② 读取广播信道信息 • ③ 判决

31. （4）S准则 表4-1 小区选择的相关参数

32. 4．小区重选 • （1）小区重选过程 • 小区重选过程就是UE监测相应的系统广播信息，并执行测量过程，依据小区重选准则执行小区重选过程，从候选小区列表中找到更合适的小区驻留下来的过程。。

33. UE在空闲（IDLE）模式和RRC连接模式下（CELL_FACH，CELL_PCH，URA_PCH），都可能进行小区重选过程。

34. 小区重选过程分为分层小区结构（Hierachical Cell structure，HCS）和没有使用HCS两种情况。

35. （2）R准则 表4-2 小区重选的相关参数

36. 4.1.3 随机接入过程 • UE没有被分配专用信道资源之前，如果希望和网络建立连接，UE只能利用上行随机接入信道（RACH）发送接入请求。

37. UE发起接入请求的原因可以为：移动台始呼、移动台发送寻呼响应、用户登记等。 • UE通过RACH向基站发送的第一条消息为一条RRC消息。

38. 1．RRC层与接入相关的信息 • 物理层收到来自RRC层与接入相关的主要信息如下： • （1）PRACH前缀扰码； • （2）基于时长的消息长度，10ms或20ms；

39. （3）AICH传送时间参数； • （4）对应于每一种接入服务等级（Access Service Class，ASC）的可用前导特征码和RACH子信道集合； • （5）功率增加步长；

40. （6）前导试探周期次数和随机后退参数； • （7）前导的初始功率；

41. （8）传输格式集合参数，包括每种传输格式对应的随机接入消息中数据部分和控制部分之间的功率偏置。（8）传输格式集合参数，包括每种传输格式对应的随机接入消息中数据部分和控制部分之间的功率偏置。 • 功率偏置值以dB为单位，是最后一次传送的前导和随机接入消息控制部分的功率差。

42. 2．随机接入过程 图4-6 物理随机接入过程

43. 4.1.4 寻呼过程 • 移动通信系统中UE的位置不是固定的，为了建立一次呼叫，核心网（CN）根据无线接入网应用部分（RANAP）协议，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发起与CN的信令连接建立过程，一个不处于通信状态的用户需要被激活时，寻呼过程是必需的。

44. 3GPP定义了第一类型寻呼和第二类型寻呼两种寻呼类型，应用中将根据UE的运行模式和状态来选择寻呼类型。

45. 1．第一类型寻呼 • （1）第一类型寻呼主要作用 • （2）第一类型寻呼消息的内容 • 第一类型寻呼消息是由消息类型、寻呼记录列表（可选）、数个寻呼记录和BCCH修改信息（可选）等信息所组成。

46. 图4-7 第一类型寻呼

47. （3）第一类型寻呼过程中用到的主要参数 • ① 寻呼的非连续接收（DRX）周期 • ② 寻呼时机 • ③ 寻呼指示符

48. 2．第二类型寻呼 • 第二类型寻呼消息包含消息类型、RRC执行标识、寻呼原因、核心网域标识和寻呼记录类型标识。

49. 图4-8 第二类型寻呼

50. 4.1.5 RRC连接建立过程 • RRC连接是UE和SRNC之间进行信令交互的一条逻辑通路，每个UE最多只有一个RRC连接，没有RRC连接的UE状态称为空闲状态（IDLE），有RRC连接的UE状态称为RRC连接模式。