2.TD-LTE高层协议与流程

TD-LTE系统高层协议与信令流程系统高层协议与信令流程北京大学北京博雅力源教育咨询有限公司北京大学北京博雅力源教育咨询有限公司主讲：周老师主讲：周老师目录LTE高层协议信令概述目录一、LTE高层协议信令概述二、LTE系统消息介绍三、LTE随机接入与RRC连接四、LTE业务连接与释放五、LTE系统移动性管理2五、LTE系统移动性管理1.1TD-LTE网络架构Service网络架构HSS/AAAPCRFIMSServiceLayerIMS对业务负责MMESGW/PGWEPC核心网全IP化核心网与业务分离S1-EUTRANx2x2x2eNBeNB接入网扁平化x2x2EUEeNB31.2EPS网元和接口SGSN：ServingGPRSSupportNodeHSS：HomeSubscribeServerMME：MobileManagementEntityMME：MobileManagementEntityPCRF：PolicyandChargingRulesFunctionPDN：PacketDataNetwork41.3网元功能网元功能51.4E-Uu接口‡控制平面协议栈接口控制平面协议栈与UMTS相比，LTE的控制面协议结构进行了简化。61.4E-Uu接口‡用户平面协议栈接口‡用户平面协议栈与UMTS相比，LTE的用户面协议结构也进行了简化。7与UMTS相比，LTE的用户面协议结构也进行了简化。14E-Uu接口1.4EUu接口8L2协议结构-DL14E-Uu接口1.4EUu接口9L2协议结构-UL14E-Uu接口MACMAC位置：承上启下位置：承上启下1.4EUu接口ƒ物理层与高层通信的桥梁ƒ控制数据向物理层发送的时机►►MACMAC核心功能核心功能信道映射与管理信道映射与管理业务流优先级管理业务流优先级管理保证业务QoS保证业务QoS管理管理1014E-Uu接口1.4EUu接口‡为上层提供数据传输服务‡对高层达到的数据进行处理，适应传输需求‡提供三种基本服务模式，适应不同业务需求11RLC层功能（1）提供种基本服务模式，适应不同务需求14E-Uu接口RLC实体接收整字节大小不同尺寸的RLCSDU；只有当低层指1.4EUu接口RLC实体接收整字节大小不同尺寸的RLCSDU；只有当低层指示了传输机会的时候，才对从高层接收到的RLCSDU进行适当分段串接形成RLC数据PDU并发送至底层透明模式透明模式无确认模式无确认模式确认模式确认模式（TM）（TM）（UM）（UM）（AM）（AM）RLC实体传输数据的三种模式12RLC层功能(2)RLC实体传输数据的三种模式14E-Uu接口1.4EUu接口通过ARQ进行检错及RLC数据PDU重分段（仅AM）对RLCSDU进行串接、分段和重组（AM和UM）传输高层PDU对高层PDU的顺序递交（AM和UM）RLC功能D.DescriptionofthecontentsRLC重配置及协议错误检测和恢复重复检测与RLCSDU丢弃（AM和UM）13RLC层功能（3）14E-Uu接口‡PDCP子层功能1.4EUu接口‡PDCP子层功能头压缩与解压缩头压缩与解压缩PDCPPDCP功能功能用户面数据传输用户面数据传输切换时对上层切换时对上层PDUPDU的顺序递交的顺序递交低层低层SDUSDU的重复检测的重复检测用户面数据和控制面数据加密用户面数据和控制面数据加密以VoIP为例，32字节的有效负荷，IPv6报头增加60字节，IPv4增加40字节，经过PDCP压缩，这一开销可被压缩成4~6字节1414E-Uu接口•提高链路效率1.4EUu接口•提高链路效率DataIPUDPDataRTP60byte20byte60byte20byte2byte9只对用户面的数据执行头压缩（可配的）9只对用户面的数据执行头压缩（可配的）9只支持ROHC架构9头压缩生成的分组–compressedpacketseachassociatedwithonePDCP–compressedpackets,eachassociatedwithonePDCPSDUs–interspersedROHCfeedbackpackets15头压缩/解压缩1.4E-Uu接口DataIntegrityf9COUNTDIRECTIONBEARERKEYf9COUNTDIRECTIONBEARERKEYf9KEYMAC-If9KEYXMAC-ISenderUEoreNBReceivereNBorUE只应用于SRB只应用于SRB在加密之前，应用于PDCP头和数据部分在加密之前应用于头和数据部分完整性保护激活后，将应用于激活PDU以及对应SRB的后面所有PDU16完整性保护1.4E-Uu接口Ciphering/decipheringCOUNTDIRECTIONCOUNTDIRECTIONf8COUNTDIRECTIONBEARERCKf8COUNTDIRECTIONBEARERCKf8CKKEYSTREAMBLOCKf8CKKEYSTREAMBLOCKPLAINTEXTBLOCKCIPHERTEXTBLOCKPLAINTEXTBLOCKSenderUEoreNBReceivereNBorUE17加密/解密f8-cipheringalgorithm1.4E-Uu接口系统广播连接控制测量•空闲状态UE所需的一些信息，如小区选择/重选过程的参数•寻呼•RRC连接的建立、修改、释放初始安全性激活•建立、修改、释放测量配置参数测量间隔的配置选过程的参数•空闲状态和连接状态都需要的一些信息，如公共信道参数配置•初始安全性激活•移动性管理•DRB建立、修改、释放•无线资源控制和QoS功能•测量间隔的配置、激活和去激活•测量上报Inter-RAT移动性控制其它RRC主要功能•NAS消息传输•UE无线能力上报•系统间移动性控制主要功能•等等18RRC主要功能14E-Uu接口网络和之间建立个逻辑连接称为1.4EUu接口连接状态连接状态RRCRRC网络和