移动通信信令流程及参数实验指导书

ID:273502 · 发表于 2018-1-8 22:27

目录
实验一小区建立流程 ............................................................................... 4
实验二手机入网流程 ............................................................................... 9
实验三语音通话流程 ............................................................................. 24
实验四短信收发流程 ............................................................................. 42
实验五视频通话流程 ............................................................................. 50
实验六 3G 网络无线参数分析 ................................................................ 55
实验七 3G 终端工程参数分析 ................................................................ 70
实验八 3G 终端射频参数综合测试 ....................................................... 73
实验一小区建立流程
一、实验目的
1 ．掌握 TD-SCDMA 小区建立的流程
2 ．了解 TD-SCDMA 系统的整个工作流程。
3 ．掌握 TD-SCDMA 系统信令流程的相关基础知识。
二、实验内容
1 ．讲解 TD-SCDMA 小区建立的流程。
2 ．根据提供的 PPT 等相关资料，学生自己进行分析，查找工程设备小区建立的过程。
3 ．结合《 TD-SCDMA 第 3 代移动通信系统协议体系与信令流程》一书中关于小区建立的
相关章节进行讲解，进一步加深对小区建立流程的理解。
三、实验仪器
1 ． 3G 移动通信系统与物联网创新实验系统。
2 ．挂图。
3 ．提供的 PPT ，图书馆借阅或自行购买《 TD-SCDMA 第 3 代移动通信系统协议体系与信
令流程》。
四、实验原理
1 ．小区建立全流程

（ 1 ） NodeB 向 RNC 发送资源状态指示消息 Resource Status Indication ，消息中可能包含指
示原因及相关的逻辑资源内容。
（ 2 ） RNC 向 NodeB 发送审计请求消息 Audit Request ，发起资源审计过程。
（ 3 ）通过审计过程， RNC 对 NodeB 的配置和逻辑资源状态进行检查，并可能进行 RNC 与
NodeB 间的重新同步。审计完成后， NodeB 向 RNC 发送审计响应消息 Audit Response 将自
己的配置上报。
（ 4 ） RNC 向 NodeB 发送小区建立请求消息 Cell Setup Request ，发起小区建立过程。
（ 5 ） NodeB 根据小区建立请求消息中给定参数，检查配置参数，并且根据配置参数配置资
源，建立小区。小区建立结束后， NodeB 向 RNC 发送小区建立响应消息 Cell Setup Response ，
确认小区建立成功。
（ 6 ） RNC 向 NodeB 发送公共传输信道建立请求消息 Common Transport Channel Setup
Request ，请求建立 PRACH 信道、 FPACH 信道。
（ 7 ） NodeB 发送公共传输信道建立响应消息 Common Transport Channel Setup Response ，确
认公共传输信道建立成功。
（ 8 ） RN C 采用 ALCA P 协议向 Node B 发送 QAAL 2 建立请求消息 QAAL2 Establish Request ，
发起 Iub 数据传输承载建立过程。消息中包含 AAL2 绑定 ID ，以便绑定 Iub 数据传输承载与
RACH （随机接入信道）。
（ 9 ） NodeB 向 RNC 发送 QAAL2 建立确认消息 QAAL2 Establish Confirm ，作为 Iub 数据传
输承载建立请求应答。
（ 10 ） RNC 向 NodeB 发送公共传输信道建立请求消息 Common Transport Channel Setup
Request ，请求建立四条 SCCPCH 物理信道。
