Процедуры сигнализации utran
 Скачать 462.65 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет» Физический факультет Магистерская программа 03.04.03 «Радиофизика» ДОКЛАД НА ТЕМУ «ПРОЦЕДУРЫ СИГНАЛИЗАЦИИ UTRAN» Подготовила: студент 1 курса магистратуры Соколова Владлена Дмитриевна Преподаватель: к. ф.-м.н. Крутиев С. В. г. Ростов-на-Дону 2020 г. ОглавлениеВВЕДЕНИЕ 3 1.Каналы и протоколы сети UTRAN 4 2.Протоколы прикладного уровня сети радиодоступа (RANAP) 4 3.Прикладной протокол взаимодействия базовых станций (NBAP) 6 4.Процедуры и сообщения прикладной подсистемы радиосети 7 5.Нотация сигнальных процедур 9 6.Процедура широковещательной передачи информации 9 7.Процедуры оповещения (paging) 10 8.Установление сигнального канала для передачи с помощью системы, не разделенной на уровни (NAS — Non-Access Stratum) 12 9.Установление соединения RRC с использованием специализированного канала (DCH) 14 Список литературы 16 ВВЕДЕНИЕUTRAN (UMTS Terrestrial radio access network) – наземная сеть радиодоступа стандарта UMTS. Представляет собой совокупность сетевых элементов, обеспечивающих доступ абонентов к услугам сотовой связи. Главной задачей UTRAN является установление соединений между UE c одной стороны и CN или пакетной сетью - с другой.  Рис. 1. Сеть UTRAN Основными элементами UTRAN являются контроллер базовых станций RNC (Radio Network Controller) и сами базовые станции NodeB. Основной задачей RNC является управление радиоресурсами на интерфейсе между UE и NodeB, а также обработка сигнализации и управление соединениями на интерфейсах к соседним элементам (MSC и NodeB). В основные функции NodeB входит преобразование сигнала, поступающего от RNC в высокочастотный сигнал и передача его в нужные области пространства - соты. Интерфейс (связь) между NodeB и RNC может быть организована на различных транспортных технологиях: радиорелейная линия связи (РРЛ), волоконно оптическая линия связи (ВОЛС), проводная линия связи. Но самым распространенным способом является все же первый. Это связано с низкой стоимостью оборудования и высокой скоростью развертывания РРЛ-пролетов, по сравнению с линиями связи других видов. Однако этот вид связи обладает существенным недостатком – зависимостью от погодных условий. Поэтому на особо ответственных участках все же предпочитают использовать ВОЛС [1]. Каналы и протоколы сети UTRANПо сравнению с системой GSM, система UMTS имеет много дополнительных возможностей по управлению соединениями и услугами. Это объясняется в первую очередь: наличием дополнительных каналов между RNC (контроллерами управления радиосетью) по интерфейсу Iub; возможностью одновременной работы UE с несколькими узлами B (BTS). Кроме того, добавляются процедуры взаимодействия с существующей сетью GSM. Поэтому количество возможных процедур велико. Рассмотрим только некоторые. На рис. 2 показано соотношение между уровнями протоколов и логическими каналами. Состав сигналов каждого набора прикладного уровня приведен в табл. 1–3.  Рис. 2. Каналы и протоколы UE и URTRAN (плоскость управления): а) в режиме «свободно»; б) в режиме «соединение» Протоколы прикладного уровня сети радиодоступа (RANAP)Протокол прикладного уровня сети радиодоступа RANAP (RAN Application) - сигнальный протокол уровня радиосети в интерфейсе Iub, управляет сигнализацией и установлением каналов туннельной проводки (GTP - GPRS Tunneling Protocol), т. е. каналов прозрачной передачи данных между RNC, узлом обслуживания с поддержкой GPRS (3G-SGSN), а также сигнализацией и установлением каналов сигнализации для 3G MSC. Он задает канал сигнализации, чтобы прозрачно передать сообщения между UE и базовой сетью (CN). Протокол RANAP обеспечивает радиосредствам и службам RNS процедуры для доступа, а также для перехода к другой станции. RANAP отвечает за три типа услуг: общие услуги управления; услуги уведомления; специализированные услуги управления. Процедуры и сообщения прикладного уровня сети доступа (RANAP) показаны в табл. 1. Таблица 1. Процедуры и сообщения прикладного уровня сети доступа (RANAP)
