LTE信令流程

TD-LTE信令流程P-1华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程P-2华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程P-3华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程P-4华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程N-5传统3GPP网络的不足：分组域网络业务支撑能力较弱，基本只能支持非实时性业务，语音业务依赖于电路域进行承载，造成分组域和电路域需要分网络运营，不利于网络的统一维护和管理，增加了运维成本。现有网络由于网络层次较多，数据路由转发效率较低，网络性能需要进一步优化。目前业务终端的处理能力及无线接入能力在不断增加，多种无线接入技术融合成为可能，促使网络支持多种无线接入系统。LTE/EPC的研究目标是确定3GPP的长期演进计划，探索未来10年的关键技术。按照3GPP标准演进的构想，LTE/EPC的关键特性如下：网络架构全面分组化：网络全IP化，电路域不再被定义，只有分组域，语音业务可以由分组域配合IMS(IPMultimediaSubsystem)域等方式提供，以提升网络效率和性能。网络架构扁平化：网络结构趋于简单，简化了网络部署，同时大大缩短了时延。支持多接入技术：支持与现有3GPP系统的互通，同时支持非3GPP网络的接入，支持用户在3GPP及非3GPP网络间的漫游和切换。高速率：峰值速率可以达到下行100Mbit/s，上行50Mbit/s。部署快：由于网络的简单化，可以快速部署网络，以适应业务不断丰富化发展的趋势。实时业务增强：增加对实时业务的支持，简化业务连接建立的时延。华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散LTE/SAE网络的设计原则就时最大程度的简化网络，以及协议。EPS(EvolvedPacketSystem)系统主要分为以下三个部分：UE（UserEquipment）：UE是移动用户设备，可以通过空中接口发起、接收呼叫。LTE（LongTermEvolution）：无线接入网部分，又称为E-UTRAN，处理所有与无线接入有关的功能。EPC（SystemArchitectureEvolution）：核心网部分，主要包括MME、S-GW、P-GW、HSS等网元，连接Internet等外部PDN（PacketDataNetwork）。EPC也被称为EPC(EvolvedPacketCore)。TD-LTE信令流程华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散eNodeB功能：无线资源管理相关的功能，包括无线承载控制、接纳控制、连接移动性管理、上/下行动态资源分配/调度等；IP头压缩与用户数据流加密；UE附着时的MME选择；提供到S-GW的用户面数据的路由；寻呼消息的调度与传输；系统广播信息的调度与传输；测量与测量报告的配置。MME功能：寻呼消息分发，MME负责将寻呼消息按照一定的原则分发到相关的eNodeB；安全控制；空闲状态的移动性管理；EPC承载控制；非接入层信令的加密与完整性保护。S-GW(服务网关)功能：终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包；支持由于UE移动性产生的用户平面切换。P-GW(PDN网关)功能：逐用户数据包的过滤和检查用户IP分配TD-LTE信令流程华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散X2AP(X2ApplicationProtocol),X2应用协议。SCTP(StreamControlTransmissionProtocol)，流控制传输协议。GTP-U(GPRSTunnelingProtocol-User)，GPRS隧道协议用户面。UDP(UserDatagramProtocol)，用户数据报协议。TD-LTE信令流程华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程P-11华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散在LTE系统中，RRC有两种工作状态：RRC_IDLE：eNodeB中没有保存UE的RRC上下文。RRC_CONNECTED：当UE完成RRC连接建立后，eNodeB保存了UE的RRC上下文，UE进入RRC_CONNECTED状态。TD-LTE信令流程P-12华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程N-13EMM-DEREGISTERED：在此状态下，UE对MME来说不可达，因为EMM上下文中不包括用户的有效位置和路由信息。UE的部分上下文仍可保存在UE和MME中，这样做的目的就是避免在每次附着的时候发起AKA（AuthenticationandKeyAgreement）过程，也就是鉴权过程。EMM-REGISTERED：UE可以通过一次成功的附着流程（ATTACH/TAU等）来进入此状态。这种状态下，MME知道UE的确切位置或者是用户所在的TA列表。华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程N-14ECM-IDLE：一个用户与网络没有NAS信令连接时，用户进入了IDLE态。此状态下的UE在eNodeB内没有上下文，也没有S1-MME，S1-U连接。ECM-CONNECTED：这种状态下，UE和网络有NAS信令连接，有上下文。UE处在这个状态下，MME将会知道为它服务的eNodeB的ID。ECM-IDLE如果UE和网络没有NAS信令连接，UE就处于ECM-DLE状态。ECM-IDLE状态的UE在E-UTRAN中是没有UE上下文的，此时既没有S1_MME连接也没有S1_U连接。ECM-CONNECTED在ECM-CONNECTED状态,MME和UE之间是有信令连接的。这个信令连接由两个部分组成：RRC连接和S1_MME连接。如果UE到MME间的信令连接释放了或中断了，则UE要进入ECM-IDLE状态。