LTE附着流程小区搜索随即接入课件

Contents一、LTE网络结构及相关概念介绍二、UE

toNet：系统广播小区选择初始接入附着(去附着)服务请求(通信会话)三、UE位置管理1Contents一、LTE网络结构及相关概念介绍1总体网络结构2总体网络结构2接入网(E-UTRAN)：仅由eNodeB构成eNB功能：传送用户数据和相应的用户平面控制帧，无线接入承载控制、操作维护等功能3接入网(E-UTRAN)：仅由eNodeB构成eNB功能：核心网(EPC)主要逻辑网络实体MME：是一个信令实体，主要负责移动性管理、承载管理、用户的鉴权认证、SGW和PGW的选择等功能S-GW：主要负责用户面处理，负责数据包的路由和转发等功能，支持3GPP不同接入技术的切换，发生切换时作为用户面的锚点；

(1UE1SGW)PDN-GW：EPS锚点，即是3GPP与non-3GPP网络间的用户面数据链路的锚点，负责管理数据路由，管理接入间的移动，还负责DHCP、策略执行、计费等功能HSS(归属用户服务器)：核心网主要数据库，包括用户相关信息HLR(归属位置寄存器)：是HSS的一部分PCRF(策略和计费规则功能)：业务流检测、策略实施、基于流付费的功能实体4核心网(EPC)主要逻辑网络实体MME：是一个信令实体，主要概念介绍(1)：终端状态电路交换：两种真正有用的状态(“连接”和“非连接”)分组交换：增加了中间状态，在会话建立但是在一段时间没有激活的阶段，中间状态将允许网络以更有效的方式管理资源。电路交换则不能提供，因为电路交换中“连接”就意味着具有以一定的速率和时延来保证服务质量的能力为实现上述目的，标准中引入两个终端状态机5概念介绍(1)：终端状态电路交换：两种真正有用的状态(“连接2G-GPRS中的终端状态62G-GPRS中的终端状态63G-UMTS中的终端状态73G-UMTS中的终端状态7EPS中的终端状态：DETACHED、IDLE、ACTIVELTE-DETACHED：UE开机但没有向网络注册，可能因为没注册或无适合可用的网络下注册失败LTE-IDLE：UE已注册到网络，但未激活，处于低功耗模式下。分组核心域已经了解到UE的位置，如有服务建立，UE能在非常短时间内切换到ACTIVE模式，继续先前激活的数据会话。LTE-ACTIVE：UE和网络实际交换数据和信令的惟一一个激活状态8EPS中的终端状态：DETACHED、IDLE、ACTIVE2G、3G和LTE网络终端状态的联系与区别2G-GPRS的IDLE、READY、STANDBY，与LTE-DETACHED、IDLE、ACTIVE的功能相同，状态之间的迁移也相似。惟一区别：LTE仅有一种状态机—惟一使用分组核心网络域中来支持所有的业务。2G/3G系统的MM层实际支持两种状态机，分别用于CS和PS域。3G-UMTS的状态机制，在UE使用共享信道时，可以使用为用户优化资源管理，但结构复杂，设计、实现和运营增加了复杂度。92G、3G和LTE网络终端状态的联系与区别2G-GPRS的I概念介绍(2)：承载服务的架构承载服务：主要是给提供控制信令、用户平面传输和QoS管理等各个方面的功能提供功能如下：①IP端到端业务流的QoS聚合②IP头压缩③UE加密④对高优先级的分组进行优先处理⑤向UE提供可接受的QoS信息10概念介绍(2)：承载服务的架构承载服务：主要是给提供控制信令概念介绍(3)：EPS承载EPS承载：是汇聚UE与PDN-GW间的一个或多个业务数据流(ServiceDataFlow，SDF)的逻辑聚合，包括s5、s1、无线承载EPS默认承载：UE连接分组数据网络时建立的。默认承载可简单地理解为一种提供尽力而为IP连接的承载。EPS专用承载：对某些特定业务所使用的SAE承载11概念介绍(3)：EPS承载EPS承载：是汇聚UE与PDN-GContents一、LTE网络结构及相关概念介绍二、UE