Прикладной протокол взаимодействия базовых станций (NBAP)Протокол прикладной подсистемы базовых станций (NBAP — Network Base Station Application) используется для работы по интерфейсу Iur. Он включает в себя общие и специализированные процедуры, охватывая процедуры для широковещательного распределения информации, запроса, установления, завершения и управления логическими ресурсами. Подобно большинству протоколов, основанных на нотации абстрактного синтаксиса 1 (Abstract Syntax Notation One), протокол NBAP может передавать много типов сообщений, которые доставляют большой объем данных. Заголовок протокола NBAP выглядит следующим образом. Каждый PDU NBAP имеет уникальный формат заголовка, который содержит некоторое число полей. Ниже приводится пример первоначального PDU NBAP.  Рис. 3. Первоначальное сообщение NBAP Протокол реализован с использованием правил нотации абстрактного синтаксиса 1— ASN.1. Обозначения в формате следующие. Тип NBAP PDU. Тип передаваемого протокольного блока данных. Процедура ID. Процедура ID должна использоваться при диагностике как часть процедуры обнаружения ошибки (Error Indication). Код процедуры. Вместе с полем «тип протокольного блока данных» уникально идентифицируют передаваемое сообщение. Дискриминатор сообщения. Это поле необходимо, чтобы задать различия между специализированными и общими (обычными) сообщениями NBAP. Переход ID. Переход ID используется, чтобы связать все сообщения, принадлежащие одной и той же процедуре. Процедуры и сообщения прикладной подсистемы базовой станции (NBAP) показаны в табл. 2. Таблица 2. Процедуры и сообщения прикладной подсистемы базовой станции (NBAP)
Процедуры и сообщения прикладной подсистемы радиосетиПроцедуры прикладной подсистемы радиосети (RNSAP — Radio Network System Application) разделяются на 3 модуля: управления мобильностью; управления по каналу DCH (Dedicated transport CHannel); глобальных процедур. Модули базовых процедур управления мобильностью содержат процедуры, используемые при перемещении внутри сети UTRAN, и управляют транспортными потоками данных по интерфейсу Iur. DCH-процедуры используются для обработки сообщений, поступающих по DCH каналам между двумя RNS по интерфейсу Iur. Модуль глобальных процедур содержит процедуры, не относящиеся к специфике UE. Эти процедуры, в отличие от упомянутых выше, работают по принципу «процесс — процесс». Заголовок RNSAP имеет вид, представленный на рис. 4, а процедуры и сообщения приведены в табл. 3.  Рис. 4. Формат RNSAP Тип сообщения указывает на модули, перечисленные выше. Идентификатор сообщения указывает процедуры согласно табл. 3. Процедуры сигнализации изложены в основном документе 3GPP. Описание процедур не является стандартом или типовым примером, но показывает некоторую технику обмена сигналами и действий в процессе обслуживания заявок пользователей. Таблица 3. Процедуры и сообщения прикладной подсистемы радиосети (RNSAP)
Нотация сигнальных процедурПриводимые ниже сигнальные процедуры показывают последовательность взаимодействия протоколов на различных узлах. Для изображения этих процедур применяются правила «Диаграммы обмена последовательностями». Они состоят в следующем: сообщениями обмениваются только узлы, т. е. передатчик и приемник сообщений не представляют собой объекты протокола (программы); объекты протокола указаны внутри графических узлов, из которых посылаются сообщения, и графически представлены эллипсами, содержащими имя протокола этого объекта; каждое сообщение пронумеровано, чтобы ниже рисунка можно было дать пояснения в порядке этой нумерации; параметры сообщений могут быть при необходимости указаны; передача по отдельному сигнальному каналу указана сплошной стрелкой; передача по каналу внутри информационного канала показана штриховой линией; описание сложных действий показывается в прямоугольнике в виде имени этого набора действий; установление и освобождение интерфейсов Iub/Iur транспортных средств переноса данных (DTB — Data Transport Bearer) с помощью прикладного протокола управления звеном данных ALCAP показано специальной фигурой; транспортный канал, используемый в протоколе доступа, или логический канал, используемый в RLC или RRC, может быть указан перед сообщением. Эти правила необходимо иметь в виду при дальнейшем анализе диаграмм рассматриваемых процедур. Процедура широковещательной передачи информацииЭта процедура глобальная, т.