小区的系统信息广播；
网络选择及小区选择和重选；
随机接入过程；
寻呼过程；
无线资源控制（RRC）连接建立过程；
无线接入承载（RAB）的建立过程；
WCDMA系统中不同切换过程的分析；
WCDMA系统安全措施，主要介绍鉴权过程、信令和业务数据的加密、数据完整性保护等；
WCDMA系统中电路域和分组域呼叫的建立过程。
4.1 WCDMA系统的基本工作过程
4.1.1 小区的系统信息广播
小区的系统信息广播是UE获得系统参数信息的方式。UE通过对小区广播信息的监听，读取该小区的系统广播信息，得到需要的系统配置信息，据此UE可以执行后续动作。
系统信息由信息单元构成，携带接入层和非接入层的信息。系统信息单元以系统信息块的方式传达给UE，每个系统信息块包含有一个或多个系统信息单元。系统信息块有主信息块(MIB，Master Information Block)、调度块(SB，Scheduling Block)和普通系统信息块(SIB，Regular System Information Block)三种类型。
1． 系统信息块的构成
系统信息块的数目定义为一个主信息块（MIB）、两个调度块（SB）和18个普通系统信息块（SIB）。系统信息块按照主信息块、调度块和普通系统信息块组成树状结构。
（1）主信息块（MIB）
UTRAN每隔80ms发送一次MIB，一个小区中的MIB的相关信息是相对固定的，MIB包含如下的信息单元：MIB数值标签、支持的PLMN类型、相关系统信息块和调度块的信息以及PLMN标识。
（2）调度块（SB）
系统信息块经由BCH信道广播，在一组系统信息消息中传送，BCH的TTI为固定的20ms，也就是说MIB/SIB消息在物理信道上的传输也以两个物理帧长为单位进行映射。系统信息消息的长度必须与一个BCH传输块的大小相匹配，需要系统信息的调度。
（3）系统信息块（SIB）
不同的SIB消息代表不同的小区系统信息。SIB分为很多类型，从类型1到类型18，除了SIB类型15.2、15.3和16以外，所有其他使用数值标签的SIB的内容在每次出现时都不会改变。SIB类型15.2、15.3和16可能会多次出现，而且每次出现的内容不同。在这种情况下，系统的调度信息会指示这些系统信息块每次出现的时机。所有不使用数值标签的系统信息块，每次出现的内容可能不同。
3．小区的系统信息广播过程
小区的系统信息广播过程简述如下：Node B 通过NBAP消息从RNC获得最新的系统广播信息块的内容和相应的调度信息，使用逻辑信道BCCH对系统信息进行广播。一般情况下，SIB10使用FACH传输信道发送，其他所有SIB（包括MIB和SB）都是在BCH传输信道上发送。BCH传输信道映射到物理信道P-CCPCH上，物理信道P-CCPCH使用固定的信道码。当UE开机后第一次选定一个适合的小区时，UE可以知道该小区使用的下行主扰码，又因为P-CCPCH使用固定的信道码，UE可以从P-CCPCH上读取该小区所有的系统信息消息。UE可以存储该小区的系统信息消息，所以当UE移动到另一个小区的覆盖范围内，又返回原先驻扎的小区时，UE可以使用它存储的系统信息消息，而不必再次从P-CCPCH读取。
4.1.2 网络选择及小区选择和重选
1.空闲模式下的UE
UE在开机之后为了获得网络的服务，空闲模式下的UE需要执行PLMN选择和重选、小区选择及重选和位置登记过程，这3个过程之间的关系如图4-4所示。
图4-4 UE选择网络示意图
UE在开机后，首先要寻找和选择PLMN网络，接着选择属于此PLMN网络的小区，通过系统信息可以了解邻近小区的信息，UE选择一个信号最好的小区驻留，然后通过小区进行注册和位置更新。通过注册可以判断用户和网络的合法性，位置更新可以保证网络在某个范围内找到UE，从而能正确完成对UE的寻呼。
UE成功的驻留在小区后，将具有如下功能：
（1） 能接收所属PLMN的系统信息；
（2） 小区内可以发起随机接入过程；
（3） 可以接收网络的寻呼信息；
（4） 可以接收小区的广播业务。
当UE重选小区后，如果小区的LA或RA发生改变，UE将发起位置更新过程。
2.PLMN网络选择
（1） 自动选择模式
UE根据USIM卡中存储的PLMN网络列表信息，自动选择PLMN顺序如下：
选择归属网络(HPLMN，Home PLMN)
按优先级选择用户控制的网络以及接入方式
按优先级选择运营商控制的网络以及接入方式
随机选择其它接收信号质量较好的PLMN网络；
按照信号质量的降序排列选择PLMN网络。
（2） 手动选择模式
如果使用手动选择模式，则UE将向用户显示可用的网络，UE将按照顺序显示以下符合条件的网络(以下的网络中，不满足条件的将不被显示)，然后由用户自己来选择使用哪个网络：
显示HPLMN；
