LTE_控制面介绍

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 1LTE 控制面介绍Corporate PresentationEnriching life through communicationTechnologyChanges.CommunicationLasts.HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 2LTELTE架构简介架构简介 SGi S12 S3 S1 - MME PCRF Gx S6a HSS Operator s IP Services (e.g. IMS, P

2、SS etc.) Rx S10 UE SG SN LTE - Uu E - UTRAN MME S11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1 - U S4 UTRAN GERAN l主要实体定义主要实体定义pEPC: Evolved Packet Core（演进分组核心网）pEPS: Evolved Packet System（包括核心网和终端的整个演进系统）pS-GW: Serving Gateway （服务网关主管用户面） pP-GW: PDN Gateway pMME: Mobility Management Entity（移动性关系实体主管控制面） l主要

3、接口主要接口pS1-MME: S1控制面pS1-U: S1用户面pLTE-Uu: 空口HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 3LTELTE架构简介架构简介lRAN侧有两个接口侧有两个接口S1和和X2：pS1：eNB到MME或者S-GW的接口pX2：eNB之间的接口注：pS1接口的重要性远比X2接口大。n用户业务：基本上都走S1接口。X2只在切换的短暂时间段内传递一些无损业务。n信令：X2只传递一些切换消息以及小区之间负荷等信息。不及UMTS的Iur。n运营商曾担心X2接口有可能做成形式上开放，实际上私有的接口即难以实现不同厂

4、商的互连（类似UMTS的Iub接口）。pX2接口不是必须存在的，比如针对Home eNB情况，X2接口很可能是没有的。这时的eNB之间切换流程走S1接口，通过MME中转。类似S1接口：nX2接口控制面X2-AP基于SCTP。nX2用户面基则于GTP-UHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 4目录 系统消息系统消息p 小区选择和重选p 连接管理p 测量HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 5总体介绍在LTE系统消息中，根据不同的重复周期和包含的内容，系统消息

5、分为MIB，SIB1，SI-1，SI-2，SI-3，SI-4.SI-n等（n大于等于1），调度周期范围是40ms，80ms，160ms，320ms，640ms，1280ms，2560ms和5120ms。允许多个SI具有相同的调度周期。在LTE中SI仅仅是一条RRC消息，作为SIB的容器，目前已经确定的SIB有：SIB1, SIB2, SIB3, SIB4, SIB5, SIB6, SIB7,SIB8和SIB9。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 6系统消息流程 E-UTRAN MasterInformationBlock

6、UE SystemInformationBlockType1 SystemInformation 系统消息通过RRC消息发给UE，RRC层的消息包括MIB，SIB1和SI。系统消息流程如下图1 系统消息流程HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 7信道映射图2 传输信道映射根据不同的传输内容，逻辑信道BCCH可以映射到BCH和DL-SCH传输信道上。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 8信道映射对于MIB：BCCH映射到BCH上，BCH映射到PBCH物理信

7、道上，PBCH占用系统中心带宽的1.25Mhz带宽，共6个RB，这部分系统消息称为PBCH；对其他系统消息：BCCH映射在DL-SCH上，在物理层上映射在PDSCH，所以这部分系统消息也称为DBCH（Dynamic BCH），具体的RB数量由传输块大小决定，并在PDCCH上指示。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 9系统信息的分类pMIB: DL带宽，PHICH配置, SFN 。pSIB1: PLMN ID, Cell Global ID, Cell barred status, 小区选择信息，CSG指示，其它SI内容和的

8、调度信息, Value Tag。pSIB2: ACB信息，无线公共资源相关配置，UE定时器和常量，UL频点、上行带宽。pSIB3: 小区重选信息（服务小区信息，公共部分，速度相关参数）。pSIB4/5/6/7/8: 邻小区信息。 pSIB9: HeNB的标识。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 10系统信息调度静态调度LTE系统消息中的调度分为两种，一种是静态调度方法；另外一种是动态调度方法。MIB/SIB1的发送采用静态调度方法。MIB固定在每个无线帧的第0号子帧内发送，MIB只占用其中特定的四个符号，UE在相应的时刻接

