一、概述
當前，第三代移動通信系統已經越來越成為人們關注的焦點，作為兩大主流體制之一
的WCDMA系統將在未來全球移動通信市場扮演重要的角色。對無線通訊系統來說，一個呼叫能否建立是一個很重要的問題。呼叫的建立涉及無線網路中的很多網路元素，是通信系統的基本功能。對WCDMA系統的呼叫流程進行分析將有助於整個系統的測試和維護。本文主要
介紹電路交換（CS）和封包交換（PS）兩種業務的呼叫流程，並進行對比分析。
二、WCDMA的系統結構
本節我們將介紹一下WCDMA的系統結構及協定棧結構。對呼叫流程中將涉及的網路元素和協議層我們將重點描述。
從功能上，WCDMA系統由三部分組成：CN（核心網）、UTRAN（UMTS地面接入網）和UE（使用者設備）。CN負責處理與外部網路之間的呼叫和資料連接的交換和路由選擇。UTRAN處理所有與無線接入相關的功能。UE則是與使用者的介面。CN與UTRAN之間的介面稱為Iu介面，
UTRAN與UE之間的介面稱為Uu介面。
WCDMA的系統結構，其中UTRAN是由一個或多個無線網路子系統（RNS）組成。一個RNS由一個無線網路控制器（RNC）和一個或多個Node B組成。RNC可以通過Iur介面與另一個RNC相連。RNC與Node B之間通過Iub介面相連。
在這裡我們介紹的呼叫流程是從UE與CN之間的端到端的呼叫流程，其中包括UE主動發起呼叫（我們通常稱之為UE起呼）和UE接受呼叫（UE被呼）。由於呼叫的另一端可能為PSTN、PLMN、ISDN等不同網路系統終端，將涉及有線或無線網路之間的消息交互，我們將不在此介紹。
下面給出了WCDMA系統的協定棧，我們將簡要介紹一下呼叫流程中可能涉及到的協議模塊。與無線接入無關的高層協定模組我們通稱為非接入層（NAS），NAS層存在於UE和CN中
，主要處理與業務相關的功能。實體層我們稱之為L1層。在Uu介面上，實體層是WCDMA系統中重要的部分，主要處理無線資料的傳輸。而Iub、Iu以及Iur介面是有線連接的，實體層通常是指光纖、電纜等物理連接實體。媒體接入控制（MAC）和無線鏈路控制（RLC）協議屬於第二層（L2）,主要提供資料的傳輸和交換。無線資源控制（RRC）協議主要完成無線資源的管理和分配。其中Node B的RRC、RLC、MAC模組僅完成系統廣播功能，大部分無線資源管理功能都在RNC中實現。Node B應用部分（NBAP）主要處理Iub介面的信令，FP則處理各介面的資料傳輸。無線接入網應用部分（RANAP）和網路業務接入點（RNSAP）協議分別處理Iu以及Iur介面的信令傳輸。在呼叫流程中主要涉及Uu、Iub以及Iu介面及相關協定模塊，我們主要介紹與WCDMA無線接入相關的部分，其他如RNC與Node B、RNC與CN之間有線傳輸（在Release99協議中採用ATM傳輸）採用的均是通用的傳輸方式，我們將不再介紹。
三、呼叫處理流程
在介紹呼叫處理流程之前，我們首先要瞭解幾個概念：RRC連接。RRC連接是UE與UTRAN的RRC協定層之間建立的一種雙向點到點的連接。對一個UE來說，至多存在一條RRC連接。RRC連接在UE與UTRAN之間傳輸無線網路信令，如進行無線資源的分配等等。RRC連接在呼叫建立之初建立，在通話結束後釋放，並在期間一直維持。
Iu信令連接。如果說RRC連接建立了UE與UTRAN之間的信令通路，那麼Iu信令連接則是建立了UE與CN之間的信令通路。Iu信令連接主要傳輸UE與CN之間非接入層信令。在UTRAN中，非接入層信令是通過上下行直接傳輸信令透明傳輸的。
認證。出於網路安全性能考慮，在呼叫建立時，網路必須對UE進行認證。
無線接入承載（RAB）。RAB可以看作是UE與CN之間接入層向非接入層提供的業務，主要用於使用者資料的傳輸。RAB直接與UE業務相關，它涉及接入層各個協定模組，在空中介面上，RAB反映為無線承載（RB）。
無線承載（RB）。RB是UE與UTRAN之間L2向上層提供的業務。上面我們提到的RRC連接也可以看作是一種承載信令的RB。
無線鏈路（RL）。無線鏈路是指一個UE和一個UTRAN接入點之間的邏輯連接，它在物理實現上通常是由一到多個無線承載傳輸組成。在UE與一個UTRAN接入點（通常指社區）之間最多存在一條無線鏈路。
