LTE信令流程分析

配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）黄勇2013年08月TD-LTE信令流程分析配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）主要内容基本概念网络架构协议栈结构接口功能UE的工作模式与状态无线承载的分类NAS消息分类空口基本信令流程系统消息随机接入寻呼RRC连接建立、重配、重建立、释放测量端到端业务建立/释放相关流程Attach流程Detach流程ServiceRequest过程专用承载建立流程专用承载修改流程专用承载释放流程S1释放流程移动性管理TAU切换小区重选附录配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）LTE网络结构基本概念网络架构MME：移动性管理实体PCRF：负责策略和计费控制SGSN：业务GPRS支撑节点HSS：归属用户服务器配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）网络实体整个TD-LTE系统由3部分组成：核心网（EPC,EvolvedPacketCore）接入网（eNodeB）用户设备（UE）EPC分为三部分：MME(MobilityManagementEntity,负责信令处理部分）S-GW(ServingGateway,负责本地网络用户数据处理部分）P-GW(PDNGateway，负责用户数据包与其他网络的处理)接入网（也称E-UTRAN）由eNodeB构成网络接口S1接口：eNodeB与EPCX2接口：eNodeB之间Uu接口：eNodeB与UENOTE:和UMTS相比，由于NodeB和RNC融合为网元eNodeB,所以TD-LTE少了Iub接口。X2接口类似于Iur接口，S1接口类似于Iu接口基本概念网络架构LTE网络实体配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）EPC与E-UTRAN功能划分基本概念网络架构EPCEUTRANUU配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）LTE中核心网演进方向为EPC演进核心网（EvolvedPacketCore），包含MME（MobilityManagementEntity）和S-GW（ServingGateway），无线接入网UTRAN（UniversalTerrestrialRadioAccessNetwork）演进方向为EUTRAN（EvolvedUTRAN）。EPC和EUTRAN合称EPS演进分组系统（EvolvedPacketSystem）EPC与E-UTRAN功能划分基本概念网络架构配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）EPC与E-UTRAN功能简述eNB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eNB；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。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。PDN网关功能：逐用户数据包的过滤和检查用户IP分配、合法监听、上下行业务级的收费、上下行业务级速率控制等基本概念网络架构功能概述配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）网元间控制面整体协议栈控制平面RRC协议数据的加解密和完整性保护功能，在LTE中交由PDCP层完成与3G的异同：3G中控制平面不存在PDCP协议栈，由RLC层提供无线信令承载SRBRLC层依然提供TM/UM/AM三种传输模式3G中UM/AM传输模式下的加密由RLC层实现，TM模式下的加密由MAC层实现3G中含有多个MAC实体：MAC-b,MAC-c/sh,MAC-d,MAC-hs，而LTE仅存在一个MAC实体基本概念协议栈结构控制面协议栈SCTPL2L1IPL2L1IPSCTPS1-MMEeNodeBMMES1-APS1-APNASMACL1RLCPDCPUERRCMACL1RLCPDCPRRCLTE-UuNASRelay配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）网元间用户面整体协议栈安全方面的功能，用户面的加密和解密功能由PDCP子层完成，而3G中用户数据的加密和解密由RLC和MAC层完成仅存在一个MAC实体3G中PDCP层仅用于承载PS业务，广播和多播业务由BMC层协议承载基本概念协议栈结构用户面协议栈配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）网元间用户面整体协议栈基本概念协议栈结构配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）用户面协议内部的关系层2协议架构（DL）层2协议架构（UL）逻辑信道、传输信道和物理信道映射关系见附录基本概念协议栈结构配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）用户面协议内部的关系基本概念协议栈结构MAC（MediaAccessControl）功能：信道映射传输格式选择（调制方式、信道编码）逻辑信道复用、解复用动态调度混合重传配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）用户面协议内部的关系基本概念协议栈结构RLC（RadioLinkControl）功能：分段和级联ARQ功能轮询重组重排序按序递交RLC重建立PDU重分段配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）用户面协议内部的关系基本概念协议栈结构PDCP（PacketDataConvergenceProtocol）功能：头压缩和解压缩用户数据传输支持无损SRNS重定位完整性保护(控制面)加密/解密(用户面)重复检测(重建立)定时丢弃(QOS低时延)配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）用户面协议内部的关系基本概念协议栈结构配