UE之间建立了一个逻辑连接，称为RRCConnection，具体体现方式是二者之间建立了DCCH逻辑信道（SRB），可以在此之上传输专用控制RRC消息ConnectedConnected用控制RRC消息eNB内部存储了UE的AS上下文信息LTE系统中，网络在小区级层面上掌握UE位置信息UE可以在已配置的资源上进行收发UE只能通过接收系统信息来获得通用控制RRC空闲状态空闲状态RRCRRCIdlIdlUE只能通过接收系统信息来获得通用控制RRC消息E-UTRAN没有任何UE的AS上下文信息网络在注册区（LTE系统中为TAlist）层面上掌握的位置信息IdleIdle握UE的位置信息UE只能接收系统广播信息和寻呼消息，要想发送任何数据，必须先执行RRC连接建立过程19RRC协议状态14E-Uu接口E-UTRAN系统内状态转移的手段很简单1.4EUu接口E-UTRAN系统内，状态转移的手段很简单„RRC连接建立„RRC连接释放HandoverCELL_DCHE-UTRARRCCONNECTEDGSM_ConnectedHandoverRRCCONNECTEDGPRSPackettransfermodeCCOCCOwithCELL_FACHCELL_PCHURA_PCHReselectionConnectionConnectionestablishment/releaseConnectionestablishment/releaseCCO,ReselectionCCOwithNACCUTRA_IdleE-UTRARRCIDLEGSM_Idle/GPRSPacket_IdleReselectionReselectionestablishment/releaseCCO,Reselection20RRC协议状态转移CCO,Reselection14E-Uu接口RRC协议SRB1.4EUu接口RRC协议SRBRRCRRC协议定义了协议定义了33个个SRBSRBSRB0SRB2SRB29使用DCCH逻辑信道9使用CCCH逻辑信道9用于RRC连接建立过程9用于RRC连接重建过程SRB1使用DCCH逻辑信道9必须在安全性激活后建立9用于传输SRB2建立后的NAS直传消息9优先级比SRB1低9使用DCCH逻辑信道9用于传输RRC消息和SRB2建立前的NAS消息9用于初始安全性激活9用于建立SRB2219用于建立SRB214E-Uu接口1.4EUu接口系统信息其它系统信息其它连接控制测量TS36.331中RRC层的主要过程22RRC主要过程15S1接口‡控制面协议栈‡用户面协议栈1.5S1接口GTP-US1-APRadioNetworkLayerGTP-UUDPIPTransportNetworkLayerSCTPIPDataLinkLayerPhysicalLayerDataLinkLayerPhysicalLayer上下文管理承载管理负荷管理S1-flex承载管理负荷管理23移动性管理寻呼管理1.6X2接口‡控制平面协议栈‡用户面传输网络层X2-APRadioNetworkLayerGTP-UUDPIPLayerTransportNetworkLSCTPIPIPDataLinkLayerPhysicalLayerLayerIPDataLinkLayerPhysicalLayeryyyy移动性管理负载管理干扰管理241.7接口转换‡控制面接口转换‡控制面NASNASRRCRRCSCTPrelayNASSCTPPDCPRLCMACRLCMACIPL2IPL2MACPhysicalLayerMACPhysicalLayerL2L1L2\L1NAS:支持移动性管理功能以及用户面承载的激活、修改与去激活，并UEeNodeBMMELTE-UuS1-MME25支持移动性管理功能以及用户面承载的激活、修改与去激活，并负责NAS信令的加密和完整性保护.17接口转换‡用户面1.7接口转换ApplicationIPrelayIPrelayRLCPDCPRLCGTP-UUDP/IPGTP-UUDP/IPPDCPGTP-UUDP/IPGTP-UUDP/IPMACL1MACL1L2L1L2L1L2L1L2L1L1L1L1UEeNodeBServingGWLTEUuS5/S8L1S1UPDNGW26LTE-UuS5/S8S1-U18信令过程总览Attach过程（调1.8信令过程总览UE开机小区搜索Attach过程（调用RRC连接过程）正常驻留非正常驻留跟踪区不在UE保只能进行紧急呼叫业务跟踪区不在UE保存的TA列表中（调用TA更新过程）UEUE进入RRC_IDLE状态专用承载建立/修改/释放流程专用承载建立/修改/释放流程UE发起业务请求收到寻呼改释放流程改释放流程2718信令过程总览1.8信令过程总览UE状态UE进入RRC_CONNECTED状态由于各种原因小区间转换由于各种原因小区间转换切换流程业务完毕释放UE进入Idle释放流程28UE进入Idle目录LTE系统高层信令概述目录一、LTE系统高层信令概述二、LTE系统消息介绍三、LTE随机接入与RRC连接四、LTE业务连接与释放五、LTE系统移动性管理29五、LTE系统移动性管理21系统消息的内容2.1系统消息的内容小范内对有广的告接非接的小区范围内对所有UE广播，目的是告诉UE接入层和非接入层的公共信息，以便UE在发起网络连接前了解网络的配置信息信UE通过系统信息可以获得如下信息•系统帧号、下行系统带宽、PHICH配置信息•小区选择和驻留相关的信息•公共信道的资源配置信息公共信道的资源配置信息•系统内同频、异频小区重选信息•异系统小区重选信息302.1系统消息的内容系统消息的内容系统消息说明MIB系统帧号、下行系统带宽、PHICH配置信息SIB7异系统小区重选信息（GERAN）系统消息说明配置信息SIB1其它信息块的调度信息及小区选择和驻留相关信息SIB8异系统小区重选信息（cdma2000）SIB2公共信道的资源配置