toNet：系统广播小区选择初始接入附着(去附着)服务请求(通信会话)三、UE位置管理12Contents一、LTE网络结构及相关概念介绍12网络接入过程(1)：信息广播广播作用：使UE了解当前存在哪些网络、哪些可用技术、运营商、信道和参数连接网络等信息E-UTRAN广播信道类型：广播信道BCH、下行链路共享信道DL-SCHBCH：传输关键信息，采用固定调度和传输方式进行广播，每40ms刷新一次。该信道所广播的信息称为MIB(主信息块)，包括以下关键参数(①下行系统带宽②天线数③参考信号发射功率)DL-SCH：传输其它一些关键度略低的信息，广播周期较灵活。该信道所广播的信息包含在调度单元(SU)结构中，SU由一个或多个系统信息块(SIB)组成，第一个SU称为SU-1(每80ms广播一次)，SU-1包括以下关键参数(①当前小区识别码②跟踪区域码③小区所属网络识别码④小区禁用状态⑤其它)。13网络接入过程(1)：信息广播广播作用：使UE了解当前存在哪些系统信息广播的消息流14系统信息广播的消息流14网络接入过程(2)：小区选择小区选择：UE选合适的小区进行驻留以便执行网络注册选择参考标准考虑以下4类信息：运营商。技术。无线标准。小区状态。运营商可以灵活改变一个小区的状态，来允许或禁止用户选择或重新选择一些小区。正常情况下，对于处于服务中的小区，小区状态被设置为“非禁用”和“非预留”。而“禁用”状态指UE在紧急情况下也不能选择该小区。“为运营商预留”状态意味着该小区为运营商保留，只有专门类型的用户(运营商)才可以对小区进行选择15网络接入过程(2)：小区选择小区选择：UE选合适的小区进行驻网络接入过程(3)：初始接入为了注册到网络，UE需经过初始接入过程。该过程利用随机接入技术，使UE能与网络建立一个RRC连接。E-UTRAN定义两类取随机接入远程：①基于竞争的随机接入②基于非竞争的随机接入16网络接入过程(3)：初始接入为了注册到网络，UE需经过初始接网络接入过程(4)：附着Attach概念：UE进行实际业务前的在网络中注册过程，是一个必要的过程，用户只有在附着成功后才可以接收来自网络的服务。急紧呼叫则不需要附着过程，急紧呼叫在实际应用中不被认为是一种服务。附着过程始终由UE发起，①UE开机时触发②当UE完全离开网络覆盖一段时间，则需重新附着附着过程，将完成的工作：①用户与网络相互鉴权，UE与MME建立MM上下文②MME为UE建立默认承载③UE获得网络侧分配的IP地址④用户位置登记⑤临时身份标识(S-TMSI)的分配(避免在网络上传输IMSI，防止攻击者跟踪用户的位置及活动状况)17网络接入过程(4)：附着Attach概念：UE进行实际业务前18181919网络接入过程(4)：去附着Detach当UE不需要或不能够继续附着在EPS网络时，将发起去附着两种类型：①显式，网络或UE明确地请求去附着，并互相用信令通知对方，如：用户关机、运营商将用户从网络中移除②隐式，当UE与网络失去通信一段时间后，每一方都隐式认为不在处于激活状态，其目的是在UE从覆盖网络中消失或无法执行显式注销，避免网络为用户保持上下文和资源。网络侧发起的去附着可由MME发起(指UE与网络长时间没有交互)或HSS发起(用户复签约信息、计费信息等方面的原因)。20网络接入过程(4)：去附着Detach当UE不需要或不能够继2121网络接入过程(5)：服务请求ServiceRequestUE发起的服务请求：请求网络提供无线承载，它对应于开始数据会话或激活新业务。UE从IDLE状态转换到ACTIVE状态。22网络接入过程(5)：服务请求ServiceRequest网络接入过程(5)：服务请求网络发起的服务请求：激活专用承载，UE处在ACTIVE状态时的业务激活。23网络接入过程(5)：服务请求网络发起的服务请求：激活专用承Contents一、LTE网络结构及相关概念介绍二、UE

