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1、 http:/ 学习改变命运-音乐使人进步LTE信令流程解析李青春2014-7-8目 录第一章 协议层与概念51.1控制面与用户面51.2接口与协议51.2.1NAS协议（非接入层协议）71.2.2RRC层（无线资源控制层）71.2.3PDCP层（分组数据汇聚协议层）81.2.4RLC层（无线链路控制层）81.2.5MAC层（媒体接入层）91.2.6PHY层（物理层）101.3空闲态和连接态121.4网络标识131.5承载概念14第二章 主要信令流程162.1 开机附着流程162.2随机接入流程192.3 UE发起的service request流程232.4寻呼流程262.5切换流程272.
2、5.1 切换的含义及目的272.5.2 切换发生的过程282.5.3 站内切换282.5.4 X2切换流程302.5.5 S1切换流程322.5.6 异系统切换简介342.6 CSFB流程352.6.1 CSFB主叫流程362.6.2 CSFB被叫流程372.6.3 紧急呼叫流程392.7 TAU流程402.7.1 空闲态不设置“ACTIVE”的TAU流程412.7.2 空闲态设置“ACTIVE”的TAU流程432.7.3 连接态TAU流程452.8专用承载流程462.8.1 专用承载建立流程462.8.2 专用承载修改流程482.8.3 专用承载释放流程502.9去附着流程522.9.1 关
3、机去附着流程522.9.1 非关机去附着流程532.10 小区搜索、选择和重选552.10.1 小区搜索流程552.10.1 小区选择流程562.10.3 小区重选流程57第三章 异常信令流程603.1 附着异常流程613.1.1 RRC连接失败613.1.2 核心网拒绝623.1.3 eNB未等到Initial context setup request消息633.1.4 RRC重配消息丢失或eNB内部配置UE的安全参数失败643.2 ServiceRequest异常流程653.2.1 核心网拒绝653.2.2 eNB建立承载失败663.3 承载异常流程683.3.1核心网拒绝683.3.2
4、 eNB本地建立失败（核心网主动发起的建立）683.3.3 eNB未等到RRC重配完成消息，回复失败693.3.4 UE NAS层拒绝703.3.5上行直传NAS消息丢失71第四章 系统消息解析724.1 系统消息734.2 系统消息解析744.2.1 MIB （Master Information Block）解析744.2.2 SIB1 （System Information Block Type1）解析754.2.3 SystemInformation消息77第五章 信令案例解析835.1实测案例流程845.2 流程中各信令消息解析845.2.1 RRC_CONN_REQ:RRC连接请求
5、855.2.2 RRC_CONN_SETUP:RRC连接建立865.2.3 RRC_CONN_SETUP_CMP:RRC连接建立完成905.2.4 S1AP_INITIAL_UE_MSG:初始直传消息905.2.5 S1AP_INITIAL_CONTEXT_SETUP_REQ:初始化文本建立请求915.2.6 RRC_UE_CAP_ENQUIRY:UE能力查询945.2.7 RRC_UE_CAP_INFO:UE能力信息955.2.8 S1AP_UE_CAPABILITY_INFO_IND:UE能力信息指示995.2.9 RRC_SECUR_MODE_CMD:RRC安全模式命令1035.2.10
6、 RRC_CONN_RECFG:RRC连接重配置1045.2.11 RRC_SECUR_MODE_CMP:RRC安全模式完成1075.2.12 RRC_CONN_RECFG_CMP:RRC连接重配置完成1075.2.13 S1AP_INITIAL_CONTEXT_SETUP_RSP:初始化文本建立完成1085.2.14 S1AP_ERAB_MOD_REQ:ERAB修改请求1095.2.15 RRC_DL_INFO_TRANSF:RRC下行直传消息1105.2.16 S1AP_ERAB_MOD_RSP:ERAB修改完成1105.2.17 RRC_CONN_RECFG:RRC连接重配置1115.2
7、.18 RRC_UL_INFO_TRANSF:RRC上行直传消息1165.2.19 S1AP_UL_NAS_TRANS:上行NAS直传消息1165.2.20 RRC_CONN_RECFG_CMP:RRC连接重配置完成1175.2.21 RRC_CONN_RECFG:RRC连接重配置1175.2.22 RRC_CONN_RECFG_CMP:RRC连接重配置完成1195.2.23 RRC_MEAS_RPRT:RRC测量报告1195.2.24 RRC_UL_INFO_TRANSF:RRC上行信息传输1205.2.25 S1AP_UL_NAS_TRANS:上行NAS信息传输1205.2.26 S1AP