（ 11 ） NodeB 发送公共传输信道建立响应消息 Common Transport Channel Setup Response ，
确认公共传输信道建立成功。
（ 12 ）、（ 13 ）、（ 14 ） RNC 采用 ALCAP 协议向 NodeB 发送 QAAL2 建立请求消息 QAAL2
Establish Request ，发起 Iub 数据传输承载的建立过程。这个过程共进行三次，分别建立三条
Iub 数据传输承载，每条 QAAL2 请求中都包含 AAL2 绑定 ID ，分别用于把三条 Iub 数据传
输承载绑定到 FACH 和 PCH 。
（ 15 ）、（ 16 ）、（ 17 ） NodeB 向 RNC 发送 QAAL2 建立确认消息 QAAL2 Establish Confirm ，
作为 Iub 数据传输承载建立请求的应答。与三条 QAAL2 建立请求消息对应， NodeB 向 RN C
回复三条 QAAL2 建立确认消息。
（ 18 ） RNC 向 NodeB 发送系统消息更新请求消息 System Information Update Request 。
（ 19 ） NodeB 发送系统消息更新响应消息 System Information Update Response ，确认系统消
息更新成功。
（ 20 ） NodeB 向 RNC 发送资源状态指示消息 Resource Status Indication ，向 RNC 报告所有
载波的建立情况。
（ 21 ） RNC 向 NodeB 发送审计请求消息 Audit Request ，发起资源审计过程。
（ 22 ）通过审计过程， RNC 对 NodeB 的配置和逻辑资源状态进行检查，并可能进行 RN C
与 NodeB 间的重新同步。审计完成后， NodeB 向 RNC 发送审计响应消息 Audit Response 将
自己的配置上报。
2 ．小区建立精简流程

系统上电之后，首先需要小区建立流程，这是系统能够正常通信的基本条件。小区的建
立有两种方式，都是由 CRNC 发起的。第一种是通过 CRNC 操作管理建立小区；第二种是 Node
B 审计响应触发小区建立。
（ 1 ）小区建立
CRNC 通过 NBAP 消息 CELL SETUP REQUEST 通知 Node B 发起小区建立的过程。 Node B 一
旦收到此消息将保留必要的资源并根据消息中给出的参数对新小区进行配置。
当小区成功配置后， DwPCH 和 rimary CCPCH 都将存在，并且帧结构的上下行时隙转换
点也被定义好，小区和信道的状态都被设置为允许状态。
（ 2 ）公共传输信道建立
CRNC 通过 NBAP 消息 COMMON TRANSPORT CHANNEL SETUP REQUEST 消息通知 Node B 发
起建立公共传输信道。 Node B 一旦收到此消息将根据消息中给出的参数配置公共传输信道。
这个过程用于建立在 Node B 中必须的资源，如 FACH 、 PCH 、 RACH 、 S-CCPCH 、 PICH 、 PRAC H
和 FPACH 。当公共传输信道建立过程成功并且一旦建立传输承载之后，配置的公共传输信道
和公共物理信道在 Node B 中将处于可用状态，此时公共物理信道在 Uu 接口已经成功建立。
（ 3 ）系统消息更新
网络广播的系统信息的具体内容以及系统信息广播调度是由 CRNC 控制，具体由 Node B
实现，所以系统信息内容或是调度有变化时， CRNC 将使用 SYSTEM INFORMATION UPDATE
REQUEST 消息来通知 Node B 模块；
如果 Node B 能够正常的操作，则 Node B 返回 SYSTEM INFORMATION UPDATE RESPONSE ，
表示系统信息更新是成功的；如果 Node B 由于不支持 CRNC 给定的 SIB 、 Node B 的硬件异常、
业务量过载以及 Node B 后台操作的干预，也可能造成系统信息更新的失败，此时 Node B
将回复 SYSTEM INFORMATION UPDATE FAILURE 消息到 CRNC 。
（ 4 ）公共测量初始化
CRNC 发送 COMMON MEASUREMENT INITIATION REQUEST 消息请求 Node B 对指定的小区的
公共资源的测量进行初始化；如果 Node B 成功操作 CRN C 的情况，则回复 COMMON MEASUREMENT
INITIATION RESPONSE ；如果 Node B 不能执行 RNC 的配置参数，则回复 COMMON MEASUREMENT
INITIATION FAILURE 。
五、实验步骤
1 ．查找相关资料，对 TD-SCDMA 小区建立流程进行认真解读和分析。
2 ．画出 TD-SCDMA 小区建立的详细流程图，并对关键信令进行分析，获取小区的相关参
