LE空口協(xié)議及信令流程講義

LTE空口協(xié)議及信令流程教學(xué)目標(biāo)熟悉LTE空口協(xié)議介紹熟悉開機附著/去附著熟悉ServiceRequest流程熟悉尋呼流程熟悉TAU流程熟悉切換流程熟悉專用承載建立流程教學(xué)內(nèi)容LTE空口協(xié)議介紹開機附著/去附著UE發(fā)起ServiceRequest流程尋呼流程TAU流程切換流程專用承載流程LTE系統(tǒng)架構(gòu)eNodeB間的接口MME/S-GWMME/S-GWX2S1MobilityManagementServingGatewayMME/SGW與eNodeB的接口EPCE-UTRANEPSeNodeBX2X2eNodeBeNodeBUuUEEvolvedPacketSystem–EPSEvolvedPacketCore–EPCLTE/SAE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演進SGi

S4

S3

S1-MME

PCRFS7

S6a

HSSS10

UEGERAN

UTRAN

SGSN

LTE-Uu

E-UTRAN

MMES11

S5

ServingGateway

PDN

Gateway

S1-U

Operator'sIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)Rx+

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化

E-UTRAN只有一種網(wǎng)元—E-NodeB全IP媒體面控制面分離與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通LTE網(wǎng)元功能MMEServingGWPDNGWE-NodeBNAS信令以及安全性功能

3GPP接入網(wǎng)絡(luò)移動性導(dǎo)致的CN節(jié)點間信令空閑模式下UE跟蹤和可達性漫游鑒權(quán)承載管理功能（包括專用承載的建立）

支持UE的移動性切換用戶面數(shù)據(jù)的功能

E-UTRAN空閑模式下行分組數(shù)據(jù)緩存和尋呼支持?jǐn)?shù)據(jù)包路由和轉(zhuǎn)發(fā)上下行傳輸層數(shù)據(jù)包標(biāo)記基于用戶的包過濾合法監(jiān)聽IP地址分配上下行傳輸層數(shù)據(jù)包標(biāo)記DHCPv4和DHCPv6（client、relay、server）具有現(xiàn)3GPPNodeB全部和RNC大部分功能，包括：物理層功能MAC、RLC、PDCP功能RRC功能資源調(diào)度和無線資源管理無線接入控制移動性管理LTE協(xié)議結(jié)構(gòu)信令流數(shù)據(jù)流E-NodeBPHYUEPHYMACRLCMACMMERLCNASNASRRCRRCPDCPPDCPAPPUDPGTPUIPS1APSCTPSGWIPUDPGTPUIPSCTPS1APX2AP控制面協(xié)議架構(gòu)UEeNode-BMME控制面協(xié)議架構(gòu)UEeNode-BMMERRC子層執(zhí)行的功能:廣播尋呼鏈接管理無線承載控制移動性UE測量上報和控制PDCP子層執(zhí)行的功能:

加密和完整性保護NAS子層執(zhí)行的功能:

