LTE典型信令流程課件

1、信令/數(shù)據(jù)流程）小區(qū)搜索）隨機(jī)接入）開機(jī)附著） service request） paging） TAU）切換）小區(qū)搜索小區(qū)搜索過程是UE和小區(qū)取得時(shí)間和頻率同步，并檢測(cè)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（1.420MHZ）。小區(qū)搜索通過若干下行信道實(shí)現(xiàn)，包括同步信道（SCH）、廣播信道（BCH）和下行參考信號(hào)（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(dòng)態(tài)廣播信道（DBCH）。右圖為小區(qū)搜索流程檢測(cè)PSCH（用于獲得5ms時(shí)鐘，并獲得小區(qū)ID組內(nèi)的具體小區(qū)ID）檢測(cè)S

2、SCH（用于獲得無(wú)線幀時(shí)鐘、小區(qū)ID組、BCH天線配置）檢測(cè)下行參考信號(hào)（用于獲得BCH天線配置，是否采用位移導(dǎo)頻）讀取BCH（用于獲得其它小區(qū)信息）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(guān)參數(shù)。MIB 的傳輸周期固定為40ms，一個(gè)周期內(nèi)每10ms重傳相同內(nèi)容。MIB的傳輸固定在每個(gè)無(wú)線幀的子幀0，首次傳輸位于SFN mod 4 = 0的無(wú)線幀。主信息塊（MIB）攜帶的信息 :1.系統(tǒng)幀號(hào)（SFN，System Frame Number） 8bit

3、 使 UE 獲得系統(tǒng)的時(shí)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(hào)，以讀取其他的系統(tǒng)廣播信息 SIB系統(tǒng)信息塊根據(jù)其內(nèi)容的不同以及 UE 獲得該信息的緊急程度進(jìn)行了分類，相同目的、相同屬性的參數(shù)歸屬到同一類型的系統(tǒng)信息塊中。）小區(qū)搜索）隨機(jī)接入）開機(jī)附著） service request） paging） TAU）切換）隨機(jī)接入隨機(jī)接入分為基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入和基于非競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入兩個(gè)流程。其區(qū)別為針對(duì)兩種流程其選擇隨機(jī)接入前綴的方式。前者為UE從基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入前綴中依照一定算法隨機(jī)選擇一

4、個(gè)隨機(jī)前綴；后者是基站側(cè)通過下行專用信令給UE指派非競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入前綴。 UE 可以通過隨機(jī)接入過程實(shí)現(xiàn)兩個(gè)基本功能： 取得與eNodeB之間的上行同步； 申請(qǐng)上行資源。 隨機(jī)接入過程應(yīng)用于以下6種場(chǎng)景： 從RRC_IDLE 狀態(tài)初始接入，即 RRC 連接建立； 無(wú)線鏈路失敗后初始接入，即RRC 連接重建； 切換； 下行數(shù)據(jù)到達(dá)且UE 空口處于上行失步狀態(tài)； 上行數(shù)據(jù)到達(dá)且UE 空口處于上行失步， 或者雖未失步但需要通過隨機(jī)接入申請(qǐng)上行資源； 輔助定位，網(wǎng)絡(luò)利用隨機(jī)接入獲取時(shí)間提前量（TA，Timing Advance）?；诟?jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入基于非競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入 UE在RACH上發(fā)送隨機(jī)接入前綴

5、； eNB的MAC層產(chǎn)生隨機(jī)接入響應(yīng)，并在DL-SCH上發(fā)送； UE的RRC層產(chǎn)生RRC Connection Request(資源調(diào)度請(qǐng)求) 并在映射到UL SCH上的CCCH邏輯信道上發(fā)送； RRC Contention Resolution(競(jìng)爭(zhēng)解決) 由eNB的RRC層產(chǎn)生，并在映射到DL SCH上的CCCH or DCCH(FFS)邏輯信道上發(fā)送。eNB通過下行專用信令給UE指派非沖突的隨機(jī)接入前綴（non-contention Random Access Preamble ），這個(gè)前綴不在BCH上廣播的集合中。 UE在RACH上發(fā)送指派的隨機(jī)接入前綴。 eNB的MAC層產(chǎn)生隨機(jī)接入