8、_UE_CONTEXT_MOD_REQ:UE文本更改请求1215.2.27 S1AP_UE_CONTEXT_MOD_RSP:UE文本更改响应1225.2.28 RRC_CONN_REL:RRC连接释放1235.2.29 S1AP_UE_CONTEXT_REL_REQ:UE文本释放请求1245.2.30 S1AP_UE_CONTEXT_REL_CMD:UE文本释放命令1245.2.31 S1AP_UE_CONTEXT_REL_CMP:UE文本释放完成125概述本文通过对重要概念的阐述，为信令流程的解析做铺垫，随后讲解LTE中重要信令流程，让大家熟悉各个物理过程是如何实现的，其次通过异常信令的解读
9、让大家增强对异常信令流程的判断，再次对系统消息的解析，让大家了解系统消息的特点和携带的内容。最后通过实测信令内容讲解，说明消息的重要信元字段。第一章 协议层与概念1.1 控制面与用户面 在无线通信系统中，负责传送和处理用户数据流工作的协议称为用户面；负责传送和处理系统协调信令的协议称为控制面。用户面如同负责搬运的码头工人，控制面就相当于指挥员，当两个层面不分离时，自己既负责搬运又负责指挥，这种情况不利于大货物处理，因此分工独立后，办事效率可成倍提升，在LTE网络中，用户面和控制面已明确分离开。1.2 接口与协议接口是指不同网元之间的信息交互时的节点，每个接口含有不同的协议，同一接口的网元之间使
10、用相互明白的语言进行信息交互，称为接口协议，接口协议的架构称为协议栈。在LTE中有空中接口和地面接口，相应也有对应的协议和协议栈。信令流数据流E-Node BPHYUEPHYMACRLCMACMMERLCNASNASRRCRRCPDCPPDCPAPPUDPGTPUIPS1APSCTPSGWIPUDPGTPUIPSCTPS1APX2AP图1 子层、协议栈与流图2 子层运行方式LTE系统的数据处理过程被分解成不同的协议层。简单分为三层结构：物理层、数据链路层L2和网络层。图1阐述了LTE系统传输的总体协议架构以及用户面和控制面数据信息的路径和流向。用户数据流和信令流以IP包的形式进行传送，在空中接
11、口传送之前，IP包将通过多个协议层实体进行处理，到达eNodeB后，经过协议层逆向处理，再通过S1/X2接口分别流向不同的EPS实体，路径中各协议子层特点和功能如下：1.2.1 NAS协议（非接入层协议）处理UE和MME之间信息的传输，传输的内容可以是用户信息或控制信息（如业务的建立、释放或者移动性管理信息）。它与接入信息无关，只是通过接入层的信令交互，在UE和MME之间建立起了信令通路，从而便能进行非接入层信令流程了。NAS层功能如下：l 会话管理：包括会话建立、修改、释放及QoS协商l 用户管理：包括用户数据管理，以及附着、去附着l 安全管理：包括用户与网络之间的鉴权及加密初始化l 计费1
12、.2.2 RRC层（无线资源控制层）RRC层是支持终端和eNodeB间多种功能的最为关键的信令协议。RRC的功能包括：l 广播NAS层和AS层的系统消息 l 寻呼功能（通过PCCH逻辑信道执行） l RRC连接建立、保持和释放，包括UE与E-UTRAN之间临时标识的分配、信令无线承载的配置 l 安全功能，包括密钥管理 l 端到端无线承载的建立、修改与释放l 移动性管理，包括UE测量报告，以及为了小区间和RAT间移动性进行的报告控制、小区间切换、UE小区选择与重选、切换过程中的RRC上下文传输等 l MBMS业务通知，以及MBMS业务无线承载的建立、修改与释放 l QoS管理功能 l UE测量上
13、报及测量控制 l NAS消息的传输 l NAS消息的完整性保护1.2.3 PDCP层（分组数据汇聚协议层）负责执行头压缩以减少无线接口必须传送的比特流量。头压缩机制基于ROHC。在接收端，PDCP协议将负责执行解密及解压缩功能。对于一个终端每个无线承载有一个PDCP实体。一个PDCP实体是关联控制平面还是用户平面，主要取决于它为哪种无线承载携带数据。PDCP层在控制面对RRC和NAS层消息进行完整性校验，在用户面不进行完整性校验。PDCP层功能l IP包头压缩与解压缩l 数据与信令的加密l 信令的完整性保护。1.2.4 RLC层（无线链路控制层）负责分段与连接、重传处理，以及对高层数据的顺序传
14、送。RLC层以无线承载的方式为PDCP层提供服务，其中，每个终端的每个无线承载配置一个RLC实体。主要目的是将数据交付给对端的RLC实体。所以RLC提出了三种模式：透明模式（Transparent Mode，TM）、非确认模式（Unacknowledged Mode，UM）和确认模式（Acknowledged Mode，AM）。TM模式最简单，它对于上层数据不进行任何改变，这种模式典型地被用于BCCH或PCCH逻辑信道的传输，该方式不需对RLC层进行任何特殊的处理。RLC的透明模式实体从上层接收到数据，然后不做任何修改地传递至下面的MAC层，这里没有RLC头增加、数据分割及串联。UM模式可以支持数据包丢失的检测，并提供分组数据包的排序和重组。UM模式能够用于任何专用或多播逻辑信道，具体使用依赖于应用及期望QoS的类型。数据包重排序是指对不按顺序接收到的数据进行排序。AM模式是一种最复杂的模式。除了UM模式所支持的特征外，AM RLC实体能够在检测到丢包时要求它的对等实体重传分组数据包，即ARQ机制。因此，AM模式仅仅应用于DCCH或DTCH逻辑信道。一般来