1、 CS起呼流程
電路交換業務起呼流程主要有以下幾個基本過程：
第一步，建立RRC連接。起呼時，首先由UE的RRC接收到非接入層的請求發送RRC連接建立請求消息給UTRAN，在該消息中包含被叫UE號碼，業務類型等等。UTRAN接收到該消息後，根據網路情況分配無線資源，並在RRC CONNECTION SETUP消息中發送給UE，UE將根據消息配置各協定層參數，同時返回確認消息。
RRC連接建立有兩種情況：公共通道上的RRC連接建立和專用通道上的RRC連接建立。兩者的區別在於RRC連接使用的傳輸通道不同，因而連接建立的流程有所區別。
公共通道上的RRC連接建立
專用通道上的RRC連接建立
第二步，Iu信令連接的建立。在RRC連接建立後，UE將向CN發送業務請求。此時UE的RRC發送INITIAL DIRECT TRANSFER消息，在該消息中包含非接入層的資訊（CM
SERVICE RE QUEST）。RNC接收到該消息後，RNC的RANAP發送INITIAL UE MESSAGE，將UE的非接入層消息透明轉發給CN，在該消息發送的同時建立Iu信令連接。在Iu信令連接建立後，UE和CN之間的非接入層消息傳輸使用DOWNLINK DIRECT TRANSFER和UPLINK DIRECT TRANSFER消息進行。具體流程如下圖所示：
第三步，認證。Iu信令連接建立後，CN需要對UE進行認證。認證是非接入層功能，在
UTRAN中透明傳輸。具體操作見第二步的流程中3－6消息內容。
第四步，RAB的建立。UE業務請求被網路接收後，CN將根據業務情況分配無線接入承載（RAB）。同時在空中介面將建立相應的無線承載（RB）。
需要注意的是，4－8條消息若在RRC連接建立中建立了無線鏈路，則需要進行上述無線鏈路的重配置過程，若在RRC連接中沒有建立無線鏈路，即建立了公共通道上的RRC連接時，則在此應進行無線鏈路建立的過程。
第五步，等待應答。此時UE將等待被呼叫方應答，進入通話狀態。
下面是對整個電路交換業務UE起呼的一個整體流程圖。
2、 CS被呼流程
CS被呼流程基本與起呼流程相似，只是在RRC連接建立前，UE首先接收到尋呼通道上的 PAGING TYPE 1消息，然後進行RRC連接的建立。以後各部分同起呼流程。
3、 PS起呼流程
封包交換業務起呼流程有以下幾個基本過程：
第一步，建立RRC連接。
第二步，Iu信令連接的建立。
第三步，UE的認證和安全模式控制。
第四步，ATTACH。建立UE和服務GPRS業務節點（SGSN）之間的邏輯連接。
第五步，業務請求及分組資料協定（PDP）啟動。UE非接入層發送業務請求，並啟動PDP。
第六步，RAB的建立。UE業務請求被網路接收後，CN將分配無線接入承載（RAB）。在空中介面將建立相應的無 線承載（RB）。
第七步，等待應答。UE等待CN響應。當UE接收到PDP RESPONSE消息，此時可以發送接收IP數據包。
需要說明的是，WCDMA系統的分組業務是“即時線上”的，就是說使用者和網路始終連接
。通常在使用者終端開啟時，便進行ATTACH操作，與SGSN建立邏輯連接。在需要進行分組業務資料傳輸時，直接啟動PDP就可以了。因此，在實際操作時流程如下圖所示：
在UE上電時通常會執行1－5步，ATTACH到網路上，並一直保持附著狀態。在需要進行資料傳輸時，執行6－10步呼叫過程。
4、 PS被呼流程
與電路交換一樣，PS被呼流程也與起呼流程相似，只是在接收到PAGING消息後進行。
四、總結
從上述可以看出，一個呼叫流程進行涉及到UE、UTRAN、CN各個網路元素，參與消息交互和傳遞的協定模組很多。對呼叫流程進行分析有助於瞭解網路實際情況、及時發現網路故障，便於我們對網路進行維護和測試。
原文出處: http://blog.sina.com.cn/s/blog_46f8eb87010003bj.html
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