toNet：系统广播小区选择初始接入附着(去附着)服务请求(通信会话)三、UE位置管理24Contents一、LTE网络结构及相关概念介绍24位置管理(1)：IDLE移动性--小区重选原则小区重选原因：UE的移动性，以及无线环境的波动性（信号强度和干扰水平的变化），重选为了保证UE驻留在最佳小区中原则：小区选择标准由每个UE所采用的无线测量结果和网络所提供的参数以及部分系统信息进行评估25位置管理(1)：IDLE移动性--小区重选原则小区重选原因：位置管理(1)：终端位置管理2G和3G位置区域的相关概念：①小区cell：提供最准确的的位置信息②位置区LocationArea(LA)：CS核心网域MSC/VLR支持的区域类型③路由区RoutingArea：PS核心网域，与LA对等，LA可包含多个RA④URA(UTRANRegistrationArea)：管理UTRAN终端位置，与核心网LA和RA无关，URA由接入网管理26位置管理(1)：终端位置管理2G和3G位置区域的相关概念：2终端位置管理:LTE的终端位置管理跟踪区域TrackingArea(TA)：定义为一组连续的小区，每个TA都有自己唯一的识别码TAI(TrackingAreaIdentity)，而且跟踪区域不能相互重叠（小区是可以有重叠区域的）TAI是广播信息的一部分，当网络需要邀请UE加入时，会在所属的TA中的小区发送寻呼消息LTE_IDLE时网络对UE位置的知识精度为TATA的规划是一个常见的网络工程问题，是网络信令负荷和无线寻呼负荷的折中：①如果TA太小，UE移动会带来大量的TA更新过程和很高的信令开销②如果TA太大，则TA中的所有小区都必须处理较高的寻呼信道业务量负荷。UE发送TA信令的3种情况：①UE初始注册②UE在网络中移动改变了TA③周期性更新UE所在的当前TA，目的是如果UE离开覆盖区，核心网就不会为该UE保持EPS承载27终端位置管理:LTE的终端位置管理跟踪区域Tracking终端位置管理多TA注册UE注册到多个TA中，为了优化网络和IDLE模式UE间的信令交换负荷，有助于降低位于跟踪区边缘的UE进行TA更新的次数28终端位置管理多TA注册28跟踪区域更新TAU(TrackingAreaUpdate)TAU：由于UE的移动，UE改变MME和S-GW节点适用范围：EPS和EPS网络间的移动、EPS和2G/3G网络间的移执行的操作：①承载路径更新。默认承载需要更新，可能会需要在UE和新S-GW创建新的承载②从旧MME到新MME的用户上下文的传递。允许新MME从旧MME获取用户的上下文信息，上下文的信息刽包括用户IMSI和用户数据等③HSS数据库更新。新MME的身份标识和IP的更新29跟踪区域更新TAU(TrackingAreaUpdatTAU实例30TAU实例30网络实体间交换--消息流31网络实体间交换--消息流31位置管理(2)：ACTIVE模式下UE的移动性(切换)可能产生切换的原因：①干扰增加和UE的移动导致无线环境恶化，如果无法及时切换到合适的小区可能产生掉话②负载均衡③UE所使用或语境的业务需要④网络共享，运营商间的网络可以让漫游用户使用切换过程完全由网络控制切换以及目标小区和技术的选择，由当前eNB根据eNB和UE的测量结果来决定切换遵循的原则：①先建后断②分组数据转发32位置管理(2)：ACTIVE模式下UE的移动性(切换)可能切换代表性的切换过程：①有X2支持的E-UTRAN内的移动②无X2支持的E-UTRAN内的移动③EPC节点重定位的E-UTRAN内的移动④2G/3G分组网和E-UTRAN间的移动⑤2G电路交换网和E-UTRAN间的话音呼叫连续性切换过程消息交互流程，总体上包括两部分：①准备阶段，指切换判决和目标小区资源的预留②执行阶段，与目标节点的同步和原有服务节点资源的释放33切换代表性的切换过程：33有X2支持的E-UTRAN内的移动34有X2支持的E-UTRAN内的移动3435353636EPC节点重定位的E-UTRAN内的移动37EPC节点重定位的E-UTRAN内的移动372G/3G分组网和E-UTRAN间的移动382G/3G分组网和E-UTRAN间的移动38演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！Contents一、LTE网络结构及相关概念介绍二、UE

toNet：系统广播小区选择初始接入附着(去附着)服务请求(通信会话)三、UE位置管理40Contents一、LTE网络结构及相关概念介绍1总体网络结构41总体网络结构2接入网(E-UTRAN)：仅由eNodeB构成eNB功能：传送用户数据和相应的用户平面控制帧，无线接入承载控制、操作维护等功能42接入网(E-UTRAN)：仅由eNodeB构成eNB功能：核心网(EPC)主要逻辑网络实体MME：是一个信令实体，主要负责移动性管理、承载管理、用户的鉴权认证、SGW和PGW的选择等功能S-GW：主要负责用户面处理，负责数据包的路由和转发等功能，支持3GPP不同接入技术的切换，发生切换时作为用户面的锚点；

