第四步异常信令流程分析.docx

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第四步异常信令流程分析

只供内部使用

异常信令流程分析

标准类型

TD-SCDMA

文档编号

DTM4.385.373

版本号

V0.1.0

状态

AFI

作者

胡海静

所属部门

中试部

提交日期

2005年3月31日

1.文档控制

1）文档更新记录

日期

更新人

版本

备注

2005-3-28

胡海静

创建文档大纲

2005-3-31

胡海静

AFI010

形成初稿

2）文档审核记录

日期

审核人

职务

备注

3）文档发行范围

分发单位

说明

目录

异常信令流程分析1

1引言5

1.1编写目的5

1.2预期读者和阅读建议5

1.3本文编写的一些约定5

1.4参考资料5

1.5缩写术语5

2概述7

3基本信令流程及其典型异常流程分析与处理7

3.1无线资源管理流程7

3.1.1信令连接建立7

3.1.1.1正常流程1－信令连接建立时，RRC连接建立在DCH上7

3.1.1.2正常流程2－信令连接建立时，RRC连接建立在FACH上9

3.1.1.3正常流程3－已存在一个域的信令连接时，建立另一个域的信令连接9

3.1.1.4异常流程1－信令连接建立在DCH失败，NodeB无线链路建立失败10

3.1.1.5异常流程2－信令连接建立在DCH失败，Iub接口AAL2建立失败11

3.1.1.6异常流程3－信令连接建立在DCH失败，网络拒绝RRC连接建立11

3.1.1.7异常流程4－信令连接建立在FACH失败，网络拒绝RRC连接建立12

3.1.1.8异常流程5－Uu接口定时器超时，UE无响应13

3.1.1.9异常流程6－UE收到无效的配置信息14

3.1.1.10异常流程7－网络侧无响应16

3.1.1.11异常流程8－Iu接口SCCP建立失败17

3.1.2信令连接释放17

3.1.2.1正常流程1－释放RRC连接17

3.1.2.2正常流程2－仅释放Iu连接19

3.1.3RAB建立21

3.1.3.1正常流程21

3.1.3.2异常流程1－NodeB无线链路重配置失败22

3.1.3.3异常流程2－Iub接口AAL2建立失败23

3.1.3.4异常流程3－Uu接口RB建立失败25

3.1.3.5异常流程3－Iu接口RAB建立失败27

3.1.4测量控制27

3.1.4.1正常流程27

3.1.4.2异常流程28

3.1.4.3异常流程2－测量信息配置不完整28

3.2安全模式控制流程28

3.2.1正常流程29

3.2.2异常流程29

3.3移动性管理管理流程30

3.3.1切换流程30

3.3.1.1Intra-NodeB切换30

3.3.1.1.1硬切换正常流程31

3.3.1.1.2接力切换正常流程32

3.3.1.1.3异常流程1－NodeB失败33

3.3.1.1.4异常流程2－UE响应切换失败33

3.3.1.1.5异常流程3－定时器超时失败34

3.3.1.2Inter-NB/Intra-RNC切换35

3.3.1.2.1硬切换正常流程36

3.3.1.2.2接力切换正常流程36

3.3.1.2.3异常流程1－NodeB失败37

3.3.1.2.4异常流程2－UE响应切换失败39

3.3.1.2.5异常流程3－定时器超时失败41

3.3.1.3Inter-RNC切换43

3.3.1.3.1正常流程43

3.3.1.3.2异常流程1－源RNC对目标RNC的重定位准备失败45

3.3.1.3.3异常流程2－源RNC取消重定位45

3.3.1.3.4异常流程3－源RNC侧UE配置失败46

3.3.1.3.5异常流程4－目标RNC侧Iub接口过程失败48

3.3.1.3.6异常流程5－目标RNC侧Iu接口AAL2建立失败50

3.3.2小区/URA更新52

3.3.2.1小区更新正常流程52

3.3.2.2小区更新异常流程54

3.3.2.3URA更新正常流程54

3.3.2.4URA更新异常流程55

4无线链路失败分析与处理（Optional）55

4.1UE侧检测无线链路失败55

4.1.1无线链路失败准则55

4.1.2无线链路失败后UE的行为56

4.2NodeB侧检测无线链路失败56

4.2.1RadioLinkFailureIndication过程的典型原因56

4.2.2RadioLinkFailureIndication过程的典型应用56

5导致呼叫释放的异常分析57

5.1CN发起Uu接口释放57

5.2UE发起Uu接口释放57

5.3Uu接口RRC连接释放57

5.4Iu接口释放58

1

引言

1.1编写目的

本文针对TD-SCDMA系统基本信令流程中的异常流程进行了分析和处理描述，帮助读者了解典型异常情况下Uu、Iub、Iu接口的信令流程及相关实体上的处理方法。

1.2预期读者和阅读建议

本文供网络规划人员、网络优化人员、工程人员、测试人员、维护人员等作参考。

要求读者预先阅读《TD-SCDMA系统结构》、《TD-SCDMA无线网络结构》等文档。

