LTE基本信令过程整理.doc

1、基本信令过程整理目录基本信令过程整理 .11文档成因.32ATTACH过程 .32.1随机接入过程 .3LTE 系统 随机接入过程分为竞争随机接入和非竞争随机接入.32.1.1.竞争随机接入信令流程 .32.1.2非竞争随机接入过程 .42 ） MSG1 ：UE 根据收到的随机接入指示发送PREAMBLE .42.1.3随机接入过程涉及到的定时器及参数.52.2attach过程 .52.2.1attch 过程的信令流程 .5ATTCH 信令流程说明 .52.2.2attach 过程中涉及到的定时器.72.2.3attach 过程涉及到的 KPI.7RRC 建立成功率 .7VS_RRC_CNX_

2、SUCC统计的信令点对应的是RRC CONNECTION COMPLETE.83切换过程.83.1小区间 eNB 内的切换流程 .83.1.1eNB 内的切换信令流程 .83.1.2eNB 内的切换对应的 KPI 统计 .93.2eNB 间的 X2 接口切换过程 .103.2.1X2 接口切换流程 .103.3eNB 间 S1 接口切换 .113.3.1S 1接口切换流程 .123.4切换过程涉及的定时器 .163.5切换过程涉及的 KPI 统计 .171文档成因整理 attach 及切换涉及到的信令流程，并结合这两个过程count 值和 fail Cause 分析，以便大家更好的理解atta

3、ch 和切换过程及后续的问题分析2attach 过程2.1随机接入过程随机接入的基本功能是 A：获得 eNB 的上行授权 B：与 eNB 间的上行时间同步LTE系统 随机接入过程分为竞争随机接入和非竞争随机接入2.1.1.竞争随机接入信令流程过程说明1） MSG1： UE 随机选择Preamble 码进行发动，说明总共有64 个 Preamble 码 基站在广播消息中将UE 可以选择的Preamble 集告诉 UE。这条消息承载PRACH信道2 ）MSG2：随机接入响应说明： MSG2 的PDCCH消息CRC消息用RA-RNTI加扰，RN-RNTI由 PRACH的时频位置决定。一条 MSG2

4、可以响应多个主要包含上行传输定时提前量（ TA），MSG3 的上行授权，临时UE 随机接入请求。C-RNTI等MSG23） MSG3：第一次上行调度传输。UE收到MSG2 后，在其分配的上行资源上传输MSG3。针对不同的应用场景，MSG3 包含的内容有所不同：初始接入：携带RRC层生成的RRC连接请求，包含UE 的S-TMSI或随机数连接重建：携带 RRC层生成的 RRC连接重建请求，包含C-RNTI和 PCI切换：传输 RRC层生成的 RRC切换完成（ RRC重配置消息）以及 UE的 C-RNTI上、下行数据达到：传输UE 的 C-RNTI4） MSG4，竞争解决。包含三类消息，并且针对不同

5、应用场景有所区分初始接入或重建切换或上、下行数据到达竞争判定MSG4 携带成功解调的 MSG3 消息的拷贝，UE 在 PDCCH上收到 MSG4的调UE 将接收到的MSG4 消息与其自身在 MSG3度消息则代表竞争解决发送的高层标示进行比较，如果两者一致则表示竞争解决调度MSG4 由 T-C-RNTI加扰的 PDCCH调度eNB 使用 C-RNTI加扰 PDCCH调度 MSG4C-RNTIMSG2 携带的 T-C-RNTI 再竞争成功后晋升为UE 之前已分配 C-RNTI， UE 在C-RNTIMSG3 中将其回传给 eNB。竞争解决后， T-C-RNTI被收回，继续使用之前分配的 C-RNT

