移動通信信令流程及參數實驗指導書

ID:273502 · 發表于 2018-1-8 22:27

目錄
實驗一小區建立流程 ............................................................................... 4
實驗二手機入網流程 ............................................................................... 9
實驗三語音通話流程 ............................................................................. 24
實驗四短信收發流程 ............................................................................. 42
實驗五視頻通話流程 ............................................................................. 50
實驗六 3G 網絡無線參數分析 ................................................................ 55
實驗七 3G 終端工程參數分析 ................................................................ 70
實驗八 3G 終端射頻參數綜合測試 ....................................................... 73
實驗一小區建立流程
一、實驗目的
1 ．掌握 TD-SCDMA 小區建立的流程
2 ．了解 TD-SCDMA 系統的整個工作流程。
3 ．掌握 TD-SCDMA 系統信令流程的相關基礎知識。
二、實驗內容
1 ．講解 TD-SCDMA 小區建立的流程。
2 ．根據提供的 PPT 等相關資料，學生自己進行分析，查找工程設備小區建立的過程。
3 ．結合《 TD-SCDMA 第 3 代移動通信系統協議體系與信令流程》一書中關于小區建立的
相關章節進行講解，進一步加深對小區建立流程的理解。
三、實驗儀器
1 ． 3G 移動通信系統與物聯網創新實驗系統。
2 ．掛圖。
3 ．提供的 PPT ，圖書館借閱或自行購買《 TD-SCDMA 第 3 代移動通信系統協議體系與信
令流程》。
四、實驗原理
1 ．小區建立全流程

（ 1 ） NodeB 向 RNC 發送資源狀態指示消息 Resource Status Indication ，消息中可能包含指
示原因及相關的邏輯資源內容。
（ 2 ） RNC 向 NodeB 發送審計請求消息 Audit Request ，發起資源審計過程。
（ 3 ）通過審計過程， RNC 對 NodeB 的配置和邏輯資源狀態進行檢查，并可能進行 RNC 與
NodeB 間的重新同步。審計完成后， NodeB 向 RNC 發送審計響應消息 Audit Response 將自
己的配置上報。
（ 4 ） RNC 向 NodeB 發送小區建立請求消息 Cell Setup Request ，發起小區建立過程。
（ 5 ） NodeB 根據小區建立請求消息中給定參數，檢查配置參數，并且根據配置參數配置資
源，建立小區。小區建立結束后， NodeB 向 RNC 發送小區建立響應消息 Cell Setup Response ，
確認小區建立成功。
（ 6 ） RNC 向 NodeB 發送公共傳輸信道建立請求消息 Common Transport Channel Setup
Request ，請求建立 PRACH 信道、 FPACH 信道。
（ 7 ） NodeB 發送公共傳輸信道建立響應消息 Common Transport Channel Setup Response ，確
認公共傳輸信道建立成功。
（ 8 ） RN C 采用 ALCA P 協議向 Node B 發送 QAAL 2 建立請求消息 QAAL2 Establish Request ，
發起 Iub 數據傳輸承載建立過程。消息中包含 AAL2 綁定 ID ，以便綁定 Iub 數據傳輸承載與
RACH （隨機接入信道）。
（ 9 ） NodeB 向 RNC 發送 QAAL2 建立確認消息 QAAL2 Establish Confirm ，作為 Iub 數據傳
輸承載建立請求應答。
（ 10 ） RNC 向 NodeB 發送公共傳輸信道建立請求消息 Common Transport Channel Setup
Request ，請求建立四條 SCCPCH 物理信道。