1.3本文编写的一些约定

（1）本文编写的主要目的是介绍TD-SCDMA系统的异常信令流程及异常产生时相关网络实体的处理方法。

为了增强本文的内容完整性及可读性，便于读者理解，本文引用了部分《TD-SCDMA信令流程》中的部分正常流程作为对照。

（2）本文以TD-SCDMA系统对于无线资源管理、移动性管理相关过程、RAN网络接口以及Uu接口的异常处理作为主要内容。

由于非接入层的异常处理在GSM、WCDMA、TD-SCDMA系统中几乎相同，因此不做主要描述。

（3）本文中描述某个网元内部处理异常情况时，如RNC内部向Iu、Iub、Uu接口的处理可以是并行的，没有严格的时序关系。

1.4参考资料

标准规范：

【1】3GPPTS25.331:

"RRCProtocolSpecification"

【2】3GPPTS25.922:

"Radioresourcemanagementstrategies"

【3】3GPP TS25.931:

"UTRANFunctions,ExamplesonSignallingProcedures"

【4】3GPPTR21.905:

"Vocabularyfor3GPPSpecifications"

【5】3GPPTS24.008:

"MobileradiointerfaceLayer3specification"

【6】3GPPTS23.060:

"GPRSServiceDescription"

内部文档：

【7】TD-SCDMA无线网络结构刘畅

【8】TD-SCDMA信令流程李宏庆

【9】RNC系统业务控制流程李团校

1.5缩写术语

AALATMAdaptationLayer

AAL2ATMAdaptationLayertype2

AAL5ATMAdaptationLayertype5

ACKAcknowledgement

AMAcknowledgedMode

AMRAdaptiveMultiRate

ATMAsynchronousTransferMode

BCCHBroadcastControlChannel

BLERBlockErrorRatio

CNCoreNetwork

DCCHDedicatedControlChannel

DCHDedicatedChannel

DPCHDedicatedPhysicalChannel

DRXDiscontinuousReception

DTXDiscontinuousTransmission

FACHForwardAccessChannel

FPFrameProtocol

GGSNGatewayGPRSSupportNode

GMMGPRSMobilityManagement

GTPGPRSTunnelingProtocol

GTP-UGPRSTunnellingProtocolforUserPlane

HPLMNHomePublicLandMobileNetwork

IMSIInternationalMobileSubscriberIdentity

LACLocationAreaCode

LAILocationAreaIdentity

MSMobileStation

MTPMessageTransferPart

MTP3-BMessageTransferPartlevel3

NBAPNodeBApplicationPart

P-CCPCHPrimaryCommonControlPhysicalChannel

PCHPagingChannel

PDPPacketDataProtocol

PICHPageIndicatorChannel

PLMNPublicLandMobileNetwork

QoSQualityofService

RARoutingArea

RACHRandomAccessChannel

RANRadioAccessNetwork

RANAPRadioAccessNetworkApplicationPart

RNCRadioNetworkController

RPLMNRegisteredPublicLandMobileNetwork

RRCRadioResourceControl

SAALSignallingATMAdaptationLayer

SGSNServingGPRSSupportNode

SSCOPServiceSpecificConnectionOrientedProtocol

UEUserEquipment

UMTSUniversalMobileTelecommunicationsSystem

URANUMTSRadioAccessNetwork

USIMUniversalSubscriberIdentityModule

2

概述

UMTS（UniversalMobileTelecommunicationSystem）通用移动通信系统与第二代移动通信系统在逻辑结构方面基本相同。

如果从功能上看，可以分成一些不同功能的子网（subnetwork）,主要包括核心网（CoreNetwork，CN）和无线接入网（RadioAccessNetwork，RAN）两部分。