6、I以上为竞争随机接入的主要过程。 随机接入的常见五种场景都是可以用竞争随机接入过程完成的。2.1.2非竞争随机接入过程非竞争随机接入信令过程如下：1）MSG0：随机接入指示。在切换场景下，行数据到达和辅助定位场景下， eNB 通过eNB 根据 RRC信令告诉PDCCH通知 UEUE（RRC重配置）。在下2）MSG1： UE 根据收到的随机接入指示发送Preamble3）MSG2：与竞争随机接入过程一致内容一致，可以响应多个UE 的随机接入请求小结通过以上可以看出竞争随机接入和非竞争随机接入的主要区别在于Preamble 是否是 eNB 分配，后续的信令过程也有所区别。广播消息中会将PRACH的

7、根序列和用于竞争随机接入的Preamble 消息通知UE，UE 会根据广播中的消息进行Preamble 的随机选择。2.1.3随机接入过程涉及到的定时器及参数NameFunctionstartstopscalera-ResponseWindowSizeMsg1 发送contains the end ofthe UE Reception ofsf2,sf3,后， UE等thepreambleRandomAccesssf4,sf5,待 Msg2transmissionplusResponseor thesf6,sf7,three subframesandlength expiresf8, sf10

8、这个定时器主要是用于Preamble 发送后，UE监听 PDCCH等待接收 MSG2 的时间窗。在 MSG1发送 3 个子帧后， UE 开始监听PDCCH，接收到MSG2 后，停止该定时器。如果定时器超时则 UE 会重新发送 Preamble 。这里还涉及到一个Preamble 最大重发次数的参数preambleTransMax ，取值范围为（ (n3, n4, n5,n6,n7, n8, n10, n20, n50,n100, n200 ）如果到达 Preamble 最大发送次数， UE 通知上层这次随机接入失败2.2attach过程Attch 过程的作用是完成UE在核心网的注册， 完成核心

9、网在UE侧建立默认承载 （non_GBR）2.2.1attch 过程的信令流程Attch 信令流程说明1） 处于 RRC_IDLE态的 UE 进行 attch 过程，首先发起随机接入过程，即MSG12） eNB 检测到 MSG1 消息后，向UE 发起随机接入响应消息即MSG23） UE 收到 MSG2 后，根据MSG2 中的 TA 和 UL 授权消息发动RRC Connection Request消息4） eNB 向 UE 发送 RRC Connection Setup 消息，包含建立SRB1承载消息和无线资源配置消息5） UE 完成 SRB1和无线资源配置，想eNB 发送 RRC Conne

10、ction Compelte 消息，包含NAS层的 Attach request 消息6） eNB 选择 MME ，向 MME 发送 Initial Ue Message 消息，包含 NSA 层的 Attach request消息7） MME 向 eNB 发送 Initial Context Setup Request 消息，包含建立默认承载，包含NAS层的 attach accept ， Activate default EPS bear context request 消息8） eNB 收到 Initial Context Setup Request 消息， 如果不包含UE 能力消息， 则

11、 eNB 向 UE发送 UE Capability Enquiry 消息，查询UE 能力9） UE 向 eNB 发送 UE Capability Information 消息，报告UE 能力消息10） UE向 MME 发送UE Capability Info Indication 消息，通知MME 更新 UE 能力消息11） eNB 根据 Initial Context Setup Request 消息中的UE 支持的安全消息，向UE发送SecurityModeCommand 消息，进行安全激活12） UE向 eNB 发送 SecurityModeComplete 消息，表示安全激活完成13）

12、 eNB 根据 Initial Context Setup Request 消息中的 ERAB建立消息，向 UE发送 RRC Connection Reconfiguration 消息进行 UE资源重配，包含重配 SRB1和无线资源配置，建立 SRB2和 DRB（ default EPS）等14） UE向 eNB 发送 RRC Connection Reconfiguration Complete 消息，表示资源配置完成15） eNB 向 MME 发送 Initial Context Setup Response 消息，表示UE 上下文建立完成16） UE向 eNB 发送 UL Informa

