北邮移动通信大唐实习实验报告手册概论.docx
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北邮移动通信大唐实习实验报告手册概论
移动通信大唐实习实验报告手册
课程实验说明：
本实验是移动通信课程实验，为了使学生对移动通信系统的硬件框架、设备操作、业务建立等有初步了解，将在三个方面进行本实验。
•硬件移动通信设备的认知；
•移动通信设备的操作；
•移动通信业务的建立与信令流程。
由于时间限制，观察和操作先由实验教师指导完成，然后每组学生依据具体情况可自行重复实验内容。
•实验目的
•移动通信设备的认知
•了解机柜结构
•了解移动通信设备组成和机框结构
•了解移动通信设备各单元的功能及连接方式
•网管操作和OMT创建小区
•了解OMC系统的基本功能和操作
•掌握OMT如何创建小区
•移动通信业务的建立与信令流程
•了解TD-SCDMA系统的网络结构
•掌握基本业务测试环境的搭建
•掌握CS业务与普通PS业务信令流程，体验视频通话
•实验设备
TD-SCDMA移动通信设备一套
•实验原理
•移动通信设备认知
1.1RNC设备认知
TDR3000设备机框外形结构如图31-1和图31-2所示。
•机框主要功能如下：
•支持14个板位，作为19〞机框通用背板使用。
•满足PICMG3.0、PICMG3.1规范。
•实现机框内以太交换双星型物理连接拓扑。
•对各前插板提供板位编号（HA0~7）。
•对各前插板提供Fabric、Base、CLK、Update数据通路。
•提供对所有FRU单元的IPMB总线通路。
•提供-48V冗余供电通路。
ATCA机框的UPDATECHANNEL设计规则为物理板位1与13、2与14、3与11、4与12、5与9、6与10、7与8两两之间设计UPDATECHANNEL。
图31-1机框背板功能分布示意图
图3-1-1中蓝色连线表示具有UpdateChannel连线的板位分配，物理板位7，8固定为两块交换板，其余板位固定为功能板。
图3-1-2机框背板接口后视图
机框物理上是一种13U标准的ATCA插箱，机框背板主体尺寸为ATCA标准定义部分：
354.8mmX426.72mm。
主体之下为背板的风扇、电源接口引入部分，风扇接口包括风扇电源和IPMI接口，背板与电源模块之间的电源接口包括两路－48V供电和四路风扇电源输入。
背板与各前插板之间的电源接口采用分散供电方式，每个前插板有两路-48V供电。
背板下部左右两部分中间位置各预留1英寸安装输入电源插座（-48V/风扇电源）。
单板结构
单板相关描述中，采用“逻辑板（物理板）”的描述方式，其中逻辑板为从软件功能及操作维护台显示的单板；物理板为硬件单板，其单板名称印刷在在物理单板面板下方。
采用该表达方式的目的，是便于使用者能随时直观地了解逻辑板与物理板的映射关系，避免不熟悉两种单板类型映射关系的用户频繁地查找单板对应关系表。
TDR3000各种单板的类型及功能如下表3-1-1所示：
表3-1-1TDR3000设备逻辑板与硬件板名称对照表
序号
功能单板
名称
单板功能
对应的硬件单板名称
备注
1
IPUA
IPUTP接口板
MNPA+GEIC
配置后插板为GEIB
2
RSPA
无线网络信令处理板
GMPA+SPMC
3
GCPA
全局控制处理板
GMPA+SPMC+HDD
4
PTPA
GTPU处理板
MNPA
5
RTPA
无线网络业务处理板
MDPA
6
TCSA
二级交换板
MASA
配置后插板为MASB
7
ONCA
NodeB操作维护数据路由板
MNPA+GEIC
配置后插板为GEIB
下图3-1-3是根据机框槽位布局要求的一种简配示意图：
机架#1
框#1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
GCPA
RSPA
ONCA
IPUA
TCSA
RTPA
PTPA
图31-3机框简配示意图
其中使用的各单板功能如下：
•GCPA（GMPA+SPMC+HDD）全局控制处理板完成以下功能：
•全局处理板完成RNC全局资源的控制与处理、以及与OMC-R的连接。
全局控制板支持板载2.5〞IDE80GB硬盘数据存储功能；
•处理以下协议：
RANAP协议中的复位，资源复位，过载控制消息；SCCP管理、MTP3B管理、ALCAP管理、M3UA管理协议等；
•两块GCPA以主备用方式工作；
•RSPA（GMPA+SPMC）无线网络信令处理板完成以下功能：
•处理Iu，Iub接口的控制面协议以及传输网络高层协议，完成无线网络协议的处理，以及呼叫处理功能；
•处理的协议有：