（ 11 ） NodeB 發送公共傳輸信道建立響應消息 Common Transport Channel Setup Response ，
確認公共傳輸信道建立成功。
（ 12 ）、（ 13 ）、（ 14 ） RNC 采用 ALCAP 協議向 NodeB 發送 QAAL2 建立請求消息 QAAL2
Establish Request ，發起 Iub 數據傳輸承載的建立過程。這個過程共進行三次，分別建立三條
Iub 數據傳輸承載，每條 QAAL2 請求中都包含 AAL2 綁定 ID ，分別用于把三條 Iub 數據傳
輸承載綁定到 FACH 和 PCH 。
（ 15 ）、（ 16 ）、（ 17 ） NodeB 向 RNC 發送 QAAL2 建立確認消息 QAAL2 Establish Confirm ，
作為 Iub 數據傳輸承載建立請求的應答。與三條 QAAL2 建立請求消息對應， NodeB 向 RN C
回復三條 QAAL2 建立確認消息。
（ 18 ） RNC 向 NodeB 發送系統消息更新請求消息 System Information Update Request 。
（ 19 ） NodeB 發送系統消息更新響應消息 System Information Update Response ，確認系統消
息更新成功。
（ 20 ） NodeB 向 RNC 發送資源狀態指示消息 Resource Status Indication ，向 RNC 報告所有
載波的建立情況。
（ 21 ） RNC 向 NodeB 發送審計請求消息 Audit Request ，發起資源審計過程。
（ 22 ）通過審計過程， RNC 對 NodeB 的配置和邏輯資源狀態進行檢查，并可能進行 RN C
與 NodeB 間的重新同步。審計完成后， NodeB 向 RNC 發送審計響應消息 Audit Response 將
自己的配置上報。
2 ．小區建立精簡流程

系統上電之后，首先需要小區建立流程，這是系統能夠正常通信的基本條件。小區的建
立有兩種方式，都是由 CRNC 發起的。第一種是通過 CRNC 操作管理建立小區；第二種是 Node
B 審計響應觸發小區建立。
（ 1 ）小區建立
CRNC 通過 NBAP 消息 CELL SETUP REQUEST 通知 Node B 發起小區建立的過程。 Node B 一
旦收到此消息將保留必要的資源并根據消息中給出的參數對新小區進行配置。
當小區成功配置后， DwPCH 和 rimary CCPCH 都將存在，并且幀結構的上下行時隙轉換
點也被定義好，小區和信道的狀態都被設置為允許狀態。
（ 2 ）公共傳輸信道建立
CRNC 通過 NBAP 消息 COMMON TRANSPORT CHANNEL SETUP REQUEST 消息通知 Node B 發
起建立公共傳輸信道。 Node B 一旦收到此消息將根據消息中給出的參數配置公共傳輸信道。
這個過程用于建立在 Node B 中必須的資源，如 FACH 、 PCH 、 RACH 、 S-CCPCH 、 PICH 、 PRAC H
和 FPACH 。當公共傳輸信道建立過程成功并且一旦建立傳輸承載之后，配置的公共傳輸信道
和公共物理信道在 Node B 中將處于可用狀態，此時公共物理信道在 Uu 接口已經成功建立。
（ 3 ）系統消息更新
網絡廣播的系統信息的具體內容以及系統信息廣播調度是由 CRNC 控制，具體由 Node B
實現，所以系統信息內容或是調度有變化時， CRNC 將使用 SYSTEM INFORMATION UPDATE
REQUEST 消息來通知 Node B 模塊；
如果 Node B 能夠正常的操作，則 Node B 返回 SYSTEM INFORMATION UPDATE RESPONSE ，
表示系統信息更新是成功的；如果 Node B 由于不支持 CRNC 給定的 SIB 、 Node B 的硬件異常、
業務量過載以及 Node B 后臺操作的干預，也可能造成系統信息更新的失敗，此時 Node B
將回復 SYSTEM INFORMATION UPDATE FAILURE 消息到 CRNC 。
（ 4 ）公共測量初始化
CRNC 發送 COMMON MEASUREMENT INITIATION REQUEST 消息請求 Node B 對指定的小區的
公共資源的測量進行初始化；如果 Node B 成功操作 CRN C 的情況，則回復 COMMON MEASUREMENT
INITIATION RESPONSE ；如果 Node B 不能執行 RNC 的配置參數，則回復 COMMON MEASUREMENT
INITIATION FAILURE 。
五、實驗步驟
1 ．查找相關資料，對 TD-SCDMA 小區建立流程進行認真解讀和分析。
2 ．畫出 TD-SCDMA 小區建立的詳細流程圖，并對關鍵信令進行分析，獲取小區的相關參