数并记录下来：要建立小区的 ID ；要建立小区的频点 10104 ；小区最大发射功率；小区同
步配置信息； PCCPCH 信道的发射功率； DwPCH 信道的发射功率；小区所有辅频点信息；
载波最大发射功率；载波类型； PRACH 所在时隙码道信息，以及 FPATH 所在时隙码道及发
射功率； SCCPCH 物理信道信息，包括所在时隙码道和发射功率（与 PCCPCH 发射功率的
相对值），以及 SCCPCH 信道条数； UPPCH 信道位置信息及所在载波信息； HS-PDSCH 物
理信道的时隙码道和最大发射功率信息，以及 HS-PDSCH 信道所在载波；小区状态、频点
状态、所有公共信道状态以及 HS 所有相关信道状态信息。
3 ．查找相关资料，如何通过你的手机获取手机所在小区的相关信息？
实验二手机入网流程
一、实验目的
1 ．掌握 TD-SCDMA 手机入网的全流程。
2 ．掌握通过信令抓取和分析软件观看手机入网的流程。
3 ．掌握手机和 3G 终端模块与信令分析软件连接并观测入网流程。
二、实验内容
1 ．讲解 TD-SCDMA 手机入网的全流程。
2 ．连接手机，设置软件，观测手机入网的全流程。
3 ．连接 3G 终端模块，发送 AT 指令，设置软件，观测 3G 终端模块入网的全流程。
三、实验仪器
1 ． 3G 移动通信系统与物联网创新实验系统。
2 ． 3G 移动互联网实验开发平台。
3 ． 3G 手机。
4 ． UISIM 卡（通用或专用）。
四、实验原理
1 ． UE 工作状态
UE 有两种基本运行模式：空闲模式和连接模式。空闲模式下手机处于待机状态，没有
业务存在， UE 开机后停留在空闲模式下，通过非接入层表示，如： IMSI ， P-TMSI ， TMS I
等标识来区分。 UTRAN 不保留空闲模式下的 UE 信息，仅能够寻呼 LAC 区中的所有 UE 或
同一寻呼时刻的所有 UE 。当 UE 完成 RRC 连接建立后，才会从空闲模式转移到连接模式，
当 RRC 连接释放后 UE 从连接模式转移到空闲模式。 UE 连接模式共有四种状态：
CELL_PCH ， URA_PCH ， CELL_FACH ， CELL_DCH 。

（ 1 1 1 1 ） Idle Idle Idle Idle 状态
UE 开机后，在一个小区中读取系统消息，监听寻呼信息，处于 Idle 状态。在 Idle 状态
下， UE 的所有连接在接入层都是关闭的， UE 的识别通过非接入层标识（如 IMSI 、 TMS I
和 P-TMSI ）来区别。 UTRAN 中没有为处于空闲模式的 UE 建立上下文，如果要寻址一个
特定的 UE ，只能在一个小区内向所有的 UE 或向监听同一寻呼时段的多个 UE 发送寻呼消
息。
（ 2 2 2 2 ） CELL_DCH CELL_DCH CELL_DCH CELL_DCH 状态
CELL_DCH 状态的基本特征是， UE 被分配了专用的物理信道。在该状态下，除了上下
行专用物理信道 DPCH 外， UE 还可能被分配物理上下行共享信道 PUSCH 和 / 或 PDSCH 。
根据 UTRAN 的分配情况， UE 可以使用专用传输信道 DCH 、上行共享传输信道 USCH 、下
行共享传输信道 DSCH ，以及这些传输信道的组合。 UTRAN 根据当前的激活信道集知道该
UE 已经处在小区识别等级上。
（ 3 3 3 3 ） CELL_FACH CELL_FACH CELL_FACH CELL_FACH 状态
CELL_FACH 状态的基本特征是， UE 与 UTRAN 之间不存在专用物理信道连接， UE 在
下行方向将连续监视 FACH 传输信道，而在上行方向可以使用公共或共享传输信道（如
RACH ）， UE 在任何时候都可以在相关传输信道上发起接入过程。根据 UTRAN 的分配情况，
UE 在此状态下可以使用 USCH 或 DSCH 传输信道， UTRAN 也可以根据 UE 最后一次执行
的小区更新过程，知道 UE 当前所处的小区。
如果 UE 选择了一个新的小区， UE 将把当前的位置信息通过小区更新过程报告给
UTRAN 。 UTRAN 也可以在 FACH 上直接给 UE 发送数据，而不必先发起寻呼。 UTRAN 将
把系统信息的变化通过相应的调度信息在 FACH 上及时地广播给 UE ，以便 UE 重新读取相
应的系统信息。
（ 4 4 4 4 ） CELL_PCH CELL_PCH CELL_PCH CELL_PCH 状态
CELL_PCH 状态的基本特征是： UE 与 UTRAN 之间不存在专用物理信道连接，而且
UE 也不可以使用任何上行物理信道。在该状态下， UE 为节省功耗，可以使用 DRX 方式去
监听 PICH 所指示的 PCH 信道。 UTRAN 根据 UE 上次在 CELL_FACH 状态下执行的最后一
