WCDMA主要信令流程.docx

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WCDMA主要信令流程

WCDMA主要信令流程

华为技术有限公司

2019年9月

WCDMA主要信令流程

1终端开机、搜索网络、选择网络、驻留

流程：

PLMN选择

协议编号

协议名称

参考章节

备注

3GPPTS25.304

UEProceduresinIdleModeandProceduresforCellReselectioninConnectedMode（Release1999）

4GeneraldescriptionofIdlemode

5.1PLMNselectionandreselection

5.2Cellselectionandreselectioninidlemode

1.1概述

终端（UE）开机，UE就停留在空闲模式下，通过非接入层标识如IMSI、TMSI或P-TMSI等标志来区分，它的首要任务就是找到网络PLMN并和网络取得联系。

只有这样，才能获得网络的服务。

UE在选定的PLMN中搜索一个合适的小区，选择该小区以提供服务，并监测该小区的控制信道，这个过程称为小区驻留。

UE在空闲模式下的行为可以细分为PLMN选择和重选，小区的选择和重选和位置登记。

这三个过程之间的关系如下图1所示。

图1空闲模式下的UE

当UE开机后，首先应该选择一个PLMN。

当选中了一个PLMN后，就开始选择属于这个PLMN的小区。

当找到这样的一个小区后，从系统信息（广播）中就可以知道临近小区（neighboringcell）的信息，这样，UE就可以在所有这些小区中选择一个信号最好的小区，驻留下来。

紧接着，UE就会发起位置登记过程（attachorlocationupdate）。

成功后，UE就驻留在这个小区中了。

驻留的作用有4个：

•使UE可以接收PLMN广播的系统信息。

•可以在小区内发起随机接入过程。

•可以接收网络的寻呼。

•可以接收小区广播业务。

当UE驻留在小区中，并登记成功后，随着UE的移动，当前小区和临近小区的信号强度都在不断变化。

UE就要选择一个最合适的小区，这就是小区重选过程。

当UE重选小区，选择了另外一个小区后，发现这个小区属于另外一个LA或者RA，UE就要发起位置更新过程，使网络获得最新的UE的位置信息。

UE通过系统广播信息中的SIB1发现LA或者RA的变化。

如果位置登记或者更新不成功，比如当网络拒绝UE时。

或者当前的PLMN出了覆盖区，UE可以进行PLMN重选，以选择另外一个可用的PLMN。

1.2PLMN选择和重选

PLMN选择和重选的目的是选择一个可用的（就是能提供正常业务的），最好的PLMN。

UE通过什么来达到这一目的呢？

UE会维护一个PLMN列表，这些列表将PLMN按照优先级排列，然后从高优先级向下搜索，找到的自然是最高优先级的PLMN。

另外，PLMN选择和重选的模式有两种，自动和手动。

简而言之，自动选网就是UE按照PLMN的优先级顺序自动的选择一个PLMN，手动选网就是将当前的所有可用网络呈现给用户，将权利给用户，由用户选择一个PLMN。

1.3小区选择和重选

当PLMN选定之后，就要进行小区选择，目的是选择一个属于这个PLMN的信号最好的小区。

首先，如果UE存有这个PLMN的一些相关信息，比如频率，扰码等。

UE就会首先使用这些信息进行小区搜索（Storedinformationcellselection）。

这样就可以较快的找到网络。

因为，大多数情况，UE都是在同一个地点关机和开机，比如晚上关机，早晨开机等等。

这些信息保存在SIM卡中或者在手机的non-volatilememory中。

1.小区选择

小区选择的过程大致如下：

1）小区搜索

小区搜索的目的是找到一个小区，尽管它可能不属于选择的PLMN的。

小区搜索的步骤如下（当然，首先要锁定一个频率）：

通过primarySCH，UE获得时隙同步。

时隙同步后，就要进行帧同步。

帧同步是使用secondarySCH的同步码实现的。

这一过程同时也确定了这个小区的扰码组。

然后，UE通过对扰码组中的每一个扰码在CPICH上相关，直到找到相关结果最大的一个。

这就确定了主扰码。

显然，如果UE已经知道这个小区的一些信息，比如使用哪个频率，甚至主扰码，上述步骤就可以大大加速。

2）读广播信道

UE从上述1）的步骤中获得了PCCPCH的扰码，而PCCPCH的信道码是已知的，在整个UTRAN中是唯一的。

UE就可以读广播信道的信息了。

读到MIB后，UE就可以判断当前找到的PLMN是否就是要找的PLMN，因为在MIB中有PLMNidentity域，如果是，UE就根据MIB中包含的其他SIB的调度信息（schedulinginformation），找到其他的SIB并获得其内容。

