LTE典型信令流程課件

LTE典型信令流程課件第一頁，共52頁。信令/數據流程第一頁第二頁，共52頁。１）小區(qū)搜索２）隨機接入３）開機附著４）

servicerequest５）

paging６）

TAU７）切換第二頁第三頁，共52頁。１）小區(qū)搜索▲小區(qū)搜索過程是UE和小區(qū)取得時間和頻率同步，并檢測小區(qū)ID的過程。▲E-UTRA系統(tǒng)的小區(qū)搜索過程與UTRA系統(tǒng)的主要區(qū)別是其能夠支持不同的系統(tǒng)帶寬（1.4~20MHZ）?！^(qū)搜索通過若干下行信道實現，包括同步信道（SCH）、廣播信道（BCH）和下行參考信號（RS）。SCH又分成主同步信道（PSCH）和輔同步信道（SSCH），BCH又分成主廣播信道（PBCH）和動態(tài)廣播信道（DBCH）?！覉D為小區(qū)搜索流程檢測PSCH（用于獲得5ms時鐘，并獲得小區(qū)ID組內的具體小區(qū)ID）檢測SSCH（用于獲得無線幀時鐘、小區(qū)ID組、BCH天線配置）檢測下行參考信號（用于獲得BCH天線配置，是否采用位移導頻）讀取BCH（用于獲得其它小區(qū)信息）第三頁第四頁，共52頁。系統(tǒng)廣播消息TD-LTE系統(tǒng)的系統(tǒng)廣播消息主要由主信息塊MIB和系統(tǒng)信息塊SIB組成。▲MIB主信息塊在固定的信道(PBCH)上發(fā)送，其中攜帶了保證UE能夠接收到其他系統(tǒng)信息塊的相關參數。MIB的傳輸周期固定為40ms，一個周期內每10ms重傳相同內容。MIB的傳輸固定在每個無線幀的子幀0，首次傳輸位于SFNmod4=0的無線幀。主信息塊（MIB）攜帶的信息:1.系統(tǒng)幀號（SFN，SystemFrameNumber）8bit

使UE獲得系統(tǒng)的時間信息2.下行系統(tǒng)帶寬3bit，

使UE可以獲知接收帶寬3.PHICH配置信息3bit

使UE獲得PDCCH信道占用的控制符號，以讀取其他的系統(tǒng)廣播信息第四頁第五頁，共52頁?！鳶IB系統(tǒng)信息塊根據其內容的不同以及UE獲得該信息的緊急程度進行了分類，相同目的、相同屬性的參數歸屬到同一類型的系統(tǒng)信息塊中。第五頁第六頁，共52頁。第六頁第七頁，共52頁。１）小區(qū)搜索２）隨機接入３）開機附著４）

servicerequest５）

paging６）

TAU７）切換第七頁第八頁，共52頁。２）隨機接入▲隨機接入分為基于競爭的隨機接入和基于非競爭的隨機接入兩個流程。▲其區(qū)別為針對兩種流程其選擇隨機接入前綴的方式。前者為UE從基于競爭的隨機接入前綴中依照一定算法隨機選擇一個隨機前綴；后者是基站側通過下行專用信令給UE指派非競爭的隨機接入前綴。▲UE可以通過隨機接入過程實現兩個基本功能：①取得與eNodeB之間的上行同步；②申請上行資源。▲隨機接入過程應用于以下6種場景：①從RRC_IDLE狀態(tài)初始接入，即RRC連接建立；②無線鏈路失敗后初始接入，即RRC連接重建；③切換；④下行數據到達且UE空口處于上行失步狀態(tài)；⑤上行數據到達且UE空口處于上行失步，或者雖未失步但需要通過隨機接入申請上行資源；⑥輔助定位，網絡利用隨機接入獲取時間提前量（TA，TimingAdvance）。第八頁第九頁，共52頁?；诟偁幍碾S機接入基于非競爭的隨機接入①UE在RACH上發(fā)送隨機接入前綴；②eNB的MAC層產生隨機接入響應，并在DL-SCH上發(fā)送；③UE的RRC層產生RRCConnectionRequest(資源調度請求)并在映射到UL–SCH上的CCCH邏輯信道上發(fā)送；④RRCContentionResolution(競爭解決)由eNB的RRC層產生，并在映射到DL–SCH上的CCCHorDCCH(FFS)邏輯信道上發(fā)送。①eNB通過下行專用信令給UE指派非沖突的隨機接入前綴（non-contentionRandomAccessPreamble），這個前綴不在BCH上廣播的集合中。②UE在RACH上發(fā)送指派的隨機接入前綴。③eNB的MAC層產生隨機接入響應，并在DL-SCH上發(fā)送。第九頁第十頁，共52頁。１）小區(qū)搜索２）隨機接入３）開機附著４）