е. относится ко всем элементам сети. Диаграмма приведена на рис. 5.  Рис. 5. Пример диаграммы обмена сигналами в процедуре широковещательной передачи информации На рисунке показан принцип рассылки широковещательных сообщений от базового узла (CN). Широковещательная информация, обозначенная на рисунке как системная, передается на управляющий RNC (CRNC). Далее она пересылается на определенный узел B. Этот узел определяет, что информация является широковещательной, и передает ее далее всем UE в управляемой соте (на рис.5 — трем UE). Процедуры оповещения (paging)В этом разделе рассматриваются примеры двух процедур (рис. 6, 7): оповещение свободного UE; оповещение UE, имеющего соединение. Первая процедура заключается в том, что станция запрашивает свободный UE. Этот вызов с номером абонента передается управляемым сотам. Требуемый UE устанавливает сигнальное соединение, после чего базовый узел может начать конкретное взаимодействие. Пример такой процедуры — входящий вызов.  Рис. 6. Пример диаграммы обмена сигналами в процедуре оповещения (Paging) при свободном UE Рассмотрим первую из этих процедур — оповещение (Paging) для UE на уровне управления радиоресурсом (RRC) в режиме «свободно». Основная сеть (CN) инициирует оповещение UE в зоне нахождения (LA — Location Area), охватывающей два RNC, то есть RNC1 и RNC2, c помощью сообщения RANAP (прикладного уровня сети доступа). Параметры сообщения: идентификатор UE, тип сообщения — оповещение (широковещательная передача вызова). Оповещение (paging). RNC1 и RNC2 передают это сообщение с помощью NBAP (прикладной подсистемы базовой станции) к соответствующим узлам B (например, узел B 1.1, узел B 2.1). Параметры: идентификатор UE. Оповещение UE, выполняемое в соте 1. Прямоугольник показывает, что проводятся сложные действия, в частности, выбор канала и подготовка к приему соединения. Параметры: идентификатор UE. Оповещение UE, выполняемое в соте 2. Прямоугольник показывает, что проводятся сложные действия, в частности, выбор канала и подготовка к приему соединения. UE выбирает сообщение оповещения, например, от RNC1, и начинает процедуру установления сигнального канала для передачи с помощью системы, не разделенной на уровни (NAS — NonAccess Stratum). Теперь по установленному сигнальному каналу может идти передача сообщений. Рассмотрим вторую процедуру — оповещение для UE, имеющего соединение на уровне управления радиоресурсом RRC (рис. 7). В этом случае для передачи широковещательного сообщения используется выделенный канал управления (DCCH — Dedicated Control Channel). Процедура применяется, например, при подготовке работы со службой коротких сообщений (SMS — Short Message Service).  Рис. 7. Пример процедуры оповещения UE на уровне управления радиоресурсом ресурсом (RRC) в режиме, когда процедуру координирует UTRAN и имеется готовое соединение Основная сеть инициирует оповещение UE c помощью сообщения RANAP (прикладного уровня сети доступа). Обслуживающий RNC (SRNC) передает сообщение с помощью уже установленного канала выделенного канала управления - DCCH (Dedicated Control Channel), используя протоколы уровня управления. Установление сигнального канала для передачи с помощью системы, не разделенной на уровни (NAS — Non-Access Stratum)Следующие примеры показывают установление сигнального соединения либо от UE, либо от CN через слой NAS. NAS — это слой без доступа (non-access stratum, NAC), информация, переносимая между CN и UE через UTRAN. Установление соединения NAS от UE Этот пример (рис. 8) показывает установление сигнального соединения NAS от UE либо от CN через слой NAS.  