(1UE1SGW)PDN-GW：EPS锚点，即是3GPP与non-3GPP网络间的用户面数据链路的锚点，负责管理数据路由，管理接入间的移动，还负责DHCP、策略执行、计费等功能HSS(归属用户服务器)：核心网主要数据库，包括用户相关信息HLR(归属位置寄存器)：是HSS的一部分PCRF(策略和计费规则功能)：业务流检测、策略实施、基于流付费的功能实体43核心网(EPC)主要逻辑网络实体MME：是一个信令实体，主要概念介绍(1)：终端状态电路交换：两种真正有用的状态(“连接”和“非连接”)分组交换：增加了中间状态，在会话建立但是在一段时间没有激活的阶段，中间状态将允许网络以更有效的方式管理资源。电路交换则不能提供，因为电路交换中“连接”就意味着具有以一定的速率和时延来保证服务质量的能力为实现上述目的，标准中引入两个终端状态机44概念介绍(1)：终端状态电路交换：两种真正有用的状态(“连接2G-GPRS中的终端状态452G-GPRS中的终端状态63G-UMTS中的终端状态463G-UMTS中的终端状态7EPS中的终端状态：DETACHED、IDLE、ACTIVELTE-DETACHED：UE开机但没有向网络注册，可能因为没注册或无适合可用的网络下注册失败LTE-IDLE：UE已注册到网络，但未激活，处于低功耗模式下。分组核心域已经了解到UE的位置，如有服务建立，UE能在非常短时间内切换到ACTIVE模式，继续先前激活的数据会话。LTE-ACTIVE：UE和网络实际交换数据和信令的惟一一个激活状态47EPS中的终端状态：DETACHED、IDLE、ACTIVE2G、3G和LTE网络终端状态的联系与区别2G-GPRS的IDLE、READY、STANDBY，与LTE-DETACHED、IDLE、ACTIVE的功能相同，状态之间的迁移也相似。惟一区别：LTE仅有一种状态机—惟一使用分组核心网络域中来支持所有的业务。2G/3G系统的MM层实际支持两种状态机，分别用于CS和PS域。3G-UMTS的状态机制，在UE使用共享信道时，可以使用为用户优化资源管理，但结构复杂，设计、实现和运营增加了复杂度。482G、3G和LTE网络终端状态的联系与区别2G-GPRS的I概念介绍(2)：承载服务的架构承载服务：主要是给提供控制信令、用户平面传输和QoS管理等各个方面的功能提供功能如下：①IP端到端业务流的QoS聚合②IP头压缩③UE加密④对高优先级的分组进行优先处理⑤向UE提供可接受的QoS信息49概念介绍(2)：承载服务的架构承载服务：主要是给提供控制信令概念介绍(3)：EPS承载EPS承载：是汇聚UE与PDN-GW间的一个或多个业务数据流(ServiceDataFlow，SDF)的逻辑聚合，包括s5、s1、无线承载EPS默认承载：UE连接分组数据网络时建立的。默认承载可简单地理解为一种提供尽力而为IP连接的承载。EPS专用承载：对某些特定业务所使用的SAE承载50概念介绍(3)：EPS承载EPS承载：是汇聚UE与PDN-GContents一、LTE网络结构及相关概念介绍二、UE