數并記錄下來：要建立小區的 ID ；要建立小區的頻點 10104 ；小區最大發射功率；小區同
步配置信息； PCCPCH 信道的發射功率； DwPCH 信道的發射功率；小區所有輔頻點信息；
載波最大發射功率；載波類型； PRACH 所在時隙碼道信息，以及 FPATH 所在時隙碼道及發
射功率； SCCPCH 物理信道信息，包括所在時隙碼道和發射功率（與 PCCPCH 發射功率的
相對值），以及 SCCPCH 信道條數； UPPCH 信道位置信息及所在載波信息； HS-PDSCH 物
理信道的時隙碼道和最大發射功率信息，以及 HS-PDSCH 信道所在載波；小區狀態、頻點
狀態、所有公共信道狀態以及 HS 所有相關信道狀態信息。
3 ．查找相關資料，如何通過你的手機獲取手機所在小區的相關信息？
實驗二手機入網流程
一、實驗目的
1 ．掌握 TD-SCDMA 手機入網的全流程。
2 ．掌握通過信令抓取和分析軟件觀看手機入網的流程。
3 ．掌握手機和 3G 終端模塊與信令分析軟件連接并觀測入網流程。
二、實驗內容
1 ．講解 TD-SCDMA 手機入網的全流程。
2 ．連接手機，設置軟件，觀測手機入網的全流程。
3 ．連接 3G 終端模塊，發送 AT 指令，設置軟件，觀測 3G 終端模塊入網的全流程。
三、實驗儀器
1 ． 3G 移動通信系統與物聯網創新實驗系統。
2 ． 3G 移動互聯網實驗開發平臺。
3 ． 3G 手機。
4 ． UISIM 卡（通用或專用）。
四、實驗原理
1 ． UE 工作狀態
UE 有兩種基本運行模式：空閑模式和連接模式。空閑模式下手機處于待機狀態，沒有
業務存在， UE 開機后停留在空閑模式下，通過非接入層表示，如： IMSI ， P-TMSI ， TMS I
等標識來區分。 UTRAN 不保留空閑模式下的 UE 信息，僅能夠尋呼 LAC 區中的所有 UE 或
同一尋呼時刻的所有 UE 。當 UE 完成 RRC 連接建立后，才會從空閑模式轉移到連接模式，
當 RRC 連接釋放后 UE 從連接模式轉移到空閑模式。 UE 連接模式共有四種狀態：
CELL_PCH ， URA_PCH ， CELL_FACH ， CELL_DCH 。

（ 1 1 1 1 ） Idle Idle Idle Idle 狀態
UE 開機后，在一個小區中讀取系統消息，監聽尋呼信息，處于 Idle 狀態。在 Idle 狀態
下， UE 的所有連接在接入層都是關閉的， UE 的識別通過非接入層標識（如 IMSI 、 TMS I
和 P-TMSI ）來區別。 UTRAN 中沒有為處于空閑模式的 UE 建立上下文，如果要尋址一個
特定的 UE ，只能在一個小區內向所有的 UE 或向監聽同一尋呼時段的多個 UE 發送尋呼消
息。
（ 2 2 2 2 ） CELL_DCH CELL_DCH CELL_DCH CELL_DCH 狀態
CELL_DCH 狀態的基本特征是， UE 被分配了專用的物理信道。在該狀態下，除了上下
行專用物理信道 DPCH 外， UE 還可能被分配物理上下行共享信道 PUSCH 和 / 或 PDSCH 。
根據 UTRAN 的分配情況， UE 可以使用專用傳輸信道 DCH 、上行共享傳輸信道 USCH 、下
行共享傳輸信道 DSCH ，以及這些傳輸信道的組合。 UTRAN 根據當前的激活信道集知道該
UE 已經處在小區識別等級上。
（ 3 3 3 3 ） CELL_FACH CELL_FACH CELL_FACH CELL_FACH 狀態
CELL_FACH 狀態的基本特征是， UE 與 UTRAN 之間不存在專用物理信道連接， UE 在
下行方向將連續監視 FACH 傳輸信道，而在上行方向可以使用公共或共享傳輸信道（如
RACH ）， UE 在任何時候都可以在相關傳輸信道上發起接入過程。根據 UTRAN 的分配情況，
UE 在此狀態下可以使用 USCH 或 DSCH 傳輸信道， UTRAN 也可以根據 UE 最后一次執行
的小區更新過程，知道 UE 當前所處的小區。
如果 UE 選擇了一個新的小區， UE 將把當前的位置信息通過小區更新過程報告給
UTRAN 。 UTRAN 也可以在 FACH 上直接給 UE 發送數據，而不必先發起尋呼。 UTRAN 將
把系統信息的變化通過相應的調度信息在 FACH 上及時地廣播給 UE ，以便 UE 重新讀取相
應的系統信息。
（ 4 4 4 4 ） CELL_PCH CELL_PCH CELL_PCH CELL_PCH 狀態
CELL_PCH 狀態的基本特征是： UE 與 UTRAN 之間不存在專用物理信道連接，而且
UE 也不可以使用任何上行物理信道。在該狀態下， UE 為節省功耗，可以使用 DRX 方式去
監聽 PICH 所指示的 PCH 信道。 UTRAN 根據 UE 上次在 CELL_FACH 狀態下執行的最后一