显示USIM中存储的用户控制的网络及接入方式；
显示USIM卡中存储的运营商控制的网络及接入方式：
随机选择其它接收信号质量较好的PLMN网络；
按照信号质量的降序排列选择PLMN网络。
一旦UE已经选择了一个PLMN，UE就要执行小区搜索过程，从而在被选择的PLMN中选择一个合适的小区驻留下来，接着将使用小区选择流程。
3.小区选择
初始小区选择过程
如果在UE中并没有被选择PLMN网络的相关信息，则UE需要执行初始小区选择(Initial Cell Selection)流程。初始小区选择过程主要包括小区搜索和读广播信道、判决等环节。
①小区搜索
小区搜索的步骤主要包括时隙同步、帧同步和码组识别、扰码识别。
时隙同步：UTRAN中的所有主同步码都是相同的，并且在每个时隙的前256码片中发送。UE使用主同步码去获得该小区的时隙同步。
帧同步和码组识别：UTRAN中，辅助同步码一共有16个，长度为256码片，在每个时隙中是不同的。15个辅助同步码的组合就构成一个辅助同步码序列。辅助同步码的序号为扰码码组的序号，规范中给出64组辅助同步码序列，64组码序列的共性是循环移位后的结果是唯一的。UE使用辅助同步码进行相关实现帧同步，并对小区的扰码组进行识别。
扰码识别：确定扰码组后，分别对8个主扰码进行相关检测，UE通过CPICH确定小区主扰码，然后检测PCCPCH，UE就可以读取广播信道信息。
②读取广播信道信息
通过读取广播信道信息，根据MIB的消息内容，UE可以判断当前找到的PLMN是否就是要找的PLMN。如果是UE要找的PLMN，UE将读SIB3，取得小区选择和重选信息。如果不是UE从小区搜索重新开始。
③判决
UE使用S准则判断搜索到的小区是否属于合适小区。如果是合适小区，UE将驻留下来，并读其它所需要的系统信息，随后UE将发起位置登记过程。
(4) S准则
当小区中信号的测量结果满足以下条件时，满足小区选择的S准则。
4.小区重选
（1）小区重选过程
一旦UE选择一个合适的小区驻留下来，UE就会产生一个候选小区列表，这包括已经被选择的小区以及相邻小区。有关相邻小区的信息，UE可以从当前驻留小区的系统广播消息中获得。
小区重选过程就是UE监测相应的系统广播信息，并执行测量过程，依据小区重选准则执行小区重选过程，从候选小区列表中找到更合适的小区驻留下来的过程。UE在空闲（IDLE）模式和RRC连接模式下(CELL FACH、CELL PCH、URA PCH)，都可能进行小区重选过程。
小区的重选准则R准则。
4.1.3 随机接入过程
UE没有被分配专用信道资源之前，如果希望和网络建立连接，UE只能利用上行公共信道RACH发送接入请求。UE发起接入请求的原因可以为：移动台始呼、移动台发送寻呼响应、用户登记等。UE通过RACH向基站发送的第一条消息为一条RRC消息。
1. RRC层与接入相关的信息
物理层收到来自RRC层与接入相关的主要信息如下：
（1） PRACH前缀扰码；
（2） 基于时长的消息长度，10或20ms；
（3） AICH传送时间参数；
（4） 对应于每一种接入服务等级(ASC，Access Service Class)的可用前导特征码和RACH子信道集合；
（5） 功率增加步长；
（6） 前导试探周期次数和随机后退参数；
（7） 前导的初始功率；
（8） 传输格式集合参数，包括每种传输格式对应的随机接入消息中数据部分和控制部分之间的功率偏置。功率偏置值以dB为单位，是最后一次传送的前导和随机接入消息控制部分的功率差。
2．随机接入过程
物理随机接入过程描述如下。
(1)根据RRC和MAC提供的信息确定可用的PRACH接入时隙，并且根据给定的ASC，从可用的RACH子信道组中随机选择一个接入时隙。从可用的特征码组中随机选择一个特征码。随机函数必须保证每个可用的子信道都有相同的概率被选中。
(2)设置重传的最大次数。计算前导初始功率。
(3)如果在PRACH接入时隙对应的AICH接入时隙中，没有侦测到对应的捕获指示，网络方没有回应。UE将执行下列步骤，重新发送接入前导。
(4)如果在和PRACH接入时隙相对应的AICH接入时隙中，侦测到和选用的特征码相对应的非确认(NACK)捕获指示，表示网络方拒绝UE的接入，UE将退出物理随机接入过程。
(5)完成物理随机接入过程。
随机接入过程可以看作UE寻求最佳发射功率的过程，避免了初始发射功率的盲目性，进而保证了系统性能。
4.1.4寻呼过程
移动通信系统中UE的位置不是固定的，为了建立一次呼叫，CN根据无线接入网应用部分(RANAP)协议，通过Iu接口向UTRAN发送寻呼消息，UTRAN则将CN寻呼消息通过Uu接口上的寻呼过程发送给UE，使得被寻呼的UE发起与CN的信令连接建立过程，一个不处于通信状态的用户需要被激活时，寻呼过程是必需的。
