网络结构和接口

UTRAN网络结构如图7-2-1所示。

图7-2-1　UTRAN网络结构

UMTS系统由核心网CN、无线接入网UTRAN和手机终端UE三部分组成。UTRAN由基站控制器RNC和基站Node B组成。

CN通过Iu接口与UTRAN的RNC相连。其中Iu接口又被分为连接到电路交换域的Iu-CS、分组交换域的Iu-PS、广播控制域的Iu-BC。Node B与RNC之间的接口叫作Iub接口。在UTRAN内部，RNC通过Iur接口进行信息交互。Iur接口可以是RNC之间物理上的直接连接，也可以靠通过任何合适传输网络的虚拟连接来实现。Node B与UE之间的接口叫Uu接口。

UTRAN通用协议模型如图7-2-2所示，从图上可以看到，UTRAN层次从水平方向上可以分为传输网络层和无线网络层；从垂直方向上则包括四个平面：

图7-2-2　UTRAN通用协议模型

• 控制平面。

• 用户平面。

• 传输网络层控制平面。

• 传输网络层用户平面。

控制平面：包含应用层协议，如：RANAP、RNSAP、NBAP和传输层应用协议的信令承载。

用户平面：包括数据流和相应的承载，每个数据流的特征都由一个和多个接口的帧协议来描述。

传输网络层控制平面：为传输层内的所有控制信令服务，不包含任何无线网络层信息。它包括为用户平面建立传输承载（数据承载）的ALCAP协议，以及ALCAP需要的信令承载。

传输网络层用户平面：用户平面的数据承载和控制平面的信令承载都属于传输网络层的用户平面。

Uu接口示意图如图7-2-3所示。

图7-2-3　Uu接口

空中接口从协议结构上可以划分为三层：

• 物理层（L1）。

• 数据链路层（L2）。

• 网络层（L3）。

L2分为控制平面（C-平面）和用户平面（U-平面）。在控制平面中包括媒体接入控制MAC和无线链路控制RLC两个子层；在用户平面除MAC和RLC外，还有分组数据会聚协议PDCP和广播/多播控制协议BMC。

L3也分为控制平面（C-平面）和用户平面（U-平面）。在控制平面上，L3的最低层为无线资源控制子层（RRC），它属于接入层（AS），终止于RAN。移动性管理（MM）和连接管理（CM）等属于非接入层（NAS），其中CM层还可按其任务进一步划分为呼叫控制（CC）、补充业务（SS）、短消息业务（SMS）等功能实体。接入层通过业务接入点（SAP）承载上层的业务，非接入层信令属于核心网功能。

RLC和MAC之间的业务接入点（SAP）提供逻辑信道，物理层和MAC之间的SAP提供传输信道。RRC与下层的PDCP、BMC、RLC和物理层之间都有连接，用以对这些实体的内部控制和参数配置。RRC状态转移图如图7-2-4所示。

图7-2-4　RRC状态转移图

UE的状态基本是按照UE使用的信道来定义的。

• CELL_DCH状态是UE占有专用的物理信道。

• CELL_FACH状态是UE在数据量小的情况下不使用任何专用信道而使用公共信道。上行使用RACH、下行使用FACH。这个状态下UE可以发起小区重选过程，且UTRAN可以确知UE位于哪个小区。

• CELL_PCH状态下UE仅仅侦听PCH和BCH信道。这个状态下UE可以进行小区重选，重选时转入CELL_FACH状态，发起小区更新，之后再回到CELL_PCH状态。网络可以确知UE位于哪个小区。

• URA_PCH状态和CELL_PCH状态相似，但网络只知道UE位于哪个URA区。

CELL_PCH和URA_PCH状态的引入是为了UE能够始终处于在线状态而又不至于浪费无线资源。

1. Iub接口

Iub接口是RNC和Node B之间的接口，完成RNC和Node B之间的用户数据传送、用户数据及信令的处理和Node B逻辑上的O＆M等。它是一个标准接口，允许不同厂家的互联。

功能：管理Iub接口的传输资源、Node B逻辑操作维护、传输操作维护信令、系统信息管理、专用信道控制、公共信道控制和定时以及同步管理。

2. Iu接口

Iu接口是连接UTRAN和CN的接口，也可以把它看成是RNS和核心网之间的一个参考点。它将系统分成用于无线通信的UTRAN和负责处理交换、路由和业务控制的核心网两部分。

结构：一个CN可以和几个RNC相连，而任何一个RNC和CN之间的Iu接口可以分成三个域，即电路交换域（Iu-CS）、分组交换域（Iu-PS）和广播域（Iu-BC），它们有各自的协议模型。

功能：Iu接口主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、广播信息及控制Iu接口上的数据传递等。