13、tion Transport 消息，包含 NAS层的 Attach Complete ， Activate default EPS bearer Context Accept 消息17） eNB 透传 UL Information Transport 消息到 MME2.2.2attach 过程中涉及到的定时器Namestartstopscalera-ResponseWindowScontains the end of the preamblethe UEReceptionofsf2, sf3, sf4, sf5,izetransmissionplusthreeRandomAccess Resp

14、onsesf6, sf7, sf8, sf10subframesandor the length expireT300TransmissionofReceptionofms100,ms200,RRCConnectionRequest in UERRCConnectionSetuporms300,ms400,RRCConnectionRejectms600,ms1000,message in UEms1500,ms2000T_waitUERespMSG4TransmissionofReceptionof这几个定时器应RRCConnectionSetup in eNBRRCConnectionCo

15、mpelete该都是 eNB 内部in eNB定义的。初始建T_waitforMMERespTransmission ofInitialUEReceptionofINITIAL立 eRAB 时， UeMessage in eNBCONTEXT SETUP REQUEST能力，安全激活，in eNB重配置下发给T_waitforUERespSMTransmissionofSecurityReceptionofSecuritymode commandin eNBModeCompleteorSecurity ModeFailureineNBT_waitforUERespeCETransmission

16、 ofUE CapabilityReceptionof UE CapabilityEnquiry in eNBinformationin eNBUE 后，如果Ue在一定时间内未回复则认为是空口超时导致 UEContext 建立失败T_waitforUERespeRRTransmissionofRRCReceptionofRRCCReconfConnection Reconfigin eNBConnectionReconfigurationCompletein eNBAttach 过程还涉及两个参数，一个是Preamble 最大发送次数，上文已经详细说明。还有一个参数是 RRC Connecti

17、on Request最大发送次数 N300 。2.2.3 attach 过程涉及到的 KPIAttach 过程涉及两个KPI 指标 RRC 建立成功率和UE 上下文建立成功率RRC建立成功率ALU KPI指标统计KPI 指标计算KPI 分析涉及的统计进一步分析（ Count）（ Calculate）（ Fail Cause）结合VS_RRC_cnx_succ_rateVS_RRC_cnx_fail_CACVS_RRC_cnx_succ=VS_RRC_cnx_succ/VS_RRC_cnx_reqVS_RRC_cnx_fail_InterventionOAMVS_RRC_cnx_reqVS_RR

18、C_cnx_fail_OverlVS_UE_RRC_connected_max 确 认是否是由于接入用户数受限引起的 RRC rejectoadFailureVS_RRC_cnx_fail_S1Fau查看基站是否存在S1ltExternalFail告警结合“ VS_RACH_ContentioVS_RRC_cnx_fail_TimeonResolution 确” 认 基utUE站是否正确发送Msg4 定位具体的原因KPI 统计对应信令说明VS_RRC_cnx_req统计的信令点对应的是RRC Connection RequestVS_RRC_cnx_succ统计的信令点对应的是RRC Conn

19、ection CompleteUE 上下文建立成功率ALU KPI指标统计KPI 分析涉及的统计（ Fail Cause）KPI 指标计算（ Calculate）（Count ）VS_UE_ctxt_setup_fail_CACVS_UE_ctxt_setup_fail_ERABCtxtAlloVS_UE_ctxt_setup_scationuccVS_UE_ctxt_setup_fail_InternalFailVS_UE_ctxt_setup_succ_rate = VS_UE_ctxt_setup_fail_SecurityActiv VS_UE_ctxt_setup_succ/VS_U

20、E_c ationFailuretxt_setup_reqVS_UE_ctxt_setup_fail_SecurityAlgoVS_UE_ctxt_setup_rNotCompatibleVS_UE_ctxt_setup_fail_TimeoutUEeqVS_UE_ctxt_setup_fail_integrityVS_UE_ctxt_setup_fail_reestabKPI 统计对应的信令说明：VS_UE_ctxt_setup_req 统计对应的信令点为Initial Context Setup RequestVS_UE_ctxt_setup_succ 统计对应的信令点为Initial C