RRC协议，RANAP部分协议，NBAP协议，无线资源管理；SCCP部分协议，ALCAP部分协议，MTP3B部分协议，M3UA部分协议，SCTP协议等；
•两块RSPA以主备用方式工作；
•ONCA/IPUA（MNPA+GEIC）板的主要功能如下：
•ONCA/IPUA（MNPA+GEIC）配合GEIB后插板完成4xFE/GE接口功能。
•网络处理器完成外部IP到内部IP的转换、处理功能；
•TCSA（MASA）板的主要功能如下：
•支持控制面Base交换和业务面Fabric交换两级交换，完成业务和控制面的L2、L3以太交换功能；
•固定使用2个交换板槽位，即框中的第7、8槽位；
•同时完成整个机框的ShMC（机框管理器）功能，同时兼容IPMC功能，可根据不同ATCA机框进行灵活配置；
•提供架框号的编码配置功能；
•支持对网同步时钟的接入、分配功能；
•以主备用方式工作；
•RTPA（MDPA）板由单板控制模块、单板以太交换模块、DSP处理模块、电源模块、IPMC模块组成，主要功能如下：
•单板控制模块完成板内的各种控制管理功能；
•单板以太交换模块实现完成RTPA（MDPA）板内的以太数据交换；
•DSP处理模块主要由DSP和其外围来实现，完成业务数据和协议的处理；
•电源转换模块从背板接入双路-48V电源，经过电源转换芯片转换后，给单板提供各种芯片正常工作的各种电压；
•IPMC模块主要完成单板上电的控制，以及温度、电压监控等功能。
•PTPA（MNPA）板的主要功能如下：
•完成Iu-PS用户面协议处理功能；
•GTPU处理板，完成IP（OA）、UDP、TCP、GTP-U协议模块处理；
•Host部分完成网络处理器运行状态监视、性能统计等功能。
•2NodeB设备
EMB5116基站主要分为如下几个主要组成部分：
•主机箱
•电源单元
•EMx板卡
•风机及滤网单元
•功能板卡
硬件单元排布如图3-2-1所示。
图3-21EMB5116槽位框图
表3-21EMB5116结构表
单板英文简称
单板英文全称
单板中文全称
BPOA
BasebandProcessingOnlyBoardAType
基带处理A型板
BPOE
BasebandProcessingOnlyBoardEType
基带处理E型板
BPOF
BasebandProcessingOnlyBoardFType
基带处理F型板
BPIA
BasebandProcessing&IrInterfaceBoardAType
基带处理和Ir接口A型板
SCTA
SwitchControl&TransmissionBoardAType
交换控制和传输A型板
ETPD
ExtendTransmissionProcessingBoardDType
扩展传输处理D型板
ETPE
ExtendTransmissionProcessingBoardDType
扩展传输处理E型板
FC
FanControlBoard
风扇控制板
EMA
EnvironmentMonitorBoardAType
环境监控A型板
EMD
EnvironmentMonitorBoardDType
环境监控D型板
PSA
PowerSupplyBoardAType
电源A型板
PSC
PowerSupplyBoardCType
电源C型板
CBP
CommonBackplane
通用背板
•网管操作和OMT创建小区
无线操作维护中心OMC-R（OperationandMaintenanceCenter-Radio）是整个TD-SCDMARAN的操作维护管理系统，提供对TD-SCDMARAN系统的网络设备RNC、NodeB以及OMC-R自身的操作维护，提供包括配置管理、告警管理、性能管理、软件管理、日志管理、安全管理等功能；在系统开通过程中能够对网络设备进行数据配置，在系统运行过程中能够监控网络的运行状况和质量，并提供系统软件和数据升级功能；OMC-R向上级网管提供了支持3GPP32标准的Corba接口，支持上级网管中心需要的功能。
•介绍网管操作系统（实验老师讲解）
•OMT上创建基站
操作维护系统提供对TD-SCDMARAN系统的网络设备RNC、NodeB网元的管理和维护。
NodeB的逻辑资源（如信道，小区等）由RNC拥有，但在NodeB中实现，因而在RNC和NodeB之间需要通过Iub接口进行信息交互，所有支持这些信息交换的消息被归类为逻辑O&M操作。
使用IPOA通道作为Iub接口操作维护的专用通道，使得NodeB能够自动建立操作维护通道，实现自动加载程序与数据等维护功能，实现NodeB开工无须人工干预,从而较大程度地改善了整个网络的可维护性，节约了运行维护成本，提高了运行维护质量，给网络运营商的运行维护带来较大的方便。
下面是IPOA通道建立过程的描述：