如果不是，UE只好再找下一个频率，又要从头开始这个过程（从小区搜索开始）。

如果当前PLMN是UE要找的PLMN，UE读SIB3，取得“Cellselectionandre-selectioninfo”，通过获取这些信息，UE计算是否满足小区驻留标准。

如果满足，则UE认为此小区即为一个suitablecell。

驻留下来，并读其他所需要的系统信息，随后UE将发起位置登记过程。

如果不满足上述条件，UE读SIB11，获取邻区消息，这样UE就可以算出并判断邻区是否满足小区选择驻留标准。

如果UE发现了任何一个邻区满足小区驻留标准，UE就驻留在此小区中，并读其他所需要的系统信息，随后UE将发起位置登记过程。

如果UE发现没有一个小区满足小区驻留标准。

UE就认为没有覆盖，就会继续PLMN选择和重选过程。

2.小区重选

UE在空闲模式下，要随时监测当前小区和邻区的信号质量，以选择一个最好的小区提供服务。

这就是小区重选过程（cellreselection）。

如果在Treselection时间内，小区重选条件得到满足，UE就选择这个小区，驻留下来，读它的广播消息。

小区重选结束。

3.离开连接模式的小区选择

当UE从连接模式回到空闲模式时，要做小区选择，以找一个合适的小区（suitablecell）。

这个选择过程和普通的小区选择过程是一样的。

不过此时候选小区就是连接模式时用到的小区。

如果在这些小区中找不到合适的小区，应该使用storedinformationcellselection。

2

电路域基本业务流程

流程：

UE主被叫流程

协议编号

协议名称

参考章节

备注

3GPPTS25.413

RANAP

ITU-TQ.76X

ISUP

3GPPTS29.002

MAP

3GPPTS23.018

Basiccallhandling;

Technicalrealization

5.1InformationflowforanMOcall13

5.2InformationflowforretrievalofrouteinginformationforanMTcall16

5.3InformationflowforanMTcall

3GPPTS23.108

Mobileradiointerfacelayer3specification,

CoreNetworkProtocols-Stage2

7.3.2Mobileoriginatingcallestablishment

7.3.3Mobileterminatingcallestablishment

3GPPTS24.008

Mobileradiointerfacelayer3specification;

CoreNetworkProtocols-Stage3

流程：

SMS流程（MO/MT）

3GPPTS23.040

TechnicalrealizationoftheShortMessageService（SMS）;

3GPPTS24.011

Point-to-Point（PP）ShortMessageService（SMS）SupportonMobileRadioInterface

AnnexA（informative）:

Arrowdiagrams

流程：

可视电话回落流程

华为专利

电路域多媒体业务回退到语音业务的实现方法

华为专利

通话当中的多媒体业务回退到语音业务的实现方法

2.1UE主叫流程

当UE想发起一个呼叫时，UE要使用无线接口信令与网络建立通信，并发送一个包含有被叫用户号码的消息，即Iu接口上的SETUP消息。

CN将建立一个到该UE的通信信道，并使用取到的被叫方UERN创建一个IAM/IAI消息发送到被叫方（值得注意的是本局内呼叫无IAM/IAI，该消息只存在于E接口）。