認(rèn)證、鑒權(quán)安全控制

Idle模式移動性處理

Idle模式尋呼發(fā)起用戶面協(xié)議架構(gòu)UEeNode-BMMESAEGateway用戶面協(xié)議議架構(gòu)UEeNode-BMMESAEGatewayRLC子層執(zhí)行的的功能:PDU傳輸ARQ包的組合和和拆分PDCP子層執(zhí)行的的功能:頭壓縮加密MAC子層執(zhí)行的的功能:調(diào)度HARQ邏輯信道優(yōu)優(yōu)先級處理理PDU組包和解復(fù)復(fù)用物理層(L1)執(zhí)行的功能能：無線接入功率控制MIMOEPS承載載業(yè)務(wù)架構(gòu)構(gòu)承載概念GBR/Non-GBR承載：在承承載建立或或修改過程程中通過例例如eNodeB接納控制等等功能永久久分配專用用網(wǎng)絡(luò)資源源給某個保保證比特速速率（GuaranteedBitRate，GBR）的承載，，可以確保保該承載的的比特速率率。否則不不能保證承承載的速率率不變則是是一個Non-GBR承載默認(rèn)承載（（DefaultBearer）：一種滿滿足默認(rèn)QOS的數(shù)據(jù)和信信令的用戶戶承載，提提供盡力而而為的IP連接。默認(rèn)認(rèn)承載為Non-GBR承載。默認(rèn)認(rèn)承載為UE接入網(wǎng)絡(luò)時時首先建立立的承載，，該承載在在整個PDN連接周期都都會存在，，為UE提供到PDN的“永遠在在線”的IP連接。專用承載：：對某些特特定業(yè)務(wù)所所使用的SAE承載。一般般情況下專專用承載的的QOS比默認(rèn)承載載高，專用用承載可以以是GBR或Non-GBR承載。連接概念Uu空口(X1)：UE與eNodeB之間的空中中接口。S1接口：eNode與EPC之間的接口口。UE-associatedlogicalS1-connection：UE相關(guān)S1邏輯連接，，對于某個個UE-associatedlogicalS1-connection在MME側(cè)用MMEUES1APID標(biāo)識，在eNB側(cè)用eNBUES1APID標(biāo)識，此連連接可能在在S1UEcontext建立之前存存在。NASsignallingconnection：NAS信令連接，，是UE與MME之間端到端端的連接，，NAS信令連接包包括“LTE-Uu”空口的RRC連接和S1口的S1AP連接。教學(xué)內(nèi)容LTE空口協(xié)議介介紹開機附著/去附著UE發(fā)起ServiceRequest流程尋呼流程TAU流程切換流程專用承載流流程開機附著開機附著NAS信令令連接建立立建立RRC連接建S1連接AttachRequestRRCConnectionSetupComplete、InitialUEMessage把NAS消息AttachRequest發(fā)送到EPC。InitialContextSetupRequest該消息為MME向eNB發(fā)起的初始始上下文建建立請求，，請求eNB建立承載資資源，同時時帶安全上上下文，可可能帶用戶戶無線能力力、切換限限制列表等等參數(shù)。UE的安全能力力參數(shù)是通通過attachrequest消息帶給核核心網(wǎng)的，，核心網(wǎng)再再通過該消消息送給eNB。UECapabilityEnquiry如果消息InitialContextSetupRequest帶了UERadioCapabilityIE，則eNB不會發(fā)送UECapabilityEnquiry消息給UE，否則會發(fā)發(fā)送，UE上報無線能能力信息后后，eNB再發(fā)UECapabilityInfoIndication給核心網(wǎng)上上報UE的無線能力力信息。UECapabilityEnquiry帶如果消息息InitialContextSetupRequest帶了UERadioCapabilityIE，則eNB不會發(fā)送UECapabilityEnquiry消息給UE。LTE中的的密鑰體系系密鑰體系DistributionofauthenticationdataAuthauthenticationvector四元組：RAND、AUTN、XRES、KASME3G：AV五元組：RAND、AUTN、XRES、CK、IK鑒權(quán)UE收到AuthenticationRequest消息后，首首先驗證AUTN的新鮮性，，如果驗證證通過，則則完成了UE對MME的認(rèn)證，認(rèn)認(rèn)為接入的的網(wǎng)絡(luò)是可可信任的。。USIM計算出RES。UE響應(yīng)包括RES的AuthenticationResponse消息。MME檢查查RES和XRES是否否一一致致，，如如果果一一致致，，則則完完成成了了MME對UE的認(rèn)認(rèn)證證，，認(rèn)認(rèn)為為該該UE是合合法法的的。。安全全模模式式命命令令NAS層安安全全模模式式命命令令MME和UE兩端端協(xié)協(xié)商商NAS算法法計算算NAS完整整性性保保護護密密鑰鑰和和加加密密密密鑰鑰AS層安安全全模模式式命命令令eNB和UE兩端端協(xié)協(xié)商商AS算法法計算算NAS完整整性性保保護護密密鑰鑰和和加加密密密密鑰鑰NAS安安全全模模式式命命令令MME根據(jù)據(jù)UE上報報的的安安全全能能力力，，選選擇擇NAS層使使用用的的加加密密算算法法和和完完整整性性保保護護算算法法。。