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WCDMA信令分析手册--语音信令流程
2025-09-22 17:42:02 责编:小OO
文档
WCDMA信令分析手册

----语音信令流程

一 系统广播简介

1.1系统消息概述

系统信息是包含在系统信息块(SIB)里被广播的。SIB是具有相同属性的一组信息元素的集合。不同的SIB块通常包含不同的内容。

 系统信息是以树状结构被组织的。根节点是主信息块(MIB, Master Information Block)。MIB里主要包含了具体SIB块的参考和调度信息,而具体的系统信息是放在SIB里的。MIB里有时候也会包含有1或2个调度块(scheduling block)的参考和调度信息,调度块的作用也是给出SIB的参考和调度信息。所以,SIB的调度信息可以包含在MIB里,也可以包含在调度块里。

每个SIB都有其生效的范围(比如说在一个小区内生效,或在一个PLMN里生效),并且调度信息也不同。下表给出了几条主要的系统消息的作用范围。

UMTS-FDD模式下的SIB消息所承载的信息列表如下:

SIB1:非接入层信息,如CS域,PS域

SIB2:URA标识(与URA_PCH状态有关)

SIB3:空闲模式下广播小区选择和小区重选信息

SIB4:连接模式下广播小区选择和小区重选信息

SIB5:空闲模式下广播配置公共物理信道的参数信息

SIB6:连接模式下广播配置公共物理信道的参数信息

SIB7:与随机接入相关的参数信息

SIB8:FDD制式下的CPCH配置和功率信息

SIB9:FDD制式下的CPCH接入相关的参数信息

SIB11:空闲模式下广播与测量相关的控制信息

SIB12:连接模式下广播与测量相关的控制信息

SIB16:无线承载,传输信道和物理信道的参数信息

SIB18:广播邻区列表中的小区所属PLMN的标识

1.2 信令内容简述

1.2.1 MIB

MIB中主要包含了SIB信息的调度信息,具体信令内容如下:

图1 MIB主要信息内容

这里要说明一点的是mib-ValueTag值,该值取值范围为1~8,每当系统广播消息有变化时,该值就会增大1,如果UE发现MIB中该参数的值与自己存储的值不一样,证明系统广播消息已经更新,需要重新读取系统广播信息。

1.2.2 SystemInformationBlock1

 中主要包含非接入层信息及UE在空闲及连接状态的计时器。

图2 SIB1中非接入层信息

在SIB1中,cn-CommonGSM-MAP-NAS-SysInfo表示的当前的系统LAC号,这里为C7 D4,即51156;CS gsm-MAP:0D 01,则有两层含义,其中,0D代表了T3212计时器的取值,这里0D转换为十进制为13,即T3212=13*6=98min,而01则代表了ATT(Attach-detach allowed)的取值,这里01表示允许在该网络中进行IMSI附着及去附着。

PS gsm-MAP:D4 01也包含两层含义,其中D4代表RAC,即212,01代表NMO(Network mode of operation),这里01表示NMOⅡ。

附:

12345678 
LAC字节1
字节2
附表1 cn-CommonGSM-MAP-NAS-SysInfo字段格式

12345678 
T3212字节1
预留ATT字节2
附表2 CS gsm-MAP字段格式

12345678 
RAC字节1
预留NMO字节2
附表3 PS gsm-MAP字段格式

ATT参数简析:IMSI分离过程是指移动台向网络通告它正从工作状态进入非工作状态(通常指关机过程),或SIM卡已从移动台中取出的过程。网络在收到移动台的通告后将指示该IMSI用户处于非工作状态,因此以该用户作为被叫的接续请求将被拒绝。与分离过程相应的是IMSI结合过程,它是指移动台向网络通告它已进入工作状态(通常指开机过程),或SIM卡再次被插入移动台。移动台重新进入工作状态后将检测当前所在位置区(LAI)是否和最后记录在移动台中的LAI相同,若相同则移动台启动IMSI结合过程,否则移动台启动位置更新过程(代替IMSI结合过程)。网络接收到位置更新或IMSI结合过程后,将指示该IMSI用户正处于工作状态。参数ATT用于通知移动台,在本小区内是否允许进行IMSI结合和分离过程。