9、收MIB。SIB1固定在偶数无线帧里第5号子帧发送。 图3 SIB1的调度HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 11系统信息调度动态调度除MIB和SIB1外，其他的SI都采用动态调度方法。动态调度表现在：SI和SIB的映射关系是动态的，同时SI的传输窗口也是可以配置的。调度过程：所有的SI都有相同的传输窗口，在对应SI的传输窗口内，UE连续检测PDCCH，如果发现有SI-RNTI，那么表明接下来的PDSCH上有系统消息，通过PDCCH的指示信息（如TB，MCS，HARQ等），UE在相应的频域上接收系统消息。在PDCCH上，所

10、有的SI都使用一个相同的RNTI，也就是SI-RNTI。传输窗口是一个绝对的数值，取值范围是1,2,5,10,15,20,40，单位是子帧（ms），在SIB1中传递给UE。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 12动态调度的映射信息SI和SIB的映射关系是动态的，且是一对多的关系，也即在一个SI中可以包含多个周期相同的SIB，具体的映射关系配置包含在SIB1的调度信息中。目前确定的映射关系有：SIB2只能包含在SI-1中，但是SI-1还可以包含其他的SIB。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawe

11、i Confidential Page 13动态调度示意图图4 动态调度示意图注：假设传输窗口等于5msHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 14系统消息变化在LTE系统消息中，在时间轴上分为变化周期（Modification Period，本文简称MP），系统消息的变化只能发生在特定的无线帧上，也就是两个MP的边界，称为变化边界（Modification Period Boundary），过了这个边界，新的系统消息就可以发送了。MP的长度计算公式如下：MP = modificationPeriodCoff MP = mod

12、ificationPeriodCoff * * defaultPagingCycle defaultPagingCycle其中modificationPeriodCoff是整数，取值范围是1,2,4,8，defaultPagingCycle是指寻呼周期，取值范围是320ms, 640ms, 1280ms和2560ms，这两个参数都是通过SIB2发给UE。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 15系统消息变化流程系统消息的变化过程包含如下步骤：发送系统消息变化通知过程：对IDLE和connected态的UE来说，都使用pagi

13、ng消息来作为系统消息变化通知。eNB应该在一个完整的MP内发送多次paging消息，确保所有的UE都能可靠的收到paging消息。发送新的系统消息：在下一个MP的边界，eNB发送新的系统消息。UE收到paging消息后，判断是系统消息发生了变化，UE在下一个MP边界过了之后，立刻读取并应用新的系统消息。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 16系统消息变化示意图图5 系统消息变化示意图HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 17目录p 系统消息 小区选择和

14、重选小区选择和重选p 连接管理p 测量HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 18IDLE态下UE的过程 PLMN Selection Location Registration PLMNs available PLMN selected Location Registration response Registration Area changes Indication to user Manual Mode Automatic mode Service requests NAS Control Radio measurem

15、ents Cell Selection and Reselection HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 19小区选择准则UE可使用以下两种小区选择过程：pInitial Cell Selection (初始化小区选择)pStored Information Cell Selection （储存信息小区选择）小区选择准则：其中 Srxlev 0 Srxlev = Qrxlevmeas (Qrxlevmin Qrxlevminoffset) - Pcompensation HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,

16、LTD.Huawei Confidential Page 20小区重选优先级概念在小区重选里引入了绝对优先级的概念，小区重选时需要根据优先级来进行判断。小区重选优先级是由eNB控制，设置如下：p E-UTRAN每一频率有一优先级p 对于UTRAN每一频率设定一优先级p 对于GERAN每组频率设定一优先级p 对于CDMA2000还没有提出HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 21优先级的分类优先级的分类：优先级的分类：p 公共优先级：由广播消息下发给UE，包含在各自的邻区列表里面，其中inter-frequency的优先级在S

17、IB5; UTRAN的各频率的优先级在SIB6；GERAN各组频率的优先级在SIB7;CDMA2000的频率在SIB8。p UE专用优先级：由RRCConnectionRelease消息下发给UE，UE专有优先级是有一个有效时间(T320)的，运营商认为该有效时间的大小为10分钟到无限大。特别的，当UE专用优先级和公共优先级共存时，UE专有优先级将覆盖掉公共优先级。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 22小区重选测量准则 准则：准则：其中Sintrasearch 为同频小区的测量门限；Snonintrasearch为同优先