•NodeB在默认的通道上向RNC申请建立专用IPOA通道和申请IP地址，如果在定时器超时后（定时器的取值应可配置），没有收到RNC的响应，则一直重复发送该消息，直至申请成功。
•RNC分配相应的PVC和IP地址，并在默认的通道上向NodeB发送响应。
•NodeB完成PVC和IP的对应关系的绑定。
•NodeB通过专用IPOA通道，使用FTP从FTP_server下载相关软件、配置文件。
之后，NodeB启动下载的软件，并使用下载的配置文件完成对软件的初始配置。
并上报初始化结果（可选）、初值配置结果。
•专用IPOA建立成功后，启动专用IPOA通道监测过程。
在一定的时间内（定时器可配置），RNC通过SNMP对NodeB中的MIB变量进行配置；定时器超时或配置完成后，该过程终止。
操作维护的消息类型包括get、set、modify三类。
本试验创建基站、小区属于set类消息。
相关查询操作属于get消息。
如果参数需要变更，属于modify消息。
其消息流见下图：
配置管理信息查询消息流图如下图3-3-1：
完成OMC-R/RNCOM对NodeB系统的配置信息进行查询。
图3-3-1置管理信息查询消息时序图
配置NodeB的消息时序图如下图3-3-2：
完成对NodeB的系统配置信息的设置。
图3-3-2配置管理信息配置消息时序图
NodeB配置变更上报流程，完成功能：
当NodeB的配置参数值发生变化时，NodeB的OM向RNCOM/OMC-R发送配置变更消息，以保证各管理配置信息的一致性。
图3-3-3变更上报消息时序图
•移动通信业务的建立与体验
TD-SCDMA系统的网络结构如下图所示，可分为无线接入网（UTRAN）和核心网（CN）两部分。
无线接入网部分包括用户终端（UE）,基站（NodeB）和无线网络控制器（RNC）。
RNC和NodeB之间的接口称为Iub接口。
RNC与CN之间的接口称为Iu接口。
•一个基本的MOC（TDUE与固定电话之间的通信）信令流程如下图3-4-1和3-4-2所示：
图3-4-1MOCsuccessandfixedphonerelease
图3-4-2
•流程解释
•RRC连接的建立
•在UE发起RRCCONNECTIONREQUEST之前，首先要建立NODEB与UE之间的上行同步，以此来确定UE向NODEB发送的时隙，UE向NODEB发送上行同步码（SYNC-UL）,以此建立NODEB与RNC的上行同步。
•RRCConnectionRequest：
UE在上行CCCH上发送一个RRCConnectionRequest消息，请求建立一条RRC连接。
该消息通过RACH信道传输到RNC。
•RNC收到UE的消息后，决定在专用信道上建立RRC连接，RNC向NodeB发送RadioLinkSetupRequest消息，请求NodeB分配RRC连接所需要的特定无线链路资源。
NODEB接收到RNC的消息后向RNC回复RadioLinkSetupResponse。
RNC依照ALCAP协议发起Iub接口用户面传输承载的建立（ERQ），用于承载RRC信令的ATM连接（该消息中带有AAL2的地址信息）。
NODEB在收到后回应ECF。
RNC向NODEB发送DownlinkSynchronization控制帧，要求为Iub数据传输承载建立同步，NODEB回应UplinkSynchronization.。
RNC与NODEB间的专用信道DCH建立完成。
•RNC在FACH信道上发送RRCConnectionSetup消息给UE。
UE在收到消息后向NODEB发送突发数据（5555）建立UE与NODEB间的上行同步，此时NODEB得知空口的上行同步完成。
NODEB向UE发送下行突发数据建立NODEB与UE的下行同步（以后UE与NODEB通过突发数据保持同步）。
当空口下行同步完成后，NODEB向RNC发送RADIOLINKRESTORATIONINDICATION消息告诉RNC已完成Uu口的上行链路同步，空口建立完成。
•UE在DCCH上发送RRCConnectionSetupComplete消息给RNC，RRC连接建立完成。
UE与RNC之间的DCH专用信道建立完成。
•NAS连接建立
•RRC连接建立以后，UE在DCCH上给RNC发送一条InitialDirectTransfer（CMServiceRequest）消息，请求MM连接（该消息中带有请求的业务类型，用户标识，CKSN等信元）。
•RNC发起初始到CN的信令连接，并发送一条RANAP消息InitialUEMessage给CN，通知CN关于UE请求的业务，该消息中包含ConnectionRequest（CR）信元以建立SCCP连接，以及CMServiceRequest.
