广东无线中心lte高级培训之信令流程v3

1、LTE高级培训-信令流程分析无线网络运营中心2013.111. 基本概念2.捕获流程3. 接入流程4. Attach流程5. 切换流程6. TAU流程1、EPS网络拓扑图1.控制面协议栈S1-MMELTE-UueNodeBMMEUE控制面协议栈没有RNC，空中接口的控制平面（RRC）功能由eNB进行管理和控制NASNASRelayRRCS1-APRRCS1-APPDCPSCTPPDCPSCTPRLCRLCIPIPMACMACL2L2L1L1L1L11.用户面协议栈用户面协议栈用户面和控制面协议栈均包含PHY,MAC,RLC和PDCP层，控制面向上还包层和 AS层含没有了RNC，空中接口的用户平

2、面（MAC/RLC）功能由eNB进行管理和控制1.AS层与NAS层所谓AS和NAS，是从协议栈角度来说的。在RRC层以下的协议，AS层，之上的，统称为NAS层；AS层负责处理空口相关功能，包括随机接入、RRC连接接连等；NAS协议是用来在UE与MME之间交换信令，主要包括两大类：EMM(EPS Mobility Management)协议称为ESM(EPS SesManagement)协议NAS消息或者连接在RRC消息中或者没有跟RRC消息连接；1、RRC连接RRC连接必须包含信令无线承载SRB，包括了SRB0/1/2，其中：SRB0承载RRC连接建立前的RRC信令，在RLC层采用TM模式；

3、SRB1承载RRC信令和SRB2建立前的NAS信令；SRB2承载NAS信令，在RLC层采用AM模式。对于业务请求等数据类业务而言，还伴随着数据无线承载DRB的建立，根据QOS的不同，UE与eNB间同时最多建立8个DRB；1.消息内容SRB0/SRB2承载的消息消息类型消消息含义用来解决和重建SRB1 RRC nection Reestablishment用来一个RRCnection Reestablishment的重建 RRC nection Reestablishment Reject RRC nection Reestablishment Request用来请求一个RRCnection的重

4、建SRB0 RRC nection Reject用来RRCnection establishment用来请求一个RRCnection的建立 RRC nection Request用来建立SRB1RRCnection SetupDL Information Transfer用来传输下行SRB2UL Information Transfer用来传输上行NAS informationNAS information1.SRB1承载的消息-1SRB1承载的消息11.SRB1承载的消息-2SRB1承载的消息21.NAS消息1. 基本概念2.捕获流程3. 接入流程4. Attach流程5. 切换流程6. T

5、AU流程1.系统捕获流程【UE开机入网总体流程】PLMN搜索：UE开机后，尝试在最近一次PLMN搜索的PLMN进行；同时， UE保存一个PLMN队列，如果最佳网络选择失败，则基于该队列的优先顺序，手动或自动地选择合适的PLMN；下行同步下行同步：根据PLMN列表，UE需要找到网络并和网络取得联系；实质是一个下行同步过程，其中包含了时隙同步、帧同步以及小区ID的获取；时钟同步消息接收系统参数接收：UE需接收基本的系统参数消息，并对L1、L2进行配置，才能进行后续的准入和驻留的流程；小区驻留/接入2.系统消息的获取LTE系统消息系统消息的组成MasterInformationBlock(MIB)多

6、个SystemInformationBlocks (SIBs)MIB承载于BCCH BCH P-BCH上包括有限个用以其他小区信息的最重要、最常用的传输参数（系统带宽、系统帧号、 PHICH配置信息）时域：紧邻同步信道，以10ms为周期重传4次PBCH时域结构频域：位于系统带宽个子载波的72PBCH频域结构3.系统消息的获取-SIBLTE系统消息SIBs除MIB以外的系统消息，包括SIB1-SIB11除SIB1以外，SIB2-SIB11均由SI (System Information)承载SIB1是除MIB外最重要的系统消息，固定以20ms为周期重传4次，即SIB1在每两个无线帧（20ms）的

7、子帧#5中重传（SFN mod 2 = 0，SFN mod 8 0）一次，如果满足SFN mod 8 = 0时，SIB1的内容可能改变，新传一次。SIB1和所有SI消息均传输在BCCH DL-SCH PDSCH上SIB1的传输通过携带SI-RNTI（SI-RNTI每个小区都是相同的）的PDCCH调度完成SIB1中的SchedulingInfoList携带所有SI的调度信息，接收SIB1以后，即可接收其他SI消息4.系统消息的内容5.系统消息的接收接收流程：MIBSIB1SI终端物理层并不作SIB的，只是接收SIB并上报给；只要不指示停止接收，终端将一直接收SIB；UE不断接收系统消息，要判断是