18、级频率层和异优先级频率层或系统的测量门限；SServingCell为服务小区的Srxlev值；Srxlev为小区选择标准。p如果SServingCell Sintrasearch, UE可以选择不启动对同频小区的测量；p如果SServingCell Snonintrasearch，UE可以选择不启动对同优先级频率或低优先级频率及系统的测量；如果SServingCell = Snonintrasearch，UE启动对同优先级频率或低优先级频率及系统的测量；HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 23异频小区重选准则 准则：准则：

19、目标频率小区的SnonServingCell,x值在TreselectionRAT时间内大于Threshx, high，其中Threshx,high为重选到高优先级频率或系统的门限p高优先级频率或系统的重选准则：n高优先级频率或系统中存在小区满足S准则；和nUE在当前服务小区的驻留时间大于1s。p低优先级频率或系统的重选准则n没有高优先级频率或系统满足S准则；和n服务小区的SServingCell Threshserving, low，且目标频率小区的SnonServingCell,x值在TreselectionRAT时间内大于Threshx, low；和nUE在当前服务小区的驻留时间大于1s

20、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 24同优先级异频小区和同频小区重选准则 同优先级频率的重选准则p小区重选到同优先级频率中小区基于同频小区重选的Ranking准则。 小区ranking标准定义如下，Rs为当前服务小区的ranking值，Rn为邻小区的ranking值：其中Qmeas：RSRP measurement quantity used in cell reselections.Qoffset Equals to Qoffsets,n if it is valid otherwise this equals to

21、QoffsetfrequencyUE会对所有满足小区选择S准则的小区排序。如果一个小区为排序最好的小区，并且该小区为合适的小区，当满足如下条件时重选到该小区：p新小区在TreselectionRAT内为比服务小区排序好的小区；和pUE在当前服务小区的驻留时间大于1s Rs = Qmeas,s + Qhysts Rn = Qmeas,n - Qoffset HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 25目录p 系统消息p 小区选择和重选 连接管理连接管理p 测量HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei

22、 Confidential Page 26连接管理连接管理ACB (Access Class ACB (Access Class Barring)Barring)l接入类型受限（接入类型受限（ACB）机制：）机制：pUE发起RRC连接建立之前需要确认是否接入受限。目的：针对一些突发情况，避免使得小区负荷过高；pSIB1下发整个小区的barring指示；这时任何UE都不允许接入；pSIB2对OriginatingCalls和OriginatingSignalling分别下发对AC(09)的barring probability和时间Tbarred以及accessClassBarringList

23、(11-15)；p对于mobile terminating access类型始终允许（除非T302 runningRRC建立被拒绝要求等待一段时间的情况下不允许）p当UE发起RRC连接建立之前，UE取随机数 ，判断是否可以接入，否则需要等到Tbarred以后才允许再尝试HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 27RRCRRC连接建立过程举例连接建立过程举例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 28寻呼寻呼 (Paging) (Paging)l寻呼的目的有两个

24、：寻呼的目的有两个：p一是通知IDLE态UE被叫；p二是通知IDLE和CONNECTED态下的UE系统消息发生了改变l寻呼的时机寻呼的时机p为了降低IDLE态下UE的电力消耗，UE使用非连续接收方式（DRX）接收寻呼消息pIDLE态下的UE在特定的子帧里面监听PDCCH，这些特定的子帧称为寻呼时机 (Paging Occasion)，这些子帧所在的无线帧称为寻呼帧 (Paging Frame)，UE通过相关的公式来确定PF和PO的位置pUE根据公式计算出PF和PO的具体位置后，UE开始监听PDCCH，如果发现有P-RNTI，那么UE在相应的位置上获取Paging消息p所有的UE使用相同的P-R

25、NTIpPF和PO的多少决定了网络的寻呼容量，运营商可以根据不同的寻呼容量来调整相关的参数HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 29寻呼寻呼 (Paging) (Paging)l寻呼时机的计算：寻呼时机的计算：pPF的确定： SFN mod T= (T div N)*(UE_ID mod N)pPO的确定： i_s = (UE_ID/N) mod Ns p其中：nT：寻呼周期，取值范围是320ms,640ms,1280ms和2560msnnB：4T,2T,T,1/2T,1/4T,1/8T,1/16T,1/32T，该参数主要表