21、ontext Setup Response3 切换过程LTE 系统内切换分为 eNB 内小区间切换， eNB 间的小区间切换（ S1 接口或 X2 接口切换）这三部分切换对应的信令流程有所不同。3.1小区间 eNB 内的切换流程该过程发生在UE 在 eNB 内的小区间的移动的场景3.1.1eNB 内的切换信令流程3.1.2eNB 内的切换对应的KPI 统计ALU KPI指标统计（ Count ）VS_HO_IrC_eN B_succ_srcVS_HO_IrC_eNB_succ_prep_srcVS_HO_IrC_eNB_req_srcVS_HO_IrC_eNB_abort_sum_srcVS_

22、HO_IrC_eNB_succ_tgtVS_HO_IrC_eNB_req_tgtKPI 指标计算（ Calculate）Fail CauseVS_HO_IrC_eNB_succ_prep_src_rate=VS_HO_IVS_HO_IrC_eNB_fail_prep_CrC_eNB_succ_prep_src/VS_HO_IrC_eNB_req_AC_tgt_ODsrcVS_HO_IrC_eNB_succ_src_rate=VS_HO_IrC_eVS_HO_IrC_eNB_fail_prep_ONB_succ_src/VS_HO_IrC_eNB_req_srcverloadFailure_tg

23、t_ODVS_HO_IrC_eNB_abort_src_rate=VS_HO_IrC_e VS_HO_IrC_eNB_fail_Interna NB_abort_sum_src/VS_HO_IrC_eNB_succ_src lFail_tgt_ODVS_HO_IrC_eNB_fail_exec_ReestabOnOther_tgt_ODVS_HO_IrC_eNB_fail_exec_ReestabOnSrc_tgt_ODVS_HO_IrC_eNB_succ_tgt_rate=VS_HO_IrC_eVS_HO_IrC_eNB_fail_exec_RNB_succ_tgt/VS_HO_IrC_eN

24、B_req_tgteestabOnTgt_tgt_ODVS_HO_IrC_eNB_fail_exec_TimeoutUE_tgt_ODVS_HO_IrC_eNB_fail_exec_Intergity_tgt_ODVS_HO_IrC_eNB_abort_EventA1_src_ODVS_HO_IrC_eNB_abort_S1APResetOrUECtxtRelcmd_src_OD3.2eNB 间的 X2 接口切换过程eNB 间的小区间切换源站和目标站之间X2 连接正常时采用X2 接口完成切换过程3.2.1X2 接口切换流程X2 接口切换过程说明1) 源 eNB 通过消息 RRCConnecti

25、onReconfiguration携带的信元 measConfig向 UE发送测量控制消息。2) UE根据源 eNB 发来的测量控制消息进行测量， 满足条件后上报测量结果。3) a.源 eNB 收到 UE发送的测量报告消息， 并根据测量报告消息内容， 判决其满足切换准则基站进行切换判决选定目标小区b. 源 eNB 向目标 eNB GW发送切换请求消息 HANDOVER REQUSER，消息中携 带 UE 在源 eNB 的上下文信息 ,UE 的历史信息等4)目标 eNB 对用户进行目标小区资源准入判断，准入成功后为该UE 在新小区申请空口资源。目标小区进行准入判断5) a.目标 eNB 回复应答

26、消息 HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE到源站；切换准备 成功6) 源 eNB 通 过 消 息 RRCConnectionReconfiguration 携 带 的 信 元 mobilityControlInfo 向 UE 发送切换命令。 UE 根据目标小区的相关信息执行切换命令源 eNB 向目标 eNB 发送 eNB 状态转移消息，用于把每个具有PDCP-SN和 HFN 状态保留功能的 E-RAB的上行 PDCP-SN和 HFN 接收状态以及下行 PDCP-SN和 HFN 发射状态从源 eNB 站转移到目标 eNB；7) UE完成上行同步即上行随机接入过程8) UE 向