6、響應(yīng)，并在DL-SCH上發(fā)送。）小區(qū)搜索）隨機(jī)接入）開機(jī)附著） service request） paging） TAU）切換）開機(jī)附著RRC連接建立 E-UTRAN采用該流程建立SRB1；該流程也被用于傳輸U(kuò)E發(fā)給E-UTRAN的初始NAS專有信息/消息。建立S1連接步驟69會(huì)建立S1連接，完成這些過程即標(biāo)志著NAS signalling connection建立完成。消息9的說(shuō)明：該消息為MME向eNB發(fā)起的初始上下文建立請(qǐng)求，請(qǐng)求eNB建立承載資源，同時(shí)帶安全上下文，可能帶用戶無(wú)線能力、切換限制列表等參數(shù)。UE的安全能力參數(shù)是通過attach request消息帶給核心網(wǎng)的，核心網(wǎng)再通過

7、該消息送給eNB。UE的網(wǎng)絡(luò)能力（安全能力）信息改變的話，需要發(fā)起TAU。NAS消息手冊(cè)0741 attach req0742 attach accept0743 attach complt0744 attach reject0745 deattch req0746 deattach respond0755 identify0756 identify res (帶imsi號(hào))0752 auth req (帶nas加密算法)0753 auth respond0754 auth rej0748 tau req0749 tau respond074b tau rej075d security075e

8、 security res (加密之后安全響應(yīng)加密了，看不出是075e)UE能力消息1012的說(shuō)明：如果消息9帶了UE Radio Capability IE，則eNB不會(huì)發(fā)送UECapabilityEnquiry消息給UE，即沒有1012過程；否則會(huì)發(fā)送，UE上報(bào)無(wú)線能力信息后，eNB再發(fā)UE Capability Info Indication，給核心網(wǎng)上報(bào)UE的無(wú)線能力信息。為了減少空口開銷，在IDLE下MME會(huì)保存UE Radio Capability信息，在INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息會(huì)帶給eNB。 如果UE改變了其無(wú)線接入能力，UE會(huì)請(qǐng)求上層發(fā)起必

9、要的NAS流程，以使用新的RRC連接更新UE無(wú)線接入能力信息。初始安全激活該流程的目的是在RRC連接建立時(shí)激活A(yù)S層安全。安全完保算法： Snow3G,AES和ZUC。RRC連接重配置消息1516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(shù)據(jù)承載管理、參數(shù)配置、切換執(zhí)行和測(cè)量控制等。GTSM消息O_MACRRC_SRB0_DATA rrcConnectionRequestO_RRCMAC_SRB0_DATA rrcConnectionSetupO_PDCPRRC_DATA_IND rrcConnectionSetupComplete（0741）O_RRCS1AP_

10、INIT_UE_MSGO_S1APRRC_DL_NAS_MSGO_RRCPDCP_DATA_REQ dlInformationTransfer（0752）O_PDCPRRC_DATA_IND ulInformationTransfer（0753）O_RRCPDCP_DATA_REQ （075d）O_PDCPRRC_DATA_IND （075e）O_S1APRRC_INIT_CONTEXT_SETUP_REQ （0742）O_RRCPDCP_DATA_REQ ueCapabilityEnquiry 不需要等到初始上下文建立請(qǐng)求才下發(fā)安全O_PDCPRRC_DATA_IND ueCapabilit

11、yInformationO_RRCS1AP_UE_CAPA_INFO_INDO_S1APMME_DATAREQ UECapabilityInfoIndicationO_RRCPDCP_DATA_REQ securityModeCommandO_PDCPRRC_DATA_IND securityModeCompleteO_RRCPDCP_DATA_REQ rrcConnectionReconfiguration（0742）O_PDCPRRC_DATA_IND rrcConnectionReconfigurationCompleteO_RRCS1AP_INIT_CONTEXT_SETUP_RSPO