8、否能够在该小区驻留，同时要获得小区的基本配置，以能够进行基本的业务。当然，这个过程并不是永系统消息的接收？问题：系统带宽在哪条消息上携带？该消息在哪个物理信道上下发？久性做下去，协议栈判断，如果接收到了想要的SIB，就可以停下来了；需要思考：终端捕获系统并在该系统驻留需获得哪些基本的信息？E-UTRANMasterInformationBlockSystemInformationBlockType1SystemInformationUE1. 基本概念2.捕获流程3. 接入流程4. Attach流程5. 切换流程6. TAU流程4. 随机接入流程一步接入or 两步接入Preamble +UE i

9、nformPreambleTA+UL grantTAUL grantUl dataSRUL grantUl dataLTE两步 接入2G/3G一步接入PRACH仅用于传送接入前导码，消息体在后续的调度过程中发送；特点：两步接入减少了竞争，但可能引入较大的时长；EnobeBUEEnobeBUE4. 随机接入流程(基于竞争)MSG1:RAP：UE随机选择1个前导发送给eNB；MSG2:RARTC_RNTI PAUL GrantTABack_offMSG3：RRCUE_ID；Causenection RequestMSG4：RRCnection SetupUE_ID如匹配，该UE竞争成功；其余竞争失

10、败的UE，当定时器超时后，采用退避算法回退RRCnection Setup Comp是1条SRB1消息，其承担了SRB配置的任务。1. 基本概念2.捕获流程3. 接入流程4. Attach流程5. 切换流程6. TAU流程2. 附着流程作用：1、Attach过程完成UE在网络的默认承载的建立网（EPC）对该UE，完成2、Detach过程完成UE在网络侧的注销和所有EPS承载的删除Attach的功能：1.2.3.UE到EPS网络中Attach伴随着的IP连接网处默认承载的建立，该承载提供在MME和UE中创建该用户的MM上下文以及EPS承载上下文；UE可以得到网络分配的IP地址2.ATTACH流程

11、Attach信令流程 E-UTRAN部分ATTACH的三大流程：控制面建立流程包括RRC连接建立和S1接口建立公共流程包括鉴权过程、终端能力获取、安全模式激活用户面建立流程包括E-RAB建立2. ATTACH流程关核机心遗网留进承行载用的户删身除份验证、鉴权和该用户上次2. ATTACH流程修打改通承上载行数据通道，行核数心据网通建道立默认承载，打通上2.ATTACH中的两层安全模式NAS层鉴权和加密流程NAS过程是网与UE之间的交互过程，包括鉴权、安全模式过程、Identity过程、APN过程等：鉴权作用是派生一套新的密钥安全模式流程是生效新密钥产生的安全上下文；Identity过程是网获取

12、UE的相关信息NAS过程对eNB而言体现为透传消息（不可见）AS层安全模式流程目的：用于激活AS层的加密和完整性保护启动时机：SRB1建立后，SRB2建立前；对于完整性保护，安全模式消息本身就启动；对于加密，安全模式完成后的下一条消息开始启动；该流程在PDCP层完成，完整性保护仅针对控制面SRB；而加密则同时应用于控制面和用户面2. UE能力查询流程UE能力查询通过UECnquiry和UECapInfo进行eNB通过UE Cnquiry查询UE的各类信息UE通过UE Cap Info告诉eNB其支持的业务能力支持的版本号UE种类是否支持ANR是否支持聚合载波2. 缺省承载建立SRB2和DRB建

13、立初始上下文建立UE首次接入PDN，网为其分配第一条承载，该承载一直存在，直到UE与PDN断链，此承载称为缺省承载；网通过Initialtext Setup Req发起初始上下文建立请求eNB通过RRCnection Refiguration建立SBR2和DRB，并根据缺省承载QOS和终端能力，对各层进行属性配置：PDCP层RLC层MAC层PHY层UE回RRCnection Refiguration Complete确认SRB2和DRB建立2.与HRPD会话的比较EPS与HRPD的比较：相同点：均需要建立空口连接 均要完成空口无线配置均需要完成鉴权不同点：鉴权方式：EPS除了需要建立空口鉴权还