核心网主要处理UMTS系统内部所有的话音呼叫、数据连接和交换，以及与外部其它网络的连接和路由选择。

无线接入网完成所有与无线有关的功能。

这两个子网与用户终端设备（UserEquipment，UE）一起构成了完整的UMTS系统，其结构如图2.1所示。

图中UTRAN（UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork）执行RAN的功能，它与核心网CN之间的接口为Iu（电路域的Iu-CS接口，分组域的Iu-PS接口、以及广播域的Iu-BC），与用户终端设备UE之间的接口为Uu。

在UTRAN内部，NodeB与RNC之间的接口为Iub接口，RNC与RNC之间的接口为Iur接口。

图2.1UMTS网络单元构成示意图

3基本信令流程及其典型异常流程分析与处理

3.1无线资源管理流程

3.1.1信令连接建立

UE处于空闲模式下，当UE的非接入层请求建立信令连接时，UE将首先发起RRC连接建立过程。

每个UE最多只能建立一个RRC连接。

RNC接收到UE的RRCCONNECTIONREQUEST消息，对于RRC连接建立在DCH或FACH上，是根据当前网络的无线资源状态，系统的负荷情况，以及用户建立该连接的原因等方面综合考虑的。

如果RNC接受该RRC连接建立请求，则再判决是将RRC连接建立在专用信道还是公共信道上。

对于RRC连接建立使用不同的信道，RRC连接建立流程也不同。

3.1.1.1正常流程1－信令连接建立时，RRC连接建立在DCH上

图3.1.1RRC连接建立在DCH上的正常信令连接建立流程

信令流程说明：

（1）UE向RNC发送RRC_CONNECTION_REQUEST消息，发起该过程；当UE的非接入层请求处于空闲模式下的UE建立一条信令连接,或UE收到寻呼时，要求建立RRC连接,则UE启动该过程。

UE的RRC层在上行链路CCCH上向RNC发送RRCCONNECTIONREQUEST消息；该消息包含建立该连接的原因，以及UE的标识如IMSI,或TMSI等参数；

（2）RNC根据RRC连接建立请求的原因及系统的资源状态决定UE建立在专用信道并分配RNTI和L1，L2资源。

（一般情况下在发起电路型业务或Speech业务、以及QoS较高的分组业务时，尽可能的将RRC连接建立在DCH上）。

（3）RNC向NodeB发送RadioLinkSetupRequest消息，请求NodeB分配RRC连接所需要的特定无线链路资源。

在该消息中包含有建立无线链路所必需的参数（功率、时隙、扰码、midable码等参数）。

（4）在RL成功建立后，RNC使用ALCAP协议发起Iub接口用户面传输承载的建立（用于承载RRC信令的ATM连接，并完成RNC与NodeB同步过程。

（5）RNC在下行CCCH上向UE发送RRCConnectionSetup消息。

主要参数：

UEIE，RBIE，TrCHIE，上行传输信道，下行传输信道，物理信道IE，UL无线资源和DL无线资源。

（6）UE在上行DCCH上向RNC发送RRCConnectionSetupComplete，RRC连接建立完成。

（7）UE在Uu接口传输非接入层信息。

3.1.1.2正常流程2－信令连接建立时，RRC连接建立在FACH上

图3.1.2RRC连接建立在FACH上的正常信令连接流程

信令流程说明：

当RRC连接建立在公共信道上时，因为使用已经建立好的小区公共资源，所以无需建立无线链路和用户面的数据传输承载，其余过程与RRC连接建立在专用信道相似。

3.1.1.3正常流程3－已存在一个域的信令连接时，建立另一个域的信令连接

在这种情况下，该用户以存在一个域的信令连接，由于业务的需要，又发起了与另外一个域的交互，此时用户在Iu接口上建立另外一个信令承载，在空中接口上使用用户已经建立的RRC连接来承载。