servicerequest５）

paging６）

TAU７）切換第十頁第十一頁，共52頁。３）開機附著第十一頁第十二頁，共52頁。RRC連接建立▲E-UTRAN采用該流程建立SRB1；該流程也被用于傳輸UE發(fā)給E-UTRAN的初始NAS專有信息/消息。第十二頁第十三頁，共52頁。建立S1連接▲步驟6~9會建立S1連接，完成這些過程即標志著NASsignallingconnection建立完成?！?的說明：該消息為MME向eNB發(fā)起的初始上下文建立請求，請求eNB建立承載資源，同時帶安全上下文，可能帶用戶無線能力、切換限制列表等參數。UE的安全能力參數是通過attachrequest消息帶給核心網的，核心網再通過該消息送給eNB。UE的網絡能力（安全能力）信息改變的話，需要發(fā)起TAU。第十三頁第十四頁，共52頁。NAS消息手冊0741attachreq0742attachaccept0743attachcomplt0744attachreject0745deattchreq0746deattachrespond0755identify0756identifyres(帶imsi號)0752authreq(帶nas加密算法)0753authrespond0754authrej0748taureq0749taurespond074btaurej075dsecurity075esecurityres(加密之后安全響應加密了，看不出是075e)第十四頁第十五頁，共52頁。UE能力▲消息10~12的說明：如果消息9帶了UERadioCapabilityIE，則eNB不會發(fā)送UECapabilityEnquiry消息給UE，即沒有10~12過程；否則會發(fā)送，UE上報無線能力信息后，eNB再發(fā)UECapabilityInfoIndication，給核心網上報UE的無線能力信息。▲為了減少空口開銷，在IDLE下MME會保存UERadioCapability信息，在INITIALCONTEXTSETUPREQUEST消息會帶給eNB。

▲如果UE改變了其無線接入能力，UE會請求上層發(fā)起必要的NAS流程，以使用新的RRC連接更新UE無線接入能力信息。第十五頁第十六頁，共52頁。初始安全激活▲該流程的目的是在RRC連接建立時激活AS層安全?！踩瓯Ｋ惴ǎ?/p>

Snow3G,AES和ZUC。第十六頁第十七頁，共52頁。RRC連接重配置▲消息15~16為RRC連接重配置過程，其流程承載著RRC連接管理的大部分功能，包括信令／數據承載管理、參數配置、切換執(zhí)行和測量控制等。第十七頁第十八頁，共52頁。GTSM消息O_MACRRC_SRB0_DATArrcConnectionRequestO_RRCMAC_SRB0_DATArrcConnectionSetupO_PDCPRRC_DATA_INDrrcConnectionSetupComplete（0741）O_RRCS1AP_INIT_UE_MSGO_S1APRRC_DL_NAS_MSGO_RRCPDCP_DATA_REQdlInformationTransfer（0752）O_PDCPRRC_DATA_INDulInformationTransfer（0753）O_RRCPDCP_DATA_REQ（075d）O_PDCPRRC_DATA_IND（075e）O_S1APRRC_INIT_CONTEXT_SETUP_REQ（0742）O_RRCPDCP_DATA_REQueCapabilityEnquiry不需要等到初始上下文建立請求才下發(fā)安全O_PDCPRRC_DATA_INDueCapabilityInformationO_RRCS1AP_UE_CAPA_INFO_INDO_S1APMME_DATAREQUECapabilityInfoIndicationO_RRCPDCP_DATA_REQsecurityModeCommandO_PDCPRRC_DATA_INDsecurityModeCompleteO_RRCPDCP_DATA_REQrrcConnectionReconfiguration（0742）O_PDCPRRC_DATA_INDrrcConnectionReconfigurationCompleteO_RRCS1AP_INIT_CONTEXT_SETUP_RSPO_S1APMME_DATAREQO_PDCPRRC_DATA_IND（0743）第十八頁第十九頁，共52頁。異常流程▲RRC連接建立失敗第十九頁第二十頁，共52頁?！诵木W拒絕第二十頁第二十一頁，共52頁?！鴈NB未等到Initialcontextsetuprequest消息第二十一頁第二十二頁，共52頁。▲