NMO模式简析:网络操作模式(Network Operation Mode, NOM 或者 Network Mode of Operation NMO)一共分为三种,但W支持前两种,即 NOM I:支持 combined procedure,简单说就是能够利用 Routing Area Update Procedure 完成 Location Update Procedure,很多情况下如果 RAU 失败了,手机会继续尝试 LU,该模式要求核心网具有Gs接口;NOM II:RAU 和 LU 是分开进行的,互不干扰,互不知晓,目前很大一部分网络工作在此类网络操作模式下。 

图3 SIB1中包含的连接及空闲状态下的计时器及计数器

 中还会通告UE在连接及空闲状态下使用的计时器及计数器,各参数作用如下表所诉:

空闲模式UE的定时器和常量(SET IDLEMODETIMER)T300当UE发送RRC CONNECTION REQUEST消息后启动T300定时器,当收到RRC CONNECTION SETUP消息后停止T300定时器。一旦超时,若V300<=N300则重发RRC CONNECTION REQUEST,否则进入空闲模式。
N300该参数表示RRC CONNECTION REQUEST消息重发最大次数。
T312当UE开始建立专用信道时启动T312定时器,当UE从L1检测到连续N312个同步指示后停止T312定时器。一旦超时表示物理信道建立失败。
N312该参数表示从L1收到连续同步指示的最大次数。
连接模式UE的定时器和常量(SET CONNMODETIMER)T302当UE发送CELL UPDATE/URA UPDATE消息后启动T302定时器,当收到CELL UPDATE CONFIRM/URA UPDATE CONFIRM消息后停止T302定时器。一旦超时,若V302<=N302则重发CELL UPDATE/URA UPDATE,否则进入空闲模式。
N302该参数表示CELL UPDATE/URA UPDATE消息重发最大次数。
T304当UE发送UE CAPABILITY INFORMATION消息后启动T304定时器,当收到UE CAPABILITY INFORMATION CONFIRM消息后停止T304定时器。一旦超时,若V304<=N304则重发UE CAPABILITY INFORMATION,否则初始化小区更新过程。
N304该参数表示UE CAPABILITY INFORMATION消息重发最大次数。
T305当UE进入CELL_FACH或URA_PCH或CELL_PCH状态,收到CELL UPDATE CONFIRM/URA UPDATE CONFIRM消息后启动T305定时器,当UE进入其它状态后停止T305定时器。一旦超时,若T307定时器没有启动且UE检测处于服务区域,则发送CELL UPDATE。否则,如果T307定时器没有启动则启动T307定时器。
T307当T305定时器超时,且UE检测离开服务区域,则启动T307定时器。当UE检测处于服务区域则停止T307定时器。一旦超时,进入空闲模式。
T308当UE发送RRC CONNECTION RELEASE COMPLETE消息后启动T308定时器。一旦超时,若V308<=N308则UE发送RRC CONNECTION RELEASE COMPLETE消息,否则进入空闲模式。
N308该参数表示RRC CONNECTION RELEASE COMPLETE 消息重发最大次数。
T309当UE从连接模式重选到一个属于其它无线接入系统的小区,或者接收到CELL CHANGE ORDER FROM UTRAN消息后启动T309定时器。当UE在一个新小区成功建立连接后停止T309定时器。一旦超时,继续与UTRAN的连接。
T312当UE开始建立专用信道时启动T312定时器,当UE从L1检测到连续N312个同步指示后停止T312定时器。一旦超时表示物理信道建立失败。
N312该参数表示从L1收到连续同步指示的最大次数。
T313当UE从L1检测到连续N313个失步指示后启动T313定时器。当UE从L1检测到连续N315个同步指示后停止T313定时器。一旦超时,无线链路失败。
N313该参数表示从L1收到连续失步指示的最大次数。协议缺省值为20。
T314当满足无线链路失败准则,且只有与T314定时器关联的无线承载存在时才会启动T314定时器。当小区更新过程完成后停止T314定时器。协议缺省值为12。

当处于CELL_DCH的用户发生了无线链路失败,则启动T314(或T315),并发送CELL UPDATE信令。在业务对应的T314(或T315)超时之前,如果由CELL UPDATE CONFIRM配置的无线链路重配置不成功,则还可以重发CELL UPDATE信令,进行无线链路的重配置(与T302和N302有关),给无线链路重配置以机会,基于此目的,配置T314>T302×N302。在T314超时后,则相应定时器对应的业务RB就被删除。