1）UE与RNC之间RRC连接建立；

2）UE向CN发初始服务请求消息CMSERVICEREQUEST。

3）网络将发起鉴权和加密过程。

4）在发送SECURITYMODECOMPLETE消息之后，UE通过发送SETUP消息给移动台而发起呼叫的建立过程。

5）网络将回CALLPROCEEDING消息。

6）对于早指配，在网络发起固定网络的呼叫建立之前要为UE分配一个通信信道。

7）当被叫振铃时，网络收到被叫的振玲消息ALERTING以后，则要向主叫UE发一个ALERTING消息，同时给主叫送回铃音。

8）当被叫方应答后，将发送一个CONNECT消息给网络，网络再将其传给主叫侧。

9）当从主叫UE回CONNECTACKNOWLEDGE消息之后即完成了呼叫建立的过程。

10）通话过程结束后，若PSTN被叫先挂机，VMSC收到PSTN的REL信令后，向UE发送DISCONNECT消息发起释放流程。

2.2

UE被叫

移动终止呼叫用于移动用户做被叫时的情况，此时由网络发起呼叫的建立过程。

若CN收到IAM/IAI消息或在本局内取到MSRN以后，如果允许该到来的呼叫建立，则CN要使用无线接口信令寻呼UE。

当UE以PAGINGRESPONSE消息回应，CN收到后即建立一个到UE的通信信道。

1）PSTN呼叫UE，呼叫从GMSC入口。

GMSC通过HLR查询UE当前VMSC号码；并将呼叫转接给VMSC；

2）VMSC向RNS发送一个PAGING消息，RNS在寻呼信道上广播该寻呼消息。

3）被叫UE监测到该寻呼，发起与RNS之间的RRC连接建立过程；

4）然后UE将在该信令信道（RRC连接）上发送一个寻呼响应消息，CN收到UE的寻呼响应消息后，将发起鉴权和加密的安全过程（请注意这两个安全过程是可选的，可以由MAP功能流程进行配置）。

5）CN将发送SETUP消息给RNS，该消息中包含有该呼叫的承载能力及发起此次呼叫的主叫号码。

6）当UE从RNS接收到SETUP消息，它将回应一个CALLCONFIRMED消息。

如果协商的承载能力参数有变化，则该消息中要包含有承载能力信息。

7）当CN从RNS接收到CALLCONFIRMED消息时，CN将向RNS发送RABASSIGNMENTREQ消息要求进行无线信道的指配，RNS将通过向UE发指配消息命令UE调节到一个指定的通信信道上，UE调到指定的信道上之后，将向RNS发送指配完成消息。

8）RNS向CN发RABASSIGNMENTRESPONSE消息。

9）UE发送ALERTING消息指示被叫用户振铃。

10）当被叫用户应答时，被叫UE将发送一个CONNECT消息经过RNS到CN，

11）CN将给UE回应CONNECTACKNOWLEDGE消息，呼叫建立过程结束。

12）通话过程结束后，若PSTN主叫先挂机，VMSC收到PSTN的REL信令后，向UE发送DISCONNECT消息发起释放流程。

2.3

CS64K可视电话业务流程

2.3.1普通CS64K可视电话业务

参考语音呼叫流程。

2.3.2接入时对方手机不支持或所在网络不支持（通话建立过程中）

（1）WCDMA主叫用户发起呼叫请求，SETUP消息中携带两个承载能力参数（BC），BC1是多媒体承载，BC2是语音承载，表示多媒体业务优先；

（2）3GMSC向被叫HLR发送路由信息请求消息SRI，其中承载参数是多媒体；

（3）被叫HLR检查被叫用户的签约情况，如果用户已签约多媒体业务，HLR向被叫MSC发送漫游号码请求消息PRN，携带承载参数是多媒体；

（4）被叫MSC检查PRN消息中的承载参数，如果MSC是2GMSC，则不能识别消息中的多媒体参数，如果MSC已升级成3G/2GMSC，则判断被叫用户所在网络是2G还是3G接入网，如果是2G接入网，则不支持多媒体业务，向HLR返回失败响应，原因值是承载业务不支持（BearerServiceNotProvisioned），或者功能不支持（FacilityNotSupported）；