Рис. 8. Пример процедуры установления сигнального соединения NAS 1. Установление соединения для работы по протоколу RRS. 2. UE посылает SRNC сообщение Информация о возможностях UE. Параметры: радиовозможности UE (например, максимальное число одновременных радиолиний связи, максимальная мощность передатчика, поддерживаемые типы радиодоступа). Замечание: для ускорения передачи начального сообщения NAS сообщение RRC Информация о возможностях может быть передано на шаге 3, после передачи первоначального сообщения. 3.UE передает SRNC сообщение RRC Прямая передача. Параметры: сообщение "прямая передача" (может содержать, например, сообщение-запрос уровня CM на услугу, запрос на изменение местоположения, вызов сети GSM и.т. д.). Индикатор основной сети указывает номер узла основной сети CN, на которую должно быть отправлено NAS-сообщение. 4. SRNC инициирует установление сигнального соединения к CN и передает RANAP сообщение Первоначальное сообщение UE. Параметры: первоначальное NAS-сообщение (может содержать, например, сообщение-запрос уровня CM на услугу, запрос на изменение местоположения, вызов сети и т. д.). Сигнальное соединение NAS между UE и CN может теперь использоваться для передачи сообщений NAS. Установление соединения RRC с использованием специализированного канала (DCH)Следующие примеры показывают установление соединения RRC с помощью либо специализированного канала (DCH), либо общего транспортного канала. Установление соединения RRC на специализированном канале (DCH) Сначала устанавливается канал DCH (рис. 9). Далее RNC использует канал DCH для создания RRC-соединения, распределения временных номеров радиосети (RNTI) и радиоресурсов RRC-соединения.  Рис. 9. Пример процедуры установления специализированного канала (DCH) и использования его для соединения RRC 1. UE инициирует установление соединения передачей сообщения Запрос на установление соединения RRC по общему каналу управления (CCCH — Common Control Channel). Параметры: идентификатор UE, причина соединения. 2. После выделения и занятия радиоресурса для установления транспортного канала DCH к узлу B (BTS) посылается сообщение Вызов радиосоединения. Параметры: идентификатор соты, тип формата транспортировки, код скремблирования (для FDD), информация о временных слотах (для TDD), пользовательские коды (для TDD), информация об управлении мощностью. 3. Узел B занимает ресурсы, начинает физический прием и посылает Ответ на вызов радиосоединения. Параметры: тип оконечного терминала сигнальной линии, информация адресации на транспортном уровне (адрес AAL2, адреса связи AAL2) для транспортных каналов Iub. 4. SRNC инициирует среду переноса транспортной информации. Для этого он использует прикладную подсистему управления звеном доступа (ALCAP — Access Link ControlApplication Protocol). Этот запрос содержит информацию о связи между транспортной средой доставки AAL2 и каналом DCH. Запрос для установления транспортных каналов Iub подтверждается узлом B. 5. Узел B и SRNC устанавливают синхронизм для транспортных каналов Iub. Затем Узел B начинает передачу (только для FDD). 6. По каналу CCCH посылается сообщение Запрос на установление RRC-соединения от SRNC к UE. Параметры: идентификатор UE, временный сетевой номер радиосети (RNTI), тип формата транспортировки, код скремблирования (для FDD), информация о временных слотах (для TDD), пользовательские коды (для TDD), информация об управлении мощностью. Список литературыСотовая связь. История, стандарты, технологии. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://celnet.ru/UTRAN.php (дата обращения: 09.05.2020). Берлин А. Н. Сотовые системы связи: учебное пособие - Москва: Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ)|Бином. Лаборатория знаний, 2009. |