T315当满足无线链路失败准则,且只有与T315定时器关联的无线承载存在时才会启动T315定时器。当小区更新过程完成后停止T315定时器。协议缺省值为180。

当处于CELL_DCH的用户发生了无线链路失败,则启动T315(或T314),并发送CELL UPDATE信令。在业务对应的T315(或T314)超时之前,如果由CELL UPDATE CONFIRM配置的无线链路重配置不成功,则还可以重发CELL UPDATE信令,进行无线链路的重配置(与T302和N302有关),给无线链路重配置以机会,基于此目的,配置T315>T302×N302。在T315超时后,则相应定时器对应的业务RB就被删除。

N315该参数定义在T313定时器启动期间从L1接收到连续同步指示的最大次数。
T316当UE在URA_PCH或CELL_PCH状态检测到离开服务区域则启动T316定时器。当小区检测到进入服务区域停止T316定时器。一旦T316定时器超时,如果检测在服务区域内UE发起小区更新过程,否则启动T317定时器,当UE检测到进入服务区域后状态迁移至CELL_FACH,并发起小区更新过程。
T317当T316定时器超时,或者当UE在CELL_FACH状态并检测到离开服务区域,则启动T317定时器。当UE检测到进入服务区域后停止T317定时器。按照25331 CR 1990,T317永远不会超时,因此将所有取值都映射为infinity。
表1 空闲及连接模式下使用的计时器及计数器

1.2.3 SystemInformationBlock3

SIB3主要包含一些小区选择、重选等信息。

图4 SIB中关于小区重选的信息

图5 小区访问信息

在SIB3中包含小区访问信息,一般被Barred的小区只允许切换但不允许用户接入,而预留小区只允许部分特殊用户接入。

1.2.4 SystemInformationBlock5

SIB5主要承载了小区公共信道的一些配置信息,包括PRACH、AICH等。

图6 SIB5中关于PRACH信道的一些信息

图7 SIB5中关于PRACH及AICH的一些信息

图8 SIB5中小区HSPA能力指示   

1.2.5 SystemInformationBlock7

SIB7中主要包含小区上行干扰值。

图9 SIB7中的主要信息情况

1.2.6 SystemInformationBlock11

SIB11中主要包换邻区信息,具体如下:

图10 SIB11同频邻区信息

图11 SIB11中的异系统邻区信息

 

二 主叫关键信令

2.1 RrcConnectionRequest

该信令为RRC连接建立的第一步,UE在做任何业务前,都要先建立RRC连接。信令主要内容如下:

图12 RrcConnectionRequest信令

图13 信令主要内容之连接建立原因

图中红框所示的是业务建立的原意,不同业务,所填写的内容是不一样的,具体业务建立原意如下:

图14 RRC连接的主要原因值

其中,常见的有这么几类:语音主叫(Originating Conversational Call)、语音被叫(Terminating Conversational Call)、短信发送(Terminating High Priority Signalling或Terminating Low Priority Signalling)、短信接收(Terminating Low Priority Signalling)、FTP下载(Originating Background Call)、注册(Registration)。

图15 信令主要内容之终端能力指示

在这里,终端会上报自己支持的网络版本,如此处的Rel-5,就标识UMTS的R5版本,如果是一个支持HSUPA的终端,它此处就会填入Rel-6。

2.2 RrcConnectionSetup

该信令是RNC对终端发送的RrcConnectionRequest的响应,主要通告信令链路及传输信道信息。由于该信令中的内容多且复杂,在这里,只对一些主要内容进行说明。

图16 RrcConnectionSetup信令

图17 信令主要内容

其中U-RNTI为网络侧为UE分配的网络临时标识符,用于在UTRAN中唯一的标识UE。Rrc-StateIndicator用于指示RRC连接的状态,这里显示的是当前的RRC连接处于CELL-DCH状态,其下的DRX为不连续接受周期系数,主要在UE监听寻呼信道时使用。

图18 信令主要内容之SRB配置信息

在一个典型的AMR12.2K语音中,会建立3个DTCH和4个DCCH,其中,DCCH承载在SRB之上,这里信令中给出的,就是SRB的一些信息。

关于RB,W系统中,总共可以建立32条,其中,0~4,用于SRB,而0是用于CCCH的,1~4用于DCCH,这里,信令中给出的就是1~4号SRB的配置信息,其中,红框里面的,是表示其RLC的传输模式,在RLC的传输模式中,共有3种,分别是确认模式(AM)、非确认模式(UM)及透明模式(TM),由图中可以看出,SRB 1#,使用的是UM即非确认模式,在DCCH使用的4个SRB中,只有SRB 1使用UM模式,其他的都是用AM模式。由于SRB内容的复杂性,这里就不详细介绍其他内容了。

