WCDMA信令分析手册--语音信令流程
WCDMA信令分析手册
----语音信令流程
一系统广播简介 (3)
1.1系统消息概述 (3)
1.2 信令内容简述 (3)
1.2.1 MIB (3)
1.2.2 SystemInformationBlock1 (4)
1.2.3 SystemInformationBlock3 (8)
1.2.4 SystemInformationBlock5 (8)
1.2.5 SystemInformationBlock7 (9)
1.2.6 SystemInformationBlock11 (10)
二主叫关键信令 (11)
2.1 RrcConnectionRequest (11)
2.2 RrcConnectionSetup (12)
2.3 RrcConnectionSetupComplete (15)
2.4 CM Service Request (18)
2.5 Authentication Request/Response (19)
2.6 SecurityModeCommand/Complete (20)
2.7 Setup (20)
2.8 Call Proceeding (21)
2.9 RadioBearerSetup/Complete (22)
2.10 Alerting、Connect及Connect Acknowledge (23)
2.11 Disconnect (23)
2.12 Release/Release Complete (26)
2.13 RrcConnectionRelease (26)
2.14 RrcConnectionReleaseComplete (27)
三被叫关键流程 (27)
3.1 Paging Type 1 (27)
3.2 Paging Response (28)
3.3 Call Confirmed (28)
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
SIB1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
SIB1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
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 小区访问限制信息
在SIB3中包含小区访问限制信息，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64（即sf64）。
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30SecurityModeCommand/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