12、_S1APMME_DATAREQO_PDCPRRC_DATA_IND （0743）異常流程 RRC連接建立失敗核心網(wǎng)拒絕 eNB未等到Initial context setup request消息 RRC重配消息丟失或者沒收到RRC重配完成消息或者eNB內(nèi)部配置UE的安全參數(shù)等失敗）小區(qū)搜索）隨機(jī)接入）開機(jī)附著） service request） paging） TAU）切換） service request UE在IDLE模式下，需要發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)起service request過程。尋呼過程可以由核心網(wǎng)觸發(fā)，用于通知某個(gè) UE 接收尋呼請(qǐng)求，或者由 eNodeB觸發(fā)，用于通知系統(tǒng)信息更

13、新 。）小區(qū)搜索）隨機(jī)接入）開機(jī)附著） service request） paging） TAU）切換） paging UE在IDLE模式下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要給該UE發(fā)送數(shù)據(jù)（業(yè)務(wù)或者信令）時(shí)，發(fā)起尋呼過程。）小區(qū)搜索）隨機(jī)接入）開機(jī)附著） service request） paging） TAU）切換定義：當(dāng)移動(dòng)臺(tái)由一個(gè)TA轉(zhuǎn)移到另一個(gè)TA時(shí)，必須在新的TA上重新進(jìn)行位置登記已通知網(wǎng)絡(luò)更改它所儲(chǔ)存的移動(dòng)臺(tái)位置信息。當(dāng)UE進(jìn)入一個(gè)小區(qū)，該小區(qū)所屬TAI不在UE保存的TAI list內(nèi)時(shí)，UE發(fā)起正常TAU流程，分為IDLE和CONNECTED（即切換時(shí)）下。 TAU的作用：在網(wǎng)絡(luò)登記新的用戶位置信息

14、；給用戶分配新的GUTI；使UE和MME的狀態(tài)由未注冊(cè)變?yōu)橐炎?cè)； IDLE態(tài)用戶可通過TAU過程請(qǐng)求建立用戶面資源。如果TAU accept分配了一個(gè)新的GUTI，則UE需要回復(fù)TAU complete，否則不用回復(fù)。TAC在SIB1中廣播。）TAUIDLE下發(fā)起的TAU IDLE下，如果有上行數(shù)據(jù)或者上行信令（與TAU無(wú)關(guān)的）發(fā)送，UE可以在TAU request消息中設(shè)置an active標(biāo)識(shí)，來(lái)請(qǐng)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(shè)置active標(biāo)識(shí)，則TAU完成后釋放NAS信令連接。 IDLE下發(fā)起的也可以帶EPS bearer context statu

15、s IE，如果UE帶該IE，MME回復(fù)消息也帶該IE，雙方EPS承載通過這個(gè)IE保持同步。CONNECTED下發(fā)起的TAU說(shuō)明：1）如果TAU accept未分配一個(gè)新的GUTI，則無(wú)過程6、7；2）切換下發(fā)起的TAU，完成后不會(huì)釋放NAS信令連接；3）CONNECTED下發(fā)起的TAU，不能帶active標(biāo)識(shí)。）小區(qū)搜索）隨機(jī)接入）開機(jī)附著） service request） paging） TAU）切換當(dāng) UE處于連接狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)通過切換過程實(shí)現(xiàn)對(duì)UE 的移動(dòng)性管理。UE 信道條件的改變可能會(huì)觸發(fā)切換，網(wǎng)絡(luò)由于負(fù)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(wǎng)絡(luò)實(shí)體包括eNod

16、e B、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(dòng)性測(cè)量控制平面流程用戶平面流程）切換S1切換X2切換按接口按接口按過程按過程當(dāng)UE在CONNECTED模式下時(shí)，eNodeB可以根據(jù)UE上報(bào)的測(cè)量信息來(lái)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。interneteNBRB ControlConnection Mobility Cont.eNB MeasurementConfiguration & ProvisionDynamic Resource Allocation (Sch

