宽带交换技术

Iu接口RANAP信令协议研究

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Iu接口RANAP信令协议研究

简介：Iu接口是UMTS系统中，核心网CN和接入网UTRAN之间的接口，主要负责传递非接入层的广播信息、用户信息、控制信息及控制Iu接口的数据传递。其中，Iu接口的无线网络层信令协议RANAP负责Iu接口上CN和RNC之间的信令交互，它可以透明地在CN和UE之间传送消息而不需要UTRAN解释、处理。此协议的功能有：RAB管理、NAS消息流程的透明传输、寻呼、安全模式控制和位置信息报告。本文将针对RANAP的协议结构、信令流程进行介绍。

1.概述

RANAP无线接入网络应用（Radio Access Network Application Part）是七号信令系统用户层信令，是UMTS陆地无线接入网UTRAN 与核心网CN之间的Iu接口协议。

UMTS通用移动通信系统（Universal Mobile Telecommunications System）作为无线技术采用WCDMA的第三代移动通信系统，它主要由三部分组成，无线接入网、Iu接口和核心网。其标准化工作由3GPP（3rd Generation Partnership Project）组织完成，目前为止推出四个版本，即R99、R4、R5和R6。

2.Iu接口

2.1.Iu接口概述

Iu接口定义在核心网和UTRAN的交界处，对Iu接口而言，UTRAN的接入点为一个RNC（Radio Network Controller）。连接到

核心网电路交换（CS）域的Iu接口称为Iu-CS；连接到分组交换（PS）域的称为Iu-PS；连接到广播（Broadcast，BC）域的称为Iu-BC。区分Iu-CS和Iu-PS这两个接口意味着到电路交换和到分组交换将使用不同的信令和用户数据连接。每个CN接入点可以连接一个或者多个UTRAN接入点。对于CS域和PS域，每个UTRAN接入点只能连接到每个CN域中的一个CN接入点；对于BC域，每个UTRAN 接入点可连接到一个或者多个CN接入点。

Iu接口可以支持的功能包括：无线接入承载的建立、维护和释放过程；系统内切换、系统间切换和SRNS重定位过程；小区广播服务过程；与特定UE无关的一系列通用过程；为了用户特定信令管理，每个UE在协议等级上的分离过程；UE和CN之间非接入层（Non Access Stratum，NAS）信令消息的传递过程；从CN到UTRAN请求的位置服务和从UTRAN到CN的位置信息的传递过程以及提供单个UE同时接入到多个CN域和分组数据流和资源预留机制等。

2.2.I u接口协议结构

Iu接口协议栈的所有域可分为无线网络层和传输网络层。在无线网络层中，对于PS域和CS域，Iu接口协议栈分为控制平面和用户平面。对应的协议是RANAP和Iu接口用户平面（Iu UP，Iu User Plane）帧协议。对于BC域，不区分控制平面和用户平面。对应的协议是服务区广播协议（SABP，Service Area Broadcast Protocol）。

RANAP包括在CN和UTRAN之间所有过程的处理机制。它能够在CN和UE之间透明地传输消息，而不需要UTRAN进行解释和处理。在Iu接口上，RANAP具有触发来自CN的UTRAN过程（如寻呼）、移动专用信令管理的每个UE协议等级上的分离过程、非接入层信令的透明传输、通过专用的SAP域对不同类型的UTRAN无线接入承载的请求和实现SRNS的重定位等功能。

其中，RANAP的Iu-CS协议结构如图2.2所示，lu-PS的协议结

构如图2.3所示，Iu-BC的协议结构如图2.4所示。

我们这次主要研究的RANAP协议是Iu-CS控制平面中的。

图2.2 Iu-CS接口协议结构

图2.3 Iu-PS接口协议结构

图2.4 Iu-BC接口协议结构

3.RANAP信令协议

3.1.R ANAP服务

RANAP提供UTRAN和CN的信令服务。根据业务接入点（SAP）类型的不同，RANAP服务分为3种：

（1）通用控制服务：与RNC和逻辑CN域之间的整个Iu接口实例有关，通过通用控制SAP接入CN，使用Iu信令承载提供的无连接信令来传递。

（2）通告服务：与特定的UE或规定区域的所有UE有关，通过通告SAP接入CN，使用Iu信令承载提供的无连接信令传递。

（3）专用控制服务：与一个特定的UE有关，通过专用控制SAP 接入CN。提供这些服务的RANAP功能与UE的Iu信令连接相关联，使用Iu信令承载提供的面向连接信令来实现。

信令传递将为RANAP提供两类不同的业务模式：

（1）面向连接数据传递服务：这种业务由RNC和CN域之间的信令连接来支持，根据需要动态地建立和释放信令连接，每个激活的UE都有自己的信令连接，信令连接提供按序传递RANAP消息的功能。如果信令连接中断，RANAP将会被告知。

（2）无连接数据传递服务：在RANAP消息不能到达对等的RANAP实体的情况下，RANAP将会被告知。

3.2.R ANAP的主要功能

（1）重定位服务RNC（SRNC，Serving RNC），将SRNC的功能和相关的Iu资源（RAB和信令连接）从一个RNC转移到另一个RNC中。

（2）RAB管理，进行RAB的建立、修改和释放的管理。

（3）RAB的建立进行排队，将某些请求的RAB置于队列，并

向等实体指示。

（4）请求释放RAB，当CN的功能中包括RAB管理时，RNC 可以请求释放RAB。

（5）释放所有Iu资源，用于释放与一个Iu连接相关的所有资源。

（6）请求释放所有Iu资源，虽然Iu的释放是由CN管理的，但是UTRAN可以请求释放相应Iu连接中的所有Iu资源。

（7）SRNS上、下文前转功能，当数据包转发时发生系统间切换，这个功能负责将SRNS上、下文从RNC发送到CN。

（8）Iu接口上的过载控制，允许调整Iu接口上的负载。

（9）Iu复位，用于对Iu接口复位。

（10）向RNC发送UE标识，CN可以给RNC发送UE Common Id（永久的NAS UE识别）。

（11）寻呼用户，CN具有寻呼UE的能力。

（12）控制对UE活动的跟踪，允许对一特定的UE设置跟踪模式，也可以激活以前建立的跟踪。

（13）UE和CN之间传送NAS消息，将初始NAS信令消息在UE和CN之间透明地传送。

（14）控制UTRAN中的安全模式，用于发送密钥给UTRAN，并设置安全操作模式。

（15）控制位置报告，允许CN设置模式使UTRAN报告UE的位置。

（16）位置报告，将实际的UE位置信息从RNC传送到CN。

（17）数据量报告，报告在UTRAN上对特定RAB未成功传送的DL数据量。

（18）一般错误状态的报告。允许报告一般的差错情况。