（5）HLR向主叫MSC返回路由信息失败响应，其原因值与被叫MSC返回的漫游号码失败响应PRN消息中的原因值一致；

（6）主叫MSC收到路由信息失败响应后，再次向被叫HLR发送路由信息请求消息SRI，其中承载参数是语音；

（5）被叫HLR检查被叫用户的签约情况，如果允许语音业务，HLR向被叫MSC发送漫游号码请求消息PRN，其中承载参数是语音；

（6）被叫MSC向HLR发送漫游号码响应消息，携带被叫用户的漫游号码；

（7）HLR向主叫MSC发送路由信息响应消息，携带被叫用户的漫游号码；

（8）主叫MSC收到被叫漫游号码后，向被叫MSC发起初始地址消息IAM，开始正常的ISUP局间语音呼叫流程，建立主叫和被叫之间的语音通讯。

（9）主叫MSC向主叫UE返回呼叫确认消息，携带承载参数是语音。

2.3.3通话过程中一方网络不支持，话音回落（通话过程中回落）

此种情况是在可视电话通话过程中，一方因为需要切换到GSM网络，导致可视电话向话音回落。

注意：

需要在系统间切换时出切换话单，便于精确计费——前半段按照可视电话收费，后半段按照语音电话收费。

1）终端会发起“系统间切换”请求消息。

3GMSC在收到此切换请求消息后，给通话双方都发送Modify指令；如果通话的另一端在它局MSC，则通过ISUP信令的Modify操作，对对端用户进行修改；

2）在Modify消息将多媒体可视电话回退到语音通话后，完全按照语音的系统间切换过程进行切换。

3）归纳成一句话：

检测到系统间切换请求后，先在WCDMA网络内把可视电话回落到语音；然后按照正常的语音的系统间切换流程进行系统间切换。

2.4

MOSMS流程

:

Operationinvocationormessagetransfer

:

Successfuloperationinvocationormessagetransferincludingreport

NOTE1）:

Describedin[12]and3GTS29.002[15].

NOTE2）:

ThisoperationisnotusedbytheSGSN.

2.5

MTSMS业务流程

NOTE1）:

ThisoperationisnotusedbytheSGSN.

3PS基本业务流程

流程：

PSPDP激活、去活流程

协议编号

协议名称

参考章节

备注

3GPPTS25.413

RANAP

3GPPTS24.008

Mobileradiointerfacelayer3specification;

CoreNetworkProtocols-Stage3

3GPPTS23.060

GeneralPacketRadioService（GPRS）Servicedescription;Stage2

9.2PDPContextActivation,Modification,Deactivation,andPreservationFunctions

3GPPTS29.060

GeneralPacketRadioService（GPRS）;GPRSTunnellingProtocol（GTP）acrosstheGnandGpinterface

PS域为WCDMA业务提供分组方式的承载，可以支撑应用层WAP/JAVA/MMS/STREAMING等各种业务。

因此这些业务在承载层上的处理流程是完全相同的，信令流程请参见基本流程部分的内容，QoS协商过程请参见本节后面的专门描述。

3.1UE发起的PDP激活/去活流程

Figure 1:

PDPContextActivationProcedureforUMTS

Figure 2:

PDPContextDeactivationInitiatedbyMSProcedureforUMTS

1.UE通过初始消息，与网络侧建立连接；

2.UE主动发起PDP激活流程，其中伴随着RAB指配（建立）流程；

3.PDP上下文激活之后，开始用户面的业务数据传递过程；

4.用户业务处理完毕，UE发起PDP去活流程；

5.如果该Iu信令连接上只有一个RABID，则释放Iu连接；

否则，只需要通过RAB指配流程释放与该PDP相关的RABID即可；

3.2WAP

WAP工作模型类似WEB的工作模型（如下图）：

移动终端发出请求并且携带有各种参数（URL等），网关通过解析，发出相应的请求到Web服务器上，服务器通过检索参数生成相应的结果，返回给代理网关，网关进行解码、编码，把结果送回给移动终端，一个会话过程就结束了。

WAP工作模型示意图

WAP网关是WAP系统中的关键设备，它位于无线网络和Internet/Intranet网络之间，需要实现WAP协议（WML、WSP、WTP和WDP）和WWW协议（HTML、HTTP和TCP/IP）之间的转换。