26、征了寻呼的密度，比如，4T 表示每个无线帧都有4个子帧用于寻呼，T表示每个无线帧都有1个子帧用于寻呼nN: min(T,nB)nNs: max(1,nB/T)nUE_ID: IMSI mod 4096HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 30寻呼时机的计算举例寻呼时机的计算举例l假定：假定：pT为64。即DRX周期640mspnB2T。一个帧有两个子帧用于寻呼。p则：Nmin（T,nB）T；Ns: max(1,nB/T)2；pUE_ID = IMSI mod 4096 = 5;lPF的计算：的计算：p当SFN5，645，的时

27、候；满足SFN mod T= (T div N)*(UE_ID mod N)5lPO的计算：的计算： pi_s = (UE_ID/N) mod Ns 0；查表得出PO第4子帧640ms0123456012345678无线帧：子帧：10ms9PFPOHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 31寻呼子帧映射关系寻呼子帧映射关系TDDHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 32Radio Link FailureRadio Link FailurepRLF：在RRC

28、_CONNECTED状态下，发现信号质量下降导致无线链路问题，由物理层给出“失步”指示。具体的标准正在制定。p流程：n发现Radio Link Problem（FFS）后，启动T310（下图的T1）。尝试RL恢复。nT310超时则确认是发现RLF。启动T311（下图的T2）。尝试用“RRC连接重建”流程恢复RL取源小区和取其它小区流程一样。nT311超时则进入RRC_IDLE。p注：在T311阶段。但如果UE选择的小区没有UE context（即如果小区不属于原eNB或者做了切换准备的目标eNB），则eNB会拒绝UE的RRC重建，UE只能进入IDLE。即LTE没有前向切换。HUAWEI TEC

29、HNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 33信令的加密和完整性保护信令的加密和完整性保护lE-UTRANp对大部分RRC信令有加密完整性保护。(PDCP)p对NAS信令除了在PDCP层有加密完整性保护以外，还有额外的加密完整性保护，分别在UE和MME做。l3GE-UTRAN切换时的密钥交互切换时的密钥交互p由MME实现对CK,IK和Kasme的转换。pSGSN提供或者得到3G用的CK,IK。图图: E-UTRAN的密钥结构的密钥结构HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 34基站

30、内切换 LegendUESource CellTarget CellServing GatewayDetach from old cell and synchronize to new cellBuffer packets from MMEL3 signallingL1/L2 signallingUser DataHandover CompletionHandover ExecutionHandover PreparationMME/MMEsArea Restriction Provided1. Measurement Controlpacket datapacket dataUL alloc

31、ation2. Measurement ReportsDL allocation4. Handover Command5. Synchronization6. UL allocation + TA for UE7. Handover ConfirmeNBpacket data3. HO decisionpacket dataFlush DL buffer, continue delivering in transit packetspacket datapacket datapacket datapacket dataMeasurement ReportsHandover CommandHan

32、dover ConfirmHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 35基站间切换HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 36基站间切换HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 37目录p 系统消息p 小区选择和重选p 连接管理 测量测量HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 38测量的类型测量的类型pR8仅支持对移动性的测量nI

33、ntra-FrequencynInter-FrequencynInter-RATGERANUMTSCDMA2000WiMAX（待定）pR9可能会支持其它测量类型n定位nHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 39测量的相关信令过程（举例）测量的相关信令过程（举例）p测量配置放在RRC Connection Reconfiguration消息内p切换时可以在切换命令中传递目标小区的测量控制信息给UEp有针对UE移动速度的3级缩放比参数: Time to trigger，以及其它IDLE态小区重选参数UE（终端）eNB（基站）RR