1．第一类型寻呼
图4-7 第一类型寻呼
（1）第一类型寻呼主要作用
当UE处于空闲模式下，为了建立一次呼叫或信令连接，网络侧的高层发起第一类型寻呼过程，用来建立RRC连接以实现呼叫。
当UE处于CELL PCH 或URA PCH 状态时，UTRAN发起寻呼以触发UE状态迁移到CELL FACH状态，第一类型寻呼用来在分组数据会话中恢复传送用户数据。
当系统信息发生改变时，UTRAN发起空闲模式、CELL PCH 或者URA PCH 状态下的寻呼，触发UE读取更新后的系统信息。
（2）第一类型寻呼消息的内容
（3）第一类型寻呼过程中用到的主要参数
①寻呼的非连续接收(DRX)周期
②寻呼时机
③寻呼指示符
2．第二类型寻呼
4.1.5 RRC连接建立过程
RRC连接是UE和SRNC之间进行信令交互的一条逻辑通路，每个UE最多只有一个RRC连接，没有RRC连接的UE状态称为空闲状态（IDLE），有RRC连接的UE状态称为RRC连接模式。RRC连接建立过程说明了UE如何建立与UTRAN的信令通路，是UE与网络进行信令交互的前提条件。
1． RRC连接建立过程
图4-9 RRC连接建立的信令流程
（1）RRC连接请求
①UE请求建立RRC连接的原因如下。
产生会话业务呼叫；
产生流业务呼叫；
产生交互式业务呼叫；
产生背景业务呼叫；
终止对话业务呼叫；
终止流业务呼叫；
终止交互式业务呼叫；
终止背景业务呼叫；
紧急呼叫；
不同优先级业务；
注册；
分离；
短消息；
重新建立呼叫。
②在初始UE标识信息单元里，UE可以依次使用TMSI、P-TMSI、IMSI或IMEI来标明UE，TMSI为首选而IMEI为末选。
③协议出错指示符只有对或错(TRUE或FALSE)两种。
④RACH测量结果包含当前服务小区及UE监控小区的测量结果。UTRAN可根据这些测量结果来计算决定是否需要进行切换。
（2）无线链路建立
（3）Iub承载建立
（4）帧同步
（5）RRC连接建立
（6）RRC连接建立完成
2． RRC连接释放
RRC连接释放即断开RRC连接，包括UE和SRNC间所有的RAB和SRB，所有的信令连接也断开了。常见的释放原因如下。
（1） 正常事件；
（2） 异常抢先释放；
（3） 拥塞；
（4） 重新建立驳回；
（5） 用户无活动；
（6） 指定信令连接重新建立。
4.1.6 无线接入承载（RAB）的建立
1．无线接入承载的概念
按UMTS QoS体系结构，UMTS应用层端到端的业务使用底层网络所提供的承载业务，它可以分为TE/MT本地承载业务、UMTS承载业务和外部承载业务。UMTS承载业务由无线接入承载(RAB)业务和核心网络承载业务组成，如图4-11所示。
图4-11 UMTS QoS体系结构
无线接入承载(RAB ，Radio Access Bearer)业务根据QoS要求提供用户终端(MT)和CN Iu之间用户语音、数据及多媒体业务的加密传送。RAB业务包含无线承载(RB)业务和Iu承载业务。RAB QoS需求映射到无线承载(RB)，依靠无线承载(RB)提供底层传输功能。为了能够支持不同的错误保护机制，UTRAN和MT需要能够将用户流根据RAB业务需求分割/重组成不同的子流。无线承载(RB)业务根据子流的可靠性要求处理属于这个子流的用户流信息。RAB在UTRAN中通过多个RAB子流予以识别，这些子流对应于具有不同OoS特性(如可靠性等)的NAS业务数据流。RAB子流随着RAB的建立而建立，随着RAB的释放而释放。
2．无线接入承载的建立
UE要完成RRC的连接建立后，才能建立RAB。根据无线资源状态，RAB的建立过程有如下情形。
DCH-DCH，RRC使用DCH，RAB准备使用DCH；
RACH/FACH-RACH/FACH，RRC使用CCH，RAB准备使用CCH；
RACH/FACH-DCH，RRC使用CCH，RAB准备使用DCH。
下面以DCH-DCH同步情况为例，介绍RAB的建立过程，如图4-12所示。
图4-12 DCH-DCH同步情况下RAB的建立过程
RAB建立的基本过程如下。
(1) CN向UTRAN发送RAB指配请求消息（Radio Access Bearer Assignment Request），请求建立RAB；
(2) SRNC 收到RAB建立请求后，SRNC发起建立Iu接口（ALCAP建立）与Iub接口的数据传输承载。
(3) SRNC向UE发起RB建立请求(Radio Bearer Setup)消息，UE完成RB建立后，向SRNC返回RB建立完成(Radio Bearer Setup Complete)消息；
(4) SRNC向CN返回RAB指配响应（Radio Access BearerAssignment Response）消息，结束RAB的建立过程。