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）S1接口协议栈UDP/IP之上的GTP-U用来传输S-GW与eNB之间的用户平面PDUS1用户面主要功能为:在S1接口目标节点中指示数据分组所属的SAE接入承载；移动性过程中尽量减少数据的丢失；错误处理机制；MBMS支持功能；分组丢失检测机制；控制层为了可靠的传输信令消息，在IP层之上添加了SCTPS1控制面主要功能：EPC承载服务管理功能；S1接口UE上下文释放功能；ACTIVE状态下UE的移动性管理功能S1接口的寻呼；NAS信令传输功能；漫游于区域限制支持功能；NAS节点选择功能；初始上下文建立过程；基本概念接口功能S1接口配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）X2接口协议栈X2接口用户面提供eNB之间的用户数据传输功能X2-U接口协议栈与S1-U接口协议栈完全相同LTE系统X2接口的定义采用了与S1接口一致的原则X2接口应用层协议主要功能：支持LTE_ACTIVE状态下UE的LTE接入系统内的移动性管理功能；X2接口自身的管理功能，如错误指示、X2接口的建立与复位，更新X2接口配置数据等；负荷管理功能。基本概念接口功能X2接口配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）3GPP各状态间转换当存在RRC连接时，UE处于RRC连接状态，否则为RRCIDLE状态HandoverCELL_PCHURA_PCHCELL_DCHUTRA_IdleE-UTRARRC_CONNECTEDE-UTRARRC_IDLEGSM_Idle/GPRSPacket_IdleGPRSPackettransfermodeGSM_ConnectedHandoverReselectionReselectionReselectionConnectionestablishment/releaseConnectionestablishment/releaseConnectionestablishment/releaseCCO,ReselectionCCOwithoptionalNACCCELL_FACHCCO,Reselection基本概念UE的工作模式与状态各系统状态转移图配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）UE各状态说明状态行为RRC_IDLEPLMN（PublicLandMobileNetwork）选择NAS配置的DRX过程系统信息广播和寻呼邻小区测量小区重选的移动性UE获取1个TA区内的唯一标识eNodeB内无终端上下文RRC_CONNECTED网络侧有UE的上下文信息网络侧知道UE所处小区网络和终端可以传输数据网络控制终端的移动性邻小区测量存在RRC连接:UE可以从网络侧收发数据监听共享信道上指示控制授权的控制信令UE可以上报信道质量给网络侧UE可以根据网络配置进行DRX基本概念UE的工作模式与状态RRC状态配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）LTE中的承载RadioBearer承载空口RRC信令和NAS信令S1Bearer承载eNB与MME间S1-AP信令NAS消息也可作为NASPDU附带在RRC消息中发送P-GWS-GWPeerEntityUEeNBEPSBearerRadioBearerS1BearerEnd-to-endServiceExternalBearerRadioS5/S8InternetS1E-UTRANEPCGiE-RABS5/S8Bearer基本概念无线承载的分类Bear(承载)inLTE配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）无线承载分类数据承载为DRB，通过eNB为其分配的PDSCH来承载信令承载通过SRB，LTE中有三类SRBSRB0：承载RRC消息，映射到CCCH信道SRB1：承载RRC消息，也可承载NAS消息，映射到DCCH信道SRB2：承载NAS消息，映射到DCCH信道UE的RRC连接未建立时，由SRB0承载RRC信令；SRB2未建立时，由SRB1承载NAS信令由于带宽增加，数据传输性能增强，LTE的RRC消息的数据携带能力显著提升；因此LTE中所有NAS消息可填充在RRC消息中携带传输，进一步精简了信令流程NAS消息通过四条RRC消息传递：ULInformationTransfer和DLInformationTransfer（由SRB2承载，SRB2未建立时由SRB1承载）RRCConnectionSetupComplete和RRCConnectionReconfiguration（由SRB1承载）RRCConnectionSetupComplete（只携带NAS的初始直传消息）每种SRB可承载信令内容见附录NAS消息种类见附录基本概念无线承载的分类根据承载内容分类NAS消息其他承载方式配色参考方案：以下为三组配色方案。（仅供参考）NAS消息EMM消息ESM消息Attachrequest、Attachaccept、AttachcompleteAttachrejectDetachrequest、DetachacceptTrackingareaupdaterequestTrackingareaupdateacceptTrackingareaupdatecompleteTrackingareaupdaterejectExtendedservicerequest、ServicerejectGUTIreallocationcommandGUTIreallocationcompleteAuthenticationrequest、AuthenticationresponseAuthenticationreject、AuthenticationfailureIdentityrequest、IdentityresponseSecuritymodecommand、SecuritymodecompleteSecuritymoderejectEMMstatus、EMMinformationDownlinkNAStransportUplinkNAStransportCSServicenotificationActivatedefaultEPSbearercontextrequestActivatedefaultEPSbearercontextacceptActivatedefaultEPSb