RRC重配消息丟失或者沒收到RRC重配完成消息或者eNB內部配置UE的安全參數等失敗第二十二頁第二十三頁，共52頁。１）小區(qū)搜索２）隨機接入３）開機附著４）

servicerequest５）

paging６）

TAU７）切換第二十三頁第二十四頁，共52頁。４）

servicerequest▲UE在IDLE模式下，需要發(fā)送業(yè)務數據時，發(fā)起servicerequest過程?！鴮ず暨^程可以由核心網觸發(fā)，用于通知某個UE接收尋呼請求，或者由eNodeB觸發(fā)，用于通知系統(tǒng)信息更新。第二十四頁第二十五頁，共52頁。１）小區(qū)搜索２）隨機接入３）開機附著４）

servicerequest５）

paging６）

TAU７）切換第二十五頁第二十六頁，共52頁。５）

paging▲UE在IDLE模式下，當網絡需要給該UE發(fā)送數據（業(yè)務或者信令）時，發(fā)起尋呼過程。第二十六頁第二十七頁，共52頁。１）小區(qū)搜索２）隨機接入３）開機附著４）

servicerequest５）

paging６）

TAU７）切換第二十七頁第二十八頁，共52頁。▲定義：當移動臺由一個TA轉移到另一個TA時，必須在新的TA上重新進行位置登記已通知網絡更改它所儲存的移動臺位置信息。▲當UE進入一個小區(qū)，該小區(qū)所屬TAI不在UE保存的TAIlist內時，UE發(fā)起正常TAU流程，分為IDLE和CONNECTED（即切換時）下。▲

TAU的作用：在網絡登記新的用戶位置信息；給用戶分配新的GUTI；使UE和MME的狀態(tài)由未注冊變?yōu)橐炎裕?/p>

IDLE態(tài)用戶可通過TAU過程請求建立用戶面資源?！绻鸗AUaccept分配了一個新的GUTI，則UE需要回復TAUcomplete，否則不用回復。▲TAC在SIB1中廣播。６）TAU第二十八頁第二十九頁，共52頁。IDLE下發(fā)起的TAU▲IDLE下，如果有上行數據或者上行信令（與TAU無關的）發(fā)送，UE可以在TAUrequest消息中設置an"active"標識，來請求建立用戶面資源，并且TAU完成后保持NAS信令連接。如果沒有設置"active"標識，則TAU完成后釋放NAS信令連接?！鳬DLE下發(fā)起的也可以帶EPSbearercontextstatusIE，如果UE帶該IE，MME回復消息也帶該IE，雙方EPS承載通過這個IE保持同步。第二十九頁第三十頁，共52頁。CONNECTED下發(fā)起的TAU▲說明：1）如果TAUaccept未分配一個新的GUTI，則無過程6、7；2）切換下發(fā)起的TAU，完成后不會釋放NAS信令連接；3）CONNECTED下發(fā)起的TAU，不能帶"active"標識。第三十頁第三十一頁，共52頁。１）小區(qū)搜索２）隨機接入３）開機附著４）