17、eduler)PDCPPHYMMEServing GatewayS1MACInter Cell RRMRadio Admission ControlRLCE-UTRANEPCRRCMobility AnchoringSAE Bearer ControlIdle State Mobility HandlingNAS SecurityS1接口是MME/S-GW網(wǎng)關(guān)與eNB之間的接口，S1接口與3G UMTS系統(tǒng)Iu接口的不同之處在于，Iu接口連接包括3G核心網(wǎng)的PS域和CS域，S1接口只支持PS域。S1接口S1S1接口的用戶平面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

18、戶平面（S1-UP）的協(xié)議棧如下圖所示。S1-UP的傳輸網(wǎng)絡(luò)層基于IP傳輸，UDP/IP之上的GTP-U用來(lái)傳輸S-GW與eNB之間的用戶平面PDU。S1S1接口控制面接口控制面 S1控制平面接口位于E-NodeB和MME之間，傳輸網(wǎng)絡(luò)層是利用IP傳輸，這點(diǎn)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(yīng)用層的信令協(xié)議為S1-AP。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(xiàn)在X2接口的用戶平面協(xié)議結(jié)構(gòu)與控制平面協(xié)議結(jié)構(gòu)均與S1接口類似。X2接口X2接口的用戶平面接口的用戶平面 X2接口用戶平面提供eNB之間的用戶數(shù)據(jù)傳輸功能。X2-

19、UP的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如下圖所示，X2-UP的傳輸網(wǎng)絡(luò)層基于IP傳輸，UDP/IP協(xié)議之上采用GTP-U來(lái)傳輸eNB之間的用戶面PDU。X2接口控制面接口控制面 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(wǎng)絡(luò)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(yīng)用層信令協(xié)議表示為X2-AP。X2切換流程圖切換準(zhǔn)備2 UE被觸發(fā)發(fā)送測(cè)量報(bào)告，UE根據(jù)測(cè)量配置，進(jìn)行測(cè)量上報(bào)；3 源eNB基于上報(bào)結(jié)果，根據(jù)自身的切換算法，進(jìn)行切換判決；4 源eNB發(fā)給目標(biāo)eNB一個(gè)切換請(qǐng)求消息，通過必要的信息準(zhǔn)備目標(biāo)側(cè)切換；5 接納控制：目標(biāo)eNode B根據(jù)收

20、到的E-RAB QoS信息進(jìn)行接納控制，以提高切換的成功率。接納控制要考慮預(yù)留相應(yīng)的資源、C-RNTI以及分配專用隨機(jī)接入 Preamble 碼等。6 目標(biāo)eNB準(zhǔn)備L1/L2切換并發(fā)送切換請(qǐng)求應(yīng)答給源eNB。該消息中包含一個(gè)RRC container，具體內(nèi)容是觸發(fā) UE進(jìn)行切換的切換命令。源eNodeB對(duì)切換命令采用透?jìng)鞯姆绞剑ú蛔鋈魏涡薷模?，發(fā)送給 UE（該消息是發(fā)送給UE以執(zhí)行切換的RRC消息）。執(zhí)行切換7 切換命令（攜帶了移動(dòng)性控制信息的 RRC連接重配置消息）是由目標(biāo)eNode B生成的，通過源 eNode B將其透?jìng)鹘oUE。源eNode B 對(duì)這條消息進(jìn)行必要的加密和完整性保護(hù)。

21、當(dāng)UE 收到該消息之后，就會(huì)利用該消息中的相關(guān)參數(shù)發(fā)起切換過程；8 源eNB發(fā)送SN STATUS TRANSFER消息給目標(biāo)eNB，傳輸PDCP狀態(tài)，保存申請(qǐng)的E-RABs的上行PDCP SN接收機(jī)狀態(tài)和下行PDCP SN發(fā)射機(jī)狀態(tài)（如RLC AM）；9 接收了包括移動(dòng)控制信息的RRC連接重配置消息之后，UE執(zhí)行與目標(biāo)eNB的同步，UE從目標(biāo)eNB得到特定的鑰匙并配置將要在目標(biāo)小區(qū)內(nèi)使用的選擇的安全算法；10目標(biāo)eNB使用上行分配和時(shí)間提前作為應(yīng)答。切換完成11當(dāng)UE成功接入目標(biāo)小區(qū)后， UE發(fā)送RRC 連接重配置完成消息， 向目標(biāo) eNode B確認(rèn)切換過程完成。目標(biāo) eNode B 通過