图3.1.3已建立一个域的信令连接时，建立另一个域的信令连接

信令流程说明：

UE通过已经建立的RRC连接向RNC发送初始直传消息（InitialDirectTransfer），消息中携带UE发送到另一个CN域的NAS信息。

Iu接口信令连接建立过程与UE首次建立信令连接时相同的，可参考3.1.1.1。

3.1.1.4异常流程1－信令连接建立在DCH失败，NodeB无线链路建立失败

在为一个用户建立信令连接时，在Uu接口的无线资源分配成功后，首先为该用户需建立一条承载RRC信令的无线链路，但是由于NodeB的原因（硬件原因、协议错误、其他错误），从而导致空中接口的RRC连接无法建立，最终导致信令连接的建立失败。

图3.1.4信令连接建立在DCH失败，由于NodeB无线链路建立失败

异常流程说明及实体处理方法：

（1）当NodeB不能按照要求为该用户建立RL时，向RNC返回RLSetupFailure消息，并包含失败原因。

（2）RNC收回内部为该用户分配的无线资源。

（3）RNC组织Uu接口标准消息，向该用户发送RRCConnectionReject消息，拒绝用户接入。

（4）信令连接建立失败，该过程结束。

3.1.1.5异常流程2－信令连接建立在DCH失败，Iub接口AAL2建立失败

为一个用户建立信令连接时，在无线资源满足的前提下，成功的为用户建立了无线链路，在建立Iub接口上承载该信令连接的ATM承载时，发生失败（硬件原因、协议错误、其他错误），从而导致空中接口的RRC连接无法建立，最终导致信令连接的建立失败。

图3.1.5Iub接口AAL2建立失败

异常流程说明及实体处理方法：

（1）信令连接建立过程中，当RNC与NodeB之间RL建立成功后，RNC向NodeB发送ALCAP的EstablishRequest消息，发起AAL2连接建立过程，用于在Iub接口承载RRC信令。

（2）RNC实体的ALCAP与NodeB实体的ALCAP进行协商，NodeB实体拒绝建立该接口上的AAL2连接。

（3）收到AAL2建立失败消息后，RNC收回内部为该用户分配的无线资源。

（4）RNC与NodeB交互，释放该用户的无线链路。

（5）无线链路释放完成后，RNC与NodeB各自释放本地局间AAL2链路。

（6）RNC组织Uu接口标准消息，向该用户发送RRCConnectionReject消息，拒绝用户接入。

（7）信令连接建立失败，该过程结束。

3.1.1.6异常流程3－信令连接建立在DCH失败，网络拒绝RRC连接建立

在为一个用户建立信令连接时，在无线资源满足的前提下，成功的为用户建立了无线链路，建立了Iub接口上承载该信令连接的ATM承载，在申请本地业务资源时，由于没有足够的本地资源，或其他原因导致本地分配失败或逻辑连接建立失败，从而导致空中接口的RRC连接无法建立，最终导致信令连接的建立失败。

本节中以本地资源分配为例描述该消息流程及相关实体的异常处理。

图3.1.6RRC连接建立在DCH上时，RNC本地资源分配失败

异常流程说明及实体处理方法：

（1）信令连接建立过程中，当承载信令连接的RL以及AAL2建立成功后，RNC实体内部申请本地业务资源，由于资源不够或其它原因导致本地资源分配失败。

（2）RNC收回内部为该用户分配的无线资源。

（3）RNC与NodeB交互，释放该用户的无线链路。

（4）无线链路释放完成后，RNC与NodeB各自释放本地局间AAL2链路。

（5）RNC组织Uu接口标准消息，向该用户发送RRCConnectionReject消息，拒绝用户接入。

（6）信令连接建立失败，该过程结束。

3.1.1.7异常流程4－信令连接建立在FACH失败，网络拒绝RRC连接建立

信令连接建立在FACH上时，由于没有足够的本地资源，或其他原因导致本地分配失败或逻辑连接建立失败，从而导致空中接口的RRC连接无法建立，最终导致信令连接的建立失败。