toNet：系统广播小区选择初始接入附着(去附着)服务请求(通信会话)三、UE位置管理51Contents一、LTE网络结构及相关概念介绍12网络接入过程(1)：信息广播广播作用：使UE了解当前存在哪些网络、哪些可用技术、运营商、信道和参数连接网络等信息E-UTRAN广播信道类型：广播信道BCH、下行链路共享信道DL-SCHBCH：传输关键信息，采用固定调度和传输方式进行广播，每40ms刷新一次。该信道所广播的信息称为MIB(主信息块)，包括以下关键参数(①下行系统带宽②天线数③参考信号发射功率)DL-SCH：传输其它一些关键度略低的信息，广播周期较灵活。该信道所广播的信息包含在调度单元(SU)结构中，SU由一个或多个系统信息块(SIB)组成，第一个SU称为SU-1(每80ms广播一次)，SU-1包括以下关键参数(①当前小区识别码②跟踪区域码③小区所属网络识别码④小区禁用状态⑤其它)。52网络接入过程(1)：信息广播广播作用：使UE了解当前存在哪些系统信息广播的消息流53系统信息广播的消息流14网络接入过程(2)：小区选择小区选择：UE选合适的小区进行驻留以便执行网络注册选择参考标准考虑以下4类信息：运营商。技术。无线标准。小区状态。运营商可以灵活改变一个小区的状态，来允许或禁止用户选择或重新选择一些小区。正常情况下，对于处于服务中的小区，小区状态被设置为“非禁用”和“非预留”。而“禁用”状态指UE在紧急情况下也不能选择该小区。“为运营商预留”状态意味着该小区为运营商保留，只有专门类型的用户(运营商)才可以对小区进行选择54网络接入过程(2)：小区选择小区选择：UE选合适的小区进行驻网络接入过程(3)：初始接入为了注册到网络，UE需经过初始接入过程。该过程利用随机接入技术，使UE能与网络建立一个RRC连接。E-UTRAN定义两类取随机接入远程：①基于竞争的随机接入②基于非竞争的随机接入55网络接入过程(3)：初始接入为了注册到网络，UE需经过初始接网络接入过程(4)：附着Attach概念：UE进行实际业务前的在网络中注册过程，是一个必要的过程，用户只有在附着成功后才可以接收来自网络的服务。急紧呼叫则不需要附着过程，急紧呼叫在实际应用中不被认为是一种服务。附着过程始终由UE发起，①UE开机时触发②当UE完全离开网络覆盖一段时间，则需重新附着附着过程，将完成的工作：①用户与网络相互鉴权，UE与MME建立MM上下文②MME为UE建立默认承载③UE获得网络侧分配的IP地址④用户位置登记⑤临时身份标识(S-TMSI)的分配(避免在网络上传输IMSI，防止攻击者跟踪用户的位置及活动状况)56网络接入过程(4)：附着Attach概念：UE进行实际业务前57185819网络接入过程(4)：去附着Detach当UE不需要或不能够继续附着在EPS网络时，将发起去附着两种类型：①显式，网络或UE明确地请求去附着，并互相用信令通知对方，如：用户关机、运营商将用户从网络中移除②隐式，当UE与网络失去通信一段时间后，每一方都隐式认为不在处于激活状态，其目的是在UE从覆盖网络中消失或无法执行显式注销，避免网络为用户保持上下文和资源。网络侧发起的去附着可由MME发起(指UE与网络长时间没有交互)或HSS发起(用户复签约信息、计费信息等方面的原因)。59网络接入过程(4)：去附着Detach当UE不需要或不能够继6021网络接入过程(5)：服务请求ServiceRequestUE发起的服务请求：请求网络提供无线承载，它对应于开始数据会话或激活新业务。UE从IDLE状态转换到ACTIVE状态。61网络接入过程(5)：服务请求ServiceRequest网络接入过程(5)：服务请求网络发起的服务请求：激活专用承载，UE处在ACTIVE状态时的业务激活。62网络接入过程(5)：服务请求网络发起的服务请求：激活专用承Contents一、LTE网络结构及相关概念介绍二、UE

toNet：系统广播小区选择初始接入附着(去附着)服务请求(通信会话)三、UE位置管理63Contents一、LTE网络结构及相关概念介绍24位置管理(1)：IDLE移动性--小区重选原则小区重选原因：UE的移动性，以及无线环境的波动性（信号强度和干扰水平的变化），重选为了保证UE驻留在最佳小区中原则：小区选择标准由每个UE所采用的无线测量结果和网络所提供的参数以及部分系统信息进行评估64位置管理(1)：IDLE移动性--小区重选原则小区重选原因：位置管理(1)：终端位置管理2G和3G位置区域的相关概念：①小区cell：提供最准确的的位置信息②位置区LocationArea(LA)：CS核心网域MSC/VLR支持的区域类型③路由区RoutingArea：PS核心网域，与LA对等，LA可包含多个RA④URA(UTRANRegistrationArea)：管理UTRAN终端位置，与核心网LA和RA无关，URA由接入网管理65位置管理(1)：终端位置管理2G和3G位置区域的相关概念：2终端位置管理:LTE的终端位置管理跟踪区域TrackingArea(TA)：定义为一组连续的小区，每个TA都有自己唯一的识别码TAI(TrackingAreaIdentity)，而且跟踪区域不能相互重叠（小区是可以有重叠区域的）TAI是广播信息的一部分，当网络需要邀请UE加入时，会在所属的TA中的小区发送寻呼消息LTE_IDLE时网络对UE位置的知识精度为TATA的规划是一个常见的网络工程问题，是网络信令负荷和无线寻呼负荷的折中：①如果TA太小，UE移动会带来大量的TA更新过程和很高的信令开销②如果TA太大，则TA中的所有小区都必须处理较高的寻呼信道业务量负荷。UE发送TA信令的3种情况：①UE初始注册②UE在网络中移动改变了TA③周期性更新UE所在的当前TA，目的是如果UE离