22、接收 RRC連接重配置完成消息，確認(rèn)切換成功。至此，目標(biāo) eNode B可以開始向 UE發(fā)送數(shù)據(jù)；12 目標(biāo)eNB發(fā)送PATH SWITCH消息給MME以告知UE已經(jīng)改變小區(qū)；13 MME發(fā)送更新用戶面請(qǐng)求消息給S-GW；14 服務(wù)小區(qū)轉(zhuǎn)換下行數(shù)據(jù)通路到目標(biāo)eNB側(cè)；15 服務(wù)網(wǎng)關(guān)發(fā)送一個(gè)更新用戶面應(yīng)答消息給MME；16 MME確認(rèn)包含PATH SWITCH ACKNOWLEDGE消息的PATH SWITCH消息；17通過發(fā)送UE context釋放，目標(biāo)eNB通知源eNB切換成功并由源eNB觸發(fā)資源釋放， *收到來(lái)自MME的PATH SWITCH ACKNOWLEDGE消息后，目標(biāo)eNB發(fā)送

23、18 一旦接收到UE context釋放消息，源eNB可釋放與UE context關(guān)聯(lián)的無(wú)線和控制面相關(guān)資源。切換準(zhǔn)備期間源eNB和目標(biāo)eNB之間的用戶面隧道能夠建立。對(duì)于每個(gè)提供了數(shù)據(jù)前行的E-RAB上行數(shù)據(jù)前行和下行數(shù)據(jù)前行各有一個(gè)隧道建立 切換執(zhí)行期間用戶數(shù)據(jù)能從源eNB被遞交到目標(biāo)eNB。這一遞交可以以一種依靠業(yè)務(wù)和調(diào)度特定執(zhí)行的方式完成 只要在源eNB側(cè)來(lái)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(shù)據(jù)的前行按序完成 切換完成期間 目標(biāo)eNB發(fā)送一個(gè)PATH SWITCH消息給MME以告知UE已經(jīng)獲得接入，MME發(fā)送一個(gè)USER PLANE UPDATE

24、REQUEST消息給服務(wù)網(wǎng)關(guān)，用戶面通路被服務(wù)網(wǎng)關(guān)從源eNB切換到目的eNB 只要在源eNB側(cè)來(lái)自服務(wù)網(wǎng)關(guān)的分組被接收或者源eNB緩沖區(qū)非空，源eNB就應(yīng)該進(jìn)行轉(zhuǎn)交用戶面數(shù)據(jù) 用戶面處理S1切換流程圖1. 源 eNode B對(duì)UE進(jìn)行測(cè)量配置，UE的測(cè)量結(jié)果將用于輔助源 eNode B 進(jìn)行切換判決； 2. UE根據(jù)測(cè)量配置，進(jìn)行測(cè)量上報(bào)；3. 源eNode B 參考UE的測(cè)量上報(bào)結(jié)果，根據(jù)自身的切換算法，進(jìn)行切換判決；4. 源eNodeB向MME發(fā)送Handover Required消息，主要包括MME/eNB UE S1AP ID, Target ID等消息；5. MME發(fā)送Handover Request消息給目標(biāo)eNodeB，其中包括要建立的EPS承載的列表等內(nèi)容，每個(gè)EPS承載的信息包括SGW的地址，上行GTPU的在SGW側(cè)的TEID值，EPS 承載的QoS等。目標(biāo)eNodeB收到上述消息后會(huì)建立UE上下文，包括承載的信息，安全上下文等；7. 目標(biāo)eNodeB 也回送Handover Request Ack消息給MME，其中包含EPS承載建立結(jié)果的信息。切換準(zhǔn)備執(zhí)行切換8. MME發(fā)送Handover Command消息給源eNodeB， 將目標(biāo)eNodeB分配的需要轉(zhuǎn)