次小區更新過程，知道 UE 當前所處的小區。
如果 UE 需要發送上行數據（響應尋呼或者發起呼叫），必需先從 CELL_PCH 狀態轉移
到 CELL_FACH 狀態。在該狀態下， RRC 子層通過小區重選過程執行連接移動性管理。
（ 5 5 5 5 ） URA_PCH URA_PCH URA_PCH URA_PCH 狀態
URA_PCH 狀態的基本特征是： UE 與 UTRAN 之間不存在專用物理信道連接，而且 U E
也不可以使用任何上行物理信道。在該狀態下， UE 為節省功耗，可以使用 DRX 方式去監
聽 PICH 所指示的 PCH 信道。 UTRAN 根據 UE 上次在 CELL_FACH 狀態下執行的最后一次
URA 更新過程，知道 UE 當前所處的 URA 。
如果 UE 需要發送上行數據（響應尋呼或者發起呼叫），必需先從 URA_PCH 狀態轉移
到 CELL_FACH 狀態。在該狀態下， RRC 子層通過小區重選過程執行連接移動性管理。
（ 6 6 6 6 ）狀態躍遷
1 ）空閑模式與連接模式的躍遷
1 ）空閑模式與連接模式的躍遷
在 UE 發起 RRC 連接請求后， UE 從空閑模式轉移到連接模式下的 CELL_DCH 狀態或
者 CELL_FACH 狀態。如果連接建立失敗，則返回空閑模式。在 UE 發起釋放 RRC 連接請
求后， UE 從從 CELL_DCH 狀態或者 CELL_FACH 狀態下轉移到空閑模式。
2 ） CELL_DCH 狀態與 CELL_FACH 狀態的躍遷
UE 可以在 CELL_FACH 狀態下通過建立一個專用物理信道而進入 CELL_DCH 狀態。
而處于 CELL_DCH 狀態的 UE 也可以通過釋放所有的專用物理信道而進入 CELL_FACH 狀態。
3 ） CELL_DCH 狀態與 CELL_PCH （ URA_PCH ）狀態的躍遷
CELL_DCH 狀態下的 UE 執行重配置過程，根據來自 UTRAN 的指示，可以進入
CELL_PCH 狀態或者 URA_PCH 狀態。但是，處于 CELL_PCH 狀態或者 URA_PCH 狀態的
UE 不能直接躍遷到 CELL_DCH 狀態，必需先躍遷到 CELL_FACH 狀態。
4 ） CELL_FACH 狀態與 CELL_PCH （ URA_PCH ）狀態的躍遷
處于 CELL_PCH （ URA_PCH ）狀態下的 UE ，如果小區（ URA ）重選時選擇了一個新
的 URA 小區，則 UE 將躍遷到 CELL_FACH 狀態，并在新的小區發起小區（ URA ）更新過
程。在小區（ URA ）更新過程完成后，如果 UTRAN 和 UE 都沒有數據要發送，則 UE 將回
到 CELL_PCH （ URA_PCH ）狀態。
2 ．手機入網流程
（ 1 1 1 1 ）手機開機
UE 開機后的首要任務就是找到網絡并和網絡取得聯系，只有這樣，才能接受網絡的服
務。
（ 2 2 2 2 ） PLMN PLMN PLMN PLMN 選擇
U E 開機后， NA S 層會請求發起 PLM N 的選擇，目的是選擇一個可用的、最好的 PLMN ，
選擇了 PLM N 后， U E 將在該 PLM N 中查找一個適合的小區進行駐留 ( 小區選擇過程 ) 。 PLM N
選擇有兩種模式，自動和手動。自動選網就是 UE 按照維護的 PLMN 列表的優先級順序自
動的選擇一個 PLMN 報給 NAS 層。手動選網就是將當前的所有可用網絡呈現給用戶，由用
戶選擇一個 PLMN ，不論自動選網還是手動選網，其 PLM N 選擇的具體過程是一樣的。 PLM N
就是運營商的標志，例如你是中國移動和中國聯通則具有不同的 PLMN ，如果你的 SIM 是
全新的，在注冊到相應的網絡之后，進行全頻搜索，在每一個頻段上， UE 只需要搜索最強
的小區，并接收它的系統信息，從 MIB 里即可以讀出當前小區屬于哪個 PLMN 。如果該小
區的 RSCP 滿足一定的條件，則把此發現的 PLMN 作為高質量的 PLMN 上報給 NAS ；如果
找到的 PLMN 不滿足高質量 PLMN 準則，但是能從系統信息中讀出 PLMN ID ，則也要向
NAS 報告，同時附上其相應的 RSCP 值。在頻率上對 PLMN 的搜索完成之后， NAS 層根據
接入層報告的所有 PLMN 信息，來決定選擇一個 PLMN 。
如果是一張已經使用過的 SIM 卡，手機關機前會， SIM 卡會保存當前的頻段和小區基
站，開機后會優先選擇 SIM 里的信息，如果發現 SIM 卡的信息和當前小區信息一不一致會
重新搜索 PLMN ，再搜索頻段，然后手機通過一系列的計算，算出小區排隊列表和所要駐留
的小區。

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