LTE无线信令流程

4G来了，快人一步LTE无线信令流程中国移动通信集团山东分公司2授课老师-“个人简介”》基本资料姓名：李国强工作单位：中国移动通信集团山东有限公司手机号码：[phone]电子邮箱：[e-mail]》教育及培训经历毕业院校：山东大学学历：硕士专业培训经历：华为TD/LTE无线培训、诺基亚LTE无线高培》专业特长从事无线网络优化工作6年，参加过TD-S/LTE无线规划、无线网优、无线维护等工作，具备丰富的实践经验和理论水平。3附-“课件简介”示例课件名称TD-LTE无线信令流程适用专业及等级LTE无线网优L1级内容简介本课程简要介绍了TD-LTE信令基础知识、无线信令基本流程、路测信令简单分析等内容。通过本课程学员将会对TD-LTE无线信令有较全面地了解。大纲1、LTE信令基础知识2、LTE无线信令基本流程3、路测软件对简单信令的分析版本V_1.2日期2015.3.19主要更新内容负责人山东李国强遗留问题4主要内容•LTE信令基础知识•LTE无线信令基本流程•路测软件对简单信令的分析5E-UTRAN网络结构LTE网络架构6网元间整体协议栈控制面协议栈SCTPL2L1IPL2L1IPSCTPS1-MMEeNodeBMMES1-APS1-APNASMACL1RLCPDCPUERRCMACL1RLCPDCPRRCLTE-UuNASRelay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，控制面向上还包含RRC层和NAS层7连接管理概述•在LTE系统中，连接管理是UE与eNodeB以及MME之间连通性的管理，包括控制面连接与用户面连接：–控制面连接建立，也叫信令连接建立（包括RRC连接建立和S1信令连接建立）；信令连接是为了业务承载连接的建立而建立。但某些场景下，信令连接仅仅是为了某个信令过程而不是为了业务承载的连接，例如用户的位置更新过程。–用户面连接建立，也叫E-RAB连接建立。连接过程示例图SGWE-RAB释放&信令连接释放UERRC连接建立MMEeNodeBS1信令连接建立信令连接建立E-RAB连接建立SecurityModeControlUE中的NAS(如寻呼)事件触发RRC连接随机接入流程寻呼8LTE接口通用模型E-UTRAN接口通用协议模型•适用于E-UTRAN相关的所有接口，即S1和X2接口•控制面和用户面相分离，无线网络层与传输网络层相分离•无线网络层：实现E-UTRAN的通信功能•传输网络层：采用IP传输技术对用户面和控制面数据进行传输基本概念接口功能9S1接口协议栈•控制层为了可靠的传输信令消息，在IP层之上添加了SCTP•S1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；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；基本概念接口功能S1接口10X2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11系统消息（36.331）•系统消息的组成–MasterInformationBlock(MIB)–多个SystemInformationBlocks(SIBs)•MIB–承载于BCCH→BCH→P-BCH上–包括有限个用以读取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–频域：位于系统带宽中央的72个子载波基本概念无线网系统消息LTE系统消息PBCH时域映射结构PBCH频域映射结构12系统消息（36.331）•SIBs–除MIB以外的系统消息，包括SIB1-SIB12–除SIB1以外，SIB2-SIB12均由SI(SystemInformation)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）的子帧#5中重传（SFNmod2=0，SFNmod8≠0）一次，如果满足SFNmod8=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消息基本概念无线网系统消息LTE系统消息13各系统消息作用基本概念无线网系统消息系统消息功能说明14系统消息信令流程系统消息获取•UE通过E-UTRAN广播消息获取AS和NAS系统消息•此过程适用于RRC-IDLE和RRC_CONNECTED状态–开机选网和小区重选时–切换完成或从另一个RAT切换到E-UTRAN时–重新返回覆盖区域时–当系统消息改变时–当出现接收ETWS指示时–uponreceivingarequestfromCDMA2000upperlayers–uponexceedingthemaximumvalidityduration(3h)E-UTRANMasterInformationBlockUESystemInformationBlockType1SystemInformation基本概念无线网系统消息15UE各状态说明状态行为RRC_IDLEPLMN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状态当存在RRC连接时，UE处于RRC连接状态，否则为RRCIDLE状态TS36.3314.216RRC信令消息简化RadioBearerSetup（无线承载建立）RadioBearerRelease（无线承载释放）RadioBearerReconfiguration（无线承载重配置）TransportChannelReconfiguration（传输信道重配置）TransportFormatCombinationControl（传输格式组合控制）PhysicalChannelReconfiguration（物理信道重配置）MeasurementControl（测量控制）RRCConnectionReconfiguration（RRC连接重配置）基本概念UE的工作模式与状态RRC信令简化17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SRB–SRB0：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18主要内容•LTE信令基础知识•LTE无线信令基本流程•路测软件对简单信令的分析19Attach和Detach过程•作用：–Attach过程完成UE在网络的注册，完成核心网（EPC）对该UE默认承载的建立–Detach过程完成UE在网络侧的注销和所有EPS承载的删除•Attach说明：–LTE中，Attach伴随着核心网处默认承载的建立•Detach说明：–UE/MME/SGSN/HSS均可发起detach过程–若网络侧长时间没有获得UE的信息，则会发起隐式的Detach过程，即核心网将该UE的所有承载释放而不通知UEAttach与Detach过程端到端业务建立/释放相关流程Attach流程20UE开机Attach过程1、随机接入端到端业务建立/释放相关流程Attach流程Attach信令流程E-UTRAN部分2、控制面连接建立3、公共流程鉴权过程安全模式过程4、用户面连接建立默认承载建立21ConnectedUEinitiatedDetachDetach信令流程—连接态UE发起端到端业务建立/释放相关流程Detach流程1、Detach请求2、释放默认承载3、释放RRC连接和UE上下文信息22MME-initiatedDetach•MME发起的Detach过程与UE发起的类似，只是DetachRequest由MME发起Detach信令流程—连接态MME发起端到端业务建立/释放相关流程Detach流程23ServiceRequest概述•作用–当UE无RRC连接且有上行数据发起需求时–当UE处于ECMIDLE态且有下行数据达到时–在S1接口上建立S1承载，在Uu接口上建立数据无线承载•说明–当UE发起servicerequest时，需先发起随机接入过程–ServiceRequest由RRCConnectionSetupComlete携带上去–当下行数据达到时，网络侧先对UE进行寻呼，随后UE发起随机接入过程，并发起servicerequest过程–UE发起servicerequest相当于主叫过程–下行数据达到发起的servicerequest相当于被叫接入端到端业务建立/释放相关流程ServiceRequest过程ServiceRequest流程24UE触发的ServiceRequest流程MMEServingGWPDNGW2.NAS:ServiceRequest1.NAS:ServiceRequest7.S1-AP:InitialContextSetupComplete3.Authentication/SecurityHSS4.S1-AP:InitialContextSetupRequest5.RadioBearerEstablishment6.UplinkData8.ModifyBearerRequest12.ModifyBearerResponseUEeNodeB11.ModifyBearerResponsePCRF(A)10.PCEFInitiatedIP-CANSessionModification9.ModifyBearerRequest端到端业务建立/释放相关流程ServiceRequest过程1、UE发送NAS消息2、激活S1承载、建立无线侧承载、发送上行数据3、为下行数据传输做准备，包含TEID25NetworkTriggeredServi