27、 目 标 eNB 发 送 切 换 成 功 确 认 消 息RRCConnectionReconfigurationComplete。9) 目标 eNB 向源 eNB 发送 UE CONTEXT RELEASE；10) 源 eNB 释放 UE 相关资源。补充说明： PATHSWITCHREQUEST的作用是请求切换下行 GTP隧道到新的 GTP隧道节点3.3eNB 间 S1 接口切换源站和目标站之间的正常情况下应该触发 X2 接口切换，当无法触发 X2 切换时才会触发 S1 切换。 S1 接口切换触发的情况有仅有如下两种1） 没有 X2 关系，或者 X2 出现阻塞或者故障2） ENB间为跨 MME

28、其他补充说明： 在 3GPP TS 23.401中提到采用 S1 接口的原因有 a.X 2 连接不可用b.在一次 X2 切换失败后，目标站给源站发送了一个错误指示c.源站学习动态消息3.3.1S 1 接口切换流程切换流程如下：SourceTargetSourceTargetSourceTarget ServingUEeNodeBMMEMMEServing GWGWPDN GWHSSeNodeBDownlink User Plane data1. Decision to trigger arelocation via S12. Handover Required3. Forward Reloca

29、tion Request4. Create Session Request5. Handover Request4a. Create Session Response5a. Handover Request Acknowledge6. Create Indirect Data Forwarding Tunnel Request 6a. Create Indirect Data Forwarding Tunnel Response7. Forward Relocation Response8. Create Indirect Data Forwarding Tunnel Request8a. C

30、reate Indirect Data Forwarding Tunnel Response9. Handover Command9a. Handover Command10. eNB Status Transfer10a. Forward Access Context Notification10b. Forward Access Context Acknowledge10c. eNB Status Transfer11a. Only for Direct forwarding of data11b. Only for Indirect forwarding of dataDetach fr

31、om old cell andsynchronize to new cell12. Handover Confirm Downlink dataUplink User Plane data13. Handover Notify14. Forward Relocation Complete Notification14b. Forward Relocation Complete Acknowledge15. Modify Bearer Request16. Modify Bearer Request(A)16a. Modify Bearer Response17. Modify Bearer R

32、esponseDownlink User Plane data18. Tracking Area Update procedure19c. Delete Session Request19a. UE Context Release Command(B)19b. UE Context Release Complete19d. Delete Session Response20a. Delete Indirect Data Forwarding Tunnel Request20b. Delete Indirect Data Forwarding Tunnel Response21a. Delete

33、 Indirect Data Forwarding Tunnel Request切换过程说明1) 源 eNB 决定通过 S1接口触发切换过程。 包含测量配置， 测量报告上报，和切换判决这几个过程 X2 接口切换过程相同2) 源 eNB 向源 MME 发送切换请求消息 HANDOVER REQUIRED，消息中携带 MME UE context ，UE history 消息。还包括“ (Direct Forwarding Path Availability, Source to Target transparent container, target eNodeB Identity, CSG I

34、D, CSG access mode, target TAI, S1AP Cause)”等消息3) 源 MME 选择目标 MME 发送 Forward Relocation Request消息。 MME 根据 target TAI选择合适的目标 MME。Forward Relocation Request消息主要包含的内容有（ MME UE context, Source to Target transparent container, RAN Cause, target eNodeB Identity, CSG ID, CSG Membership Indication, target TA

35、I, MS Info Change Reporting Action (if available), CSG InformationReporting Action (if available), UE Time Zone, Direct Forwarding Flag)）4) 如果 SGW需要重定位（relocation），则目标 MME 向目标 SGW发送 Create Session Request消息包含建立 EPS承载包含 PDN地址， PDN 连接上行链路的 TEIDs4a. 目标 SGW发送 Create Session Response消息到目标 MME。包含分配好 S_GW地