图19信令主要内容之上行信道信息

其中,maxAllowedUL-TX-Power为上行允许的最大发射功率,这里是24dBm,其下的scramblingCodeType中,指明了上行使用的扰码类型及扩频因子长度,这里,上行使用longSC(长扰码),扩频因子为(即sf)。

图20 信令主要内容之下行信道信息

与上行信道信息向对应,这里主要给出了下行信道的一些主要信息,primaryCPICH-Info为当前使用的主扰码,这里是361,sf-AndCodeNumber给出了当前下行使用的扩频因子长度及编号,这里使用的是SF128:11,其中,128代表扩频因子长度,11为使用的128个长度为128的扩频因子中的标号为第11的扩频因子。

2.3 RrcConnectionSetupComplete

该信令为UE对RRC连接的确认,及上报自己的能力。

图21 rrcConnectionSetupComplete信令

图22 信令主要内容

这里给给出了网络侧中CS几PS域的标识符,及UE对一些功能的支持情况。Cs-domain及ps-domai分别代表CS域及PS域,pdcp-Capability主要是表明UE对PDCP协议(分组数据集中协议)的支持情况,重途中可以看出,这款UE不支持losslessSRNS-Relocation(SRNS无损迁移)及RFC2507协议(该协议用于IP包头压缩);rlc-Capability主要说明了UE对RLC层的一些支持能力,如缓存大小,传输窗口大小及AM实体数目等,在此就不在详述。

图23信令主要内容

这里给出了手机的功率级别及对长度为512的扩频因子的支持情况,可以看出,该UE的PowerClass为3,对长度为512的扩频因子不支持。手机的功率级别共有4级,既Class1、Class2、Class3和Class4,其对应的最大发射功率分别为33dBm、27dBm、24dBm和21dBm,其中,在W中,Class3的终端最为最常见。

图24 信令主要内容

该部分主要描述了UE对多模式的支持,从中我们可以看出,该UE支持GSM,不支持多载波模式,支持上下行压缩模式的测量。

图25 信令主要内容

该部分表明了UE的HSDPA级别为6,也就是说最大支持3.6Mbps的下行速率。根据UE硬件能力的不同,3GPP将HSDPA终端共划分了12个级别,每种级别分别对应不同的最大下行速度等,具体划分见下图。

图26 HSDPA终端分类

2.4 CM Service Request

该信令主要是表明了UE请求业务的种类并上报手机的Classmark。

图27 CM Service Request信令

图28 信令主要内容

CM Service Type主要表明了请求服务的种类,这里是普通正常呼叫,紧急呼叫及短消息发送会有不同的类型值,其下是上报的UE的Classmark。

2.5 Authentication Request/Response

图29 Authentication Request/Response

该信令主要是用来鉴别用户的合法性的,防止非法用户接入网络。UE在收到Authentication Request后,会通过其中提供的各种参数值,来计算一个新的密钥来,然后返回给网络侧,网络侧在验证通过后,鉴定用户为合法用户,允许其接入网络,否则将拒绝用户接入网络。

2.6 SecurityModeCommand/Complete

图30 SecurityModeCommand/Complete信令

该信令主要是用来协商加密的,用来进行用户数据加密及完整性保护的。

2.7 Setup

图31 Setup信令

图32 信令主要内容

该信令主要是上报UE支持的语音编码模式及被叫号码。

2.8 Call Proceeding

图33 Call Proceeding信令

此信令表明网络侧已经接受了UE的呼叫连接信息。且此时,网络侧向被叫发出寻呼信息。

2.9 RadioBearerSetup/Complete

该信令主要表示将根据用户申请的业务类型,为用户新建一个无线承载,其里面的内容,跟用户申请的业务及业务的QoS有关。因其内容多是关于格式及映射的内容,多且复杂,在此就不详述了。

当UE收到RadioBearerComplete时,表明其无线承载已经建立完成。

图34 RadioBearerSetup/Complete

2.10 Alerting、Connect及Connect Acknowledge

图35 Alerting、Connect及Connect Acknowledge信令

当UE收到Alerting时,用户就可以听到振铃音了,当被叫用户接起手机时,主叫会收到Connect,当主叫应答后,即双方连接完全建立,主叫手机上发Connect Ackknowledge,表明一次呼叫成功建立。