3.3JAVA

手机JAVA业务主要基于J2ME（Java2MicroEdition）协议。

J2ME平台的KJAVA下载过程如下图所示：

KJAVA应用的下载过程，是一个基于HTTP的信息交互过程：

（1）End-User使用Download-Agent访问Download-Server，得到可供下载的KJAVA应用包列表。

（2）Download-Agent得到的下载列表项是ApplicationDescriptor的URL，End-User选择其中一项后，就得到一个ApplicationDescriptor文件。

根据ApplicationDescriptor中的信息，Download-Agent决定是否可以安装该KJAVA应用软件，之后提示用户确认是否执行下载。

（3）用户确认要下载后，Download-Agent使用ApplicationDescriptor中包含的MIDlet-Jar-URL从网络中下载文件。

在收到下载JAR文件的请求时，Download-Server可以返回状态码，要求用户输入用户名和口令。

（4）Download-Agent下载文件成功后，对其进行校验，校验失败后需要返回失败报告，否则进行安装，安装成功后需要返回成功报告。

（5）Download-Server对Download-Agent有一个确认响应，以结束HTTP会话。

3.4MMS

MMS是非实时多媒体消息业务，属于第三代消息系统。

MMS业务环境（MMSE）包含所有必须的业务单元，如传送，存储，通知功能，这些业务单元可以在一个网络内，也可以分散在不同网络中，在图中为虚线所示范围。

MMS体系结构

如上图，MMS体系结构中的各个网元的介绍如下：

MMS用户代理（MMSUserAgent）：

即用户设备上的MMS功能部分。

MMS中继（MMSRelay）：

MMS中继在MMS用户代理和MMS服务器之间充当桥梁的作用，能够消除不同服务器、不同网络之间的差别。

MMS服务器（MMSServer）：

MMS服务器负责存储、处理消息。

在一个MMSE中可以包含多个MMS服务器，比如：

MMS-Server，E-MailServer，SMSServer，FAXServer等。

MMS用户数据库：

由MMS签约信息库（MMSSubscriptionDatabase）、MMS描述信息库（MMSProfileDatabase）、归属位置寄存器（HLR）组成。

媒体类型转换器（MediaTypeConverters）：

负责各种媒体之间的信息类型的转换，此种实体可以根据情况选择。

MMS流程如下图所示：

MMS流程示意图

3.5STREAMING

流媒体业务主要有三种协议来支持：

H.324协议、H.323协议和SIP协议。

H.324用于电路域，属于CSD范畴；H.323和SIP是以分组域为承载实现流媒体业务的技术标准。

3.5.1基于H.324的流媒体业务

H.324是ITU-T定义的一种通讯协议，用于描述承载在低速率条件下的多媒体终端（支持音频、视频以及承载数据）如何进行通讯，适用于普通电路交换网络。

H.324规定了视频和语音编解码的标准、复用和控制等一整套协议，具体包括H.223,H.245,H.261/H.263和G.723.1等五个相关标准：

负责控制系统的运行，对语音和图象数据压缩和解压缩，进行数据复接--将语音数据、视频数据和其他数据合在一起实时发送出去；在接收端再对这些数据进行分开并解码处理。

H.324协议实现示意图如下所示：

H.324协议实现模型（以终端为例）

3.5.2基于H.323的流媒体业务

H.323协议是ITU-T定义的适用于分组网络的多媒体通信协议。

H.323协议假设基于的分组网络不确保业务的QOS。

H.323协议包括：

H225RAS协议、H.225呼叫信令、H.245多媒体控制协议、H.261和H.263音视编码协议。

H.323协议实现的示意图如下所示：

支持H.323的网络需具备以下几个网元：

网守（GateKeeper）：

网守是H.323系统的一个可选组件，其功能是向H.323端点提供呼叫控制服务,主要由软件来完成有关的管理功能，由软件实现。

H.323网守在系统中必须提供4种基本服务：

1）用户名与地址的翻译；2）会议域的定义与管理；3）许可控制，会议终端的注册、注册和状态显示（RAS消息）；4）带宽控制；5）H.323呼叫的代理。

H.323系统中网守并不是必需的。

多点控制单元（MCU）：

多点控制单元用于支持三个以上端点设备的会议。

在H.323系统中，一个多点控制单元由一个多点控制器（MC）和几个多点处理器（MP）组成，但也可以不包含MP。

MC的主要功