•CN发送SCCP消息ConnectionConfirm（CC）到RNC,RN与CN间的SCCP连接建立完成。
•如果不进行鉴权，CN发送MM:
CMServiceAccept消息，如果进行鉴权，则无该消息，启动鉴权流程。
CN发送RANAP消息DirectTransfer消息给RNC，该消息中携带MM层消息：
CMServiceAccept。
•RNC在收到CN发来的消息后将消息透明的传给UE,即发送RRC消息：
DownlinkDirectTransfer.该消息中含有MM层消息：
CMServiceAccept。
CN与UE之间的MM层连接建立完成。
•CN向RNC发送RANAP：
CommandID消息，CN将用户的IMSI号码告知RNC。
•UE向RNC发送RRCUplinkDirectTransfer：
CC：
Setup,携带被叫用户号码以及支持的编解码列表。
•RNC收到消息后向CN透明传输该消息（RANAP:
DirectTransfer）。
CN收到该消息后，呼叫控制实体分析SETUP带上来的呼叫信息，如果呼叫信息和请求的服务可用，回应RNCRANAP消息DirectTransfer：
callproceeding给RNC。
•RNC向UE透明传输RRC消息DownlinkDirectTransfer：
callproceeding。
UE与RNC间的CC连接建立完成。
•RAB的建立
•CN向RNC发送RANAP消息RadioAccessBearerAssignmentRequest，发起RAB建立过程。
•RNC依照ALCAP协议建立IuB数据传输承载，并利用AAL2绑定标识将Iu数据传输承载和无线接入承载绑定在一起。
•RNC向NODEB发送NBAP的RadioLinkReconfigurationPrepare消息，要求NODEB准备无线链路的重配置。
•NODEB回应RNCNBAP消息RadioLinkReconfigurationReady,NodeB配置资源并通知RNC准备完毕。
•RNC使用ALCAP协议发起Iub接口用户面传输承载的建立（ERQ），NODEB在收到该消息后回应ECF。
（图中未给出：
NodeB和RNC通过DownlinkSynchronisation和UplinkSynchronistionDCH-FP帧为Iub数据传输承载建立同步关系）。
•RNC向NODEB发送NBAP消息RadioLinkReconfigurationCommit。
RNC与NODEB间的无线链路重配置完成。
•RNC向UE发送RRC的RadioBearerSetup消息，建立无线链路承载，UE回应RNCRRC消息RadioBearerSetupComplete。
RNC与UE间的无线链路重配置完成。
UE和NODEB的无线链路重配置是同步完成的。
RNC向NODEB与UE发送无线链路重配置消息，使原先的传输信令的信道变为传输信令＋业务的信道。
RNC将重配置信息先发给NODEB，NODEB收到后先不改变老配置，用旧的链路给UE发送链路重新配置的消息，UE接收到该消息后，与NODEB一起在同一时间点上同时转换为新的链路，至此RNC到NODEB间的链路重配置完成。
）
•RNC发起到CN的IUUP初始化：
RNC发送INITIALISATION消息，携带RFCI以及IUUPModeversion信元。
CN收到INITIAL消息，保存RFCI信息，从请求的版本中选择支持的版本，发送INITIALACK.