次小区更新过程，知道 UE 当前所处的小区。
如果 UE 需要发送上行数据（响应寻呼或者发起呼叫），必需先从 CELL_PCH 状态转移
到 CELL_FACH 状态。在该状态下， RRC 子层通过小区重选过程执行连接移动性管理。
（ 5 5 5 5 ） URA_PCH URA_PCH URA_PCH URA_PCH 状态
URA_PCH 状态的基本特征是： UE 与 UTRAN 之间不存在专用物理信道连接，而且 U E
也不可以使用任何上行物理信道。在该状态下， UE 为节省功耗，可以使用 DRX 方式去监
听 PICH 所指示的 PCH 信道。 UTRAN 根据 UE 上次在 CELL_FACH 状态下执行的最后一次
URA 更新过程，知道 UE 当前所处的 URA 。
如果 UE 需要发送上行数据（响应寻呼或者发起呼叫），必需先从 URA_PCH 状态转移
到 CELL_FACH 状态。在该状态下， RRC 子层通过小区重选过程执行连接移动性管理。
（ 6 6 6 6 ）状态跃迁
1 ）空闲模式与连接模式的跃迁
1 ）空闲模式与连接模式的跃迁
在 UE 发起 RRC 连接请求后， UE 从空闲模式转移到连接模式下的 CELL_DCH 状态或
者 CELL_FACH 状态。如果连接建立失败，则返回空闲模式。在 UE 发起释放 RRC 连接请
求后， UE 从从 CELL_DCH 状态或者 CELL_FACH 状态下转移到空闲模式。
2 ） CELL_DCH 状态与 CELL_FACH 状态的跃迁
UE 可以在 CELL_FACH 状态下通过建立一个专用物理信道而进入 CELL_DCH 状态。
而处于 CELL_DCH 状态的 UE 也可以通过释放所有的专用物理信道而进入 CELL_FACH 状态。
3 ） CELL_DCH 状态与 CELL_PCH （ URA_PCH ）状态的跃迁
CELL_DCH 状态下的 UE 执行重配置过程，根据来自 UTRAN 的指示，可以进入
CELL_PCH 状态或者 URA_PCH 状态。但是，处于 CELL_PCH 状态或者 URA_PCH 状态的
UE 不能直接跃迁到 CELL_DCH 状态，必需先跃迁到 CELL_FACH 状态。
4 ） CELL_FACH 状态与 CELL_PCH （ URA_PCH ）状态的跃迁
处于 CELL_PCH （ URA_PCH ）状态下的 UE ，如果小区（ URA ）重选时选择了一个新
的 URA 小区，则 UE 将跃迁到 CELL_FACH 状态，并在新的小区发起小区（ URA ）更新过
程。在小区（ URA ）更新过程完成后，如果 UTRAN 和 UE 都没有数据要发送，则 UE 将回
到 CELL_PCH （ URA_PCH ）状态。
2 ．手机入网流程
（ 1 1 1 1 ）手机开机
UE 开机后的首要任务就是找到网络并和网络取得联系，只有这样，才能接受网络的服
务。
（ 2 2 2 2 ） PLMN PLMN PLMN PLMN 选择
U E 开机后， NA S 层会请求发起 PLM N 的选择，目的是选择一个可用的、最好的 PLMN ，
选择了 PLM N 后， U E 将在该 PLM N 中查找一个适合的小区进行驻留 ( 小区选择过程 ) 。 PLM N
选择有两种模式，自动和手动。自动选网就是 UE 按照维护的 PLMN 列表的优先级顺序自
动的选择一个 PLMN 报给 NAS 层。手动选网就是将当前的所有可用网络呈现给用户，由用
户选择一个 PLMN ，不论自动选网还是手动选网，其 PLM N 选择的具体过程是一样的。 PLM N
就是运营商的标志，例如你是中国移动和中国联通则具有不同的 PLMN ，如果你的 SIM 是
全新的，在注册到相应的网络之后，进行全频搜索，在每一个频段上， UE 只需要搜索最强
的小区，并接收它的系统信息，从 MIB 里即可以读出当前小区属于哪个 PLMN 。如果该小
区的 RSCP 满足一定的条件，则把此发现的 PLMN 作为高质量的 PLMN 上报给 NAS ；如果
找到的 PLMN 不满足高质量 PLMN 准则，但是能从系统信息中读出 PLMN ID ，则也要向
NAS 报告，同时附上其相应的 RSCP 值。在频率上对 PLMN 的搜索完成之后， NAS 层根据
接入层报告的所有 PLMN 信息，来决定选择一个 PLMN 。
如果是一张已经使用过的 SIM 卡，手机关机前会， SIM 卡会保存当前的频段和小区基
站，开机后会优先选择 SIM 里的信息，如果发现 SIM 卡的信息和当前小区信息一不一致会
重新搜索 PLMN ，再搜索频段，然后手机通过一系列的计算，算出小区排队列表和所要驻留
的小区。

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