2.11 Disconnect

    当一次通话结束后,UE或网络侧会发出Disconnect信令,断开网络连接。

图36 Disconnect信令

图37 信令主要内容

在Disconnect中,会带有连接断开的原因值,这在判断是否为正常断开及异常断开问题确定上,是比较有帮助的,从上图可以看出,这是一次正常断开(Normal call clearing)。

1Unassiagned number(未分配的号码(空号))

3No route to destination(无至目的地的路由)

6Channel unacceptable(不可接受的信道)

16Normal clearing(正常清除)

17User busy(用户忙)

18No user responding(无用户响应)

19User alerting,no answer(已有用户提醒,但无应答)

21Call rejected(呼叫拒绝)

22Number changed(号码改变)

26Non selected user clearing(清除未选择的用户)

27Destination out of order(终点故障)

28Incomplete number(无效号码格式(不完全的号码))

29Facility rejected(设施被拒绝)

30Response to status enquiry(对状态询问的响应)

31Normal,unspecified(正常,未规定)

34No circuit/channel available(无电路/信道可用)

38Network out of order(网络故障)

41Temporary failure(临时故障)

42Switching equipment congestion(交换设备拥塞)

43Access information discarded(接入信息被丢弃)

44Requested circuit/channel not available(请求的电路/信道不可用)

47Resources unavailable,unspecified(资源不可用,未规定)

49Quality of service unavailable(服务质量不可用)

50Requested facility not subscribed(未预订所请求的设施)

55Incoming calls barred within the CUG
57Bearer capability not authorized(承载能力未认可)

58Bearer capability not presently available(承载能力目前不可用)

63Service or option not available,unspecified(无适用的业务或任选项目,未规定)

65Bearer service not implemented(承载业务不能实现)

68ACM equal to or greater than ACMmax
69Requested facility not implemented(所请求的设施不能实现)

70Only restricted digital information bearer(仅能获得受限数字信息承载能力)

79Service or option not implemented(业务不能实现,未规定)

81Invalid transaction identrfier value(无效处理识别码)

87User not member of CUG
88Incompatible destination(非兼容目的地址)

91Invalid mandatory information(无效过渡网选择)

95Semantically incorrect message(无效消息,未规定)

96Invalid mandatory information(必选消息单元差错)

97Message type non-existent or not implemented(消息类型不存在或不能实现)

98Message type not compatible with protocol state(消息与控制状态不兼容,消息类型不存在或不能实现)

99Information element non-existent or not implemented(信息单元不存在或不能实现)

100Conditional IE error(无效信息单元内容)

101Message not compatible with protocol state(消息与呼叫状态不兼容)

102Recovery on timer expiry(定时器超时恢复)

111Protocol error,unspecified(协议差错,未规定)

127Interworking,unspecified(互通,未规定)

表2 Disconnect原因值

2.12 Release/Release Complete

图38 Release/Release Complete信令

在Release Complete完成后,系统开始释放IU及RAB资源,在相应资源释放完成后,将发起RRC连接释放。

2.13 RrcConnectionRelease

    释放RRC连接,释放UE与网络间的所有信令连接及无线承载。

图39 RrcConnectionRelease信令

图40 信令主要内容

此处会注明N308的取值,该值为RRC释放信令的重传次数。下面为释放原因。

图41常见RRC释放原因

2.14 RrcConnectionReleaseComplete

    UE发出此信令,来确认RRC连接的释放。

图42 RrcConnectionReleaseComplete信令

三 被叫关键流程

被叫信令流程大体与主叫类似,只有个别信令不同。

3.1 Paging Type 1

   该信令是网络侧用来寻找被叫的寻呼信令,被叫在接到寻呼信令并响应后,才可正常进行各项业务。

图43 Paging Type 1信令

图44 信令主要内容

此处会注明寻呼原因及寻呼方式,有上图可知,寻呼原因为被叫语音(terminatingConversationalCall),寻呼方式采用TMSI寻呼。

在这里需要注意的是,寻呼消息共有两类,分别是Paging Type 1和Paging Type 2,其中Paging Type 1用于处于IDLE、CELL-PCH或URA-PCH状态的寻呼,Paging Type 2用于CELL-DCH或CELL-FACH状态下的寻呼。

3.2 Paging Response

    此信令为UE对寻呼信令的响应。

图45 Paging Response信令

3.3 Call Confirmed

    该信令为被叫确认建立请求。其中会携带UE支持的语音编码格式。

图46 Call Confirmed信令

图47信令主要内容下载本文

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