14、需要建立IP建立网鉴权EPS在附着时就建立默认承载，并给终端分配IP地址HRPD仅对无线侧进行会话协商，IP分配不在此进行4.Service Request流程UEeNBEPCIDLE下有数据或者信令要发送，发起service request过程1. RA PreambleService Request分为三个步骤：随机接入：2. RA Response3. RRCnectionRequest接入试探接入信道资源获取4. RRCnectionSetup5. RRCplete(包含Service Request消息)6.（包含Service Request消息）RRC连接建立：RRC建立的原因值

15、分别为：Mo-data：上行有数据需要发送7. Authen ication8.-9. UECapabilityEnquiry10. UECapabilityInformationMt-Ac RRCs：寻呼响应11. UE Capability Info Indication12.mandplete中的NAS消13.plete14. RRCnectionRefiguration息为：Service E-RAB建立：Request15. RRCnectionplete16.-s为承载分配资源Uplink Data为默认承载分配资源更新承载Downlink Data因为网已有终端的信息和能力信息，

16、检测到User Inac ivity17. UEtext Release Request因此该流程通常不需要进行鉴权和UE能力查询(Cause)更新承载18. UEtext Released19. RRCnection Release20.UEtext Release Complete1. 基本概念2.捕获流程3. 接入流程4. Attach流程5. 切换流程6. TAU流程3.切换流程概述切换的含义及目的1、由于无线质量的变化，使用网络服务的用户从一个质量差的小区移动到另一个质量好的小区；2、由于无线传输业务负荷量调整、激活操作、设备故障等原因，为了保证通信的连续性和服务的质量，系统要将该用

17、户与原小区的通信链路转移到新的小区上。切换类型基于X2：两间配置了X2接口，且传输正常基于S1两两没有配置X2接口或X2接口故障跨MME切换方式Seamless：无缝切换，对时延要求敏感Lossless：无损切换，对误码要求敏感3.系统内切换分类3. 整体切换流程UESource eNBeNBEPC1. Measurement (RRC重配消息)trol切换准备测控及测报根据不同的需要利用移Packet dataPacket data1、UL allocation（PDCCH）动性管理算法给UE下发不同种2. Measurement Report (RRC消息)类的测量任务，在RRC重配消息中

18、携带 Meas UE下发测量配置fig 信元给切换3. HO Request2、UE收到配置后，对测量对象实施测量，并用测量上报标准进行结果评估，当评估测量接纳控制4. HO Request Ack5. RRCnection Refiguration结果满足上报标准后向送相应的测量发(HOd)与目标小区下行同步Deliver buffered packets to T_eNB3、通过终端上报的测量报6. SN S us Transfer告决策是否执行切换Buffer packets from S_eNB切换步骤及作用1、切换准备：目标网络完成资源预留7. Random Ac s Preambl

19、e8. Random Ac s Response9. RRCnection Refiguration firm)Complete(HO2、切换执行：源执行切换；UE在目标接完成3、切换完成：源 链路，删除用户信息通知UE上连Path Switch10. Release Resource资源、Flush DL BufferRelease Resour3.切换步骤1测量触发切换准备 测量控制根据不同的需要利用移动性管理算法给UE下发不同种类的测量任务，在RRC重配消息中携带meas给UE下发测量配置测量标识fig信元测量对象配置测量间隔UE收到配置后，对测量对象实施测量，并用测量上报标准进行结果评

20、估，当评估测量结果满足上报标准后向相应的测量发送通过终端上报的测量执行切换决策是否3.切换步骤2测量上报切换准备 测量UE通过Measurement Report上报测量结果测量标识服务小区质量邻小区质量eNB收到测量后，对UE的无线质量进行评估，如判断需要切换，则通过Handover Request通知目标小区进行资源准备3.切换步骤3切换请求切换准备 切换请求源小区通过Handover Request向目的小区发起切换请求：Cause：原因源小区ECGIMME IDUE上下文UE历史信息3.切换步骤3切换请求切换请求中的UE上下文信息3.切换步骤4/5切换响应和完成切换响应目的小区通过Ha