servicerequest５）

paging６）

TAU７）切換第三十一頁第三十二頁，共52頁。▲當UE處于連接狀態(tài)，網絡通過切換過程實現對UE的移動性管理。UE信道條件的改變可能會觸發(fā)切換，網絡由于負載均衡的目的也可能發(fā)起切換。▲TD-LTE系統(tǒng)中，切換涉及的網絡實體包括eNodeB、MME和S-GW，涉及的協(xié)議包括空口的36.331、接口的36.413和36.423等。切換移動性測量控制平面流程用戶平面流程７）切換S1切換X2切換按接口按過程▲當UE在CONNECTED模式下時，eNodeB可以根據UE上報的測量信息來判決是否需要執(zhí)行切換，如果需要切換，則發(fā)送切換命令給UE，UE不區(qū)分切換是否改變了eNodeB。第三十二頁第三十三頁，共52頁。S1接口是MME/S-GW網關與eNB之間的接口，S1接口與3GUMTS系統(tǒng)Iu接口的不同之處在于，Iu接口連接包括3G核心網的PS域和CS域，S1接口只支持PS域。S1接口第三十三頁第三十四頁，共52頁。S1接口的用戶平面▲用戶平面接口位于E-NodeB和S-GW之間，S1接口用戶平面（S1-UP）的協(xié)議棧如下圖所示。S1-UP的傳輸網絡層基于IP傳輸，UDP/IP之上的GTP-U用來傳輸S-GW與eNB之間的用戶平面PDU。第三十四頁第三十五頁，共52頁。S1接口控制面▲S1控制平面接口位于E-NodeB和MME之間，傳輸網絡層是利用IP傳輸，這點類似于用戶平面；為了可靠的傳輸信令消息，在IP曾之上添加了SCTP；應用層的信令協(xié)議為S1-AP。第三十五頁第三十六頁，共52頁。X2接口是eNB與eNB之間的接口。X2接口的定義采用了與S1接口一致的原則，體現在X2接口的用戶平面協(xié)議結構與控制平面協(xié)議結構均與S1接口類似。X2接口第三十六頁第三十七頁，共52頁。X2接口的用戶平面▲X2接口用戶平面提供eNB之間的用戶數據傳輸功能。X2-UP的協(xié)議棧結構如下圖所示，X2-UP的傳輸網絡層基于IP傳輸，UDP/IP協(xié)議之上采用GTP-U來傳輸eNB之間的用戶面PDU。第三十七頁第三十八頁，共52頁。X2接口控制面▲X2接口控制平面協(xié)議棧如下圖所示，LTE系統(tǒng)X2接口的定義采用了與S1接口一致的原則，其傳輸網絡層控制平面IP層的上面也采用了SCTP，為信令提供可靠的傳輸。應用層信令協(xié)議表示為X2-AP。第三十八頁第三十九頁，共52頁。X2切換流程圖第三十九頁第四十頁，共52頁。切換準備2UE被觸發(fā)發(fā)送測量報告，UE根據測量配置，進行測量上報；3源eNB基于上報結果，根據自身的切換算法，進行切換判決；4源eNB發(fā)給目標eNB一個切換請求消息，通過必要的信息準備目標側切換；5接納控制：目標eNodeB根據收到的E-RABQoS信息進行接納控制，以提高切換的成功率。接納控制要考慮預留相應的資源、C-RNTI以及分配專用隨機接入Preamble碼等。6目標eNB準備L1/L2切換并發(fā)送切換請求應答給源eNB。該消息中包含一個RRCcontainer，具體內容是觸發(fā)UE進行切換的切換命令。源eNodeB對切換命令采用透傳的方式（不做任何修改），發(fā)送給UE（該消息是發(fā)送給UE以執(zhí)行切換的RRC消息）。第四十頁第四十一頁，共52頁。執(zhí)行切換切換命令（攜帶了移動性控制信息的RRC連接重配置消息）是由目標eNodeB生成的，通過源eNodeB將其透傳給UE。源eNodeB對這條消息進行必要的加密和完整性保護。當UE收到該消息之后，就會利用該消息中的相關參數發(fā)起切換過程；源eNB發(fā)送SNSTATUSTRANSFER消息給目標eNB，傳輸PDCP狀態(tài)，保存申請的E-RABs的上行PDCPSN接收機狀態(tài)和下行PDCPSN發(fā)射機狀態(tài)（如RLCAM）；接收了包括移動控制信息的RRC連接重配置消息之后，UE執(zhí)行與目標eNB的同步，UE從目標eNB得到特定的鑰匙并配置將要在目標小區(qū)內使用的選擇的安全算法；目標eNB使用上行分配和時間提前作為應答。第四十一頁第四十二頁，共52頁。切換完成11當UE成功接入目標小區(qū)后，UE發(fā)送RRC連接重配置完成消息，向目標eNodeB確認切換過程完成。目標eNodeB通過接收RRC連接重配置完成消息，確認切換成功。至此，目標eNodeB可以開始向UE發(fā)送數據；12目標eNB發(fā)送PATHSWITCH消息給MME以告知UE已經改變小區(qū)；13MME發(fā)送更新用戶面請求消息給S-GW；14服務小區(qū)轉換下行數據通路到目標eNB側；15服務網關發(fā)送一個更新用戶面應答消息給MME；16MME確認包含PATHSWITCHACKNOWLEDGE消息的PATHSWITCH消息；通過發(fā)送UE