MME向UE發(fā)送送NAS安全全模模式式命命令令消消息息AS安安全全模模式式命命令令A(yù)S層安安全全模模式式命命令令過過程程由由eNB發(fā)起起發(fā)送送SecurityModeCommand，該該消消息息被被完完整整性性保保護護，，發(fā)發(fā)送送該該消消息息后后，，啟啟動動下下行行方方向向?qū)RC消息息和和用用戶戶數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)加加密密保保護護UE進行行完完整整性性校校驗驗NAS信信息息發(fā)發(fā)送送ULInformationTransfer(UU)UplinkNASTransport(S1)DLInformationTransfer(UU)DownlinkNASTransport(S1)非關(guān)關(guān)機機去去附附著著流流程程:RRC_IDLE（（1））非關(guān)關(guān)機機去去附附著著流流程程:RRC_IDLE（（2））去附附著著流流程程:RRC_CONNECTED（（非非關(guān)關(guān)機機））非關(guān)關(guān)機機去去附附著著，，則則會會收到到MME的DetachAccept響應(yīng)應(yīng)消消息息和和eNB的RRCConnectionRelease消息息.關(guān)機機去去附附著著流流程程附著著/去去附附著著跟跟蹤蹤信信令令非關(guān)關(guān)機機去去附附著著過過程程（（RRC_CONNECTED））教學(xué)學(xué)內(nèi)內(nèi)容容LTE空口口協(xié)協(xié)議議介介紹紹開機機附附著著/去附附著著UE發(fā)起起ServiceRequest流程程尋呼呼流流程程TAU流程程切換換流流程程專用用承承載載流流程程UE發(fā)發(fā)起起的的ServiceRequest過過程程UE發(fā)發(fā)起起的的ServiceRequest過過程程教學(xué)學(xué)內(nèi)內(nèi)容容LTE空口口協(xié)協(xié)議議介介紹紹開機機附附著著/去附附著著UE發(fā)起起ServiceRequest流程程尋呼呼流流程程TAU流程程切換換流流程程專用用承承載載流流程程尋呼呼流流程程MME觸發(fā)發(fā)尋尋呼呼尋呼呼流流程程系統(tǒng)統(tǒng)消消息息改改變變觸觸發(fā)發(fā)尋尋呼呼教學(xué)學(xué)內(nèi)內(nèi)容容LTE空口口協(xié)協(xié)議議介介紹紹開機機附附著著/去附附著著UE發(fā)起起ServiceRequest流程程尋呼呼流流程程TAU流程程切換換流流程程專用用承承載載流流程程TAU流流程程IDLE下下，，如如果果有有上上行行數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)或或者者上上行行信信令令（（與與TAU無無關(guān)關(guān)的的））發(fā)發(fā)送送，，UE可可以以在在TAUrequest消消息息中中設(shè)設(shè)置置an““active””標(biāo)標(biāo)識識，，來來請請求求建建立立用用戶戶面面資資源源，，并并且且TAU完完成成后后保保持持NAS信信令令連連接接。。如如果果沒沒有有設(shè)設(shè)置置““active””標(biāo)標(biāo)識識，，則則TAU完完成成后后釋釋放放NAS信信令令連連接接。。如果TAUaccept分分配了一一個新的的GUTI，則則UE需需要回復(fù)復(fù)TAUcomplete，否則則不用回回復(fù)。TAU流流程：RRC_IDLE不設(shè)設(shè)置“active””標(biāo)識（（1）TAU流流程：RRC_IDLE不設(shè)設(shè)置“active””標(biāo)識（（2）TAU流流程：RRC_IDLE不設(shè)設(shè)置“active””標(biāo)識（（3）TAU流流程：RRC_IDLE設(shè)置置“active”標(biāo)標(biāo)識（1）TAU流流程：RRC_IDLE設(shè)置置“active”標(biāo)標(biāo)識（2）TAU流流程：RRC_IDLE設(shè)置置“active”標(biāo)標(biāo)識（3）TAU流流程：RRC_CONNECTED發(fā)起的的流程TAU流流程：RRC_CONNECTED發(fā)起的的流程教學(xué)內(nèi)容容LTE空口協(xié)議議介紹開機附著著/去附著UE發(fā)起ServiceRequest流程尋呼流程程TAU流程切換流程程專用承載載流程切換LTE測量測量事件件測量建立立測量報告告Intra-eNBHandOver：同一基基站內(nèi)不不同小區(qū)區(qū)間切換換流程Inter-eNBHandOver：不同基基站間小小區(qū)切換換S1BasedHandover：基于S1接口切換換流程X2BasedHandover：基于X2接口切換換流程LTE測測量測量事件件A1事件：服服務(wù)小區(qū)區(qū)質(zhì)量高高于一個個絕對門門限A2事件：服服務(wù)小區(qū)區(qū)質(zhì)量低低于一個個絕對門門限A3事件：鄰鄰區(qū)比服服務(wù)小區(qū)區(qū)質(zhì)量高高于一個個絕對門門限，A4事件：鄰鄰區(qū)質(zhì)量量高于一一個絕對對門限A5事件：服服務(wù)小區(qū)區(qū)質(zhì)量低低于一個個絕對門門限1，且鄰區(qū)區(qū)質(zhì)量高高于一個個絕對門門限2B1事件：異異系統(tǒng)鄰鄰區(qū)質(zhì)量量高于一一個絕對對門限B2事件：服服務(wù)小區(qū)區(qū)質(zhì)量低低于一個個絕對門門限1且異系統(tǒng)統(tǒng)鄰區(qū)質(zhì)質(zhì)量高于于一個絕絕對門限限2LTE測測量測量建立立：RRC連接建立立后，與與承載UE上下文建建立消息息的第一一次RRCConnectionReconfiguration消息一起起下發(fā)LTE測測量測量報告告：UE通過MeasurementReport發(fā)送測量量結(jié)果Intra-eNBHandOverInter-eNBX2HandOver（（1）Inter-eNBX2HandOver（（2）源側(cè)信令令跟蹤目標(biāo)側(cè)信信令跟蹤蹤Inter-eNBS1HandOver（（1）Inter-eNBS1HandOve