34、C连接重配（包括LTE内测量配置信息）建立RRC连接（即UE进入激活态）根据配置进行测量和评估测量上报（事件A2服务小区质量差）测量上报（事件A3/A4邻区质量好）LTE内部切换判决和执行RRC连接重配（包括异系统测量配置信息）测量上报（事件B1/B2邻区质量好）异系统切换判决和执行切换命令（MobilityFromEUTRACommand）HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 40测量上报测量上报l事件上报事件上报pLTE内部事件nA1：服务小区质量好于某个阈值nA2：服务小区质量低于某个阈值nA3：邻区质量比如服务小区质

35、量好，且好于某个阈值nA4：邻区质量低于某个阈值nA5：邻区质量好于某个阈值、而服务小区质量低于某个阈值p异系统事件nB1：邻区质量高于某个阈值nB2：邻区质量高于某个阈值、而服务小区质量低于某个阈值l周期上报周期上报p按照上报的周期、最多允许的次数的进行上报l事件触发的周期上报事件触发的周期上报 p当某个事件触发后，UE开始进行周期上报，当该事件触发条件不满足时、或者上报次数达到配置的最大值时，停止周期上报。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 41测量事件参数测量事件参数lA1A1pInequality A1-1 (En

36、tering condition) Ms-HysThreshpInequality A1-2 (Leaving condition) Ms+HysThresh【参数描述】绝对门限判决方式，Ms表示UE测量到小区的RSRP或者RSRQ，Hys表示A1幅度迟滞，Thresh表示A1事件触发门限。【作用描述】UE测量到结果判决进入A1，上报A1测量报告，停止异频测量停止Gap，退出A1，无操作。lA2A2pInequality A2-1 (Entering condition) Ms+HysThresh【参数描述】与A1相关公式近似。【作用描述】进入A2 UE启动异频测量，上报A2测量报告，eNod

37、eB下发A4控制消息，UE起Gap；离开A2，无操作。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 42测量事件参数测量事件参数lA3A3pInequality A3-1 (Entering condition) Mn+Ofn+Ocn-HysMs+Ofs+Ocs+OffpInequality A3-2 (Leaving condition) Mn+Ofn+Ocn+HysMs+Ofs+Ocs+Off【参数描述】相对门限判决方式，Mn表示测量到的邻区的RSRP或者RSRQ，Ofn表示邻区频率偏置，Ocn表示邻区偏置，Hys表示幅度迟滞，

38、Ms表示测量到的服务小区的RSRP或者RSRQ，Ofs表示服务小区的频率偏置，Ocs表示服务小区偏置，Off表示事件偏移量。【作用描述】进入A3，UE上报测量报告，包含可切换的目标小区供eNodeB判决；退出A3，UE停止上报测量报告。 lA4A4pInequality A4-1 (Entering condition) Mn+Ofn+Ocn-HysThreshpInequality A4-2 (Leaving condition) Mn+Ofn+Ocn+HysThreshpInequality B1-2 (Leaving condition) Mn+Ofn+HysThresh【参数描述】绝对

39、门限判决方式，Mn表示异系统邻区的测量结果，Ofn表示邻区频率偏置，Hys表示幅度迟滞， Thresh表示B1事件触发绝对门限。【作用描述】进入B1，UE上报测量报告，包含可切换的目标小区供eNodeB判决；退出B1，UE停止上报测量报告。 lB2B2pInequality B2-1 (Entering condition1) Ms+HysThresh2pInequality B2-3 (Leaving condition1) Ms-HysThresh1pInequality B2-4 (Leaving condition2) Mn+Ofn+Hys 服务小区信号质量某些偏移值，上报A3事件pD

40、：UE上报测量报告给基站。 Layer 1filteringLayer 3filteringEvaluationof reportingcriteriaADBCCparametersparametersHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 45举例描述与测量相关的物理层结构举例描述与测量相关的物理层结构系统带宽20M6个RB =1.08M1个RB =180K=12个子载波.Cyclic Prefix说明：1，终端对基站的测量主要是针对下行的参考信号（RS）；2，每个小区的RS的分布和该小区的物理小区标识（PCI）有关系；3，测量量主要包括RS接收强度（RSRP）和RS接受质量（RSRQ）。10ms一个子帧=1msRS参考信号（测量用）一个RE（Resource Element）1个子载波= 15KPBCHPCFICH（定义PDCCH格式）PDCCH（UE标识+上行资源指示