这种释放或中断可以是由eNB显式的告诉UE，也可以是由UE自己检测到的。S1释放程序能把UE和MME的状态从ECM-CONNECTED变为ECM-IDLE。在信令程序之后，MME可以释放到UE的信令连接，然后UE和MME中的状态就会变为ECM-IDLE。华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程P-15华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程P-16华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程P-17华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TAI:TrackingAreaIdentity，跟踪区标识；MCC:MobileCountryCode，移动国家码；MNC:MobileNetworkCode，移动网络码；TAC:TrackingAreaCode，跟踪区码；TA(TrackingArea):跟踪区。TA使用TAC表示。在移动系统里，小区是最小的单位。几个邻近小区可以组合成一个“注册区”。基站将会广播注册区的信息,UE会去和以前存储的注册区信息进行比较，如果它们是不同的，UE将发起一个注册区更新过程。在2G/3G系统里,用于数据服务的注册区叫做路由区(RA),注册区的更新称之为路由区更新(RAU);而在EPS里,注册区称之为跟踪区(TA),注册区的更新叫做跟踪区更新(TAU)。在EPS系统里,有一个新的概念,跟踪区列表.一个跟踪区列表包含不只一个的跟踪区,只要UE在一个TA列表中移动时,TA的改变不会引起TA更新过程的执行.TD-LTE信令流程N-18华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散在EPS系统里,有一个新的概念,跟踪区列表(TAList).一个跟踪区列表包含不只一个的跟踪区,只要UE在一个TA列表中移动时,TA的改变不会引起TA更新过程的执行。TAList就是将一组TA组合为一个List，在UEAttach或TAU过程中通知UE。UE收到TAILIST后保存在本地，移动用户可以在这个List包含的所有TA区内移动而无须发起位置更新过程；UE在附着时，MME通过ATTACHACCEPT或TAUACCEPT消息为UE分配一组TAI(TAIlist)，UE会保存它，当需要寻呼UE时，网络会在TAIlist所包含的小区内向UE发送寻呼消息；TAList允许重叠，以进一步避免静态TAList边界处的乒乓效应；TAList的分配由网络决定，允许核心网根据用户属性来动态分配；一个列表中TA的个数可变,TAList最多可包含16个TAI。当UE注册到网络或执行TA更新后，网络为UE分配一个TA列表，UE同时将这些TA注册到MME中，如TA列表包含多个TA，这多个TA都注册在MME中，作为UE所在的位置区。UE在一个TA列表中移动时，TA的改变不会引起TA更新过程的执行。同时，对于空闲状态UE进行寻呼时，可以在一个TA列表中的所有TA中进行寻呼，也可以按照某些优化算法，在TA列表中的部分TA中进行寻呼，这样就在TA更新的信令负荷和寻呼区域大小之间寻找了一个平衡点。当UE移动出当前的TA列表区域时，才需要执行TA更新过程，MME将为UE重新分配一个TA列表。TD-LTE信令流程N-19华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程P-20华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散EPSbeareridentity：EPS承载标识。TD-LTE信令流程华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散GUTI：GloballyUniqueTemporaryUEIdentifier，全球唯一临时UE标识；GUMMEI：GloballyUniqueMMEIdentifier，全球唯一MME标识；MMEI：MMEIdentifier，MME标识；M-TMSI:MME-TemporaryMobileSubscriberIdentity，临时移动用户标识。用于在一个MME内唯一标识用户的临时标识。S-TMSI:MME-TemporaryMobileSubscriberIdentity，临时移动用户标识。用于在一个MME内唯一标识用户的临时标识。GUTI与TMSI和PTMSI类似，也是通过M-TMSI来进行全球识别的。TMSI在某一VLR区域内与IMSI唯一对应，由MSC(VLR)分配，当路由更新时，就会被重分配。P-TMSI只在一个路由区内有意义，由SGSN分配，当路由更新时，就会被重分配。区别是：GUTI是跟MME的区域相关的，也就是包含了MMEI号，而TMSI和PTMSI是没有包含MSC或SGSN号码的。GUTI=GUMMEI+M-TMSI=(MCC+MNC+MMEI)+M-TMSI；=(MCC+MNC+(MMEGI+MMEC))+M-TMSI；=(MCC+MNC+MMEGI)+S-TMSI；寻呼UE时，使用的是S-TMSI。TD-LTE信令流程P-24华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程P-25华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散TD-LTE信令流程N-26第一步(虚线表示):用户完成到MME的注册,MME会为用户选择一个服务网关和PDN网关,并分配资源.PDN网关会给UE分配一个IP地址,当一切准备就绪,MME会发accept消息给UE.第二步(实线表示):UE使用由核心网分配的IP地址和提供的服务接入外部网络,比如Internet.华为技术有限公司版权所有未经许可不得扩散以Internet接入为例,一个UE的会话包括两部分:在EPS里的会话和Internet上的会话.EPS系统仅仅覆盖在EPS里的流量的Qos需求,也就是UE和P-GW之间的范围.在Internet上的会话不在EPS范围之内。然而Qos是一个端到端的概念,为了向用户保证一定的Qos,一些其他的机制是必须的,比如在移动运营商和