图3.1.7RRC连接建立在FACH上时，RNC本地资源分配失败

异常流程说明及实体处理方法：

（1）当RNC确定要将该用户的RRC连接建立在公共信道时，为用户分配无线资源后进行本地资源的分配。

（2）RNC由于业务负荷或其它逻辑资源不能建立成功等原因本地资源分配失败。

（3）RNC收回内部为该用户分配的无线资源。

（4）RNC组织Uu接口标准消息，向该用户发送RRCConnectionReject消息，拒绝用户接入。

（5）信令连接建立失败，该过程结束。

3.1.1.8异常流程5－Uu接口定时器超时，UE无响应

信令连接建立在DCH或FACH两种情况下，各实体针对Uu接口定时器超时的处理方法类似，本流程列举了信令连接建立在DCH时Uu接口定时器超时后各实体的处理方法，RRC连接建立在FACH时处理Uu接口超时更简单一些，不需要处理RL、AAL2资源。

在RNC内完成了RRC连接所需要的配置，在给UE发送了相应的配置后，制止定时器超时RNC仍没有收到用户的响应信息（由于移动或无线环境的恶化等），则释放为该用户分配的无线资源，此次信令连接建立失败。

图3.1.8RRC连接建立在DCH上，Uu接口定时器超时，UE无响应

异常流程说明及实体处理方法：

（1）RNC进行本地资源分配、Iub接口RL建立、在Uu接口向UE发送配置消息的过程参见3.1.1.1中信令流程说明的

（1）～（5）。

（2）RNC在等待UE的RRC连接建立完成响应时，定时器超时。

（3）RNC与NodeB执行Iub接口的RL释放过程。

（4）RNC与NodeB释放Iub接口的AAL2连接。

（5）RNC收回内部为该用户分配的无线资源。

（6）RNC释放本地资源。

（7）信令连接建立失败，该过程结束。

3.1.1.9异常流程6－UE收到无效的配置信息

该过程描述的是，在RNC内完成了RRC连接所需要的配置，但是由于UE的原因（协议参数错误，UE的性能不支持等原因），导致信令连接建立失败。

图3.1.9RRC连接建立在DCH上，UE收到无效的配置信息

异常流程说明及实体处理方法：

（1）RNC进行本地资源分配、Iub接口RL建立、在Uu接口向UE发送配置消息的过程参见3.1.1.1中信令流程说明的

（1）～（5）。

（2）UE由于协议参数错误，UE的性能不支持等原因发起RRC连接的重建。

（3）RNC在收到UE的重新建立RRC连接请求时，应对重新建立原因进行分析，以提高系统的处理效率；如果此次重建原因是由于空中接口质量过差，造成UE没有收到刚才网络侧的配置请求，则将配置参数重新传输给UE，以便UE按此要求进行配置；如果此时重新建立RRC连接的原因为CELL_UPDATE，则刚才的配置则全部失效，应在新的小区为该用户建立新的连接，释放原小区的所有资源；如果为UE的性能不支持该配置，则HSPS应结合UE的性能信息，释放旧的连接，为该用户重新分配资源，以建立适合该用户的信令连接；当然根据原因的不同，应结合不同的处理，原则是要么拒绝该用户，要么接入该用户，在本节图中仅是给出了一种原因，其他原因的处理流程不在一一列出。

（4）RNC与NodeB执行Iub接口的RL释放过程。

（5）RNC与NodeB释放Iub接口的AAL2连接。

（6）RNC收回内部为该用户分配的无线资源。

（7）RNC释放本地资源。

（8）重新开始RRC连接建立过程。

3.1.1.10异常流程7－网络侧无响应

该过程描述的是当UE请求建立RRC连接时，由于Uu信号质量、RAN设备异常、逻辑资源