•RNC发送RANAP消息RadioAccessBearerAssignmentResponse给CN，RAN建立完成。
后续流程为振铃，在电话接通，挂断后，将进行拆链的过程，连接的释放也是从高到低进行的。
首先进行NAS连接的释放，然后再进行RRC连接的释放。
在有专用承载的情况下，先释放Iu口（RNC），保留Iub口；如果先释放了Iub口，可以通过公共信道释放RNC。
例如在CELL-PCH和CELL-FACH情况下（RRC存在，但没有专用信道，通过公用信道传输），此时专用信道已经释放。
对于PS域业务，在UE建立RRC连接后则要通过初试直传建立传输NAS消息的信令连接，最后建立RAB。
对于视频通话，它是CS64K的承载业务，占用无线资源较多，需要网络侧开通允许接入的情况下才可使用。
•实验内容和步骤
•设备认知
实验老师介绍和学生观察相结合。
•网管操作和OMT创建小区
•实验老师介绍网管操作系统，使学生对操作系统有初步的了解
•OMT创建小区
OMT创建小区
实验内容：
OMT上创建逻辑小区
实验步骤：
•增加一个R4小区
选择逻辑基站—小区集—右键选择快速创建小区
•第一步：
•小区基本信息：
小区标识（CellId）：
同一个RNC中的CellId配置值要求不能重复；
小区参数标识（CellParameterId）：
小区参数标识ID唯一标识了小区中的一组参数：
下行同步序列SYNC-DL、上行同步序列SYNC-ULsequences、扰码、midamble码；
•小区特性：
主频段时隙转换点：
3（说明小区时隙为2上4下，一般为2上4下）；
其他频段时隙转换点：
可以与主频段不一致；
•HSDPA特性：
非HSDPA小区（可根据需要选择：
HSDPA小区或混合DPA小区，这里我们选择非HSDPA小区是因为我们要创建一个R4小区）；
•HSUPA特性：
不支持HSUPA小区（可根据需要选择支持HSUPA小区，这里我们选择不支持HSUPA小区是因为我们要创建一个R4小区）；
•位置区信息：
位置区代码：
由RNC全局参数决定（实验室环境与RNC一致：
比如RNC2，
那么就是2）；
路由区代码：
由RNC全局参数决定（实验室环境与RNC一致：
比如RNC2，
那么就是2）；
服务区代码：
实验室环境为107；
UPA有效数：
1（固定）；
其他信息默认，然后选择下一步
•第二步：
根据需要选择辅载波的数量；
主载波上行时隙至少要选择一个PRACH；
然后选择下一步；
•第三步：
信道功率信息和UpPCH信道功率信息选择默认即可，这些数值在创建完小区之后，根据需要是可以修改的；
选择完成，一个R4小区创建完毕。
•删除逻辑小区
选择要删除的逻辑小区，右键选择小区批删除
•移动通信业务的建立与体验
实验内容：
•拨打CS业务（12.2K）
•PS业务（384K，256k、128k、64k、32k）体验
•CS与PS业务组合体验
•视频业务体验
实验步骤：
•搭建测试环境
•使用OMCR激活小区
•R4终端开机驻留到小区后，拨打固定电话，在LDT查看信令流程
•使用数据卡连接到网络并激活PDP，观察PS业务与CS业务信令流程的不同之处。
如果连接Internet网络可以尝试迅雷下载、收发邮件及qq聊天等冲浪体验。
并分别建立（384K，256k、128k、64k、32k）等不同承载，比较其上业务速率体验。
•使用两个R4终端建立语音业务，业务保持过程中用其中一个终端同时激活32KPS业务。
观察语音业务是否继续保持，并可以浏览网页。
•实验小结
要求提交一个篇实验小结报告。
主要内容包括：
•对主要移动通信设备的硬件结构的初步认识
•网管操作系统的作用？
创建R4小区遇到的问题或困难？
如何解决？
•描述不同速率PS业务体验与体会。
•描述组合业务保持过程语音及数据速率体验与体会。
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