36、址和上行 TEID后，5) 目标 MME 向目标 eNB 发送 Handover Request消息，该消息包含在目标eNB创建 UE 上下文，包含承载信息、 安全上下文等参数， 每个 EPS承载对应的 SGW地址和 TEID。5a.当目标 eNB 对 UE 进行判决，分配好相应资源后，目标eNB 向 MME发送一条切换请求确认消息。6) 如果 indirect forwarding applies 并且目标 S_GW重定位，目标 MME 发送包含转发参数的 Create Indirect Data Forwarding Tunnel Request消息，消息中包含目标 eNB 地址和转发 T

37、EID6a.目标 SGW发送 Create Indirect Data Forwarding Tunnel Response消息到目标 MME，消息包含目标 SGW的地址和数据转发TEID这部内容的作用是建立PDCP数据倒换的路径7) 如果 MME 重定向，目标 MME 向源 MME 发送 Forward Relocation Response 消息。主要包含 (Cause, Target to Source transparent container, Serving GW change indication, EPS Bearer Setup List, Addresses and TEI

38、Ds)，对于间接转发包含 SGW地址和 TEID，Serving GW change indication指示被选择的新 S_GW8) 如果采用间接转发，源 MME 向源 S-GW 发送 Create Indirect Data Forwarding Tunnel Request（地址和转发的 TEID）消息8a.源 S-GW发送 Create Indirect Data Forwarding Tunnel Response（S_GW地址和转发 TEID）9) MME 向源 eNB 发送 HANDOVER COMMAND消息9a. 源 eNB 通 过 消 息 RRCConnectionReco

39、nfiguration 携 带 的 信 元 mobilityControlInfo 向 UE 发送切换命令。 UE 根据目标小区的相关信息执行切换命令10) eNB向源 MME 发送 eNodeB Status Transfer 消息，用于把每个具有PDCP-SN和 HFN 状态保留功能的 E-RAB的上行 PDCP-SN和 HFN 接收状态以及下行 PDCP-SN和 HFN发射状态a. 源 MME 发动 Forward Access Context Notification消息到目标 MMEb. 目标 MME 发送 Forward Access Context Acknowledge消息到源

40、 MMEc. 目标 MME 发送 eNodeB Status Transfer消息到目标 eNB 。步骤 10 完成了源 eNB 到目标 eNB 的 eNB 状态转发消息为数据倒换做好了准备11) a.源 eNB 向目标 eNB 完成数据倒换 (direct forwarding)b.源 eNB 源 S-GW 目标 S-GW 目标 eNB 完成数据倒换（ indirectforwarding）12) UE 完 成 上 行 同 步 ， 并 向 目 标eNB 发 送 切 换 成 功 确 认 消 息RRCConnectionReconfigurationComplete。13) 目标 eNB 发送

41、Handover Notify 到目标 MME。 Handover Notify 的作用的目标 eNB 通知目标 MME ， UE已经达到目标 eNB， S1 接口切换完成。14) 如果 MME 已经完成重定向，目标 MME 向源 MME 发送 Forward Relocation Complete Notification 消息14b .源 MME 发送 Forward Relocation Complete Acknowledge消息到目标 MME。源 MME 启动“监督定时器”监视源 eNB 和源 S-GW资源释放时间其他：目标 MME 收到 Forward Relocation Com

42、plete Acknowledge消息后启动定时器监视目标 SGW是否为 indirect forwarding 分配好资源15) 目标 MME 发送 Modify Bearer Request 消息到目标 S-GW，包含目标站分配的 TEID和 eNB 地址消息16) 若 S-GW被重定位，目标 S-GW将为来自 PDN-GW下行业务分配地址和TEID，同时向 PDN-GW发送一条承载更新请求消息。随后， PDN-GW 更新它的上下文并向 S-GW 返回一条承载更新响应消息，同时用新的地址和 TEID向目标 S-GW发送下行数据包。17) 目标 S-GW向目标 MME 发送一条 Modify Bearer Response消息。18) UE 向目标 MME 发送一条跟踪区更新请求消息告知自己处在