context釋放，目標eNB通知源eNB切換成功并由源eNB觸發(fā)資源釋放，

*收到來自MME的PATHSWITCHACKNOWLEDGE消息后，目標eNB發(fā)送18一旦接收到UE

context釋放消息，源eNB可釋放與UE

context關聯(lián)的無線和控制面相關資源。第四十二頁第四十三頁，共52頁。切換準備期間源eNB和目標eNB之間的用戶面隧道能夠建立。對于每個提供了數據前行的E-RAB上行數據前行和下行數據前行各有一個隧道建立切換執(zhí)行期間用戶數據能從源eNB被遞交到目標eNB。這一遞交可以以一種依靠業(yè)務和調度特定執(zhí)行的方式完成只要在源eNB側來自EPC的分組被接收或者源eNB的緩沖區(qū)未空，從源到目的eNB的下行用戶數據的前行按序完成切換完成期間目標eNB發(fā)送一個PATHSWITCH消息給MME以告知UE已經獲得接入，MME發(fā)送一個USERPLANEUPDATEREQUEST消息給服務網關，用戶面通路被服務網關從源eNB切換到目的eNB只要在源eNB側來自服務網關的分組被接收或者源eNB緩沖區(qū)非空，源eNB就應該進行轉交用戶面數據用戶面處理第四十三頁第四十四頁，共52頁。S1切換流程圖第四十四頁第四十五頁，共52頁。1.源eNodeB對UE進行測量配置，UE的測量結果將用于輔助源eNodeB進行切換判決；2.

UE根據測量配置，進行測量上報；3.源eNodeB參考UE的測量上報結果，根據自身的切換算法，進行切換判決；4.源eNodeB向MME發(fā)送HandoverRequired消息，主要包括MME/eNBUES1APID,TargetID等消息；5.MME發(fā)送HandoverRequest消息給目標eNodeB，其中包括要建立的EPS承載的列表等內容，每個EPS承載的信息包括SGW的地址，上行GTP－U的在SGW側的TEID值，EPS承載的QoS等。目標eNodeB收到上述消息后會建立UE上下文，包括承載的信息，安全上下文等；7.目標eNodeB也回送HandoverRequestAck消息給MME，其中包含EPS承載建立結果的信息。切換準備第四十五頁第四十六頁，共52頁。執(zhí)行切換8.MME發(fā)送HandoverCommand消息給源eNodeB，將目標eNodeB分配的需要轉發(fā)的EPSBeare