21、ndover Request Ack消息响应源小区的切换请求新的UE-X2A承载信息/rootSequenceIndex)切换指示源小区通过RRCnectionRefiguration消息指示UE切换到目的小区目的小区ID各层属性配置数据转发源小区通过SN Sus Transfer将向目的小区转发PDCP层未传完的数据切换完成UE回RRCReComp指示完成切换，源小区UE上下文信息路径切换目的小区通过Path Switch Request向MME交互新的eNB地址和路径3. eNB内的切换eNB发送RRC消息发送给UE消息中携带切换信息mobilityNECTION REFIGURATION

22、trolInfo；包含目标小区ID、载频、测量带宽给用户分配的C-RNTI，通用RB配置信息（包括各信道的基本配置、上行功率控制的基本信息等），给用户配置dedicated randomacs parameters 避免用户接入目标小区时有竞争UE按照切换信息在新的小区接入，向eNB发RRCnectionRerationRRCnectionplete送RRCNECTION REFIGURATIONCOMPLETE消息，表示切换完成，正常切入到新小区eNB收到重配置完成消息后，的资源在原小区eNBfiguUE3. 基于X2的切换触发：A3等事件目标侧准备：包括空口以及 SAE承载资源，cause

23、、 cell id、SAE Bearer id；切换：RRCnectionRe，包括目标小区，空口配置；接入：重新发起随机接入过程路径改变：MME改变SAE Bearer的GTP节点；：源eNBUE上下文3. 基于S1的切换触发原因：协议36.300规定一般切换均需基于X2接口进行，以下2种情况除外：源eNB与目标eNB间不存在X2接口；源eNB发起X2连接但被目标eNB拒绝。1.2.1.与基于X2切换的差异：eNB间无直连电路，不能直接交互信息；eNB间的信息交互需通过MME和S-GW进行；源eNB上下文之前，需由目标eNB通知MME切换已完成2.3.可以把两个eNB的S1接口连同MME看成

24、等效的逻辑X2实体1. 基本概念2.捕获流程3. 接入流程4. Attach流程5. 切换流程6. TAU流程5. TAU流程【TAU定义】由于UE的移动、网络参数改变及定时器到时等原因，UE进行位置区登记以通知网络来更新它所的移动台的位置信息，这个过程被称之为LTE的区更新(Tracking Area Update，TAU）。【TAU涉及的几个概念】racking Area,一组连续的小区，与IS2000中LAC类似，是LTE系统中位置更新和寻呼的基本，1个TA可包含多个eNodeB；TAC： Tracking Area Code，用来标识TAI：网络中，TAI被用来唯一标识AC在PDSCH

25、的SIB1中广播；AI=MCC+MNC+TAC；TA List：一组TA的集合，UE进入一个新TA List需发起TAU流程。5. TAU流程TAList1TA1TA6TA2TA4TA3TA6区列表UE收到TA List后保存在本地，移动台可以在这个LIST包含的所有TA内移动而无需发起TAU；TA List允许，以进一步避免TA List边界处的乒乓登记效应；TA List允许动态分配，合理的TA List设计和分配方法可以有效地减少TAU的发生概率，提高资源利用率网络对用户的寻呼可以在TA list中的所有TA进行，也可以按照某些优化算法，在该List的部分TA中下发寻呼；TA List可

26、以在附着、TAU或GUTI重分配过程中，由MME分配给UE，并通过信令通知UE；TA List最多可包含16个TAI；5. TAU流程【多TA】TA List3TA List2UE将TA List中包含的所有TA同时到MME中，作为UE所在的位置区；TA15TA List1TA7TA10TA14TA4TA8当UE进入不在其所的TA列表TA11TA1TA13中的新TA区域时，需要执行TA更新，MME给UE重新分配一组TA，新分配的TA也可包含原有TA列表中的一些TA。TA5TA9TA12TA2TA6TA3减少了跨区登记时的信令增加5. TAU流程【TAU的触发条件】当以下任一条件满足，UE发出区更新请求，开始区更新1进入新TA List周期区更新定时器超时23UE从异系统小区重选到LTE小区4RRC连接由于负载平衡的原因5EPC的关于UE能力信息的变化6由于DRX参数信息引起的变化5. TAU流程1【TAU的三个步骤】随机接入；RRC连接建立eNBIDLE下当UE进入的TAI不在保存的TAI list内1. RA Preamble2. RA Response3. RRCnection Request4. RRCnection Setup5. RRCplete(包含TAU request)RRC建立原因值采用MO-Signaling7. A